Oversigt over forskning i DMD

Her kan du læse en opdatering på den nyeste forskning i Duchennes muskeldystrofi.

Artiklen er en oversat og redigeret version af en artikel skrevet af den hollandske professor Annemieke Aartsma-Rus. Hun har i flere år har forsket i den behandling, der hedder exon skipping. Annemieke er også formand for det internationale netværk TREAT-NMD, hvor man kan læse den originale artikel på engelsk.

Artiklen vil blive opdateret i takt med, at der sker udvikling i forskningen.

Indledning

Formålet med oversigten er at informere patienter med Duchenne og deres familier om de forskellige behandlingsmuligheder, der forskes i lige nu. Artiklen beskriver fordele og ulemper ved de forskellige behandlingsmetoder samt hvilke forhindringer, der skal overvindes, inden behandlingerne kan bruges af patienterne.

Det videnskabelige felt inden for behandling af Duchenne er kæmpestort og i hastig udvikling, og dette gør det umuligt at beskrive alle forskningsprojekter i en kort oversigt. Det følgende er derfor en beskrivelse af hovedtrækkene i forskningen.

Oversigten er sidst opdateret i november 2019.

 

Problemet

Duchenne muskeldystrofi skyldes mutationer (genetiske fejl), der ødelægger den genetiske kode for dystrofingenet. Genet producerer det dystrofinprotein, der forbinder skelettet af muskelfibrene til det beskyttende lag på ydersiden af fibrene. Denne forbindelse stabiliserer muskelfibrene, når musklerne trækker sig sammen (træning). Dystrofinets funktion kan sammenlignes med et anker (musklens skelet) og en båd (musklens beskyttende lag), hvor dystrofinet er det reb, der forbinder anker og båd.

 

På grund af mutationen på den genetiske kode, kan cellen kun producere begyndelsen af proteinet, og forbindelsesfunktionen er væk (båden er ikke længere forbundet til ankeret, Figur 2). Resultatet er, at muskelfibrene ved Duchenne nemt beskadiges, selv ved almindelig træning.Mutationer i dystrofingenet, der ikke helt ødelægger den genetiske kode, tillader dannelsen af et dystrofin, der er delvist funktionelt (dvs. det kan forbinde ankeret til båden, men kæden er lidt kortere, Figur 3). Disse mutationer forbindes med den knapt så alvorlige Beckers muskeldystrofi.Udvikling af behandling med medicinLige nu udvikles der på mange medicinske behandlinger, og størstedelen af dem følger en skabelon, hvor der først laves prækliniske og derefter kliniske forsøg. I prækliniske forsøg testes behandlingen i dyrkede patientceller, derefter på dyremodeller med sygdommen (normalt på mus). Først når resultaterne i celler og dyremodeller er tilstrækkeligt overbevisende, testes behandlingen på patienter. Dette er de kliniske forsøg. Denne del af udviklingen kan tage meget lang tid, da der let opstår uforudsete problemer, der skal løses. Kliniske forsøg er opdelt i flere faser: I fase 1, udføres forsøget for at påvise, om behandlingen er sikker. I fase 2 og 3 er målet at finde ud af, om behandlingen er både sikker og effektiv. Det er en god huskeregel, at selv om hver fase er kritisk, er den næste fase altid mere udfordrende. Så selv om et produkt ser lovende ud i et præklinisk forsøg (fx i et cellestudie), er der ingen garanti for, at det også virker i videre forsøg på dyr og mennesker.

Mulige løsninger

Overordnet findes der fire metoder til at forbedre kroppens muskler, når man har Duchenne. Nedenfor gennemgås de fire metoder:

  1. Genterapi
  2. Stamcelleterapi
  3. Behandling med medicin
  4. Metoder målrettet den enkelte mutation

Behandling med genterapi

Formål

At indsætte et sundt gen i Duchenne-musklerne for at gøre det muligt at producere mere dystrofin.

Baggrund

Gener består af DNA og findes på kromosonerne, som befinder sig i cellernes kerne. Dystrofingenet indeholder den genetiske kode, som kan sammenlignes med opskriften på dystrofin. Koden læses af cellen og oversættes til produktion af dystrofinprotein.

