Biomarcadores Duchenne

¿QUÉ ES BIO-NMD?

BIO-NMD es un proyecto de investigación de 3 años financiado por la UE, centrándose en las distrofias musculares de Duchenne y Becker y miopatías relacionados con el colágeno VI (que incluye distrofias musculares congénitas de Ullrich y la miopatía de Bethlem). Está estrechamente vinculada a la Alianza TREAT-NMD ( www.treat-nmd.eu ) Y nació de colaboraciones e ideas de investigación dentro de esa red.

El proyecto ha estado buscando ‘biomarcadores’ en personas con estas condiciones. Los biomarcadores son sustancias (como las proteínas) en el cuerpo que ofrecen una manera de medir los procesos normales o anormales y de monitorizar cualquier cambio en esos procesos.

¿POR QUÉ BIOMARCADORES?

Una aplicación importante de nuevos biomarcadores se da en los ensayos clínicos. Actualmente, cuando se está probando un nuevo fármaco, los investigadores utilizan una variedad de formas de medir si el fármaco ha tenido un efecto positivo. Sin embargo, estas medidas no son siempre muy buenas mostrando pequeños cambios y mejoras en los síntomas de un paciente, especialmente cuando los medicamentos sólo se están probando un corto período de tiempo.

Sin embargo, si se identificaran biomarcadores en la sangre, la saliva, la piel o la orina de los pacientes, las muestras de estos podrían ser tomadas en ensayos clínicos. La medición de los niveles de estos biomarcadores, mostrarían a los investigadores clara y precisamente si el fármaco que estaba siendo testado estaba haciendo efecto o no.

Habrá otros beneficios en el descubrimiento de biomarcadores para enfermedades neuromusculares:

• Las pruebas con sangre y orina pueden ser capaces de reemplazar el uso de biopsias musculares invasivas que pueden ser una carga para las personas con enfermedades de pérdida muscular
• El diagnóstico puede suceder antes, debido a que las pruebas de biomarcadores pueden ser más rápidas y fáciles que las pruebas genéticas en algunos casos
• La progresión de la enfermedad se puede medir con más precisión, permitiendo una mejor gestión clínica de los síntomas
• Los tratamientos existentes (incluyendo la dosis de fármaco) pueden ser ajustados para cubrir con precisión las necesidades individuales de los pacientes para asegurarse de obtener el máximo beneficio
• Se puede predecir la respuesta probable de los pacientes a un tipo particular de la terapia, asegurando que se administra a cada paciente el mejor fármaco, mientras que minimiza las posibilidades de desagradables o incluso peligrosos efectos secundarios.

¿POR QUÉ SE ESCOGIERON ESTAS ENFERMEDADES PARA EL ESTUDIO?

Los trastornos neuromusculares incluyen un gran número de diferentes condiciones por lo que estudiarlas todas a la vez sería poco práctico y costoso. Por tanto, los investigadores BIO-NMD eligieron la distrofia muscular de Duchenne y Becker, que son causadas ambas por los cambios en el gen de la distrofina y la distrofia muscular congénita de Ullrich  y la miopatía de Bethlem, son ambas causadas por cambios en los genes del colágeno VI como punto de partida. Eligieron estas condiciones debido a que los defectos genéticos que causan ellos están bien caracterizados, y hay ya un conjunto de información disponible sobre cómo estos defectos genéticos causan los síntomas.

Estas condiciones también son representativas de muchas otras, ya que incluyen formas de inicio tempranas y tardías, la progresión rápida y lenta y los síntomas tanto graves como leves. Además, afectan a dos partes diferentes de células musculares que también a menudo se ven afectados en otras condiciones, por lo que cualquier biomarcador encontrado puede ser ampliamente aplicable.

Al centrarse en un pequeño número de condiciones, los esfuerzos pueden intensificarse para encontrar biomarcadores que luego se puedan aplicar a otras condiciones. Este fue el caso, por ejemplo, durante la investigación de biomarcadores para el cáncer de mama que luego han demostrado ser útiles para otros tipos de cáncer.

