CNP, la primera terapia farmacológica en potencial para la acondroplasia

Traducción: MaCriTeS

Con gran expectativa, padres y parientes de niños portadores de la mutación del receptor del factor de crecimiento del fibroblasto tipo 3 (FGFR3), la causa de la acondroplasia, vienen acompañando las noticias sobre el desarrollo de la primera terapia medicamentosa en potencial para tratar de esta condición. En el último trimestre de 2010, BioMarin, una empresa farmacéutica que trabaja en terapias para enfermedades raras y genéticas, anunció que estaba planificando iniciar estudios clínicos con un compuesto llamado BMN-111: Biomarin anuncia el BMN-111

El BMN-111 fue descrito como un análogo del péptido natriurético tipo-C (CNP). Un análogo es un compuesto (o molécula) que tiene una estructura bastante parecida a la del original, normalmente manteniendo las mismas propiedades o con mejoras en una característica específica de aquel compuesto.

En 2011, nuevas actualizaciones sobre el BMN-111 fueron publicadas y, en el último Congreso Internacional de Genética Humana, realizado en Montreal, un poster describiendo los resultados de los tests con BMN-111 en un modelo de  ratón con ACH fue presentado, mostrando resultados impresionantes en términos de la capacidad de esta molécula para restaurar el crecimiento óseo de esos animales: F. Lorget et al. BMN 111, a CNP analogue, promotes skeletal growth and rescues dwarfism in two transgenic mouse models of Fgfr3-related chondrodysplasia

En diciembre de 2011, BioMarin publicó nuevas informaciones sobre el desarrollo pre-clínico del BMN-111, presentando resultados de tests realizados no solamente en ratones, sino también en primates, una solicitud exigida para cualquier medicamento candidato para ser aceptado como una nueva droga experimental (IND) por los organismos reguladores, como ser la Food and Drug Administration (FDA).

Más recientemente, BioMarin también anunció que estaba comenzando el primer ensayo clínico, un estudio de fase 1, para saber con la droga actúa en el cuerpo humano:

Paso a paso, parece ser que el primer medicamento diseñado para ayudar a los huesos a crecer en la acondroplasia está avanzando en su desarrollo, una perspectiva animadora. Pero, antes de que encendamos y soltemos los fuegos artificiales, sería interesante saber más sobre el CNP y lo que debemos esperar con relación a su uso en el tratamiento de niños con ACH.

La familia de los péptidos natriuréticos

Los péptidos son moléculas hechas de aminoácidos, como las proteínas, sin embargo, más pequeñas, y así como sus primos mayores, ellas también son codificadas en genes. Natriurético significa una propiedad de algo que hace con que el sodio sea eliminado en la orina. El nombre Natriurético vino después de la descripción de una de las primeras propiedades reconocidas de estos péptidos, que es exactamente la de promover la eliminación del sodio en la orina. 

La historia de los péptidos natriuréticos comienza aproximadamente 30 años atrás, cuando la primera molécula de la familia fue descubierta en extractos de atrios de ratones y por eso fue llamada péptido natriurético atrial (ANP). No mucho tiempo después, el BNP fue identificado en extractos de cerebros de cerdo y, en seguida, el CNP, y como tercero en la fila, recibió el nombre de NP tipo-C (éste es un link (enlace) para una buena revisión en el CNP hecha por Olney RC). Este link (enlace) lo conducirá a una imagen de los tres péptidos: Estructura dos Péptidos Natriuréticos.

Mientras que el ANP y el BNP son más encontrados en el tejido cardiaco y están ligados a la fisiología cardiaca y a las enfermedades relacionadas, el CNP está expresado (producido) en una gran cantidad de otros tejidos del cuerpo y notablemente encontrado dentro del cartílago de crecimiento, donde ejerce la más importante de sus acciones.

CNP

El CNP es un conocido factor positivo para el crecimiento óseo de acuerdo a varios estudios realizados en modelos animales y también en mutaciones espontaneas relacionadas de casos en humanos. Por ejemplo, mutaciones genéticas en el gen CNP causando su súper-expresión conducen a un crecimiento excesivo. La investigación mostró también que pequeños cambios en el receptor del péptido natriurético tipo C (NPR-C, un receptor de NP cuya función sería la de servir como un sistema de depuración del CNP) puede ser responsable por la estatura final más grande encontrada en personas de algunos países de la Europa Septentrional (Estrada K et al.; Bocciardi et al.).