Udfordringer og løsninger

Udfordring 1

Musklerne udgør en stor del af kroppen. Ca. 30-40 % af kroppens vægt er muskler. Kroppen består af mere end 750 forskellige muskler, der hver består af flere milliarder celler, og det raske gen skal derfor indsættes i en meget stor del af cellekernerne i alle musklerne.

Løsning 1

Heldigvis findes der en organisme, der er rigtig god til at føre gener ind i cellerne, nemlig virus. Inden for genterapien har man derfor udviklet virusser, hvor det sygdomsfremkaldende virusgen er fjernet for at give plads til det raske gen. Ved hjælp af en sådan virus (kaldet en viral vektor) forsøger man, at få det raske gen ind i muskelcellerne.

Udfordring 2

De fleste virusser kan godt lide at inficere celler, der deler sig. Muskelvæv deler sig næsten ikke, og er derfor ikke et typisk mål for virus. Derudover er muskelfibrene svøbt ind i flere lag bindevæv, der opfanger viruspartikler, og virus kan derfor ikke nå ind til muskelfibrene med dystrofingenet.

Løsning 2

Der findes en virus, som er relativt god til at inficere muskelceller, den såkaldte AAV-virus. Denne virus kan inficere menneskeceller, men er ikke sygdomsfremkaldende.

Udfordring 3

Desværre er AAV så lille, at dens genetiske kode for dystrofin ikke passer (hele genet er ca. 500 gange for stort, den genetiske kode ca. 4 gange for stor).

Løsning 3

Forskerne har forsøgt at skabe det mindst mulige dystrofin, hvis genetiske kode er så lille, at det kan være i en AAV-virus.
I forsøg med at behandle mus med mikrodystrofin med AAV-virusser fik musene bedre muskelkvalitet og muskelfunktion.

Udfordring 4

I en hundemodel (golden retriever med muskeldystrofi), der blev behandlet med AAV-mikrodystrofin, reagerede immunforsvaret ved at ødelægge de celler, der var inficeret med AAV-mikrodystrofin. Fra kliniske forsøg på mennesker med andre sygdomme (fx blødersygdom) ved vi også, at AAV aktiverer immunforsvaret. Immunforsvaret angriber alle ubudne gæster (virusser, bakterier, parasitter), og den ved ikke, om den angriber en sygdomsfremkaldende virus eller en virus, der bærer på et gavnligt gen.

Løsning 4

At undertrykke kroppens immunforsvar, mens der leveres AAV-mikrodystrofinpartikler. Dette kan gøres ved at give høje doser binyrebarkhormon (kortekosteroider).

Kliniske forsøg

De første kliniske forsøg, hvor patienter fik AAV-mikrodystrofin sprøjtet ind i armmusklen, blev udført i USA. Også her reagerede immunforsvaret og resultaterne viste, at d er kun skete en meget lille produktion af dystrofin.

Udfordring

Som nævnt udgør musklerne 30-40 % af vores krop. Hvis en behandling skal være effektiv, skal alle muskler eller muskelgrupper behandles, så det er ikke nok at behandle et lille område af en enkelt muskel. Dette kræver enorme mængder virus (en ung krop vejer ca. 4000 gange mere end en ung mus).

Løsning

Ved at optimere produktionsprocessen kan man fremstille mange flere viruspartikler, der kan anvendes til behandling. Det gør det muligt at lave forsøg, hvor hele muskelgrupper (i fx arme eller ben) behandles i stedet for kun et lille stykke af musklen.

Andre overvejelser

Forsøg med i hunde tyder på, at hovedparten af det leverede AAV-mikrodystrofin forsvinder i løbet af fem år, fordi det ikke integreres i DNA’et. Det vides ikke, om dette også er tilfældet i mennesker.

Behandling med stamceller

Formål

At overføre muskelceller med et rask gen fra raske donorer til Duchenne-muskler for at kompensere for manglende muskelvæv og for at give donorcellerne mulighed for at starte en normal produktion af dystrofin.

