En août, la FDA a approuvé un nouveau traitement à ciblage moléculaire appelé pexidartinib (Turalio) pour traiter certains adultes atteints de tumeur à cellules géantes ténosynoviales, en particulier ceux dont la tumeur était la cause de graves problèmes de morbidité ou de limitations fonctionnelles et qui ne pouvait pas être opéré.

Les tumeurs à cellules géantes ténosynoviales

Les tumeurs à cellules géantes ténosynoviales sont un groupe de tumeurs rares qui apparaissent dans et autour des articulations et des tendons. Bien que ces tumeurs soient bénignes, elles endommagent les articulations, entraînant douleur, gonflement et limitation du mouvement de l'articulation.

Il a été démontré que certaines cellules des tumeurs à cellules géantes ténosynoviales hébergent des translocations chromosomiques menant à la surproduction d'une protéine appelée CSF1, qui attire un grand nombre de cellules immunitaires. Les cellules immunitaires qui s'accumulent forment la majeure partie de la tumeur et endommagent les tissus environnants. Le pexidartinib cible la protéine à laquelle CSF1 se fixe à la surface des cellules immunitaires, CSF1R, empêchant ainsi CSF1 d’attacher et de recruter les cellules immunitaires à la tumeur.

Le pexidartinib a été approuvé pour le traitement des tumeurs ténosynoviales à cellules géantes après un essai clinique randomisé de phase III selon lequel 38% des patients ayant reçu le traitement à ciblage moléculaire présentaient une réduction totale ou partielle de la tumeur, par rapport à aucun patient recevant le placebo.

Effets indésirables du pexidartinib

Les données, publiées récemment dans Lancet Oncology, ont également montré que sept patients avaient arrêté le pexidartinib en raison d'effets indésirables liés au foie. En conséquence, la FDA a demandé que les informations de prescription pour le pexidartinib incluent un avertissement encadré sur le risque d'atteinte hépatique grave et potentiellement mortelle et que le pexidartinib ne soit disponible que par le biais d'un programme de stratégie d'évaluation et d'atténuation des risques, qui oblige les prestataires de soins de santé utilisant pexidartinib être spécialement certifié.

Entrectinib a été autorisé pour lutter contre la fusion du gène NTRK, et contre le cancer du poumon non à petites cellules

La semaine dernière, la FDA (Food and Drug Administration) des États-Unis a approuvé l’entrectinib (Rozlytrek), a été approuvé pour le traitement des adultes et des adolescents âgés de 12 ans et plus dont le cancer est associé à la fusion du gène NTRK et qui n’ont pas d’autre option de traitement efficace, ainsi que contre le cancer du poumon non à petites cellules.

Un médicament anti-cancéreux à large spectre

L'entrectinib est le deuxième médicament à ciblage moléculaire à être approuvé pour une utilisation basée sur un biomarqueur commun à différents types de cancers plutôt que sur l'organe d'origine du cancer. C'est également le troisième traitement anticancéreux à être approuvé pour une utilisation de cette manière agnostique avec les tissus.

Le premier traitement anticancéreux approuvé pour une telle utilisation était le pembrolizumab (Keytruda), un médicament immunothérapeutique, en mai 2017, destiné au traitement de certains patients présentant des tumeurs solides positives pour des biomarqueurs connus sous le nom d'instabilité microsatellite - niveau de réparation élevé ou mismatch.

Le larotrectinib (Vitrakvi), en novembre 2018, a été le deuxième médicament anticancéreux et le premier thérapeutique à cibler moléculaire approuvé pour un tel usage. Il était destiné au traitement des enfants et des adultes atteints de tumeurs solides dont le test de fusion du gène NTRK était positif.

L’entrectinib, comme le larotrectinib, cible trois protéines apparentées, TRKA, TRKB et TRKC, codées par les gènes NTRK1, NTRK2 et NTRK3, respectivement. Entrectinib cible également les protéines ROS1 et ALK.

Fusion du gène NTRK

Les recherches ont montré que les altérations génétiques connues sous le nom de translocations chromosomiques impliquant les trois gènes NTRK et conduisant à la production de protéines de fusion TRK entraînent la croissance de jusqu'à 1% de toutes les tumeurs solides. Ces tumeurs solides englobent un large éventail de types de cancers qui surviennent chez les adultes et les enfants, y compris de nombreux cancers rares, tels que le carcinome sécrétoire mammaire analogue de la glande salivaire, le fibrosarcome infantile et le cholangiocarcinome.

L’approbation d’entrectinib pour le traitement des tumeurs solides positives à la fusion du gène NTRK repose sur des données intégrées provenant de 54 patients inscrits à l’un des nombreux essais cliniques de phase I et de phase II.

Les données, présentées lors du congrès 2018 de la Société européenne d'oncologie médicale (ESMO), ont montré que sur 54 patients atteints de tumeurs solides positives à la fusion du gène NTRK traitées par entrectinib, 4 patients (7,4%) présentaient une réduction complète de la tumeur et 27 patients ( 50%) avaient un retrait partiel de la tumeur. Une contraction tumorale a été rapportée pour divers types de cancer, notamment le cancer bronchique non à petites cellules (CBNPC), le carcinome sécrétoire mammaire analogue des glandes salivaires, le cancer du sein, le cancer colorectal, le cancer de la thyroïde, le cancer du pancréas et les sarcomes.

Cancer du poumon non à petites cellules

Parallèlement à l’approbation de l’entrectinib pour le traitement des tumeurs solides positives à la fusion du gène NTRK, la FDA a également approuvé le traitement destiné aux adultes atteints de cancer du poumon non à petites cellules (CPNPC) métastatique dont le résultat est positif aux mutations du gène ROS1.

Cette approbation était basée sur les données de 51 patients atteints de CBNPC métastatique ROS1-positif traités par entrectinib dans le cadre de plusieurs essais cliniques de phase I et de phase II. Trois des patients (6%) avaient un rétrécissement complet de la tumeur et 37 (72%) avaient un rétrécissement partiel de la tumeur. Le rétrécissement de la tumeur a persisté pendant 12 mois ou plus chez 22 patients.

