Quando comecei este artigo, pensei em ir diretamente ao ponto: vamos falar imediatamente sobre o interessante estudo sobre a inibição da MAPK nas placas de crescimento de ratos.
Então, lembrei-me do objetivo deste blog, que é de compartilhar informações sobre terapias potenciais para a acondroplasia com pessoas que nem sempre estão familiarizadas com a linguagem técnica. Os dezessete leitores deste blog podem reclamar com alguma razão, oh! não, ele está repetindo tudo de novo .... Peço desculpas, existem eventuais visitantes lendo um artigo pela primeira vez e creio que o blog é para eles também. É por isso que vamos começar com um breve e básico resumo sobre a acondroplasia. E, finalmente, eu sempre tento incluir algo novo nos artigos.
A causa da acondroplasia
A acondroplasia é causada por um único erro (uma mutação) na estrutura do gene que codifica (guarda a informação para produzir) uma proteína chamada de receptor do fator de crescimento de fibroblastos 3 (FGFR3). A mutação do gene provoca a substituição de um único aminoácido na cadeia desta proteína. Esta única mudança, tecnicamente chamada G380R, a substituição de um aminoácido chamado glicina por outro chamado arginina, faz o FGFR3 mais ativo do que o normal e produz as características clínicas da acondroplasia. (1)
Apesar de ter importância chave durante o desenvolvimento da nova vida no útero, após o nascimento, o FGFR3 é produzido de uma maneira relevante quase por apenas um tipo de célula, os condrócitos das placas de crescimento, estreitas zonas muito especializadas localizadas nas extremidades dos ossos longos (Figura 1). Essas regiões são onde o crescimento ósseo ocorre durante a infância e a puberdade. Quando o indivíduo atinge uma marca específica de seu próprio relógio biológico, no final da puberdade, as placas de crescimento se fecham e o indivíduo pára de crescer.
Figura 1 . Zonas da placa de crescimento
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O FGFR3 é uma proteína ativa, por isso é chamado de enzima. Uma enzima é um tipo de mensageiro elétrico, que transporta sinais de e para a célula, para permitir que responda ao ambiente ou às próprias necessidades. O FGFR3 é normalmente ativado somente por um pequeno número de FGFs presentes no tecido da placa de crescimento (matriz extracelular) e funciona nos condrócitos reduzindo a velocidade com que essas células se multiplicam e amadurecem. (1) Sem o FGFR3 os ossos crescem excessivamente e problemas de desenvolvimento também surgem. (2,3) O blog contém outros artigos de revisão do modo de ação do FGFR3. Você só tem que visitar página no índice da sua língua preferencial, clicando no respectivo botão no topo desta página.
O FGFR3 atua em conjunto com outras enzimas para exercer seus efeitos, através do que chamamos cascatas ou vias de sinalização. Em condrócitos, o FGFR3 pode ativar várias cascatas, mas tem ficado cada vez mais evidente, de acordo com vários estudos, que a cascata chamada proteína quinase ativada por mitógeno (MAPK) é fundamental para as consequências clínicas da acondroplasia (Figura 2). (leia a ref.1 para uma boa revisão)
Figura 2. A via FGFR3- MAPK (ERK) em condrócitos
O paradoxo da MAPK
Se você está seguindo a sequência de artigos do blog já deve ter lido sobre a ação paradoxal da MAPK em condrócitos: enquanto em praticamente todas as outras células a cascata MAPK é um gatilho de crescimento, em condrócitos ela inibe o crescimento celular. (4; visite os dois últimos artigos de série do blog) Aqui, podemos fazer uma parada e perguntar: se a sinalização da MAPK é responsável por inibir o crescimento ósseo na acondroplasia, podemos tratar a acondroplasia usando drogas contra a cascata MAPK ? Vamos ver.