Baggrund

Muskler består af muskelfibre, der ikke deler sig, og muskelstamceller, der ligger oven på fibrene (Figur 4). Når muskelfibrene er beskadiget, begynder muskelstamcellerne (også kaldet satellitceller eller myoblaster) at dele sig og bevæge sig hen til det beskadigede sted, hvor de smelter sammen med den beskadigede muskel for at reparere den. Muskelstamceller kan isoleres fra en muskelbiopsi og dyrkes i et laboratorium derefter transplanteres til en Duchenne-muskel.

 

Udfordring 1

Muskelstamceller kan ikke bevæge sig fra blodbanen og ind i musklen.

Løsning 1

Lokal injektion i den syge muskel.

Udfordring 2

Selv hvis stamcellen indsprøjtes direkte ind i musklen, bevæger den sig ikke mere end 1-2 mm fra det sted nålen stikkes ind.

Løsning 2

At foretage flere indsprøjtninger (fx 100 pr. cm2). Dette er afprøvet på Duchenne-patienter, hvorefter celler med dystrofin har kunnet ses på injektionsstedet.

Klinisk forsøg

I Canada indsprøjtede man muskelstamceller med 100 injektioner på et lille område (0.25-1 cm2). Behandlingen var uden alvorlige bivirkninger, og man fandt dystrofinpositive fibre i en biopsi taget fra det behandlede område. I Canada afprøver man lige nu lokal transplantation af muskelstamceller i en underarmsmuskel på patienter på 16 år og derover.

Udfordring 3

Det er ikke muligt at anvende denne metode til at levere muskelceller til alle kroppens muskler.

Løsning 3

Der findes andre stamceller i blodet, i blodkarrenes vægge og i fedtvævet, som også kan medvirke til muskeldannelse. Disse celler kan isoleres og dyrkes i et laboratorium. Fordelen ved dette er, at cellerne sandsynligvis kan bevæge sig fra blodbanen ind i musklerne og derved muliggøre behandling af hele kroppen.

Udfordring 4

Selv om sådanne celler kan medvirke til muskeldannelse, er effekten på nuværende tidspunkt meget lille (mindre end 1 % af den transplanterede celle ender i musklerne).

Under udvikling

I Italien har man netop gennemført et forsøg, hvor celler blev taget fra Duchenne-patienter (isoleret fra blodet), dyrket i laboratoriet og derefter transplanteret tilbage i patienternes muskler.

Fremtiden

Der forskes lige nu i, hvordan man kan øge effekten af denne metode. Der er opnået lovende resultater i muse- og hundemodeller med forskellige typer stamceller.

Klinisk forsøg

I Italien har man gennemført et klinisk forsøg for at teste sikkerheden ved at transplantere celler fra raske brødre til Duchenne-patienter. Da det kun var en sikkerhedstest, fandt man ikke forbedring af muskelfunktionen, men arbejder videre med at forbedre metoden.

Udfordring 5

Det er svært at skaffe tilstrækkelige mængder stamceller til transplantation, fordi stamcellerne ikke er gode til at formere sig.

Løsning 5

Det er nu muligt at omprogramere voksne celler, så de får nogle af de samme egenskaber som stamceller. Disse celler er rigtig gode til at formere sig og kan omdanne sig til alle mulige celletyper. Men udfordringen er at få dem til kun at omdanne sig til muskelceller. Der arbejdes lige nu forbedre metoden.

Udfordring 6

Transplantation af donormuskler vil aktivere immunforsvaret (som ved transplantation af enhver type væv til en anden person).

Løsning 6a

At give medicin, der undertrykker immunforsvaret. Dette er standardbehandling for personer, der modtager donorvæv. Desværre er kronisk behandling med denne type medicin ikke uden bivirkninger (fx at man er mere modtagelig for infektioner).

Løsning 6b

At isolere muskelceller fra patienterne, dyrke dem i laboratoriet og behandle dem (fx med genterapi). Derefter transplanteres patienternes egne celler tilbage (kaldet autolog transplantation). Genterapi er meget mere effektivt på celler (i laboratoriet) end i væv (i en person). Derudover kan man måske undgå brug af medicin, der undertrykker immunforsvaret, fordi det er patientens egne celler, der transplanteres.

Udfordring 7

For at dette skal virke, er man nødt til at optimere de måder, hvorpå muskelceller eller andre stamceller kan leveres effektivt (se udfordring 1-4). Immunforsvaret kan også stadig reagere på de transplanterede celler, selv om de er fra patienten selv, fordi de er blevet manipuleret i laboratoriet og derved sandsynligvis har ændret sig.

