Genspecifieke therapie bij patienten met Cystic Fibrosis CF-Centrum Utrecht Genspecifieke therapie bij patienten met Cystic Fibrosis Kors van der Ent CF-Centrum Utrecht

CFTR Cystic Fibrosis Transmembrane regulator Chromosoom 7 ATP-afhankelijk chloride kanaal in de celmembraan Oorzaak voor dehydratie epitheliale lining fluid

CF-Centrum Utrecht The focus will now be directed at the effect of CFTR genotype on ion channel dysfunction and on the phenotypic expression of CF disease on the male genital tract. CF-Centrum Utrecht

Genetic Repair

Nieuwe wegen om gendefect te corrigeren

Functional Effects of Classes of CFTR Mutations CF-Centrum Utrecht Normal Class I Class II Class III Class IV Class V The large number of CFTR gene mutations has made genotype/phenotype correlations problematic. Furthermore, after DF508 (which accounts for roughly 68% of CF chromosomes on a worldwide basis), the next most common mutation G542X accounts for roughly 2.5% of the chromosomes in the worldwide CF population. Many mutations are extremely rare or even private. As a consequence, there have been attempts to classify CFTR gene mutations into categories or classes according to the known or predicted molecular mechanisms of dysfunction of the CFTR protein. In this five class system, Class 1 represents defective protein synthesis. In Class II there is abnormal processing and trafficking. Mutations in Class III result in defective regulation of the CFTR protein at the apical membrane. Classes I, II and III are felt to have little or no CFTR induced ion regulation. In contrast, mutations belonging to Classes IV and V have some residual CFTR induced ion channel conductance, but by different mechanisms. Class IV mutations result in abnormal ion conductance. Class V mutations result in reduced synthesis or trafficking of CFTR, which reduces the amount of normally functioning CFTR apical membrane. No Synthesis G542X Increased Degradation DF508 Defective Regulation G551D Abnormal Conductance R117H Reduced Synthesis/ Trafficking A455E Adapted from Hospital Practice, 1997 CF-Centrum Utrecht

Stimulatie (alternatieve) Cl- kanalen

Beinvloeding van CFTR processing

Inmiddels meer dan 1800 mutaties bekend

CFTR-mutaties Ca 10% nonsense mutations Single nucleotide veranderingen in DNA Bij transcriptie mRNA door ribosoom herkend als stop-codon Stop van eiwit productie voordat full-lenght is bereikt Eiwit te kort voor adequate functie Wereldwijd ca 6500 patienten (=10%) Hoge prevalentie bij Ashkenazi Joden (65%), bij R553X, G542X, W1282X

Translatie modificatie door aminoglycosiden Gentamycine bindt aan 18S ribosomale subunit Ribosoom ‘overleest’ de stop-mutatie en produceert full-lenght eiwit Normaal stop-codon geflankeerd door specifieke initiatie-terminatie eiwitten en worden daardoor niet ‘overlezen’

Nasal potential differences

NEJM, 2003

Gentamycine Hoge doseringen nodig i.v. toediening Ernstige nier- en ototoxiciteit Klinisch niet toepasbaar

PTC PTC Therapeutics High-troughput screening door bibliotheken (>800.000 compounds) Detectie van groep niet-aminoglycoside chemische structuren dieselectieve ribosomale ‘overlezing’ van premature stop-codons induceren. Chemische optimalisatie > farmacologische karakterisering en toxicologische evaluatie > selektie van PTC124 PTC124 bindt aan 28S ribosomale subunit, oraal toe te dienen, goede beschikbaarheid, zeer specifiek en veilig

Nature, mei 2007

PNAS, feb 2008

Lancet, aug 2008 Phase 2 study N = 23, minimaal 1 stopcodon (10 verschillende) 2 cycli PTC124 gedurende 14 dagen Primaire uitkomstmaat: NPD

NACF conference, Orlando, oktober 2008 3 maand PTC124 Verbetering NPD bij alle patienten Afname van klachtenscores Verbetering van longfunctie

Phase 3 clinical study

CF als model Groot aantal pediatrische ziektebeelden zijn genetisch heterogeen Premature stop-codons komen ook bij andere aandoeningen voor (geschat 5-70%)

Conclusies Nieuw tijdperk in modificatie van genexpressie Dat betekent genspecifieke therapie Behandeling verschuift van ziektespecifiek, maar mechanisme-specifiek