Este péptido es producido localmente en la placa de crecimiento. Cuando se une a su enzima receptora preferencial, NPR-B, localizada a través de la membrana celular (de la misma manera que el FGFR3) del condrocito, enciende este receptor, el cual a su vez provoca la activación de las otras enzimas en el citoplasma de la célula. Curiosamente, esta cascada de reacciones químicas del CNP se cruzará entonces con una de las cascadas más importantes que responden a la activación del FGFR3, la vía RAF-RAS-MAPK (debatida aquí).

Cuando es activada por el FGFR3, la vía RAS-RAF-MAPK llevará a una de las consecuencias mejor caracterizadas de la acondroplasia, que es la de reducir la tasa de crecimiento y maduración de los condrocitos (hipertrofia), perjudicando de esa manera el ritmo de crecimiento total del cartílago. Por otro lado, cuando el CNP activa a su receptor, los mensajes químicos emitidos por su cascada irán a apagar o a reducir la actividad de la cascada  RAS-RAF-MAPK, produciendo una acción inversa en términos de crecimiento del hueso. La característica principal observada de las placas de crecimiento de los modelos de ratones con acondroplasia tratados con el CNP es un ensanchamiento de la zona hipertrófica de la placa de crecimiento. Vea este artículo escrito por los Drs. Yasoda y Nakao, dos de los más prominentes investigadores de la CNP en acondroplasia. Ellos cuentan la historia y los resultados de sus investigaciones, lo que contribuye fuertemente a la comprensión de la CNP en la acondroplasia. Este artículo cuenta también con un gráfico bastante didáctico, que muestra las dos cascadas descritas anteriormente (el acceso es libre).

Con los resultados concretos de la investigación realizada por científicos tales como los Drs. Yasoda y Nakao, quedó claro que el CNP puede ser usado de alguna forma para rescatar la parada el estancamiento del crecimiento óseo en la acondroplasia. Pero, ¿cómo?

El grupo japonés desarrolló un modelo de ratón donde el CNP es producido naturalmente en grandes cantidades por el organismo del animal, en una estrategia para simular una situación en la que el péptido sería administrado continuamente al paciente. Esto fue necesario debido a la naturaleza del CNP. Siendo un péptido pequeño, el CNP es un objetivo habitual de varias enzimas llamadas peptidasas y que están presentes en la sangre. Esto es tan real que el CNP, después de una única inyección intravenosa, duraría menos de cinco minutos en la circulación. 

Con esta corta vida media (la manera como los científicos describen el intervalo de tiempo que la mitad de la cantidad de un fármaco lleva para ser procesado por el cuerpo), aplicar múltiples inyecciones no parecía ser una estrategia inteligente para tratar cualquier situación. Así, ellos probablemente pensaron en un régimen terapéutico donde el CNP sería administrado a través de una bomba de infusión continua, de la misma manera que otras condiciones clínicas fueron tratadas en el pasado. Su trabajo mostró que el CNP realmente causa el crecimiento oseo en un modelo de ratón compuesto acondroplasia + / CNP +, rescatando el estancamiento del crecimiento óseo.

Sin embargo, esta solución, aunque sea viable, tiene una serie de problemas prácticos fáciles de prever. Entonces, ¿existe alguna otra manera de dar el CNP a un niño para tratar la acondroplasia? La respuesta es sí. Dada la estrategia anunciada por BioMarin, en la cual su análogo de CNP sería administrado por vía subcutánea una vez por día, existen otras maneras. 

Como no hay ninguna información disponible públicamente sobre la fórmula o la estructura del componente podemos apenas especular sobre la solución que ellos encontraron, pero puede estar relacionada con el conocimiento que tenemos sobre el metabolismo de los NPs. Vamos a hablar un poco sobre eso.

Como mencionado anteriormente, el CNP y los demás péptidos relacionados son víctimas naturales de las peptidasas presentes en la sangre y en otros tejidos. Sin embargo, la más relevante de esas enzimas, la neprilisina, no fragmenta los Nps de la misma manera. La neprilisina tiene afinidades diferentes con los NPs, siendo el ANP y el CNP más fácilmente fragmentados que el BNP. Si usted visitó la figura que presenté anteriormente, tal vez pueda haber identificado las diferencias estructurales entre los tres NPs. El BNP tiene dos “piernas” o ramas que salen de la estructura principal de la molécula, mientras que el CNP tiene apenas uno. Existen evidencias de que la rama más larga del BNP sería la responsable por su resistencia en relación a la neprilisina (Potter LR, acceso libre).