Løsning 7

I laboratoriet er det nu muligt at foretage mindre ændringer i cellens DNA uden at skulle tilføje et gen. Dette sker ved hjælp af såkaldte DNA-”sakse”. Arbejdet med disse DNA-sakse er vanskeligt. I dyrkede celler, skal den celle, hvor saksen har haft succes, først findes (normalt kun ca. 1 ud af 1000), derefter dyrkes for til sidst at blive transplanteret. Tre forsøg på mus har vist gode tegn, men udfordringen ved genterapi og celleterapi er at oversætte metoden fra musestadiet til større dyr og mennesker.

Behandling med medicin

Formål

At anvende medicin til at behandle forskellige aspekter af sygdommen.

Baggrund

Pga. af manglende dystrofin, bliver patienternes muskler konstant beskadiget under træning. Mistet muskelvæv erstattes af fedt- og bindevæv. Skaden kan ikke gøres god igen, men vil kun forværres, når immunforsvaret sætter ind for at reparere den. Medicin kan hjælpe med at øge væksten af musklerne for at kompensere for det tabte muskelvæv. Derudover kan medicin undertrykke immunforsvaret og forhindre dannelse af bindevæv.

Ulempe

Medicinen behandler kun nogle af symptomerne ved sygdommen, ikke årsagen. Men når den virker, kan den forhale sygdomsudviklingen.

Fordel

Normalt kan medicin tages gennem munden og virke på alle kroppens muskler (der er ikke problemer med få den ind i muskelcellerne som ved gen- eller celleterapi). Nogle gange kan medicin, som anvendes til behandling af andre sygdomme, bruges til at behandle Duchenne-patienter. Dette gør det hurtigere at afprøve medicinen på mennesker, da sikkerhed og dosis allerede er testet.

Der findes en lang række præparater, der efter sigende kan bruges ved Duchennes muskeldystrofi. I dette afsnit nævner vi kun de typer, der er blevet testet på patienter, og de typer, der har givet meget lovende resultater i musemodeller.

Vi har inddelt de mange præparater i følgende kategorier:

  • Anti-inflammatorisk medicin
  • Medicin, der kan reducere fibrose
  • Medicin, der udvider blodkarrene
  • Medicin, der forbedrer muskelmasse og muskelkvalitet
  • Medicin, der opregulerer indholdet af utrofin

Behandling målrettet den enkelte mutation

Exon skipping

Exon skipping og gennemlæsning af ”stop codons” er en type behandling, der virker for bestemte genmutationer. Dette betyder, at den kun virker på den del af patienterne, som har særlige mutationer (se de følgende sider for mere information). For at finde ud af, om en Duchenne-patient er egnet til behandling med exon skipping eller gennemlæsning af ”stop codon”, er det vigtigt at kende den fulde genetiske diagnose (dvs., at den mutation, der forårsager sygdommen i dystrofingenet, skal være identificeret).

Exon skipping

Formål At korrigere den genetiske kode og tillade produktionen af delvist funktionelt dystrofin.

Baggrund

Den genetiske kode er splittet ud på såkaldte exons. Når der skal dannes et protein, laver genet en midlertidig kopi (kaldet RNA). Inden dette RNA kan oversættes til protein, skal exons først samles, og de indskudte dele, der ikke indeholder genetisk kode (introns), skal slettes. Denne proces kaldes “splejsning”.
Hos Duchenne-patienter, er dystrofinets genetiske kode afbrudt, hvilket betyder, at koden bliver ulæselig, og derved afbrydes oversættelsen af genet til protein.

Hos patienter med Beckers muskeldystrofi, som er en mildere version af Duchenne, har mutationerne beholdt den genetisk kode, hvilket gør det muligt at danne et funktionsdueligt protein.

Exon skippings formål er at genoprette den genetiske kode hos Duchenne-patienter, så der kan dannes et delvist funktionelt, Becker-lignende dystrofinprotein i stedet for et ikke-funktionelt Duchenne-protein.