Mécanisme d'action

Les réarrangements de gènes, conduisant à l'expression de récepteurs de tyrosine kinase de fusion activés de manière constitutive, ont été de plus en plus identifiés comme une caractéristique commune des tumeurs malignes au cours des trois dernières décennies, et le succès a été démontré en utilisant ces réarrangements comme cibles du développement de médicaments.

L'expression de telles fusions de gènes dans une tumeur peut créer un phénomène appelé «addiction oncogène» dans lequel la tumeur devient dépendante de la signalisation par la voie de la kinase aberrante, rendant ainsi sa survie et sa prolifération continue extrêmement sensibles à l'inhibition ciblée avec un inhibiteur de tyrosine kinase à petite molécule.

L'expression des protéines codées par ces gènes de fusion de tyrosine kinase peut, dans la plupart des cas, fonctionner de manière indépendante en tant que facteurs oncogènes, capables d'activer des voies critiques en aval impliquées dans le phénotype malin.

L'entrectinib est un inhibiteur sélectif de la tyrosine kinase avec une spécificité, pour l'ensemble des trois protéines Trk (codées respectivement par les gènes NTRK1, 2 et 3), ainsi que pour les récepteurs à tyrosine kinase ROS1 et ALK, respectivement. Le médicament est administré par voie orale, une fois par jour.

Et après l’entrectinib?

Lors de la réunion annuelle de l'AACR, en 2019, les chercheurs ont annoncé qu'un médicament de deuxième génération, LOXO-195, ciblant TRK, semble prometteur contre les tumeurs qui acquièrent une résistance aux traitements de première génération, tels que l'entrectinib.

LOXO-195 est l'un des nombreux traitements anticancéreux agnostiques pour les tissus en cours de développement, comme souligné dans un précédent article de ce blog, soulignant à quel point cette approche du traitement du cancer deviendra importante à l'avenir.

Fedratinib a été approuvé pour la myélofibrose

La myélofibrose est une maladie qui se développe généralement lentement. Des cellules sanguines et des fibres anormales s'accumulent à l'intérieur de la moelle osseuse, entraînant une anémie, qui à son tour provoque fatigue, faiblesse et essoufflement. En outre, pour compenser le faible nombre de cellules sanguines produites dans la moelle osseuse, la rate commence à fabriquer des cellules sanguines, ce qui provoque un grossissement spectaculaire de la rate, une maladie connue sous le nom de splénomégalie.

Chez de nombreux patients atteints de myélofibrose, la maladie est provoquée par des mutations du gène JAK2.

Les inhibiteurs de Janus kinase (JAK)

Les inhibiteurs de Janus kinase, également appelés inhibiteurs de JAK ou jakinibs, sont un type de médicament qui inhibe l'activité d'un ou de plusieurs des enzymes de la famille des Janus kinases (JAK1, JAK2, JAK3, TYK2), en interférant ainsi avec la voie de signalisation JAK-STAT. Ces inhibiteurs ont une application thérapeutique dans le traitement du cancer et des maladies inflammatoires telles que la polyarthrite rhumatoïde. Leur utilisation présente un intérêt pour diverses affections cutanées. Les inhibiteurs de JAK3 sont intéressants comme traitement possible de diverses maladies auto-immunes car ses fonctions sont principalement limitées aux lymphocytes. Il y a actuellement 7 médicaments de ce type, qui sont autorisés à la vente et 7 autres sont en cours d'essais cliniques.

Fedratinib est un inhibiteur de JAK-2

Fedratinib a montré lors d'un essai clinique randomisé de phase III qu'il pouvait réduire de manière significative le volume de la rate et les symptômes liés à la myélofibrose.

La FDA a donc approuvé ce nouveau traitement pour le traitement de certains adultes atteints de myélofibrose, en particulier ceux présentant un risque primaire ou secondaire de niveau 2 ou élevé de myélofibrose(post-polycythémie virale ou thrombocytémie post-essentielle). La myélofibrose primitive, la polycythémie vraie et la thrombocytémie essentielle font partie d'un groupe de six maladies, notamment la leucémie myéloïde chronique, appelée néoplasie myéloproliférative chronique.

Fedratinib (nom commercial Inrebic) est un inhibiteur semi-sélectif du Janus kinase 2 (JAK-2) disponible par voie orale mis au point pour le traitement des patients atteints de maladies myéloprolifératives, notamment la myélofibrose. Une activité significativement moindre a été observée contre d'autres tyrosine kinases. Dans les cellules traitées, l'inhibiteur bloque la signalisation cellulaire en aval (JAK-STAT), ce qui entraîne la suppression de la prolifération et l'induction de l'apoptose.

Développement du Fedratinib (Inrebic)

Fedratinib a été découvert à l'origine à TargeGen. En 2010, Sanofi-Aventis a acquis TargeGen et poursuivi le développement du fedratinib jusqu'en 2013. En 2016, Impact Biomedicines a acquis les droits sur le fedratinib de Sanofi et poursuivi son développement pour le traitement du myélofibrose et de la polycythémie virale. En janvier 2018, les droits du médicament ont été transférés à Celgene lors de l'achat d'Impact Biomedicines.

Etat de la recherche sur la sclérose en plaques

Une grande partie de la recherche actuelle sur la sclérose en plaques est centrée sur la reconstruction de la myéline, la gaine protectrice entourant les neurones qui se décompose en cas de maladie et d’autres troubles neurodégénératifs.

Des scientifiques du système de santé VA Maryland et de la faculté de médecine de l'Université du Maryland ont déclaré au début de l'année qu'ils avaient constaté des résultats précliniques prometteurs, par exemple pour les cellules souches produisant des mélanocytes. Une équipe de l’Université de Chicago s’emploie à réorienter Wytensin, un ancien médicament contre l’hypertension artérielle, en raison de ses propriétés de protection de la myéline.

