Oko osamdeset tisuća ljudi u svijetu boluje od cistične fibroze (CF). Ova rijetka, progresivna i za život opasna bolest, koja se prenosi genetički s učestalošću jedan naspram 3000 rođenih i u pravilu unutar bijele rase, najrasprostranjenija je u SAD-u s oko 30 tisuća bolesnika, u Kanadi ih je 4600, a 150 u Hrvatskoj.
Istaknuti hrvatski znanstvenik, inovator, profesor i direktor s Odjela za biokemiju i medicinsku genetiku Medicinskog fakulteta Sveučilišta u Torontu Igor Štagljar, ujedno i sudirektor splitskog Mediteranskog instituta za istraživanje života (MedILS) CF istražuje godinama.
Profesor Štagljar i njegov tim ovoga ponedjeljka u eminentnom znanstvenom časopisu Molecular Systems Biology objavili su svoje najnovije otkriće koje daje odgovor zašto neki oboljeli od cistične fibroze slabije, a neki bolje reagiraju na vrlo skupi lijek 'Trikaftu'.
Štagljar i njegovi suradnici razvili su metodu, nazvanu MaMTH-HTS, preko koje su identificirali gotovo 500 proteina koji komuniciraju s CFTR proteinom te na taj način imaju važnu ulogu u njegovoj funkciji prijenosa soli iz i u stanicu pacijenata oboljelih od cistične fibroze.
Studija koju su dr. Štagljar i njegov tim objavili u najnovijem izdanju časopisa Molecular System Biology predstavlja do sada najdetaljniju sistemsku analizu CFTR proteina te je zbog toga ovoj publikaciji časopis posvetio i svoju naslovnicu za veljaču.
Profesore Štagljar, što je, zapravo, cistična fibroza?
- Genetičari cističnu fibrozu definiraju kao autosomalno recesivnu genetičku bolest. To znači da nositelji defektnog CFTR gena nemaju cističnu fibrozu niti pokazuju bilo kakav simptom te bolesti. No, u slučaju da dijete naslijedi defektni CFTR gen od oba roditelja, a za to postoji 25 posto šanse, dijete će se roditi s cističnom fibrozom. Isto tolika je vjerojatnost da dijete neće biti nositelj niti će imati cističnu fibrozu dok bi u preostalih 50 posto slučajeva dijete moglo biti samo nositelj cistične fibroze. Važno je spomenuti da jedna od 25 osoba bijele rase nosi mutiranu verziju CFTR gena odgovornog za cističnu fibrozu.
Što uzrokuje cističnu fibrozu?
- Uzrokuje je neispravni ili, u nekim slučajevima, odsutni protein koji je rezultat mutacija u CFTR genu. Do sada je poznato više od dvije tisuće mutacija CFTR gena koji mogu uzrokovati cističnu fibrozu, ali u 90 posto pacijenata s cističnom fibrozom nositelji su mutacije F508del. Neispravnost ili odsutnost CFTR proteina na površini stanice rezultira lošim protokom soli i vode u i iz stanice u brojnim organima ljudskog tijela. To za posljedicu ima stvaranje guste sluzi koja se nakuplja u svim organima koji sadrže žlijezde s vanjskim izlučivanjem: plućima, probavnim traktom i drugim dijelovima tijela, a manifestira se teškim respiratornim i probavnim problemima te drugim komplikacijama kod oboljelih osoba kao što su bakterijske infekcije i dijabetes.
Kod osoba oboljelih od cistične fibroze razvijaju se različite kliničke slike i tijek bolesti. Najčešći simptomi su ponavljajuće upale pluća, svakodnevni kašalj kojim se izbacuje sluz nakupljena u plućima, nepotpuna probava hrane praćena obilnim masnim stolicama, nadutost, slabije napredovanje na tjelesnoj težini unatoč dobrom apetitu...
Koliko dugo istražujete ovu bolest?
- Cistična fibroza je prva genetička bolest koju sam sa suradnicima počeo laboratorijski istraživati još dok sam bio profesor na Sveučilištu u Zürichu. Nastavio sam proučavati molekularne osnove te bolesti odmah nakon dolaska u Toronto 2005. godine. Ova studija koju smo sada objavili u znanstvenom časopisu Molecular System Biology rezultat je osmogodišnjeg rada, a uz jedanaest suradnika iz mojega laboratorija bili su uključeni liječnici-kliničari iz Hospital for Sick Children ovdje u Torontu, kao i suradnici iz portugalskog Centra za istraživanje cistične fibroze iz Lisabona.
Kliničari su nam pomogli da rezultate do kojih smo došli u laboratoriju potvrdimo direktno u stanicama i umjetnim organima (takozvanim "organoidima") pacijenata koji boluju od te bolesti. Tijekom proteklih šesnaest godina već smo objavili nekoliko važnih radova iz toga područja u vodećim svjetskim znanstvenim časopisima.