Así siendo, existe una gran chance de que BioMarin haya desarrollado un análogo del CNP con una pequeña modificación en la estructura de su única rama (como en el BNP) que le confiere una mayor resistencia a la actividad de la neprilisina. Este cambio podría dar a este análogo del CNP más tiempo para circular y difundir hacia los tejidos y, especialmente, hacia la placa de crecimiento del cartílago.

Parece una solución bastante inteligente. Tests realizados con animales han mostrado resultados positivos (ver links – enlaces arriba) y, dada la autorización del FDA para dejarlos avanzar en los ensayos clínicos, los resultados han sido suficientemente robustos en términos de eficacia y seguridad en los modelos animales.

Testeando el CNP en ensayos clínicos

Llegó la hora de testear el análogo del CNP en seres humanos. ¿Qué debemos esperar sobre esas experiencias en términos de seguridad y de eficacia?

Seguridad

Primero, como el CNP se encuentra íntimamente relacionado con los demás NPs, y que tanto el ANP como el BNP tienen efectos significativos en la presión arterial y en otros parámetros circulatorios, es necesario que haya una observación rigurosa con relación a la función cardiaca y a los demás índices circulatorios. BioMarin mostró, durante una presentación pública en diciembre, que el análogo del CNP causó una disminución en la presión arterial en monos después de cada aplicacion.

En segundo lugar, al CNP se lo encuentra en otros tejidos en todo el cuerpo, incluyendo el cerebro. Un estudio, recientemente publicado por el Dr. Nakao y sus colegas, mostró que el CNP puede influir en el peso del cuerpo, posiblemente por una acción directa en el cerebro.

El modelo de ratón usado por el grupo japonés no reproduce la vida real, y es necesario que sus resultados sean entendidos bajo este contexto. Sin embargo, será importante seguir a pacientes que estén usando el CNP crónicamente para comprender este aspecto del CNP.

En tercer lugar, los huesos no son iguales, algunos son delgados y otros más gruesos. Aparte de eso, la acondroplasia está descrita como una displasia ósea rizomélica (rizo significa raíz). Esto significa que se reconoce que los huesos proximales (con relación al tronco) están más afectados que los distales (aquéllos en las extremidades). Existe una teoría de que esto puede ser causado por distintas influencias que el FGFR3 tendría a través del esqueleto, con algunos huesos siendo más afectados que otros debido a la mutación. En algunos de los artículos publicados por el grupo del Dr. Nakao, imágenes de ratones tratados continuamente con CNP podrían causar la impresión de que presentan columnas más delgadas y los pies y las colas más largos que los animales control (normales, sin tratamiento). Nuevamente, aquí el tipo de exposición de esos animales era bastante diferente de lo que sería de esperarse en la vida real, o con una dosis única de CNP al día. Sin embargo, éste podría ser un buen aspecto a ser observado a través de estudios posteriores en pacientes afectados.

En cuarto lugar, otro aspecto a ser tomado en cuenta es el tipo de efecto que una dosis extra de CNP tendría en otros tejidos cartilaginosos como ser las articulaciones, oídos, nariz y tráquea. A pesar de contarse con algunos padrones específicos, los condrocitos tienden a comportarse de la misma forma con los mismos estímulos donde quiera que se encuentren, por eso éste es también un tema que va a necesitar una respuesta.

Eficacia

¿Cómo se medirá la eficacia del tratamiento con el CNP? El crecimiento no es parámetro fácil de ser medido a corto plazo. Sin embargo, existen algunos índices que pueden ser utilizados para monitorear la tasa de crecimiento en niños que están bajo tratamiento. Por ejemplo, las tasas medias de velocidad de crecimiento en niños con desarrollo normal pueden ser derivadas a partir de la serie del NCHS.

Usted puede ver como eso es hecho verificando esta orientación publicada por el Ministerio de Salud de Brasil, dirigida hacia los cuidados en la salud pediátrica, que utiliza esas curvas derivadas (página 21 para ver el gráfico derivado).

El crecimiento tiende a ser rápido en el primer año después del nacimiento, y, en seguida, comienza a desacelerar hasta la pubertad. Es probable que en niños con acondroplasia, teniendo en cuenta la deficiencia intrínseca del crecimiento, el ritmo del crecimiento pueda ser semejante. Sin embargo, la tendencia ha sido observada en el fundamental trabajo de Horton y colaboradores sobre el crecimiento en acondroplasia publicado en 1978 (J Pediatrics 1978;93 (3):435-8).