Les cellules T CD8 du système immunitaire sont bien connues pour leur capacité à éradiquer le cancer. Mais des chercheurs de la faculté de médecine de l’Université de Stanford ont peut-être découvert un autre rôle pour ces lymphocytes T: ils peuvent également tuer des cellules immunitaires égarées responsables de la sclérose en plaques.

Faire de la recherche, sans modèle pré-existant

Dans la plupart des cas, les chercheurs ignorent quelles molécules sont à l’origine des maladies auto-immunes, la sclérose en plaques ne fait pas exception. Mais les scientifiques peuvent déclencher une maladie similaire chez les souris en leur injectant un petit morceau, ou peptide, d'une protéine appelée glycoprotéine de la myéline oligodendrocyte, ou MOG. Les souris atteintes, développent une paralysie, tout comme les patients atteints de sclérose en plaques.

Les chercheurs ont utilisé ce modèle murin de la maladie pour étudier le comportement de différentes cellules immunitaires au cours de l'auto-immunité. Ils ont suivi l'abondance de diverses classes de cellules immunitaires chez des souris ayant reçu une injection de MOG.

Ils ont découvert que le nombre de cellules T, qui ordonnent l'échelle et la stratégie globales derrière chaque réponse immunitaire, a augmenté et diminué de façon cyclique. Le séquençage de l'ADN a montré que ces ondes étaient chacune constituées de groupes de cellules identiques - un indice important.

Mais à quoi s'intéressent les cellules T dans les sclérose en plaques?

«Lorsque les cellules T rencontrent un agent pathogène, les cellules uniques qui reconnaissent une partie de l’agent pathogène, produisent de nombreuses copies d’elles-mêmes», a déclaré Naresha Saligrama, une chercheuse impliquée dans l’étude. "Cela a suggéré qu'une population spécifique de cellules répondaient."

Mais à quoi répondaient ces cellules T? Saligrama a d'abord testé le suspect le plus évident: MOG. Elle a exposé les cellules à 350 peptides dérivés de MOG. Mais alors que MOG provoquait la prolifération de certaines cellules T, il existait un groupe de cellules T CD8 qui ne répondait à aucun des peptides.

Les chercheurs se sont donc lancé dans une quête beaucoup plus large: ils ont testé environ 5 milliards de peptides. Ils ont utilisé une technique moléculaire connue sous le nom d'affichage de levure pour générer un ensemble de peptides attachés à des cellules de levure individuelles.

«Nous demandons aux cellules T, au fur et à mesure que la maladie progresse, ce qui les intéresse », a déclaré Davis. "Nous n'essayons pas de deviner ou de formuler des hypothèses sur ce qu'ils reconnaissent."

Deux peptides semblent associés à la sclérose en plaque

Les chercheurs ont découvert que deux peptides sont reconnus par les cellules T CD8 impliquées dans la maladie. Pour comprendre le rôle de ces peptides, ils les ont injectés à des souris avant, après ou à côté de MOG. Puisque les cellules T CD8 sont principalement connues pour tuer les cellules cancéreuses et infectées, les scientifiques s’attendaient à ce que leur activation aggrave la maladie.

Ils avaient tort. Lorsque les chercheurs ont injecté des protéines peptidiques à des souris pour augmenter leurs niveaux de lymphocytes T CD8, la gravité de leurs symptômes de sclérose en plaques a diminué, ont-ils rapporté dans le journal Nature. Lorsqu'ils ont effectué un test similaire sur des cellules prélevées chez des patients atteints de sclérose en plaques, ils ont observé le même phénomène. C’était exactement le contraire de ce à quoi ils s’attendaient.

Cette découverte surprenante a obligé les chercheurs à découvrir une idée avancée dans les années 1970: certaines cellules T CD8 sont immunosuppressives. Après une vague d'intérêt initiaux et d'articles prometteurs, la confiance dans les cellules T CD8 suppressives a coulé une fois que les spéculations ont dépassé les données réelles.

"Les cellules T CD8 suppressives ont fait pour l'immunologie ce que le Titanic a fait pour l'industrie des croisières", a déclaré Davis.

Et après, comment faire progresser la recherche sur la sclérose en plaques?

"Il y a un sous-ensemble de cellules T CD8 qui a une fonction suppressive", a déclaré l'auteur principal Mark Davis, Ph.D., professeur de microbiologie et d'immunologie à Stanford, dans un communiqué. "Si nous pouvions mobiliser ces cellules pour qu'elles fonctionnent plus efficacement chez les patients auto-immunitaires, nous aurions un nouveau traitement pour des maladies telles que la sclérose en plaques ".

La prochaine étape pour l’équipe de Stanford consiste à essayer de déterminer quels lymphocytes T CD8 sont reconnus dans la sclérose en plaques pour qu’ils réagissent de manière thérapeutique. Les chercheurs s'intéressent également au rôle des cellules T CD8 dans d'autres troubles, notamment la maladie cœliaque.

La FDA a étendu l'usage des médicaments anti-cancéreux suivants en 2019

Cyramza

Le ramucirumab antiangiogénique (Cyramza) a été approuvé pour le traitement des patients atteints d'un carcinome hépatocellulaire, le type de cancer du foie le plus répandu, en cas de progression malgré le traitement par un autre antiangiogène appelé sorafénib (Nexavar). Le ramucirumab était précédemment approuvé pour traiter certains patients atteints de trois autres types de cancer, les cancers colorectal, du poumon et de l'estomac.

Bavencio

L'avelumab immunothérapeutique (Bavencio) a été approuvé en association avec l'axitinib antiangiogénique (Inlyta) pour le traitement initial des patients atteints d'un carcinome rénal avancé, le type de cancer du rein le plus répandu. Avelumab était précédemment approuvé pour traiter certains patients atteints de deux autres types de cancer, le cancer de la vessie et le carcinome à cellules de Merkel.