MAPK na acondroplasia
Como disse, há evidências se acumulando que mostram que a inibição da via MAPK pode restaurar, ao menos parcialmente, o crescimento ósseo em displasias ósseas associadas ao FGFR3. A evidência vem, por exemplo, a partir de vários estudos realizados com o peptídeo natriurético tipo C (CNP) e seu análogo BMN-111. (5-9)
O CNP é um regulador natural da actividade do FGFR3 nos condrócitos, reduzindo os efeitos da sinalização do FGFR3. O CNP funciona precisamente inibindo a enzima RAF no início da via MAPK (Figura 3). (5)
Figura 3. As vias do FGFR3 e do CNP
No entanto, o CNP é apenas uma abordagem possível que pode ser utilizada para inibir a via da MAPK naacondroplasia. Outra estratégia poderia ser a utilização de drogas atualmente em desenvolvimento clínico ou já aprovadas para o tratamento de algumas formas de câncer. Isso é possível ?
Inibindo a MAPK no câncer
Aproveitando do principal sinal da via MAPK (a instrução para crescer e sobreviver), vários tipos de câncer utilizam esta cadeia para crescer através de diversos mecanismos, tais como:
1. Aumentando a produção de várias enzimas receptoras diferentes, como o FGFR3, que utilizam a MAPK para conduzir sinais. Os cientistas chamam isso super expressão ou amplificação. Ter mais receptores na parede celular é uma vantagem para a célula que quer multiplicar;
2 . Produzindo enzimas mutantes e hiperativas. Lembre-se que no último artigo mencionei que alguns tipos de câncer ganham a habilidade de produzir uma forma mutante do FGFR3 associado à displasia tanatofórica que o torna sempre ativo. As mutações também pode acontecer em qualquer enzima da cascata MAPK para torná-la mais ativo do que o normal.
Um bom exemplo de como as células cancerosas são "espertas" vem do melanoma. Este tipo agressivo de câncer de pele muitas vezes tem uma mutação na RAF, chamada V600E, o que torna mais fácil para as células do melanoma crescer mais rapidamente, porque a RAF mutada funciona sem a necessidade de um estímulo extracelular. (10) Os investigadores começaram a testar diversos compostos contra a RAF anos atrás, e agora drogas que inibem RAF, como o vemurafenib, já estão aprovadas para o tratamento do melanoma. (11)
No entanto, o melanoma é tão adaptável que depois de algum tempo respondendo ao tratamento com um anti-RAF, torna-se resistente à droga. É por isso que, para lidar com esta situação, há novas estratégias que adicionam um anti-MEK ao inibidor da RAF para tratar o melanoma. (12,13).
Projetado para "atacar" componentes da cascata MAPK, esses novos medicamentos potenciais são qualificados de acordo com seus alvos, então medicamentos contra a RAF são chamados de inibidores da RAF e medicamentos contra a MEK são chamados de inibidores da MEK (Tabela 1). Você vai ver que os mais avançados no desenvolvimento clínico ou já aprovados adotam nomes incluindo os seus alvos, assim vemuRAFenib, dabRAFenib e soRAFenib são inibidores da RAF ou anti-RAF e traMEtinib e soluMEtinib são inibidores MEK ou anti-MEK.
Tabela 1. Uma lista de inibidores da RAF e da MEK disponíveis para testes de laboratório ou em desenvolvimento clínico
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| A lista não é completa. Alguns destes compostos não são específicos para MEK ou RAF. Fonte: Santa Cruz Biochemicals, Ref 14 |
Então, existem medicamentos aprovados para o tratamento de alguns tipos de câncer que se beneficiam da função pró- proliferação da MAPK. Por que não poderíamos testá-los na acondroplasia ? Isso é possível? Quais são os riscos ? Quais seriam os desafios para estimular a indústria farmacêutica a explorar esta estratégia?
Drogas novas e antigas no câncer
O câncer é uma doença devastadora. As células cancerosas crescem sem controle e invadem a vizinhança, podem prejudicar a função de um órgão ou tecido, competem por nutrientes e energia e, sem qualquer intervenção, irão conduzir o organismo à morte.
