A Duchenne-féle izomdisztrófia (DMD) egy súlyos, leginkább fiúkban jelentkező, fokozatosan súlyosbodó izomsorvadás, amelyet sokszor az intelligencia csökkenése is kísér.

A fiúk látszólag egészségesen születnek, a tünetek néhány éves korban kezdődnek, majd egyre súlyosabbak lesznek, és a betegek átlagosan 10-12 éves korra tolókocsiba kényszerülnek. A betegség a szívizmokat és a légzőizmokat is érinti, és legtöbbször ezek okozzák a beteg halálát, amely átlagosan 26 éves kor körül következik be.

A betegség jelenleg gyógyíthatatlan, a hagyományos kezelésekkel csak némileg lehet lassítani a betegség súlyosbodását. A betegséget a disztrofin génben található hiba okozza, amely az X kromoszómán található. Mivel a fiúknak csak egy X kromoszómájuk van, a lányoknak kettő, ezért van az, hogy a hibás disztrofin gént hordozó fiúk lesznek a betegek, míg a lányokban a másik X kromoszómán található legtöbbször jól működő gén kompenzálni tudja a hibás gén hatását. Hozzá kell tenni, hogy a hibás gént hordozó, amúgy nem beteg nők az átlagosnál gyengébb izomzattal rendelkeznek, hiszen náluk a rendelkezésre álló két disztrofin gén közül csak az egyik működik¹.

A betegek kétharmada az anyjától kapja a hibás gént, egyharmadánál új mutáció okozza a betegséget. A betegség az öröklődő, monogénes betegségek közül a gyakoribbak közé tartozik, a világon átlagosan 19,8 beteg születik 100 ezer élve született fiúból, ami azt jelenti, hogy évente a világon kb. 20 ezer DMD-s beteg fiút diagnosztizálnak. Mivel a hagyományos kezelések nem igazán hatásosak, és a betegséget egy hibás gén okozza, felmerül a génterápia lehetősége.

Génterápiának azokat a terápiás eljárásokat nevezzük, amelyekben bizonyos sejtekben egyes gének működését módosítjuk, vagy a betegséget okozó, vagy abban szerepet játszó hibás géneket korrigáljuk, helyettesítjük, hogy valamilyen betegséget meggyógyítsunk, vagy a tüneteit enyhítsük.

Tágabb értelemben az olyan eljárásokat is lehet génterápiának nevezni, amelyekben géneket (pontosabban nukleinsavakat) juttatunk a szervezetbe, valamilyen egészségügyi előny elérése érdekében. Ha ezt az utóbbi definíciót nézzük, akkor a COVID-19-nél használt mRNS és vektor alapú oltásokat is lehet génterápiának nevezni.

Bár már 1980-ban is próbálkoztak génterápiával, az első FDA által is engedélyezett génterápiás eljárás csak 2017-ben történt a Luxturna engedélyezésével, amely a vakságot okozó RPE65 gén hibáját korrigálta.

Ez azt mutatja, hogy a génterápia klinikai alkalmazása nem egy egyszerű dolog és még gyermekcipőben jár.

A komoly kihívásokat okozó technikai problémák mellett, öröklődő, monogénes betegségekben az is hátráltatja a génterápiás eljárások kifejlesztését, hogy ezek a betegségek legtöbbször nagyon ritkák, így a fejlesztő által befektetett több milliárd dollárnyi fejlesztést, gyakorlatilag nem lehet visszahozni.

Ezzel szemben a DMD a monogénes betegségek között egy relatív gyakori betegségnek számít, emiatt sikeres génterápiás eljárás kidolgozása vissza tudná hozni a befektetett tőkét, anélkül, hogy egy kezelés megfizethetetlenül drága lenne. Hogy milyen összegekről beszélünk, arra példa a Zolgensma nevű génterápiás szer, amit Magyarországon is alkalmaznak a DMD-hez hasonló SMA kezelésére (Zente nevű betegért gyűjtés is indult). Ez 2019-ben a világ legdrágább gyógyszereként 2,125 millió $-ba került. Pedig az SMA a leggyakoribb genetikai-okú csecsemőkori halálért felelős, azaz szintén relatív sok ilyen beteg van (1/6000 élveszületés).

Mivel a DMD mind egészségügyi, mind gazdasági szempontból egy ígéretes célpont sokan próbálkoznak a betegség elleni génterápia fejlesztésével, de számos nehézséggel kell megbirkózniuk.

Az egyik, hogy a disztrofin az emberi genom legnagyobb génje, több mint 2 millió nukleotidból áll. Jelenleg nincs olyan hordozó (vektor) amibe beleférne. A következő, hogy a beteg szerv az izom, ami óriási tömegű, azaz nagyon nagy mennyiségű hatóanyag kell, ami növeli a kezelés toxicitását. Ráadásul a hatóanyagnak a szívizomba (és minden más izomba, így a beleket mozgató izmokba) is be kell jutni.