Revlimid

Le lénalidomide à visée moléculaire ciblée (Revlimid) a été approuvé en association avec le rituximab (Rituxab), une immunothérapie pour le traitement de patients atteints d'un lymphome folliculaire ou d'un lymphome en zone marginale ayant progressé malgré un traitement antérieur. La lénalidomide avait déjà été approuvée pour traiter certains patients atteints de deux autres types de cancer, le lymphome à cellules du manteau et le myélome multiple.

Keytruda

Le pembrolizumab (Keytruda) est une immunothérapie qui a été approuvé pour le traitement des patients atteints d'un carcinome épidermoïde récurrent, localement avancé ou métastatique de l'œsophage, dont le test positif pour la protéine PD-L1 a progressé malgré le traitement par au moins un autre traitement systémique. Le pembrolizumab était précédemment approuvé pour traiter certains patients atteints de 11 autres types de cancer, y compris le mélanome et le cancer du poumon, ainsi que pour traiter les patients présentant tout type de tumeur solide caractérisé par la présence d'un déficit en MSI élevé ou en ROR.

Alpelisib

Alpelisib cible la phosphatidylinositol 3-kinase (PI3K) alpha, qui joue un rôle important dans la multiplication et la survie des cellules. La recherche a montré que les mutations du gène PIK3CA, qui code la protéine PI3K-alpha, favorisent la multiplication et la survie d'environ 40% des cancers du sein à récepteurs hormonaux positifs, HER2-négatifs. Alpelisib est devenu le premier traitement thérapeutique approuvé ciblé PI3K-alpha pour le traitement du cancer du sein. Son utilisation en association avec le fulvestrant a été spécifiquement approuvée pour le traitement du cancer du sein HER2 négatif à HER2 négatif, avancé ou métastatique, avec cancer du sein avancé ou métastatique, qui a donné des résultats positifs pour les mutations de PIK3CA et qui a progressé pendant ou après le traitement endocrinien.

Polatuzumab vedotin-piiq

Polatuzumab vedotin-piiq est un conjugué anticorps-médicament destiné au traitement d'un cancer du sang commun, le lymphome diffus à grandes cellules B. Il comprend l'agent cytotoxique monométhyl auristatin E attaché à un anticorps qui cible CD79b, une protéine qui se trouve à la surface de cellules de lymphome B diffus à grandes cellules. Polatuzumab vedotin-piiq a été spécifiquement approuvé pour une utilisation en association avec la bendamustine chimiothérapeutique cytotoxique et le rituximab immunothérapeutique destiné au traitement des adultes atteints d'un lymphome à grandes cellules B n'ayant pas répondu ou ayant récidivé après deux autres traitements.

Selinexor

Selinexor cible une protéine appelée XPO1, qui est présente à des niveaux élevés dans les cellules de myélome multiple. Il a été approuvé pour le traitement des patients atteints de myélome multiple dont la maladie a récidivé à la suite d'un traitement par au moins deux inhibiteurs du protéasome, ou au moins deux agents immunomodulateurs et un immunothérapeutique ciblant CD38.

Darolutamide

Le darolutamide cible le récepteur des androgènes chez les patients atteints d'un cancer de la prostate. Ce faisant, il prive les cellules cancéreuses de la prostate des androgènes (hormones telles que la testostérone) qui alimentent leur croissance. Le darolutamide est devenu le troisième médicament approuvé par la FDA en raison de sa capacité à retarder l'évolution du cancer de la prostate vers un stade métastatique. Les deux autres, l'apalutamide (Erleada) et l'enzalutamide (Xtandi), ont été approuvés en 2018. Ces trois agents thérapeutiques sont spécifiquement approuvés pour le traitement du cancer de la prostate non métastatique résistant à la castration.

Drugs that may enter phase III (2019).

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ALS drugs that may enter a phase III trial in 2019

Arimoclomol

Arimoclomol is an experimental drug developed by CytRx Corporation. Arimoclomol is believed to function by stimulating a normal cellular protein repair pathway through the activation of molecular chaperones. Since damaged proteins, called aggregates, are thought to play a role in many diseases, CytRx believes that arimoclomol could treat a broad range of diseases.

Heat shock transcription factor 1 (HSF1), a central coordinator of the chaperone response, helps cells managing proteins that are misfolded or aggregated. HSF1, which is activated during times of stress, switches on multiple genes, including the gene encoding the disaggregase Hsp40.

NurOwn

NurOwn is an experimental cell-based therapy by BrainStorm Cell Therapeutics that contains autologous cultured mesenchymal bone marrow stromal cells secreting neurotrophic factors including BDNF, GDNF and HGF, as a possible treatment for patients with ALS.

Brainstorm’s NurOwn therapy consists of bone marrow stem cells taken from each individual person, differentiated into cells that make neuroprotective growth factors, and infused back into muscle or the spinal cord.

Brainstorm’s therapeutic differs from that of the better-known Neuralstem, Inc., of Rockville, Maryland, which is transfusing neural stem cells from fetal tissue into the spinal cords of people with ALS.

Though it has great potential for clinical applications, the differentiation of MSCs is precisely regulated and coordinated by mechanical and molecular signals from the extracellular environment and involves complex pathways at the transcriptional and post-transcriptional levels that remain largely unexplored.

MSC-NTF cells are Mesenchymal Stromal Cells (MSC) induced to express high levels of neurotrophic factors (NTFs) using a culture-medium based approach.

ODM-109

ODM-109 aims in part, to improve breathing in ALS by improving the performance of muscles in the diaphragm. The drug candidate, also known as oral levosimendan, increases the force of contraction of certain muscles by boosting the calcium sensitivity of troponin C.