MÁS ACERCA DE LAS CONDICIONES ESTUDIADAS

Las Distrofias Musculares Duchenne y Becker (DMD y BMD) están ligadas al cromosoma X (por lo general sólo los niños están afectados) son trastornos neuromusculares recesivos que afectan a aproximadamente 1 de cada 3.500 y 1 de cada 30.000 varones nacidos vivos, respectivamente. Ambos se caracterizan por la progresiva debilidad muscular simétrica. Los síntomas de DMD suelen presentar antes de los cinco años, mientras que el más leve BMD no se puede diagnosticar hasta más tarde.

DMD y la BMD son causados por mutaciones en el gen de la distrofina. El gen de la distrofina humana es el gen humano más grande, que se encuentra en el cromosoma X y ocupa aproximadamente el 0,1% del genoma.

La Miopatía de Bethlem es una NMD relativamente desconocida y es causada por un fallo en uno de los genes que codifica para la proteína, colágeno VI. Puede ser diagnosticada en la infancia o hacia la edad adulta ya que los síntomas pueden ser muy variados.

La afección generalmente se hereda a través de un gen dominante – esto significa que si uno de los padres tiene la condición, hay un 50% de posibilidades de que su hijo herede. Sin embargo, a veces la Miopatía de Bethlem, se debe a una mutación espontánea y no hay antecedentes familiares de la condición. No está ligada al cromosoma X por lo que afecta tanto a los niños como a las niñas.

La Distrofia muscular congénita Ullrich también es causada por una mutación en uno de los genes que codifica el colágeno VI. No está ligada al cromosoma X. Por lo general, es una condición recesiva lo que significa que el gen mutado se hereda de ambos padres. Las personas con una sola copia son portadores.

A veces, la condición no se hereda, pero se produce a causa de una mutación espontánea.

Se puede encontrar más información a través de diferentes vías, pero la Campaña de Distrofia Muscular (Reino Unido) es un buen punto de partida para explicaciones en Inglés. Su sitio web se puede encontrar en www.muscular-dystrophy.org/

¿QUIÉN ESTÁ INVOLUCRADO EN BIO-NMD?

Para que proyectos como este puedan tener éxito, se requiere la colaboración de muchos profesionales con diferentes habilidades. Para la investigación de enfermedades raras, la cooperación internacional es especialmente importante porque el número de pacientes es muy pequeño. Esto significa que los recursos compartidos tales como muestras, la experiencia y los datos entre centros de todo el mundo es crítico para asegurar que haya suficientes pacientes para que cualquier estudio sea válido. Hay 12 socios europeos que participan en el Proyecto BIO-NMD coordinado por el profesor Ferlini de la Universidad de Ferrara, Italia. Por ejemplo, algunos están bien situados para recoger y

distribuir muestras de los pacientes y otros son expertos en el estudio de genes o proteínas, análisis de datos, modelos de animales o gestión de proyectos. Esta colaboración de científicos geográficamente diversos, también permite el acceso a una cohorte más grande de pacientes con una condición particular o una mutación específica. Esto es muy importante cuando se estudian enfermedades raras.

También hay un Comité de la Asociación del Paciente, cuyo trabajo es estar seguros de  que los intereses de los pacientes estén representados y de que se les mantenga informados sobre el progreso de BIO-NMD. El sitio web del proyecto tiene todos los detalles acerca de los 12 socios y el comité de los pacientes en www.bio-nmd.eu

BIO-NMD es un proyecto de investigación traslacional – ¿Qué quiere decir esto?

Los científicos están constantemente descubriendo más y más sobre el cuerpo humano. Ahora comprendemos mejor que nunca los procesos que nos mantienen vivos y bien, junto con algunas de las cosas que van mal causando enfermedad o mala salud. Gran parte de los nuevos descubrimientos y la tecnología proviene de la investigación básica que se lleva a cabo en los laboratorios de instituciones académicas y empresas de todo el mundo.

Sin embargo, el aprovechamiento de este conocimiento y convertir nuevos descubrimientos en tratamientos útiles y comercializables de beneficio directo para la salud humana es mucho más difícil. La investigación traslacional tiene como objetivo superar este problema. Se trata de la investigación que convierte los nuevos conocimientos y la comprensión adquirida en el laboratorio en terapias significativas,

medicamentos o medidas preventivas que sean de beneficio directo para pacientes. En definitiva, se cierra la brecha entre el laboratorio y el paciente.