La idea podría ser la de trazar las estaturas ya conocidas del niño a lo largo de los años y crear un gráfico individual. Exponiéndose ante el CNP sería de esperarse que la velocidad de crecimiento aumentase y esto podría ser mejor medido en comparación con el ritmo anterior y con el ritmo esperado de las curvas derivadas a partir de los cálculos en niños no afectados. Esto es más que únicamente la medición de la estatura absoluta.

Otro posible método para monitorear el crecimiento puede ser el de tomar medidas de los huesos de los cuatro miembros o, en otras palabras, los tamaños de los brazos y de los antebrazos y de los muslos y de las piernas. Entonces, durante el tratamiento estas medidas podrían ser revisadas para verificar las tendencias del ritmo de crecimiento en los segmentos de los miembros diferentes. La acondroplasia es una displasia rizomélica, por eso sería interesante observar la respuesta de los huesos proximales al tratamiento. Estas mediciones también ayudarían a detectar más temprano cualquier tendencia al crecimiento excesivo de las extremidades.

Debemos recordar que todo en un niños con acondroplasia es normal, excepto el FGFR3 

workaholic o trabajólico. De esta manera, si el efecto del receptor mutante es atenuado, ¿qué podremos esperar en términos de crecimiento oseo? Los médicos saben, hace mucho tiempo, sobre el fenómeno llamado "catch up growth" (crecimiento de rescate, en traducción libre), visto en varias condiciones clínicas distintas (Lui JC et al.).

Cuando el motivo del atraso en el crecimiento es resuelto, el niño afectado tiende a crecer más rápidamente que la población media para su edad, hasta que un record individual es alcanzado y el crecimiento se normaliza. ¿Será que el fenómeno del crecimiento de rescate podría darse en niños con acondroplasia tratados con CNP? Esto es difícil de decirse, ya que en este caso, el receptor todavía estaría activo (de esta manera, se puede esperar este efecto en una terapia futura con un inhibidor del FGFR3). Sin embargo, la medición de la velocidad de crecimiento podría dar una visión sobre ese fenómeno en el contexto del tratamiento de la acondroplasia con el CNP.

La llegada del análogo del CNP como la primera terapia en potencial para ayudar a niños con acondroplasia para rescatar, por lo menos parcialmente, el crecimiento del hueso, es notable. Existen varias etapas a ser cumplidas en esta fase de su desarrollo, la droga deberá probar que es segura y que tiene la eficacia esperada. Con un tratamiento eficaz, los niños afectados podrían ser guardados del sufrimiento causado por las muchas intervenciones comunes observadas en la acondroplasia, de remoción de amígdalas y de adenoides a graves complicaciones ortopédicas y neurológicas. En este momento, debemos ser racionales, no presumiendo que el crecimiento óseo será restaurado en su plenitud potencial. Sin embargo, en el caso que se diera esta posible terapia, podríamos esperar una mejor calidad de vida para los niños con acondroplasia

CoSMO-B: Una iniciativa Brasil – Suiza a favor de las displasias óseas

Genetistas de Brasil y de Suiza establecieron una alianza inédita para estimular el intercambio de informaciones y facilitar el diagnóstico de las muchas displasias óseas. Aparte de eso, dado que la prevalencia de las displasias óseas es baja, esa colaboración podrá auxiliar a médicos en todo Brasil y acompañar a sus pacientes. La iniciativa “Congenital Skeletal Malformations and Osteochondrodysplasias in Brazil” (Cosmo-B) (en español: Malformaciones Esqueléticas Congénitas y Osteocondrodisplasias en Brasil)  está liderada por la Dra. Denise Cavalcanti, de la UNICAMP y por el Dr. Andrea Superti-Furga, de la Universidad de Lausanne.

El primer encuentro organizado por el CoSMO-B sucedió entre los días 25 y 27 de abril en la UNICAMP y reunió genetistas de todo Brasil interesados en las displasias óseas. Uno de los principales objetivos de la alianza es el de facilitar, a través de la creación de una red colaboradora, el acceso a exámenes genéticos cuya realización todavía es restringida en nuestro país. De esa manera, los niños afectados por disturbios de crecimiento como la acondroplasia o por displasias cuyas causas todavía son desconocidas, podrán tener acceso a tests que confirman o definen el diagnóstico. Esto es importante porque puede ayudar al médico a dirigir mejor los cuidados que deberán ser ofrecidos al niño afectado.