The drug candidate is an oral formulation of levosimendan. An intravenous formulation of levosimendan, marketed under the name Simdax, is clinically approved in some countries for the treatment of acute heart failure. Levosimendan's positive inotropic and vasodilator effects are tied to its abilities to increase calcium sensitivity and open ATP-sensitive potassium positive ion (K+) channels (mitoKATPchannels)

Levosimendan favourably affects mitochondrial adenosine triphosphate synthesis, conferring cardioprotection and possible neuronal protection during ischemic insults. In a model of spinal cord injury, levosimendan has been reported to attenuate neurologic motor dysfunction. This finding is supported by the fact that the selective mitoKATPchannel opener, diazoxide, is an effective neuroprotectant, as has been demonstrated in an ischemia reperfusion study in rats.

Tofersen

IONIS-SOD1Rx is a generation 2.0 antisense drug specifically designed to inhibit production of mutant superoxide dismutase (SOD1). SOD1 mutations account for approximately 20% of familial ALS cases.

This drug is the result of a collaboration between Biogen and IONIS Pharmaceuticals (formerly ISIS). A Phase III clinical trial is recruiting participants as of April 2019. Study completion is expected in May 2020.

Researchers are also considering antisense treatment for another genetic form of ALS caused by expansions in the C9ORF72 gene. Antisense oligonucleotides are single strands of DNA or RNA that are complementary to a chosen sequence. The antisense oligonucleotide works by targeting and attaching itself to the stretch of RNA with the mistake so that the protein cannot be formed,, so prevent accumulation of these outside the nucleus.

Part of Isis’ success stems from chemically modifying oligonucleotides to make them last longer in the body and bind more tightly to their target RNAs.

SOD1Rx, like Kynamro, includes 2′-O-methoxyethyl sugars on its backbone. This modification typifies Isis’ second generation of oligonucleotide chemistry, but the company has developed other options. For SOD1 antisense, they plan to make it more potent before starting further safety trials, probably with higher doses and longer treatment times.

Première publication sur un lien entre SOD1 et SLA

biologie moléculaire

Cette découverte se produit à un moment où la biologie moléculaire occupe une place de plus en plus importante dans les publications, les créations de laboratoire et les offres de postes. Le consensus est alors que la biologie moléculaire a un pouvoir d'explication incroyable et une facilité à créer des traitements ad hoc au moyen de thérapies génétiques relativement simple. C’est donc un outil pour permettre la création rapide de brevets et de richesses. Cet engouement était similaire à celui que l’on a vu récemment pour Crispr-cas9.

Réception de l'article

Au début des années 80, il y a des recherches pour essayer de mettre en évidence si SOD1 est impliqué dans le syndrome de Down. SOD1 est en effet sur le chromosome 21, tout comme le gène APP, dont on dit qu’il participe à l’apparition des plaques amyloïdes de la maladie d’Alzheimer et DSCR1 qui est le gène maintenant impliqué dans la maladie de Down.

Dès la publication en 1993 du premier article par Daniel Rosen et Teepu Siddique, à propos de la découverte du lien entre des mutations de SOD1 et la SLA, la revue Nature a publié un commentaire enthousiaste sous le titre « Did radicals strike Lou Gehrig ? ». On reliait ainsi bizarrement ce que la publicité des cosmétiques matraquait sur les écrans, à une des maladies qui fait le plus peur avec le cancer. Le même commentaire introduit aussi le terme « exitotoxicity ».

Quel est le rôle de SOD1?

SOD1 est l’un des trois superoxydes dismutases responsables de la destruction des radicaux superoxydes libres dans le corps. SOD1, compte tenu de son rôle d’antioxydant, a contribué à promouvoir l’idée que les espèces réactives de l’oxygène, sont à l’origine de la SLA. Une mutation de SOD1 ferait perdre cette fonction antioxydante et ainsi petit à petit, les neurones moteurs mourraient. Les espèces réactives de l'oxygène (ROS), telles que les peroxydes et les radicaux libres, sont les produits hautement réactifs de nombreux processus cellulaires normaux, notamment les réactions mitochondriales qui produisent le métabolisme de l'ATP et de l'oxygène. Des exemples de ROS comprennent le radical hydroxyle OH, H2O2 et le superoxyde (O2). Certains ROS sont importants pour certaines fonctions cellulaires, telles que les processus de signalisation cellulaire et les réponses immunitaires contre les substances étrangères. Les radicaux libres sont réactifs, car ils contiennent des électrons libres non appariés; ils peuvent facilement oxyder d'autres molécules dans la cellule, causant des dommages cellulaires et même la mort cellulaire. On pense que les radicaux libres jouent un rôle dans de nombreux processus destructeurs du corps, du cancer à la maladie coronarienne.

Des auteurs qui expriment les limites de leur découverte

Dans ce premier article Rosen et Siddique expliquent qu’il n’est pas clair pourquoi un dysfonctionnement de SOD1 affecterait seulement les neurones moteurs. Rosen et Siddique indiquent également qu’il est curieux que les mutations trouvées puissent expliquer l’héritabilité de la SLA familiale, car les pertes de fonctions sont récessives plutôt que dominantes. Les mutations de SOD1 n’expliquent pas non plus la propagation de la maladie, mais Rosen et Siddique n’abordent pas ce point. Ils signalent une voie thérapeutique qui n’a jamais été essayée car assez farfelue sur le plan physiologique : Introduire du SOD1 non muté dans le système nerveux central des malades ayant une mutation de SOD1.

Quelle conséquence cet article a-t-il eu sur le cours de la recherche?

Cet article et la publicité qui lui a été donné par la presse scientifique, a détourné, durant presque 20 ans, la recherche sur la SLA, des granules de protéines mal repliées, qui date des années 80 et qui est aujourd'hui l'explication consensuelle. Cette explication a malheureusement été étendue aux cas sporadiques de SLA, même si, dès 1998, il avait été découvert que la protéine SOD1 créait des protéines mal repliées et mal localisées. Cette explication a été érodée à partir de 2006 où la découverte de l'implication de TDP-43 dans 95% des cas de SLA et 2011 avec la découverte de C9orf72 comme cause principale de la SLA familiale.