Dette kan ske ved hjælp af såkaldte AON’er (antisense oligonucleotider), som er små stykker modificeret RNA, der genkender et mål-exon, binder sig til det og gemmer det fra splejsningsmaskineriet. Dette resulterer i en genoprettelse af den genetiske kode.I dyrkede celler fra patienter og i mdx-musemodeller er det lykkedes at lave exon skipping med AON-behandling, hvilket har skabt en produktion af Becker-lignende dystrofin. Dette gav musene bedre funktion.

Anvendelsesmuligheder

For at genoprette den genetiske kode er det nødvendigt at skippe (springe over) forskellige exoner i forskellige mutationer og typer af mutationer. Da de fleste patienter har en deletion, og fordi disse samler sig i et “hotspot”, kan skipping af nogle exoner have større effekt, end hvis man skipper andre exoner. Selv om exon skipping kunne anvendes på størstedelen af mutationerne, er der nogle undtagelser.

Exon 51 skipping 

Eftersom skipping af exon nr. 51 er det, der kan anvendes på den største gruppe patienter, er man længst fremme i forskningen med at udvikle AON’er, der er målrettet exon 51. Et AON-præparat kaldet eteplirsen (markedsført som Exondys 51) har fået midlertidig godkendelse i USA men ikke i Europa. Eteplirsen gives ved indsprøjtning. Kliniske forsøg har vist, at eteplirsen giver en lille forøgelse af indholdet af dystrofin, men at der er plads til forbedringer. Den midlertidige godkendelse er derfor givet på betingelse af, at producenten Sarepta fremlægger beviser for, at præparatet faktisk kan give øget muskelkraft og derved forsinke sygdomsudviklingen. De er derfor igang med et opfølgende forsøg, som er færdigt i 2021.

Sarepta arbejder lige nu på en forbedret form af eteplirsen. Derudover tester virksomheden Wave therapeutics et exon 51 skipping-præparat kaldet suvodirsen.

Exon 53 skipping

Udover eteplirsen har Sarepta også udviklet et lignende AON-præparat, der kan skippe exon 53. Præparatet kaldes golodirsen og er godkendt til markedsføring i USA under navnet Vyondys 53. I et forsøg gennemført på 25 patienter i Europa målte man en “statistisk signifikant stigning” i produktionen af dystrofin i de skeletale muskler. Sarepta og altså også FDA vurderer, at denne stigning, “med rimelig sandsynlighed kan give en klinisk fordel” for patienter med denne mutation.

Dette betyder, at der endnu ikke er målt øget muskelstyrke, og at man heller ikke kan sige noget om, hvorvidt præparatet kan stoppe sygdomsudviklingen, men at det må forventes at ske. Denne formodning er Sarepta blevet bedt om at bekræfte i et opfølgende forsøg, som er færdigt i 2024.

Kliniske forsøg med AON’er målrettet andre exoner

Sarepta har derfor indledt et placebo-kontrolleret fase 3-studie over 96 uger, som har til formål at evaluere AON’er for exon 45 og 53 (casimersen). Foreløbige resultater fra muskelbiopsier viser øgede mængder dystrofin fra 0,9 % til 1.7 %.

Nippon Shinyaku (Japan) og NS-Pharma er i gang med et klinisk forsøg med exon 53 skipping (viltolarsen) i Japan og på gående patienter i USA. Efter 24 ugers behandling med høje doser (40 og 80 mg/kg) sås op til 5 % dystrofin i en muskelbiopsi. NS-Pharma forbereder sig på at søge FDA om at få præparatet godkendt.

Andre præparater til skipping af exon 44, 45, 52, 54 og 55 er i gang, og der er mange medicinalvirksomheder, der satser på exon skipping.

Kliniske forsøg med stoffet drisapersen er nu stoppet.

Behandling med præparater til gennemlæsning af ”stop codons”

Ataluren (Translarna) og gentamicin

Anvendelse

Disse typer medicin virker kun på patienter med en “stop codon”-mutation. Sådanne mutationer påvirker ikke den genetiske kode, men indfører et stopsignal i midten af genet samt i slutningen af genet, hvor det tilkendegives, at oversættelsen af proteinet er fuldendt. Dette gælder for ca. 10-15 % af alle Duchenne-patienter. Præparatet kan også potentielt anvendes til patienter med andre sygdomme, hvor der er stop codons i andre gener (fx cystisk fibrose).