Nestas circunstâncias, não é difícil entender por que tratamentos agressivos e tóxicos são aceitáveis para o tratamento do câncer. Fármacos antigos usados para tratar tumores tradicionalmente atuam em todo o processo de proliferação celular, chamado mitose, de forma que têm impacto não só sobre as células cancerosas, mas também no desempenho das células normais em suas tarefas habituais, que incluem multiplicar-se, a fim de manter saudável o tecido em que estão. É por isso que as drogas mais velhas causam tantos efeitos colaterais indesejados nos pacientes, tais como, às vezes, sintomas gastrointestinais graves: as células da mucosa do sistema digestório tem um ciclo celular rápido, sempre se multiplicando para manter o tecido intacto.
Medicamentos da nova geração são classificados em um novo grupo: eles são chamados de terapias alvo-dirigidas . Em vez de afetar a célula como um todo, visam apenas alvo (s) específicos, como as enzimas localizadas na membrana celular, tais como FGFRs ou as cascatas de sinalização, tais como a MAPK. Com este modo mais específico de ação, temos visto uma queda significativa na gravidade dos efeitos indesejáveis em pacientes que utilizam esses novos medicamentos.
Vários tipos de cânceres pediátricos também usam as propriedades da cascata MAPK para induzir o crescimento celular, mas não vemos pesquisa com essas novas drogas nesta população. A grande questão é: qual seria o risco de usar esses tipos de drogas em crianças, cujos corpos estão em desenvolvimento ?
As enzimas da cascata MAPK participam de um vasto número de processos celulares vitais. Quais seriam as consequências da utilização de um anti-MEK por uma criança com acondroplasia ou outra condição genética, tais como as Rasopatias (14), que podem se beneficiar com a utilização destas drogas ? A aversão a assumir riscos sempre impediu a indústria farmacêutica a testar essas terapias-alvo, como os inibidores da MAPK, em crianças com câncer. Bem, pelo menos até recentemente.
O anti- MEK selumetinib no câncer pediátrico
A visão parece estar mudando em termos de interpretação de risco. A Astazeneca vem desenvolvendo o anti-MEK selumetinib (AZD6244) para o câncer em adultos onde a inibição da MEK pode ajudar a combater a doença, mas também começou a testar o selumetinib em alguns tipos de câncer pediátrico. Existem três estudos clínicos registrados no ClinicalTrials.gov (NCT01362803, NCT01386450, NCT01089101) com o selumetinib. Esta é uma iniciativa rara e arrojada, dados os riscos reais ou potenciais envolvidos ou estimados.
Como parte das regras do processo de desenvolvimento de medicamentos, desenvolvedores de drogas devem divulgar os resultados dos estudos realizados com um candidato a remédio. Em muitos casos, testar uma droga para o câncer em um organismo em desenvolvimento poderia parecer arriscado porque as drogas que combatem o câncer atuam em muitos aspectos da máquina de crescimento. Se um composto experimental foi testado em modelos animais jovens, esses testes terão de ser apresentados às autoridades regulatórias. Testes como esses podem trazer resultados inesperados, que podem ser vistos como negativos para o sucesso da potencial nova droga. É por isso que o estudo recentemente publicado por El-Hoss e colaboradores (14) é tão especial.
Até onde sei, este é o primeiro estudo publicado mostrando os efeitos sobre ossos e placas de crescimento de drogas como o selumetinib e o PD0325901, que são anti-Meks em desenvolvimento clínico, destinados a tornar-se medicamentos comerciais. Existem vários estudos com outros anti-Meks, mas com compostos que foram retirados do programa clínico, como o U0126.