Il n’est pas sûr que cet article recevrait aujourd’hui le même accueil enthousiaste, d’abord le fond de l’article repose juste sur une corrélation entre 13 familles qui avaient un génome différent de celui d’individus sains. Il n’est jamais mentionné combien d’individus cela concerne. Non seulement cela représente un petit groupe non significatif sur le plan statistique, non seulement arguer d’une corrélation n’a rien de scientifique, mais il n’y a pas de contre expérience pour essayer de rejeter l’hypothèse.

Mais si on demande aujourd'hui à un professionnel quel est le principal gène impliqué dans la SLA, il y a hélas de fortes chances qu'il réponde "SOD1".

Using gene therapy to treat multiple dystrophies

Congenital Muscular Dystrophy Type 1A (MDC1A) is caused by mutations in the Lama2 gene that cause muscle wasting and destruction of the protective myelin coating around the peripheral nerves. CRISPR has already shown positive preclinical results in Duchenne muscular dystrophy, mainly by targeting mutations in the gene that produces dystrophin, a protein essential for muscle support. Ronald Cohn and his colleagues at Toronto's Hospital for Sick Children (SickKids) used earlier CRISPR-cas9 to eliminate dysfunctional dystrophin exons (inclusion-exon strategy), leaving a shortened but still functional gene. The therapy has been effective for more than a year in mice. In another study researchers applied CRISPR to target exon 51 and successfully restored dystrophin levels to 92% of normal in models of Duchenne muscular dystrophy in dogs.

The problem of the heterogeneity of muscular dystrophies

There are more than 350 nonsense pathogen, missense, splice site and deletion mutations in LAMA2 reported to date.One of the problems in developing a therapy for the treatment of MDC1A is that the heterogeneity of the mutations often leads to varying severity and progression of the disease. Therefore, it is urgent to develop a universal, mutations-independent strategy that offers a therapeutic approach to all patients with MDC1A.

How to extend the application range of CRISPR-Cas9?

Given the number of genomic alterations causing MDC1A, the Crispr-Cas9-mediated correction would require the design and in-depth analysis of several single-guide RNAs (sgRNAs) specific to each mutation, which means that as many therapies of this type should be designed and evaluated thoroughly for each mutation. In addition, safety concerns regarding the potential mutagenic nature of the CRISPR-Cas9 system and the presence of non-targeted effects after gene editing remain, which together may be difficult from the point of view of safety and security. regulation.

A recent study has described the use of the CRISPR transcription activation system to induce expression of target genes in skeletal, renal and hepatic tissues, resulting in a phenotypic increase such as increased muscle mass and improvement. substantial pathophysiology of the disease. However, it relied almost exclusively on a transgenic mouse model expressing Cas9 or on local intramuscular treatments and so it is difficult to extrapolate the efficacy of this strategy to models relevant to the disease.

On the other hand, attenuation of disease pathogenicity by targeted modulation of disease-modifying gene expression would be a potentially safer and more beneficial alternative for all individuals with MDC1A.

An indirect strategy to address all congenital muscular dystrophies

Neuromuscular diseases have provided excellent examples for demonstrating the role of disease modifiers. One of the most potent disease modifiers reported for MDC1A is laminin 1, which is structurally similar to laminin 2. However, laminin 1 is not expressed in skeletal muscle or Schwann cells.

Previous studies have demonstrated that overexpression of transgenic Lama1 healed from myopathy and peripheral neuropathy in mouse models.

Although these studies established a compensation function for laminin 1 in MDC1A, the use of this modifier as postnatal genomic therapy is hampered by the size of the Lama1 cDNA, which exceeds the packaging capacity of AAV vectors. CRISPR-Cas9 technologies have offered opportunities for regulating gene expression and creating epigenetic alterations without introducing double-strand breaks in DNA, known as the CRISPR transcription activation system.

The strategy uses nuclease-deficient Cas9 (dCas9), which is unable to cut DNA due to mutations in the nuclease domains and retains the ability to specifically bind to DNA when guided by sgRNA.

CRISPR activation uses modified versions of dCas9, a mutation of Cas9 without endonuclease activity, with added transcriptional activators on dCas9 or the guide RNAs (gRNAs). Like a standard CRISPR-Cas9 system, dCas9 activation systems rely on similar components such as Cas9 variants for modulation or modification of genes, gRNAs to guide Cas9 to intended targets, and vectors for introduction into cells. However, while a standard CRISPR-Cas9 system relies on creating breaks in DNA through the endonuclease activity of Cas9 and then manipulating DNA Repair mechanisms for gene editing, dCas9 activation systems are modified and employ transcriptional activators to increase expression of genes of interest.

Using previously described Streptococcus pyogenes (Sp dCas9) fused to multiple copies of the VP16 transcription enhancer, Canadian and other researchers have demonstrated the use of the CRISPR-dCas9 system to positively regulate the expression of the modifying genes. vitro.

When the load is too big for viral vectors

A major challenge for in vivo applications is the large size of Sp dCas9 and its derivatives, which exceed the packaging capacity of the AAV genome. Targeting Lama1 presents a particular challenge: the gene is too large to be contained in the viral vectors traditionally used to administer gene therapy. To account for this limitation, the researchers adapted the transcriptional regulatory system and used a considerably smaller Cas9 protein, derived from mStaphylococcus aureus (Sa 9), to positively regulate Lama1.

What results were obtained?

By increasing the expression of Lama1, the treatment not only prevented paralysis in pre-symptomatic mice, but also reversed the progression of the disease in previously symptomatic animals. The treatment resulted in a reduction of fibrosis and an increase in the size of the muscle fiber, thus preventing the appearance of symptoms. More importantly, in mice already suffering from paralysis, the treatment also allowed the animals to get up and move. The researchers also observed a significant increase in nerve conduction velocity, showing a restoration of the myelin sheath and an improvement in neuromuscular function.