Az is problémás, hogy az izom nem egy nyugvó szerv folyamatosan megújul, ami miatt szükséges lehet a rendszeres alkalmazás, ami szintén növeli a káros mellékhatások megjelenését. A következő nehézség, hogy a gén hibáját nagyon sokféle mutáció okozhatja, amelyek a hatalmas génben nagyon sok helyen előfordulhatnak. És végül, a DMD-s beteg egészségesen születik, az első tüneteket 3 éves kor körül észlelik, és ezután a végső diagnózis ideje átlagosan 2 év, azaz 5 éves korban történik, amikor már a tünetek sokszor súlyosak, nehezen, vagy egyáltalán nem visszafordíthatók.

Mindezek ellenére számos érdekes és változatos megoldás született már, bár egyelőre a betegséget egyik sem tudja még véglegesen meggyógyítani, hanem a tünetek a Becker izomdisztrófiához (BMD) lesznek hasonlatosak.

A BMD-t szintén a disztrofin gén hibája okozza, azonban itt a gén nem megy teljesen tönkre, a belőle készült fehérje bizonyos funkciókat megtart. Itt a tünetek a mutációtól függően jóval később, sokszor késő felnőttkorban kezdődnek, bár a várható élettartam átlagosan itt sem haladja meg az 50 évet. Igaz, ez még így is sokkal kedvezőbb, mint a DMD-nél a 26 év. És hát nyilván, a tudomány fejlődésével közben új lehetőségek merülhetnek fel.

A megoldáshoz sok esetben az a felfedezés vezetett, hogy a disztrofin izomfehérje funkciójához csak a két vége a létfontosságú (az ún. N, illetve C terminális). Ha a közepe hiányzik, akkor a BMD-nél tapasztaltaknak megfelelően megtart bizonyos funkciókat. Így létrehoztak olyan mikrodisztrofinnak nevezett gént, amely egyrészt csak a ténylegesen fehérjét kódoló részeket (exonokat) tartalmazza (a nem-kódoló intronokat nem), másrészt a középső rész hiányzik, csak a két vége van benne, ami így lényegesen kisebb, mint az eredeti gén, és ez már belefért egy génterápiára kifejlesztett vírusba (adeno-asszociált vírus, vagy AAV). Ez a vírus nem okoz emberi betegséget, de képes a belé ültetett mikrodisztrofint az izomrostokba juttatni. Sőt a szívizomba is! Ez, tekintve, hogy a gyermekek egy része szívproblémák (kardiomiopátia) miatt hal meg, nagyon fontos.

Lényeges szempont még, hogy az AAV-vel való génterápiát minél fiatalabb korban kell elkezdeni, mert akkor még kisebb eséllyel alakult ki az élet során immunválasz a vírussal szemben.

Ez ugyanis inaktiválhatja a vírust mielőtt kifejtené a hatását. Ez felveti a születéskori genetikai vizsgálat szükségességét, hiszen így rögtön kiderülhet a lehetséges génhiba. Ezzel szemben a mai gyakorlatban átlagosan 5 éves korban derül ki a betegség, amikor már a gyermek találkozhatott a betegséget ugyan nem okozó, de immunválaszt kiváltó AAV-val. A mikrodisztrofinnal történő génterápia klinikai vizsgálatai beteg gyermekeken már folyamatban vannak, az előzetes eredmények ígéretesek, bár még a szükséges az optimalizálás, és a végső engedélyezéshez is még évekre van szükség. Például az előbb említett Luxturnát a klinikai vizsgálatok megkezdése után csak 10 évvel engedélyezték.

Azonban, több alternatív megoldás is létezik már, sőt használják is őket, illetve fejlesztés alatt vannak.

Azonosítottak például olyan molekulákat (ún. allél specifikus oligonukleotidokat (ASO)), amely megakadályozza egy adott génszakasz (exon) átírását. Ha abban van a mutáció, akkor az ASO hatására az az exon nem íródik át, a fehérje egy kicsit rövidebb, de még részlegesen működő disztrofin keletkezik. Ilyen az Eteplirsen, amely az 51. exonban levő mutációknál alkalmazható. Hatására az 51. exon, amelyik a mutációt tartalmazza, kimarad az átíródásból, nem épül be a fehérjébe. Ez egy relatív gyakori mutációs hely, a betegek 14%-nál fordul elő. Az FDA (gyógyszerhatóság az USA-ban) 2016-ban engedélyezte a szert.

Mivel a legtöbb mutáció a 43-55. exonokban van, ezekre is próbálnak hasonló, úgynevezett exonátugrást (exon skipping) indukáló ASO-kat tervezni. Több közülük már klinikai fázisban van. Hátrányuk, hogy a nagy izomszövet és a gyors izom-megújulás miatt rendszeresen, nagy mennyiségben kell alkalmazni őket, amely megnöveli a mellékhatásokat (pl. vesetoxicitás), illetve a szívizmot kevéssé érik el. A betegek 80%-ában lehetne ezeket az ASO-kat alkalmazni.