Otro aspecto de la colaboración, que dependerá principalmente de los médicos brasileños, es que a partir de la iniciativa de CoSMO-B podremos tener el primer registro nacional de displasias óseas. Un registro como ése puede tener gran relevancia si pensamos en conocer mejor la población afectada y cuál la real prevalencia de las más variadas displasias óseas en Brasil. Por otro lado, saber quiénes son y donde están las personas afectadas puede, en el futuro, facilitar el acceso de ellas a terapias innovadoras que buscan reducir, controlar o corregir mutaciones o simplemente mejorar la calidad de vida de ellas.

La iniciativa CoSMO-B quiere todavía ser una eficaz herramienta para el entrenamiento, formación y perfeccionamiento de los médicos interesados en el tema de las mutaciones genéticas del cartílago y del hueso. Iniciativas como ésa pueden, sin duda, contribuir para mejorar la atención de los muchos niños portadores de displasias óseas en Brasil.

La última fortaleza: el cartílago de la placa de crecimiento

La Medicina ha combatido eficazmente enfermedades causadas por proteínas alteradas que el cuerpo produce durante una enfermedad o debido a una mutación genética. En realidad, los médicos tienen en sus manos un número significativo de fármacos biológicos (anticuerpos) o de origen sintética, que pueden ser utilizados para bloquear estas proteínas para el tratamiento de varias enfermedades como el cáncer y las enfermedades reumáticas. Así siendo, actualmente enfermedades como el cáncer de mama pueden ser derrotadas con mayor facilidad y una mujer afectada tiene más oportunidad de sobrevivir después del diagnóstico si el tratamiento correcto es aplicado antes. Usted puede leer más sobre un anticuerpo contra una proteína producida por las células del cáncer de mama aquí.

La acondroplasia es causada por una única sustitución de uno de los centenares de aminoácidos que forman la cadena de la proteína, o enzima, llamada de receptor del factor de crecimiento del fibroblasto tipo 3 (FGFR3). El cambio de los aminoácidos hace esta enzima más activa que lo normal y, como el papel natural del FGFR3 es reglamentar negativamente el ritmo de crecimiento óseo, el resultado es que los niños que cargan la proteína alterada crecerán menos de lo que podrían hacerlo. Las consecuencias médicas y personales son muy bien conocidas.

Las enzimas son proteínas capaces de causar o acelerar las reacciones químicas en el interior del cuerpo. Ellas tienen cargas eléctricas distintas y características que las convierten en buenos objetivos en términos de creación de compuestos o drogas que pueden reaccionar con ellas y bloquear sus funciones. El FGFR3 no es una excepción. En realidad, ya existe una lista expresiva de anticuerpos y de moléculas sintéticas capaces de bloquear o de reducir la actividad del FGFR3 (vea la tabla a continuación con una lista parcial).

Tabla. La lista de fármacos y anticuerpos con acción contra el FGFR3.

Si ya tenemos tantas herramientas utilizables, ¿qué es lo que nos impide de tratar fácilmente la acondroplasia? ¿Por qué no es suficiente elegir uno de los buenos anticuerpos disponibles y darlo al niño afectado? El FGFR3 sería bloqueado, el freno del automóvil no podría detener más al automóvil y el crecimiento sería rescatado. Parece bastante bueno. ¿No?

Éste no es un camino fácil.

Lo sé, sé que voy a repetir un poco lo que escribí en otros artículos más antiguos en este blog, pero no vamos a perder nada revisando este tópico. Por el contrario, aquí la idea no es simplemente dar informaciones, sino compartir conocimiento. Y con el conocimiento viene el insight.

Existen varias razones biológicas y económicas importantes para explicar por qué es tan difícil encontrar buenos tratamientos para la acondroplasia. En este artículo sobre la placa de crecimiento, estaremos observando apenas los biológicos.

