Inspiroval se Tolkien achondroplazií? Jednou to prokážeme, říká Pavel Krejčí

„Podařilo se nám vyvinout nový lék pro pacienty s kostní dysplazií, konkrétně s achondroplazií, který je nyní testován ve druhé fázi klinických zkoušek. Jedná se o inhibitor FGFR3 na bázi aptamerů, což jsou malé RNA nebo DNA molekuly, které mají schopnost se s vysokou specificitou vázat k cílovým strukturám a v případě achondroplazie modulovat patologickou signalizaci FGFR3,“ vysvětluje RNDr. Pavel Krejčí, Ph.D., z FN u sv. Anny v Brně a Biologického ústavu Lékařské fakulty Masarykovy univerzity, řešitel projektu podpořeného Agenturou pro zdravotnický výzkum (AZV) ČR. V prosinci 2023 získal od ministra zdravotnictví ocenění za zdravotnický výzkum a vývoj.

Dešifrováním buněčných signálů se tým Pavla Krejčího zabývá přibližně dvacet let. Věnuje se receptorovým tyrosinkinázám, kterých je u člověka více než padesát a jež představují jedny z mezibuněčných komunikačních systémů. Patří sem mimo jiné receptory pro růstové faktory – vaskulární endoteliální (VEGF), epidermální (EGF), destičkový (PDGF), hepatocytární (HGF) a fibroblastový (FGF) – nebo receptory pro extracelulární matrix, označované jako DDR. Změny v genech kódujících uvedené proteiny jsou asociovány s více než osmdesáti patologiemi, včetně nádorových onemocnění, vývojových poruch a metabolických syndromů.

Achondroplazie jako exkluzivní přírodní laboratoř

„Už během postgraduálu jsem studoval defekt FGF u leukémie. Poté jsem se rozhodl, že odjedu do Spojených států, a v Cedars-Sinai Medical Center jsem se začal věnovat achondroplazii, kterou způsobuje aktivující mutace v genu pro FGFR3 – receptor 3 pro fibroblastový růstový faktor,“ vzpomíná RNDr. Krejčí. Se špičkovou losangeleskou klinikou, jejímž šéfem byl David L. Rimoin (považovaný za jednoho ze zakladatelů lékařské genetiky v 60. letech minulého století), přitom spolupracoval až do covidové pandemie.

„Soustředili jsme se na genetickou a molekulárněpatologickou diagnostiku plodů se smrtelnými poruchami růstu kostí, obvykle sporadickými. To má dva důvody. Za prvé můžeme rodičům říci, který gen je poškozen, takže pokud budou chtít další dítě, je možné při asistované reprodukci vybrat embryo bez genetického defektu. Druhá věc je, že nás tyto vzácné nemoci učí chápat základní mechanismy mezibuněčné komunikace a jejího selhání,“ vysvětluje a dodává: „Achondroplazie je de facto exkluzivní přírodní laboratoří pro to, abychom poznali, jak systém FGF funguje. Nic lepšího nemáme. Zároveň jsem přesvědčen, že jednou prokážeme, že Tolkienův mýtus je podložen reálnou biologií. Tedy že trpaslíky, kterým Tolkien přidělil sílu, výkonnost, statečnost, vytrvalost a další vlastnosti, stvořil jako jednu z ras svého fantasy světa právě podle achondroplazie. Je to složité a bude to trvat deset let, ale již nyní pro to máme určitá data.“

Na vině je vždy (starší) otec

Jak připomíná Pavel Krejčí, achondroplazie představuje nejrozšířenější genetickou formu kostní dysplazie, celosvětově s incidencí 1 : 15 000–35 000 živě narozených dětí. V České republice se s touto poruchou ročně narodí čtyři až pět dětí. V Evropě je pak zhruba šest milionů lidí s idiopatickým malým vzrůstem (idiopathic short stature), přičemž řada z nich má pravděpodobně mírně aktivující mutaci genu pro FGFR3, nejde však o achondroplazii.

Rizikovým faktorem pro vznik achondroplazie je vyšší věk otce ve srovnání s průměrným věkem pro danou oblast a epochu (tzv. paternal age effect).

„Vždy je na vině otec a většinou je starší. Ukazuje se totiž, že ve varlatech starších mužů pravděpodobně dochází k expanzi spermatogonií, které produkují spermie nesoucí de novo mutaci genu pro FGFR3,“ vysvětluje RNDr. Krejčí s tím, že Český statistický úřad neeviduje věk otce v době početí dítěte, nicméně na datech z Jihomoravského kraje lze v případě achondroplazie pozorovat „paternal age effect“, obdobně, jako je tomu například ve Velké Británii.