Application to Duchenne muscular dystrophy

The Cohn team believes that its strategy of using the CRISPR provided by AAV to upregulate Lama1 could also be applied to Duchenne muscular dystrophy. To achieve greater efficiency, the system could be used in combination with another technology that corrects the mutation. Its application as a combinatorial therapeutic approach, involving simultaneous up-regulation of protective disease-modifying genes and downregulation of harmful genes would represent a new paradigm for reducing disease phenotypes.

Utilisation d'une thérapie génique pour soigner de multiples dystrophies

La dystrophie musculaire congénitale de type 1A (MDC1A) est causée par des mutations du gène Lama2 qui entraînent une fonte musculaire et la destruction du revêtement protecteur de myéline autour des nerfs périphériques.

CRISPR a déjà donné des résultats précliniques positifs dans la dystrophie musculaire de Duchenne, principalement en ciblant les mutations du gène qui produit la dystrophine, une protéine essentielle au soutien musculaire.

Ronald Cohn et ses collègues de l'hôpital pour enfants malades (SickKids) de Toronto, ont utilisé précédemment CRISPR-cas9 pour éliminer les exons de dystrophine dysfonctionnels (stratégie d'inclusion-exon), laissant ainsi un gène raccourci mais toujours fonctionnel. La thérapie s'est avérée efficace pendant plus d'un an chez la souris.

Dans une autre étude des chercheurs ont appliqué CRISPR à l'exon 51 cible et rétabli avec succès les niveaux de dystrophine à 92% de la normale dans des modèles de la dystrophie musculaire de Duchenne chez le chien.

Le problème de l'hétérogénéité des dystrophies musculaire

L’un des problèmes posés par l’élaboration d’une thérapie pour le traitement de MDC1A est que l’hétérogénéité des mutations conduit souvent à une gravité et à une progression variable de la maladie. En effet il y a plus de 350 mutations non-sens pathogènes, faux-sens, site d'épissage et délétion dans LAMA2 signalées à ce jour. Par conséquent, il est urgent de développer une stratégie universelle, indépendante des mutations, qui offre une approche thérapeutique à tous les patients atteints de MDC1A.

Comment étendre la gamme d'applications de CRISPR-Cas9?

Étant donné le nombre d'altérations génomiques provoquant MDC1A, la correction médiée par Crispr-Cas9 nécessiterait la conception et l'analyse en profondeur de plusieurs ARN à guide unique (sgRNA) spécifiques à chaque mutation, ce qui signifie qu'autant de thérapies de ce type devraient être conçues et évaluées de manière approfondie pour chaque mutation.

De plus, des problèmes de sécurité concernant la nature mutagène potentielle du système CRISPR–Cas9 et la présence d'effets non ciblés après l'édition du gène subsistent, qui, ensemble, peuvent s'avérer difficiles du point de vue de la sécurité et de la réglementation.

Une étude récente a décrit l’utilisation du système d’activation de la transcription CRISPR pour induire l’expression de gènes cibles dans les tissus squelettiques, rénaux et hépatiques, entraînant une augmentation phénotypique telle que l’augmentation de la masse musculaire et une amélioration substantielle de la physiopathologie de la maladie. Cependant, elle s’appuyait presque exclusivement sur un modèle de souris transgénique exprimant Cas9 ou sur des traitements intramusculaires locaux et il est donc difficile d’extrapoler l’efficacité de cette stratégie à des modèles pertinents pour la maladie.

En revanche, l'atténuation du pouvoir pathogène de la maladie par une modulation ciblée de l'expression de gènes modificateurs de la maladie constituerait une alternative potentiellement plus sûre et bénéfique pour tous les individus atteints de MDC1A.

Une stratégie indirecte pour adresser toutes les dystrophies musculaires congénitales

Les maladies neuromusculaires ont fourni d’excellents exemples pour démontrer le rôle des modificateurs de la maladie. L'un des plus puissants modificateurs de la maladie MDC1A consiste en la laminine 1, qui est structurellement similaire à la laminine 2. Toutefois, la laminine 1 n'est pas exprimée dans les muscles squelettiques ni les cellules de Schwann.

Des études antérieures ont démontré que la surexpression de Lama1 transgénique permettait de guérir de la myopathie et de la neuropathie périphérique dans des modèles de souris.

Bien que ces études aient établi une fonction de compensation de la laminine 1 dans MDC1A, l’utilisation de ce modificateur en tant que généthérapie postnatale est entravée par la taille de l’ADNc de Lama1, qui dépasse la capacité d’encapsidation des vecteurs AAV. Les technologies CRISPR – Cas9 ont offert des possibilités de régulation de l'expression des gènes et de création d'altérations épigénétiques sans introduire de cassures double brin dans l'ADN, connues sous le nom de système d'activation de la transcription CRISPR.

La stratégie utilise la Cas9 déficiente en nucléase (dCas9), qui est incapable de couper l'ADN dû aux mutations dans les domaines de la nucléase et conserve la capacité de se lier spécifiquement à l'ADN lorsqu'elle est guidée par un sgRNA.

L'activation CRISPR utilise des versions modifiées de dCas9, une mutation de Cas9 sans activité endonucléase, avec ajout d'activateurs de transcription sur dCas9 ou les ARN guides (ARNg). À l'instar d'un système CRISPR-Cas9 standard, les systèmes d'activation dCas9 s'appuient sur des composants similaires, tels que les variants Cas9 pour la modulation ou la modification de gènes, les ARNg pour guider Cas9 vers les cibles visées et les vecteurs pour leur introduction dans les cellules. Cependant, alors qu'un système CRISPR-Cas9 standard repose sur la création de coupures dans l'ADN via l'activité endonucléase de Cas9, puis sur la manipulation des mécanismes de réparation de l'ADN pour l'édition de gènes, les systèmes d'activation de dCas9 sont modifiés et utilisent des activateurs de transcription pour augmenter l'expression des gènes d'intérêt.