Efeitos do selumetinib e do PD0325901 na placa de crescimento
El-Hoss e colaboradores fizeram um número expressivo de experimentos com o objetivo de entender quais são os efeitos desses dois compostos anti-MEK no osso e na placa de crescimento. Basicamente, confirmaram que ambos os inibidores mas, principalmente o PD0325901, inibiram a MAPK em condrócitos de ratinhos normais. A inibição da MEK causou um alargamento da zona hipertrófica da placa de crescimento, mas não mostrou qualquer efeito na zona proliferativa (veja a figura 1 com as zonas da placa de crescimento). Além disso, eles observaram que as placas de crescimento não alargaram, e para eles isso foi causado porque os condrócitos deixaram o estado proliferativo mais cedo. Em outras palavras, eles concluíram que havia mais condrócitos hipertróficos ao custo de menos células em proliferação, um resultado que não seria considerado bom.
Estes primeiros resultados são apenas parcialmente semelhante às experiências com o CNP. O CNP também aumentou a zona hipertrófic , mas houve um aumento global do tamanho da placa de crescimento, que correspondeu ao crescimento de osso observado nos modelos animais, de acordo com os estudos já citados aqui (5-9). Os investigadores do CNP observaram que a zona proliferativa da placa de crescimento foi marginalmente estimulada sob exposição ao CNP ou análogos. A ausência de efeito mais forte em condrócitos em proliferação pode ser explicado pelo fato de que o FGFR3 também exerce ação através de outras vias de sinalização, não influenciadas pelo CNP.
Por exemplo, existe evidência de que a sinalização do FGFR3 inibe a produção de uma proteína local chamada proteína relacionada ao paratormônio (PTHrP; alguma se referem a ele como um peptídeo), que é um forte estimulador da proliferação de condrócitos, atrasando a sua maturação (hipertrofia). (15) Por que a exposição ao CNP e aos anti-Meks resultou em diferentes achados continua a ser uma boa pergunta.
El-Hoss et al. também fizeram testes em ratos e observaram que a inibição da MAPK também favoreceu a densidade óssea por meio da redução da atividade dos osteoclastos (células que absorvem o tecido ósseo). Estes medicamentos também influenciaram o processo de cicatrização óssea em um modelo de fratura, mantendo a cartilagem do calo mais tempo do que nos animais controle. Eles descobriram que isso estava acontecendo por causa da inibição da liberação de um tipo de enzima que degrada a matriz da cartilagem a fim de dar espaço ao osso novo no calo.
El-Hoss et al. observaram que os efeitos do selumetinib e do PD0325901 na placa de crescimento foram reversíveis após a interrupção das drogas, dando uma perspectiva positiva sobre as consequências a longo prazo do uso dessas drogas para o câncer pediátrico.
Os autores admitem algumas limitações do estudo, como o período relativamente curto de exposição a que os animais foram submetidos aos medicamentos, apenas três semanas.
É curioso que eles não mencionaram se mediram os animais para ver se havia alguma diferença entre os comprimentos totais e de membros entre os animais testados e os controles, tavez exatamente por causa do curto período de observação.
Conclusões
Creio que só a publicação dos testes feitos com o selumetinib e o PD0325901 é um avanço significativo e parece representar uma mudança na forma como a indústria está lidando com os desafios do desenvolvimento de drogas e os riscos, reais ou imaginários, na população pediátrica. Suspeito que isto tem uma conexão com a recente mudança nos requisitos regulatórios para drogas potenciais destinadas a ser utilizadas no segmento pediátrico. Em poucas palavras, os medicamentos a serem usados por crianças devem ser testados primeiro nesta mesma população.
Os resultados do estudo de El-Hoss e colaboradores são de certa forma intrigantes e acho que eles deveriam suscitar mais estudos, específicos sobre as placas de crescimento, para permitir uma melhor compreensão do tipo de influência que estes compostos anti-MAPK exercem no desenvolvimento e crescimento ósseos. Mais importante ainda, os testes feitos por El-Hoss et al. foram realizados em ratinhos normais. Qual seria o efeito desses anti-Meks em um modelo de acondroplasia ? Se houver interesse suficiente, esses testes devem ser feitos em um modelo animal apropriado, por um período de tempo adequado. Acho que os resultados seriam diferentes.