Nový inhibitor FGFR3 na bázi aptamerů

V projektu nedávno oceněném ministrem zdravotnictví se jeho tým zabýval vývojem nové terapie pro achondroplazii. „Prvotní experimenty, provedené v roce 2017, ukazovaly účinnou inhibici funkce FGFR3 pomocí RNA aptameru, malé RNA molekuly vyvinuté proti jednomu z přirozených aktivátorů FGFR3, růstovému faktoru jménem FGF2,“ konstatuje Pavel Krejčí a upřesňuje, že aptamer je uměle vytvořená část RNA nebo DNA, která se naváže na FGF2, aby mu zabránila aktivovat FGFR3, čímž zabraňuje i poruchám růstu. „Výhodou aptameru je, že působí extracelulárně, tudíž nemusí pronikat do buněk, a zejména že má potenciál se s vysokou specificitou vázat k cílovým strukturám a inhibovat jen jedinou vybranou interakci,“ dodává s tím, že inhibitor FGFR3 na bázi aptamerů, RBM 007, je nyní testován ve druhé fázi klinických zkoušek, jejichž prvotní výsledky by měly být známy letos na jaře.

Pro připomenutí, aktuálně je pro léčbu achondroplazie v České republice schválen vosoritid (na jeho vývoji se Pavel Krejčí také podílel), a to u pacientů od čtyř měsíců věku, jejichž kosti dosud rostou, to znamená, že nemají uzavřené epifýzy. Jedná se o modifikovaný rekombinantní lidský natriuretický peptid typu C (CNP), jehož vazba s odpovídajícím receptorem (NPR-B) vede k antagonizaci signalizace FGFR3 a v konečném důsledku k přímému pozitivnímu působení na růstové oblasti kostí. Jako další nadějný lék se pak jeví infigratinib, inhibitor katalytické aktivity FGFR1–3, který je v klinických studiích úspěšně testován pro terapii achondroplazie a jenž byl již dříve schválen pro léčbu nádorových onemocnění, např. cholangiokarcinomu.

Na cestě k „designer signalizaci“

Jak dále uvádí RNDr. Krejčí, jehož výzkumný tým má v současnosti k dispozici další generaci aptamerů, které selektivně ovlivňují i jiné receptory fibroblastového růstového faktoru – například FGFR1 – a jejich varianty, podílející se na rozvoji mnoha dalších onemocnění: „Od vývoje léků pro kosterní dysplazii jsme tedy na cestě k ‚designer signalizaci‘, kdy budeme moci jednu signální dráhu zapnout a jinou vypnout. Zjednodušeně řečeno, jedná se vlastně o takové zakázkové krejčovství. A v tom vidím budoucnost léčby, zejména geneticky podmíněných poruch vývoje a růstu kostry,“ naznačuje Pavel Krejčí.

Jako příklad uvádí kraniosynostózu, nemoc charakterizovanou předčasným uzávěrem a osifikací jedné či více sutur neurokrania, což vede k jeho deformitě. „Víme, že v případě aktivující mutace FGFR1 je akcelerována diferenciace buněk chrupavky a vznik kostní tkáně. Nicméně v případě mutace inaktivující ke kraniosynostóze dochází také, protože pool kmenových buněk, který musí za normálních okolností zůstat po dobu zhruba patnácti let konstantní, se přestane dostatečně rychle samoobnovovat, postupně se vyčerpá a opět nastává předčasná osifikace lebečního švu,“ vysvětluje RNDr. Krejčí s tím, že tento stav se doposud nedá farmakologicky ovlivňovat ani pomocí inhibitoru, ani pomocí aktivátoru FGFR1. „V tomto ohledu jsou výhodné právě aptamery, které mají potenciál manipulovat přesně to, co potřebujeme – to znamená, že inhibují anebo aktivují jen vybrané signály,“ dodává.

Vedle vývoje nových generací aptamerů na pracovišti Pavla Krejčího zkoumají na myších modelech dalších dvanáct léčiv fungujících na podobném principu jako infigratinib, přičemž zatím neprokázali, zda by některé z nich bylo výrazně efektivnější. „Věřím, že se nakonec podaří najít optimální terapeutickou kombinaci a odhadem za dvacet let dokážeme pacienty s achondroplazií vyléčit. Pak už si budeme o trpaslících číst jen v Tolkienových příbězích,“ uzavírá RNDr. Krejčí.

Bez kontinuity financování se výzkum neobejde

Za výzkum achondroplazie získal jeho tým ocenění od ministra zdravotnictví opakovaně, nejen loni, ale také v roce 2019. „Je skvělé, že výsledky našeho základního výzkumu oblečené – obrazně řečeno – do translačního hávu mají potenciál a že jsme díky tomu součástí světové výzkumné mapy achondroplazie. Přitom neustále zjišťujeme, co všechno ještě nevíme. Vlastně jen definujeme, jak málo toho víme…,“ říká Pavel Krejčí.

K letošnímu desátému výročí by AZV ČR především popřál, aby nadále fungovala a odváděla skvělou práci. „Agenturu máme rádi a chtěli bychom, aby měla ráda také nás, což se čas od času podaří. Protože jsme v žádostech o projektovou podporu úspěšní pravidelně, máme kontinuitu financování a stabilitu, bez které se výzkum neobejde. Vývoj moderních terapií je totiž mnohdy práce trvající desítky let,“ konstatuje s tím, že jeden projekt jeho výzkumné skupiny trvá minimálně čtyři až pět let a stojí pět až deset milionů korun. „Bez kontinuální podpory trvající mnoho let se v našem oboru nelze pustit do špičkového výzkumu. Bez stabilního institucionálního a grantového prostředí nelze posouvat hranice medicíny dopředu,“ uzavírá Pavel Krejčí.