Egy másik próbálkozást olyan mutációknál lehet alkalmazni, amelyek torz, túl rövid fehérjéket eredményeznek.

Ezek az úgynevezett stop-kodont okozó mutációk. Ilyenkor a génből átíródó fehérje szintézise idő előtt leáll, és így a funkciójához szükséges vége is hiányozni fog. Az Ataluren vagy Translarna nevű kismolekulájú vegyületet ilyen mutációk esetén lehet alkalmazni. A fehérjeszintézis nem áll meg a stop-kodonnál, hanem folytatódik. Ez lassítja a betegség lefolyását, a tünetek a BMD-hez lesznek hasonlóak.

Ezt a gyógyszer az európai gyógyszerhatóság (EMA) engedélyezte (az FDA nem).

Egy újabb érdekes megoldást kínált az utrofin nevű gén, illetve fehérje felfedezése.

Ez a fehérje szerkezetében és működésében rendkívül hasonlít a disztrofinra, csak kevésbé az izmokban fejeződik ki, viszont nagyon sok más szervben igen, így pl. a vesében, agyban és a lépben, sőt magzati korban az izmokban is, csak amikor a disztrofin megjelenik, eltűnik onnan (gátlódik a génből való átíródása).

A kutatók el tudták érni DMD-s egerekben, hogy az utrofin az izomsejtekben a megszületés után is aktív maradjon. Az így aktivált utrofin helyettesíteni tudta a hiányzó disztrofint és az egerekben nem alakult ki a betegség. Ennek a módszernek az lehet az előnye, hogy a szervezet magzati korban már találkozott utrofinnal, az immunrendszer „megismeri”, így később nem alakít ki ellene immunválaszt. Ezzel szemben DMD-s magzatokban nincs disztrofin, így, ha azt megszületés után bevisszük, azt az immunrendszer idegen fehérjeként fogja azonosítani, így előbb-utóbb immunválasz fog ellene kialakulni, ami inaktíválhatja azt.

Szintén folynak olyan kutatások, amikor a mostanság kifejlesztett genomszerkesztési technikákkal nem új gént visznek be, hanem a génben levő mutációt kijavítják, vagy például az utrofin esetében azt a génszakaszt módosítják, amely az izomban történő gátlásért felelős. Ezzel akár végleges megoldást is lehetne elérni, azaz elég lehetne egy kezelés.

A Duchenne-féle izomdisztrófia egy szörnyű, jelenleg gyógyíthatatlan betegség, súlyos szenvedést okozva mind a betegeknek, mind a hozzátartozóiknak.

A fenti példákból látható, hogy ígéretes génterápiás eljárások vannak fejlesztés alatt, ami hosszú távon oda vezethet, hogy ha időben felismerik a betegséget (genetikai szűréssel), akkor a tünetek lényegesen enyhíthetőek lesznek, magasabb életminőséget biztosítva ezzel a betegnek, sőt talán a betegség egyszer ténylegesen gyógyíthatóvá válik.

Prof. Dr. Szalai Csaba

Megjegyzés
1 Bár a nőknek két X kromoszómájuk van, azonban a magzati fejlődés korai szakaszában véletlenszerűen az egyik X kromoszóma inaktiválódik, azaz, a férfiakhoz hasonlóan a nőkben is a sejtekben csak egy X kromoszóma aktív. Azonban, a különböző sejtekben nem feltétlenül ugyanaz az X kromoszóma marad aktív, így az abból kialakuló szövetekben vagy az egyik, vagy a másik X kromoszóma génjei fognak kifejeződni. Így DMD hordozó nőkben, azok az izomsejtek, ahol a hibás disztrofint tartalmazó X kromoszóma működik, hasonlóan a fiúkhoz elpusztul és zsírsejt lesz belőle, míg a jó disztrofint hordozó izomsejtek működőképesek maradnak. A nők izomereje így attól fog függeni, hogy az izomsejtek hányad része tartalmazza a működő disztrofint.

Irodalom
Howard ZM es mtsai. Micro-dystrophin gene therapy prevents heart failure in an improved Duchenne muscular dystrophy cardiomyopathy mouse model. JCI Insight. 2021 Apr 8;6(7):e146511.
https://musculardystrophynews.com/news/fda-places-srp-9001-micro-dystrophin-gene-therapy-duchenne-on-fast-track/
Schneider AE, Aartsma-Rus A. Developments in reading frame restoring therapy approaches for Duchenne muscular dystrophy. Expert Opin Biol Ther. 2021 Mar;21(3):343-359.
Guiraud S, Chen H, Burns DT, Davies KE. Advances in genetic therapeutic strategies for Duchenne muscular dystrophy. Exp Physiol. 2015 Dec;100(12):1458-67.
Szalai C. (szerk.): Orvosi genetika és genomika https://www.researchgate.net/publication/349988918_ORVOSI_GENETIKA_ES_GENOMIKA_Szerkesztette_Szalai_Csaba_MTA_doktora_egyetemi_tanar_2020-ben_frissitett_valtozat