Obviamente la placa de crecimiento no es el único problema. Una razón importante que hace difícil tratar la ACH está relacionada con la estructura del FGFR3. El FGFR3 es una enzima de una familia de cuatro enzimas receptoras y presenta gran homología (semejanza) con sus hermanos. Aparte de eso, con relación a una de las partes reactivas más importantes de su estructura, que es llamada de bolsillos de ATP (del inglés ATP pockets), la homología es también significativa con las enzimas de otras familias de receptores. Este padrón implica que muchas de las actuales drogas sintéticas capaces de bloquear al FGFR3 presentan la misma acción también en los demás FGFRs y en otras enzimas. Queremos bloquear apenas el FGFR3, ya que podría ser peligroso interferir en otras reacciones químicas del cuerpo. Por lo tanto, es un desafío enorme desarrollar una droga para bloquear solamente al FGFR3.

Los anticuerpos contra el FGFR3 son más específicos. Varios fueron creados y ya están siendo probados para algunos tipos de cáncer en los cuales el FGFR3 desempeña un papel importante para estimular la progresión de la enfermedad. Entonces, ¿por qué no están siendo usados anticuerpos en la acondroplasia? Ésta es una excelente pregunta y la explicación reside en el interior del cuerpo. Existen varias camadas de defensa armadas por nuestro cuerpo para protegernos de los invasores, pero, en el caso de los huesos, cualquier droga o compuesto tendrá que lidiar no solamente con el sistema inmunológico, sino también con una fortaleza muy bien protegida, el cartílago de la placa de crecimiento.

El cartílago de la placa de crecimiento

Habiendo dicho de esa manera, vamos a dar un vistazo en la placa de crecimiento. Vamos despacio para ayudarnos a reflexionar sobre el desafío. La mejor forma de llegar a un lugar es aprender primero lo máximo que se pueda sobre el trayecto, de modo a estar preparado para los obstáculos del camino. Esté preparado, para ir a una montaña con nieve, consígase algunas cadenas para las ruedas, para una playa tropical caliente y remota es bueno tener un automóvil apropiado para atravesar caminos no asfaltados. Y, por supuesto, traer las ropas correctas. Usted no querrá sentir frío mientras baja la montaña en esquíes o nadar usando un abrigo de lana.

La placa de crecimiento protege a los poderosos condrocitos

El cartílago de la placa de crecimiento es la fuente de crecimiento del hueso. El nuevo hueso será construido a través de las estructuras que los condrocitos crean alrededor de ellos dentro de la placa de crecimiento. Éste es un buen paso por donde comenzar, pero, ¿cómo será alcanzado el crecimiento?

Dé un vistazo en estas figurasas que muestran ilustraciones que representan la placa de crecimiento:

• Figura 1
• Figura 2

Y ahora, vea la figura que muestra cómo es la estructura real de la placa de crecimiento, del trabajo de un par de pioneros modernos en el campo del cartílago de crecimiento, los Drs. Naski y Ornitz.

Usted ahora podrá tener un buen entendimiento de cómo la placa de crecimiento se encuentra organizada. Existen varias camadas de tipos diferentes de condrocitos:

• El área de reposo; 
• El área proliferativa;
• El área pre-hipertrófica o de maduración;
• El área hipertrófica.

El área de reposo está compuesta de condrocitos inactivos. Ellos van a ser encendidos por algunos estímulos químicos y van a comenzar a proliferarse (multiplicarse), organizándose en apilados de células planas en secuencia, acatando un sentido longitudinal. En seguida, obedeciendo a otros tipos de instrucciones químicas, ellos van a comenzar a aumentar y a redondearse, comenzando a producir grande cantidades de matriz cartilaginosa (el material que los rodea). En algún momento, una de las proteínas que producen, denominada factor de crecimiento endotelial vascular (VEGF), provocará la formación de vasos sanguíneos en el área circundante. Estos vasos invaden la matriz cartilaginosa y abren camino para nuevas células, los osteoblastos, precursores del hueso. Al mismo tiempo, los condrocitos hipertróficos entran en muerte celular programada, un fenómeno llamado apoptosis. Los espacios que ellos dejan serán ocupados por los osteoblastos que llegan y que comienzan a producir la matriz ósea (en la página de los Drs. Naski y Ornitz – link (enlace) de arriba – usted encuentra una descripción más detallada de este proceso).

Existe un concepto que nosotros necesitamos tener en mente, que es el hecho de que las áreas de reposo y proliferativa de la placa de crecimiento no tienen abastecimiento director de sangre. Probablemente es una de las muchas maneras encontradas por la Evolución para proteger ese tejido tan sensible.