Formål

At tvinge cellerne til at ignorere det muterede stop codon og producere et helt dystrofinprotein.

Baggrund

Alle gener har et startsignal og et stopsignal, så maskineriet, der oversætter generne til proteiner, ved, hvor det skal begynde og stoppe. Nogle gange kan en lille mutation indføre et stopsignal inde i genet (ud over det, der findes i slutningen). Normale stopsignaler er normalt lidt anderledes end de muterede stopsignaler ((en sammenligning kan være et stopsignal i et trafikeret vejkryds (normalt) og et stopsignal på en motorvej (muteret)). Uanset hvad, vil cellerne følge stopsignalet og stoppe oversættelsen af proteinet for tidligt. Der findes medicin, der undertrykker brugen af de muterede stopsignaler uden at påvirke de normale stopsignaler. Det første præparat, der kunne gøre dette på dyrkede celler og Duchenne-musemodeller var gentamicin (et antibiotika i animoglykosid-klassen).

Kliniske forsøg

Gentamicin er blevet testet på Duchenne-patienter, men resultaterne med at genoprette dystrofin har aldrig været overbevisende.

Udfordring

Ud over dets ringe effekt er gentamicin giftigt, når det anvendes over længere tid (det kan skade ører og nyre).

Løsning

Ved at screene et stort antal medicinske præparater har man fundet et præparat, ataluren, der kan tvinge cellerne til at ignorere de muterede stop codons uden giftige bivirkninger. Præparat sælges under navnet Translarna™ og er udviklet af PTC Therapeutics (USA). Det er et pulver, som skal blandes op og drikkes. Præparatet har fået betinget godkendelse i Europa, men ikke i USA.

Billedet viser en henholdsvis normal læsning, en afbrudt læsning og en læsning, hvor ataluren har gjort det muligt at ‘læse hen over’ stopsignalet.

Kliniske forsøg
I fase 1 viste Ataluren sig at være sikkert på raske testpersoner. Det første forsøg på Duchenne-patienter, hvor patienter blev behandlet med forskellige doser Ataluren i 4 uger, viste, at behandlingen var veltolereret, og at dystrofin-mængden var forøget hos behandlede patienter.

Et fase 3-forsøg med 220 DMD-patienter i Nord- og Sydamerika, Asien, Australien og Europa viste, at de testpersoner, der fik Translarna i gennemsnit gik 15 meter længere i en 6-minutters gangtest, end dem, der fik placebo. En gruppe af forsøgspersoner, som fik Translarna og som kunne gå mellem 300 og 400 meter på seks minutter ved begyndelsen af forsøget, kunne gå 47 meter længere end placebogruppen. De, der havde fået Translarna, præsterede også bedre i andre funktionelle tests. Som i tidligere forsøg, blev Translarna tolereret godt af alle.

Nu hvor ataluren er godkendt i Europa, er PTC i gang med at indsamle resultater fra de patienter, der bliver behandlet med Translarna. Ind til videre viser de tegn på, at behandlede patienter bevarer gangfunktionen længere og får problemer med vejrtrækningen senere end ikke-behandlede.

I Danmark er Translarna ikke godkendt som stardardbehandling, da Medicinrådet har vurderet, at det ikke har klinisk merværdi.

Vi er et højt specialiseret hospital for muskelsvind.

Vi tror på, at de bedste rammer for livet med muskelsvind skabes, når vi ser det hele menneske i et livslangt perspektiv. Derfor er vores brugere altid i centrum.  

Vi deler specialviden med mennesker med muskelsvind, deres familier og fagpersonerVi arbejder på tværs af fagligheder og sektorgrænser. 

Vi er udsprunget af Muskelsvindfonden, men er en selvstændig enhed finansieret af regionerne. 

Kontakt os

E-mail: info@rcfm.dk
Tlf: +45 8948 2222

CVR-nr: 88502728

Hovedkontor
Kongsvang Allé 23
DK-8000 Aarhus C
Post sendes hertil

Sjællandsafdeling 
Blekinge Boulevard 2, 1.sal
DK-2630 Taastrup