O futuro ...
Outro aspecto que merece ser mencionado é que, para futuras estratégias terapêuticas não que visem diretamente o FGFR3 para resgatar o crescimento ósseo na acondroplasia, podemos especular que poderia ser necessário combinar diferentes drogas para a obtenção de resultados terapêuticos significativos. Por exemplo, adicionando um fármaco pró - proliferação, tal como o PTH, com um fármaco pró-hipertrofia, tal como um anti-MEK ou um análogo do CNP. Em um exercício de futurologia, combinações de drogas podem permitir doses em geral mais baixas e menores riscos em uma terapia de longo prazo para as crianças com acondroplasia.
Referências
1. Foldynova-Trantirkova S et al. Sixteen years and counting: the current understanding of fibroblast growth factor receptor 3 (FGFR3) signaling in skeletal dysplasias. Hum Mutat 2012; 33:29–41. Acesso livre.
2. Colvin J et al. Skeletal overgrowth and deafness in mice lacking fibroblast growth factor receptor 3. Nature Genetics 1996; 12:390-7.
3. Toydemir RM et al. Novel mutation in FGFR3 causes camptodactyly, tall stature, and hearing loss (CATSHL) Syndrome. Am J Hum Genet 2006;79(5):935-41. Acesso livre.
4. Krejci P. The paradox of FGFR3 signaling in skeletal dysplasia: why chondrocytes growth arrest while other cells over proliferate. Mut Res 2013; http://dx.doi.org/10.1016/j.mrrev.2013.11.001. Acesso livre.
5. Krejci P et al. Interaction of fibroblast growth factor and C-natriuretic peptide signaling in regulation of chondrocyte proliferation and extracellular matrix homeostasis. J Cell Sci 2006; 118: 5089-00. Acesso livre.
6. Nakao K et al. Impact of local CNP/GC-B system in growth plates on endochondral bone growth. Pharmacol Toxicol 2013; 14 (Suppl 1):48. Acesso livre.
7. Yasoda A et al. Systemic Administration of C-Type Natriuretic Peptide as a Novel Therapeutic Strategy for Skeletal Dysplasias. Endocrinology 2009;150: 3138–44. Acesso livre.
8. Yasoda A and Nakao K. Translational research of C-type natriuretic peptide (CNP) into skeletal dysplasias. Endocrine J 2010; 57 (8): 659- 66. Acesso livre.
9. Lorget F et al. Evaluation of the therapeutic potential of a CNP analog in a Fgfr3 mouse model recapitulating achondroplasia. Am J Hum Genet 2012;91(6):1108-14. Acesso livre.
10. Lito P et al. Tumor adaptation and resistance to RAF inhibitors. Nature Med 2013;19: 1401–9. Acesso livre.
11. Fisher R and Larkin J. Vemurafenib: a new treatment for BRAF-V600 mutated advanced melanoma Cancer Manag Res 2012:4; 243-52. Acesso livre.
12.Grimaldi AM et al. The role of MEK inhibitors in the treatment of metastatic melanoma. Curr Opin Oncol 2014 Jan 13. [Epub ahead of print]
13.Tidyman WE and Rauen KA. The RASopathies: Developmental syndromes of Ras/MAPK pathway dysregulation. Curr Opin Genet Dev 2009; 19(3): 230–36. Acesso livre.
14. El-Hoss J et al. Modulation of endochondral ossification by MEK inhibitors PD0325901 and AZD6244 (Selumetinib). Bone 2014;59:151-61.
15. Chen LA et al. Ser(365)-->Cys mutation of fibroblast growth factor receptor 3 in mouse downregulates Ihh/PTHrP signals and causes severe achondroplasia.Hum Mol Genet 2001; 1;10(5):457-65. Acesso livre.
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