Para alcanzar a los condrocitos, cualquier mensajero del cuerpo: hormonas, nutrientes u otra molécula tendrá que navegar a través de la matriz cartilaginosa, el tejido producido por estas células. Esta matriz está compuesta de varias proteínas bastante grandes (colágenos) y complejos de moléculas de azúcar sulfatados, todos organizados en una intrincada red.

Este medio es responsable por sustentar el formato del cartílago, pero también es responsable por el bloqueo de las moléculas indeseadas o invasoras. Aquí, nuevamente, éste parece ser otro toque de la Evolución para proteger a los condrocitos en su misión crucial.

Entonces, ¿cómo es que importantes mensajeros del cuerpo tales como la hormona de crecimiento (GH) o los nutrientes realizan su camino hacia los condrocitos? 

Ésta es la primera regla para la cual debemos prestar atención. La GH y otras varias hormonas del cuerpo son pequeñas moléculas, así como muchos nutrientes comunes que también lo son. Un elegante estudio realizado por Farnum et al., en 2006 mostró que las moléculas de peso inferior a 50 kDa tuvieron la tendencia a difundirse más fácilmente a través de la placa de crecimiento.

Ese padrón de difusión, explica por qué anticuerpos específicos contra el FGFR3, listos para usar, no consiguen llegar hasta los condrocitos en dosis terapéuticas: ellos son demasiado grandes, pesando más de 150 kDa. Éste no es el problema para los péptidos (tales como el CNP), oligonucleótidos y los pequeños inhibidores de la tirosina quinasa (TKI).

Otra reflexión sobre la matriz del cartílago es que es probable que cualquier compuesto terapéutico va a llevar tiempo para alcanzar la meta, debido a las características de difusión, y de esa forma aquéllos que investigan medicamentos deben pensar en cómo lidiar mejor con datos provenientes de estudios de farmacoquinética. Por ejemplo, la media vida (una manera de medir el tiempo que una droga irá a circular en el interior del cuerpo) puede no reflejar bien la distribución de la droga.

¿Qué viene a continuación?

Sabemos que varios fármacos, como los mencionados anteriormente, pueden llegar a la placa de crecimiento. ¿Vio usted el artículo describiendo los efectos de la PD106067 en el cartílago? Los TKIs atraviesan la placa de crecimiento y alcanzan a los condrocitos, por eso, si podemos crear uno de esos compuestos con acción exclusiva sobre el FGFR3, podría ser suficiente para rescatar el crecimiento óseo en la acondroplasia.

Sin embargo, para otras estrategias terapéuticas razonables, tales como los oligonucleótidos o los aptámeros, el problema está relacionado, no con el tamaño de la molécula, sino con su naturaleza. Una vez que poseen características químicas particulares, no serán capaces de alcanzar la placa de crecimiento por sí solos, porque la defensa inmunológica los detendría rápidamente. Ellos tendrán que ser llevados hacia la placa del crecimiento a través de sistemas de transporte. Hablaremos más sobre esto en el próximo artículo.

En resumen, hicimos una breve revisión de las propiedades de la placa de crecimiento y los desafíos que ella representa para el desarrollo de drogas y medicamentos. Algunos de los abordajes terapéuticos, tales como los TKIs, ya intentaron alcanzar a los condrocitos; el tema aquí está en encontrar el TKI perfecto, que afecte apenas al FGFR3, una tarea muy difícil con la tecnología actual. Otros abordajes viables necesitarán de ayuda para entrar en la placa de crecimiento y llegar hasta los condrocitos.

Reduciendo la influencia del FGFR3 en la acondroplasia, parte 4

Traducción: MaCriTeS

Hemos seguido al receptor del factor de crecimiento del fibroblasto tipo 3 (FGFR3) para identificar dónde es posible interferir en su actividad para contrabalancear los efectos negativos que ese receptor produce en la acondroplasia (ACH).

Exploramos la extremidad extracelular (dominio) del receptor, donde se podrían desarrollar aptámeros para bloquear el sitio de acoplamiento de los FGFs. Atravesamos la membrana plasmática para ver lo que llamamos de dominio transmembrana, donde pequeños péptidos, a los cuales denominamos interceptores transmembrana, podrían ser creados para impedir la formación del dímero.

También aprendimos sobre cómo cerrar las áreas activas del FGFR3 en su dominio intracelular con drogas específicas, los inhibidores de tirosina-quinasa (TKIs). Cerrar los enchufes eléctricos del FGFR3 a través de los TKIs interrumpiría toda la cascada de señalización eléctrico/química. La consecuencia esperada es que los condrocitos serían capaces de proliferarse más, madurar (hipertrofiarse) y ceder espacio al hueso, restaurando el crecimiento óseo normal (o casi normal).