BIO-NMD ha hecho esto al tratar de identificar biomarcadores que puedan ser medidos en la sangre del paciente, la piel o la orina para darles a los médicos más información sobre el tipo de enfermedad neuromuscular que tienen y la mejor programa de tratamiento para ellos. Los biomarcadores también aceleran el ensayo de nuevos fármacos que puedan ser de beneficio directo para la salud de los pacientes.

ALGUNOS RESULTADOS IMPORTANTES

El éxito del BIO-NMD se ha debido a la naturaleza colaborativa de este proyecto. Los fondos de EU FP7  ha permitido trabajar juntos a expertos líderes en el mundo en diferentes aspectos del descubrimiento de biomarcadores, compartiendo recursos y resultados, a fin de lograr un objetivo común.

Hemos sido capaces, por ejemplo, de compartir más de 1.000 preciosas muestras de pacientes entre los socios para diferentes tipos de análisis. La mayoría estas muestras se han realizado en las propias instituciones de los socios, pero el consorcio también fue capaz de solicitar muestras adicionales del EuroBioBank (http://www.eurobiobank.org) – Especialmente biopsias del músculo – donde se necesitaban.

Los miembros del consorcio BIO-NMD se reunían en persona, cada 6 meses. Esto permitió a los investigadores principales de cada socio – conocido como investigadores principales o PIs – estar en común junto con todos los equipos de investigación, incluyendo  científicos de laboratorio, clínicos, expertos bioéticos, representantes de los pacientes, gestores de proyectos y biológicos expertos de datos, con el fin de discutir y presentar los avances, compartir ideas y planificar los próximos pasos.

Al final del período de financiación 3 años, esto ha dado lugar a algunos resultados prometedores y emocionantes. Se muestra debajo una tabla con los resultados más significativos del proyecto BIO-NMD, junto con referencias a la metodología detallada y los resultados publicados en la prensa académica.

Se puede observar que hay varios biomarcadores potenciales identificados como parte de la investigación. MMP-9 [1] es una proteína cuyos niveles en la sangre parecen estar directamente relacionados con la progresión de la DMD. Además se está trabajando con el fin de «validar» (o probar) que los niveles de MMP-9 están vinculados forma fiable y precisa a la progresión de la enfermedad.

Melanocitos epidérmicos [2] (Células que se encuentran en la piel) han sido mostrados,

por primera vez, para expresar la distrofina. Como los melanocitos pueden ser cultivados (creciendo) de las células obtenidas por biopsia de piel, ofrecen un potencial modelo celular para el estudio y seguimiento de la DMD, BMD y otros distrofinopatías, sin la necesidad de biopsias musculares.

La autofagia es un proceso esencial en el que los componentes de una célula, tales como las mitocondrias que utilizan la glucosa para obtener energía, se rompen y reciclan con el fin de reparar el daño y eliminar las partes disfuncionales de las células. La autofagia se ha encontrado dañada en enfermedades del colágeno VI, lo que lleva a la acumulación de mitocondrias disfuncionales y otros componentes, lo que lleva a la degeneración de las fibras musculares. Monitorizando la autofagia midiendo la acumulación de estos componentes dañados puede ser una manera de seguir la progresión de la enfermedad en la distrofia muscular congénita de Ullrich  y la miopatía de Bethlem [6].

Ariadne DX son los socios BIO-NMD expertos en bioinformática – es decir, manipulación, procesamiento y análisis de grandes cantidades de los datos biológicos utilizando software sofisticado. Han utilizado la datos generados por el proyecto BIO-NMD, junto con el aporte de otros socios, para seleccionar una lista de 12 genes que pueden ser potencialmente medicamentos objetivos para NMD [4]. La expresión de estos genes podría ser útil como biomarcadores para controlar la eficacia de los nuevos fármacos que actúan sobre estos objetivos. Ariadne DX también ha clasificado a los biomarcadores DMD identificados por otros socios, en orden de importancia para el estudio adicional.

