ANTISENSE OLIGONUCLEOTIDE TARGETING OF mRNAs ENCODING ENaC SUBUNITS α, β, AND ɣ IMPROVES CYSTIC FIBROSIS-LIKE DISEASE IN MICE
Autoren:
Chenguang Zhao, Jeff Crosby, Tinghong Lv, Dong Bai, Brett P. Monia, Shuling Guo
Ionis Pharmaceuticals, 2855 Gazelle Court, Carlsbad, CA 92010 USA
Was war Ihre wissenschaftliche Fragestellung?
Frühere Studien zeigen, dass der epitheliale Natriumkanal (ENaC) bei CF-Patienten hyperaktiv ist und eine wichtige Rolle in der Pathogenese der CF spielt. In dieser Studie war unser Ziel zu bestimmen, ob Antisense Oligonukleotide (ASOs), die die ENaC-Level senken, möglicherweise auch die CF-Lungensymptome in Mäusen reduzieren.
Warum ist das wichtig?
Auch mit verbesserter Versorgung und der Verfügbarkeit neuer Therapien bleibt ein Teil der Patienten übrig, der von neu entdeckten Medikamenten profitieren würde. Viel Anstrengung ist über die Jahre unternommen worden, um Therapien zu identifizieren, die die CF-Atemwege über den ENaC-Kanal rehydrieren, mit dem Ziel, die Krankheitssymptome zu verbessern.
Das ENaC-Protein ist aus drei Untereinheiten zusammengesetzt (α, β, und γ), die alle für die maximale Kanalaktivität gebraucht werden. Wir konnten bereits zeigen, dass ASOs, die speziell auf ENaCα ausgerichtet sind, die ENaC-Aktivität, die Schleimproduktion, die Entzündung und die Hyperreaktivität der Atemwege reduzieren. Weitere Untersuchungen der drei Untereinheiten in einer Studie waren notwendig, um den Beitrag jeder einzelnen Untereinheit zu verstehen.
Wie sind Sie vorgegangen?
Wir haben zunächst Antisense-ENaC-Inhibitoren identifiziert, die sowohl in Zellkultur als auch in den Lungen von Mäusen sicher anwendbar waren. Die sicheren ASOs, die den Level jeder einzelnen ENaC-Untereinheit wirkungsvoll reduzierten, wurden identifiziert. Wir zeigten dann, dass wenn diese ENaC-Untereinheiten-ASOs in die Maus-Lunge gebracht wurden, sie durch den Schleim in die Lungenzellen gelangen und dort die ENaC-Untereinheiten reduzieren konnten. Im Mausmodell, das der menschlichen CF-Erkrankung ähnlich ist, untersuchten wir, ob die ENaC-Untereinheiten-ASOs die Lungenerkrankung verhindern bzw. eine bereits etablierte Lungenerkrankung rückgängig machen konnte.
Was haben Sie herausgefunden?
Wir untersuchten ENaC-Untereinheiten-ASOs, die über eine lokale Anwendung direkt in die Lungen von Baby-Mäusen eingebracht wurden, mit dem Ergebnis einer reduzierten ENaC-Expression und –Funktion. Wir sahen, dass diese Inhibitoren die Lungenerkrankung effektiv verhinderte und das Überleben der Mäuse erhöhte. Außerdem zeigten wir, dass die Anwendung der ENaC-Untereinheiten-ASOs die Erkrankung umkehrte. Die Reduktion egal welcher ENaC-Untereinheit normalisierte die Natriumkanal-Aktivität, die Schleimproduktion und die Entzündung und verbesserte die Lungenfunktion. Auch bei Asthma scheint ENaC eine wichtige Rolle zu spielen. Wir haben gezeigt, dass in einem Hausstaub-Milben-induzierten Asthma-Mausmodell Untereinheiten-ASOs die Lungenfunktion verbesserten, aber nicht die Schleim-Clearance.
Was bedeutet das, und warum muss man bei der Bewertung der Ergebnisse vorsichtig sein?
Dies ist die erste in vivo-Studie, die zeigt, dass alle drei Untereinheiten potenzielle Ziele für die CF-Lungenerkrankung sind. Ein Antisense-ENaC-Inhibitor bietet mehrere wichtige Vorteile wie hohe Selektivität, lange Halbwertszeit mit weniger häufiger Anwendung, und die Mehrheit des Wirkstoffs wird tatsächlich in den Lungen platziert. Außerdem sind ASOs gut geeignet für die Kombinationstherapie und voraussichtlich gut mit CFTR-Modulatoren zu kombinieren. In früheren Studien zeigten wir bereits, dass sich ASOs über Inhalation effektiv in der Lunge platzieren lassen. Diese Ergebnisse müssen dennoch mit Vorsicht betrachtet werden, da die ENaC-Untereinheiten-ASOs für die Behandlung von CF oder anderen Lungenerkrankungen zuerst noch im Menschen untersucht werden müssen.
Wie geht es weiter?
Die ENaC Antisense-Therapie kann eine neue, potente und sichere Therapieoption für CF werden. Wir haben die humane ENaCα-Untereinheit als Wirkstoff identifiziert und beginnen später in diesem Jahr eine klinische Phase 1-Studie. Wir erwarten, dass eine Reduktion jeglicher ENaC-Untereinheit durch ASO eine wirksame Therapie werden kann, unabhängig davon, welche CFTR-Mutation vorliegt.
Übersetzung von Dr. Uta Düesberg, 27.09.2018