Ahora, vamos a bajar en la cascada de señalización del FGFR3.

Podemos pensar en la cascada de señalización del FGFR3 como si se tratara de una cadena de dominó. Cuando la primera pieza es empujada contra la segunda, la fila entera continuará, con una pieza cayendo después de la otra, como en una reacción en cadena. En nuestro caso, el FGFR3 es la primera pieza de la fila y una vez activado encenderá otras piezas del dominó (enzimas). Ahora, piense en lo que sucedería si retirásemos una o dos piezas del centro de la cadena de dominós. La señal iniciada por el FGFR3 no llegaría hasta sus objetivos dentro del núcleo de la célula, de esa manera no causando los efectos por los cuales es responsable.

En la última década, investigadores han aprendido como el FGFR3 influye en el crecimiento óseo a través del bloqueo de lo que ellos creían ser las cascadas de señalización. Es de esa manera que actualmente sabemos cuáles son las enzimas relevantes para el FGFR3. Dé una mirada en la revisión escrita por el Dr. Horton para que ver una figura que muestra la cascada.

Simplificando bastante, podríamos describir una de las cadenas más relevantes del FGFR3 así:

FGFR3 > FRS2a/SOS/Grb > Ras > Raf > MEK > ERK/p38 > Núcleo

La otra cadena importante es más corta:

FGFR3 > JAK > STAT1 > Núcleo

Cada uno de los acrónimos expuestos arriba representa una enzima (o, por analogía, una pieza de dominó).

En teoría, podríamos parar la señalización del FGFR3 bloqueando cualquier enzima en esta cadena de dominós. Han sido realizados testes con diferentes métodos de inhibición de enzimas y los resultados confirman la relevancia de esas enzimas para el crecimiento óseo. Por ejemplo, la inhibición de ERK1 y de ERK2 restauró el crecimiento óseo y rescató la estenosis de la columna (estrechamiento del canal espinal) en un modelo animal (enlace).

Mientras más alta la posición de la enzima en la cadena de dominós, más amplio sería el efecto de su bloqueo. Por otro lado, mientras más baja en la cadena, más específico sería el efecto de retirarse la pieza del dominó.

Sin embargo, inhibir enzimas en la cascada de señalización del FGFR3 no es tan simple. Las enzimas que responden al FGFR3 reaccionan también a otros varios receptores, incluyendo otros FGFRs (revisados en un texto previo). En otras palabras, existe un riesgo de que al bloquear, por ejemplo, la enzima RAF, nos encontrásemos con efectos secundarios debido al bloqueo de la señalización de esos otros receptores. Esto con seguridad no sería deseable en un niño con el cuerpo en crecimiento. El riesgo existe porque a pesar de que el FGFR3 es producido de manera prácticamente exclusiva por los condrocitos, las demás enzimas de la cadena de dominós son producidas por otras muchas células en otros tejidos. ¿Qué sucedería si diésemos un anti-ERK para tratar la ACH? ¿Qué tipo de efecto en otras células y, por extensión, en otros tejidos y órganos del cuerpo podríamos esperar?

En un niño con ACH todo está normal, con excepción de una única proteína (FGFR3) producida por un único tipo de célula (el condrocito), localizada en un tejido muy especial (la placa cartilaginosa de crecimiento). Sumando todo el conocimiento actualmente disponible sobre el FGFR3 y sus funciones, parece hacer más sentido que alcancemos al FGFR3 directamente, que otras enzimas de su cascada de señalización.

En resumen, revisamos en esta serie de textos dónde podríamos interferir en la función del FGFR3 para reducir su actividad de un modo que podríamos restaurar, al menos parcialmente, el crecimiento de los huesos. Hasta este momento, existen por lo menos tres diferentes y potenciales estrategias: los aptámeros, los interceptores transmembrana y los TKIs. En términos del estado de desarrollo, el más promisor actualmente son los TKIs.

Hemos trabajado en la enzima FGFR3, a partir del momento en que ella es activada (encendida) en la membrana celular. ¿Es posible interferir con la producción del FGFR3? En el próximo artículo vamos a visitar el núcleo del condrocito y buscar oportunidades donde podríamos obstruir la producción del FGFR3 mutante. Si la enzima alterada no es producida, no puede parar el crecimiento óseo.