Kako se liječi?
- Od trenutka kada se postavi dijagnoza, liječi se 365 dana u godini sve do kraja života pacijenta. Oboljeli se moraju svakodnevno inhalirati slanim otopinama za rastvaranje guste sluzi, a fizikalnim terapijama i vježbama potiču iskašljavanje nakupljene sluzi. Prije obroka moraju uzimati enzime gušterače koji im pomažu u razgradnji masti i proteina iz hrane. Važno je da uzimaju vitamine A, D, E i K topive u mastima. Poželjno je da se bave sportskim aktivnostima, a prehrana im mora biti visokokalorična kako ne bi gubili na težini. Terapija je donedavno podrazumijevala samo ublažavanje simptoma.
Revolucija u liječenju dogodila se prije deset godina, kada je američka farmaceutska kompanija Vertex Pharmaceuticils iz Bostona razvila prvi precizni lijek za cističnu fibrozu pod imenom Ivacaftor, odnosno Kalydeco. Taj lijek je omogućio da pacijenti s posebnom mutacijom u CFTR genu (G551D), a takvih je četiri do pet posto svih pacijenata, imaju znatno poboljšan transport soli i vode u svojim stanicama. Ovaj lijek je označio prekretnicu u terapiji jer se s ublažavanja simptoma prešlo na konkretno liječenje.
Prije tri godine ista farmaceutska tvrtka iz Bostona razvila je kombiniranu terapiju pod imenom Trikafta. Terapija se sastoji od tri različita lijeka: Tezakaftora i Ekselaktora, koji djeluju kao korektori, i Ivakaftora, koji potencira funkciju defektnog CFTR proteina. Tom se terapijom povećava broj molekula CFTR proteina na površini stanica i tako poboljšava njihova provodljivost za ione klora pa je sekret koji se stvara u plućima manje gust i može se iskašljati, rjeđe su infekcije i upale pluća, funkcija pluća tako je puno duže očuvana pa je život pacijenata kvalitetniji i duži.
U kolovozu 2020. godine Europska agencija za lijekove (EMA) registrirala je Trikaftu pod nazivom Kaftrio za liječenje pacijenata s najčešćom F508del mutacijom koju ima 90 posto pacijenata. Nedavno, 15. listopada 2021. godine, Trikafta/Kaftrio odobrio je i HZZO za upotrebu u Hrvatskoj. Taj lijek, kojemu je mana što je vrlo skup, jer godišnja terapija po pacijentu stoji oko 250.000 američkih dolara, definitivno je prekretnica u liječenju cistične fibroze jer omogućava oboljelima doslovno normalan život. Zaključno, Ivacaftor i Trikafta korigiraju CFTR protein, djeluju kao "molekularni popravljači" inače smrtonosne mutacije u CFTR genu te je ovo izvrstan primjer razvoja preciznih lijekova i njihove upotrebe u liječenju najčešće genetičke bolesti kod bijele rase.
Vaša studija daje odgovor kako i zašto pacijenti reagiraju na terapiju. Zašto je to postavljeno kao važno pitanje?
- Kod pacijenata zabilježene su dvije, nazovimo ih, misterije. Prva polazi od činjenice da je cistična fibroza monogenetska bolest, dakle greška u samo jednom genu, bilo bi očekivano da bolesnici s istom mutacijom imaju sličan oblik bolesti. No, to nije tako jer u praksi se vidi jaka varijabilnost bolesti između različitih osoba nositelja iste mutacije u CFTR genu. Kod nekih pacijenata prevladavaju probavni, a kod drugih plućni simptomi.
Druga misterija se svodila na to da pacijenti s istom mutacijom ne odgovaraju jednako dobro na terapiju s Ivacaftorom i Trikaftom.
Vi ste te misterije sada i djelomično razriješili?
- Da, moja znanstvena grupa je pokazala da su za navedene misterije odgovorne promjene u "proteinskim interakcijama", odnosno u proteinima koji se vežu za mutirani CFTR protein (u našem slučaju F508del). Ključnu ulogu na putu do toga odgovora imala je naša MaMTH-HTS metoda kojom smo mapirali proteine koji se specifično vežu za zdravi CFTR protein, ali i na najčešće mutirani F508del CFTR protein. Na taj način smo identificirali skoro petsto proteina koji komuniciraju s CFTR proteinom s važnom ulogom u funkciji prijenosa soli iz i u stanicu pacijenata.
Zato ova naša publicirana studija predstavlja do sada najdetaljniju sistemsku analizu CFTR proteina, takozvanog CFTR-interaktoma. Eksperimentalno smo pokazali da, ovisno o načinu komunikacije mutiranog CFTR F508del proteina s ostalim proteinima u stanici, možemo predvidjeti oblik i tijek bolesti kod pacijenata, kao i to hoće li kod njih odgovor na terapiju 'Trikaftom' biti pozitivan ili ne.