En utilisant le Streptococcus pyogenes (Sp dCas9) décrit précédemment fusionné à plusieurs copies de l'activateur de transcription VP16, les chercheurs Canadiens et d'autres ont démontré l'utilisation du système CRISPR – dCas9 pour réguler positivement l'expression des gènes modificateurs in vitro.

Quand la charge est trop grande pour les vecteurs viraux

Un défi majeur pour les applications in vivo réside dans la grande taille de Sp dCas9 et ses dérivés, qui dépassent la capacité d'empaquetage du génome des AAV. Le fait de cibler Lama1 présente un défi particulier: le gène est trop gros pour être contenu dans les vecteurs viraux traditionnellement utilisés pour administrer une thérapie génique. Pour tenir compte de cette limitation, les chercheurs ont adapté le système de régulation de la transcription et utilisé une protéine Cas9 considérablement plus petite, dérivée de mStaphylococcus aureus (Sa 9), pour réguler positivement Lama1.

Quels résultats ont été obtenus?

En augmentant l'expression de Lama1, le traitement a non seulement prévenu la paralysie chez les souris pré-symptomatiques, mais également inversé la progression de la maladie chez des animaux ayant déjà présenté des symptômes. Le traitement a entraîné une réduction de la fibrose et une augmentation de la taille de la fibre musculaire, empêchant ainsi l'apparition de symptômes. Plus important encore, chez les souris déjà atteintes de paralysie, le traitement a également permis aux animaux de se lever et de bouger. Les chercheurs ont également observé une augmentation significative de la vitesse de conduction nerveuse, montrant une restauration de la gaine de myéline et une amélioration de la fonction neuromusculaire.

Application à la dystrophie musculaire de Duchenne

L’équipe de Cohn pense que sa stratégie consistant à utiliser le CRISPR fourni par AAV pour réguler à la hausse Lama1 pourrait également être appliquée à la dystrophie musculaire de Duchenne. Pour parvenir à une meilleure efficacité, le système pourrait être utilisé en association avec une autre technologie qui corrige la mutation. Son application en tant qu'approche thérapeutique combinatoire, impliquant une régulation à la hausse simultanée de gènes modificateurs de maladie protecteurs et une régulation négative de gènes nuisibles représenterait un nouveau paradigme pour réduire les phénotypes de maladie.

Split hand syndrome and ALS

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What is the split hand syndrome?

Many scientists subscribe to the “dying back” hypothesis, whereby degeneration begins at the neuromuscular junction when motor neurons retreat from the synapse. A few others, prefer the “dying forward” or upper motor neuron hypothesis. They believe ALS begins in the brain, before spreading to lower motor neurons. In medicine, the split hand syndrome is a neurological syndrome in which thumb hand muscles undergo mass loss, while the muscles on the side of the little finger are spared. This makes it difficult to grab small objects between thumb and forefinger. If there are no lesions affecting the branches of the ulnar nerve that are directed to the unused muscles, it is almost certain that the lesion is located in the anterior horn of the spinal cord at C8-T1.This area is often associated with ALS and is the place where higher motor neurons join lower motor neurons. This syndrome has been proposed as a relatively specific sign of amyotrophic lateral sclerosis, but it can also occur in other anterior horn disorders, such as spinal muscular atrophy, Charcot-Marie-Tooth disease, poliomyelitis and progressive muscle atrophy. The phenomenon is observed in more than half of ALS patients, and the underlying mechanism is not fully understood. To a certain extent, these characteristics can also be observed during normal aging. The term split-hand syndrome was coined for the first time in 1994 by a Cleveland Clinic researcher named Asa J. Wilbourn.

How does this syndrome relate to ALS?

Composite motor action potential (CMAP) is an electromyographic study (electrical study of muscle function). Several studies have shown a significant reduction in the amplitude of motor action potentials during low frequency repetitive nerve stimulation (RNS) of muscles involved in ALS.

The motor plate is a type of synapse that allows the transmission of a nerve message from a nerve fiber to a muscle fiber in the form of a chemical message by neurotransmitters that will bind to the specific receptors on the surface. muscle fibers. It is not known if the dysfunction of the motor plate is involved in the formation of the divided hand.

A study showing that neuromuscular junction degradation is linked to this syndrome

Dong Zhang, Yuying Zhao, Yan Chuanzhu, Lili Cao and Wei Li have studied the dysfunctions of the neuromuscular junction in different muscles of the hand in patients with ALS, to determine if these dysfunctions are related to the phenomenon of the divided hand. This clinical study at Shandong University's Qilu Hospital enrolled 51 ALS patients, 24 patients with myasthenia gravis had a decrease in RNS, and 20 patients with Lambert Eaton Myasthenia Gravis Syndrome (LEMS).

Who were the patients?

The mean age at onset of the 51 patients with ALS was 58 years old. This group included 23 women and 28 men. The evolution of their disease has varied from 5 to 24 months. Of these, 36 patients had upper limbs, 10 lower limbs and 5 patients had a bulbar form. Patients with myasthenia gravis included 9 men and 15 women, and the mean age was 44 years. The LEMS patients included 16 men and 4 women, and the average age was 59 years old.

What did this study find?

Among the fifty-one ALS patients, thirty-one patients had a split of the hand, 24 patients with the upper limb form and 6 patients with the lower limb form. There was no statistical difference in the frequency of hand splitting between the upper limb group and the lower limb group. There was no hand fracture in patients with bulbar-type ALS. This study showed that more than 60% of the hand muscles of ALS patients had a negative △ D similar to that of patients with myasthenia gravis, but significantly different from that of patients with LEMS, suggesting that Postsynaptic abnormalities could play a major role.

Conclusion

A dysfunction of neuromuscular transmission has been found in the hand muscles of patients with ALS, it is confirmed that the abductor pollicis brevis (short abductor muscle of the thumb) is involved in this syndrome. The dysfunction of the neuromuscular transmission of this muscle could be involved in the formation of the split hand phenomenon. While not a breakthrough, this study highlight a disease starting at the neuromuscular junction, not at the interface between upper neurons and lower neurons in the spine.



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