Las células llamadas macrófagos, importantes en el sistema inmune, fueron estudiadas en muestras de sangre de pacientes de colágeno VI. Los niveles de colágeno VI expresada por estos macrófagos se compararon con niveles en las biopsias musculares y se encontró que los dos se quedan reflejados uno en el otro [8] . Esto ha llevado a la sugerencia de que los macrófagos en las muestras de sangre podrían ser biomarcadores para medir la progresión de la enfermedad o la eficacia de la terapia en lugar de las biopsias musculares de pacientes con miopatías relacionadas con colágeno VI.

 

  

Tabla 1: biomarcadores exploratorios para NMDs descubiertos como parte del proyecto BIO-NMD

PLANES FUTUROS

Aunque BIO-NMD ha llegado al final de su período de financiación de la UE, los resultados de la investigación están llevando a nuevos proyectos y colaboraciones. Como resultado, estos resultados prometedores se explorarán, aprovecharán y utilizarán para seguir avanzando hacia el objetivo de tener biomarcadores para NMDs que pueden ser utilizados en estudios clínicos.

Algunos ejemplos específicos de futuros proyectos se citan a continuación.

Neuromics es una grande y ambiciosa colaboración financiada con fondos de la UE que incluye 6 socios del proyecto BIO-NMD. Su objetivo es aumentar el número de pacientes neuromusculares y neurodegenerativos que reciben un diagnóstico genético mediante la identificación de nuevos genes para estas enfermedades. También espera desarrollar nuevas terapias dirigidas y trasladarlas a un gran grupo de enfermedades, especialmente otras NMDs. Parte de la investigación Neuromics desarrollará biomarcadores, algunos de los cuales provendrán del proyecto BIO-NMD, para el uso clínico. En particular, estos biomarcadores se centrarán en la mejora y el aumento del número de los ensayos clínicos exitosos para NMD y NDD.

El proyecto Neuromics se inició el 1 de Octubre de 2012 y tiene una financiación de 5 años, gracias a una subvención FP7 de la UE. Está coordinado por el Profesor Olaf Riess de la Universidad de Tübingen en Alemania. Se lanzará pronto la página web: www.rd-neuromics.eu

Neuromics trabajará en estrecha colaboración con otro proyecto FP7, RD-Connect.

RD-Connect desarrollará una plataforma global integrada conectando registros, bancos de datos genéticos y datos clínicos para la investigación de enfermedades raras. Su objetivo es facilitar y agilizar la investigación de enfermedades raras en línea con el objetivo del IRDiRC (Consorcio de Investigación Internacional de Enfermedades Raras) de obtener un diagnóstico genético para todos los pacientes de enfermedades raras y desarrollar de 200 nuevos tratamientos de enfermedades raras para el año 2020.

RD-Connect comenzó el 1 de Noviembre de 2012 y está financiado por 6 años a través de una subvención FP7 de la UE. Está coordinado por el profesor Hanns Lochmüller de la Universidad de Newcastle en el Reino Unido. La página web del proyecto será: http://www.rd-connect.eu/

Otras posibles colaboraciones entre socios BIO-NMD y las partes interesadas, incluidas las empresas farmacéuticas están en estudio. En una reciente reunión de BIO-NMD en Roma, los representantes de la industria fueron invitados a ir a escuchar acerca de los resultados del proyecto y discutir maneras en las que podrían trabajar con los socios utilizando estos resultados para desarrollar más potenciales biomarcadores.

Mientras tanto, la página web de BIO-NMD ( www.bio-nmd.eu ) continuará, los socios continuarán trabajando juntos para explotar los resultados del proyecto y las discusiones con grupos de pacientes continuarán con el fin de que todos las partes interesadas, incluidos los pacientes, sigan informada y al día sobre el progreso hacia aceptados, biomarcadores reconocidos listos para su uso clínico.

REFERENCIAS

1.Nadarajah VD, van Putten M, Chaouch A, et al., Serum matrix metalloproteinase-9 (MMP-9), as a biomarker for monitoring disease progression in Duchenne muscular dystrophy (DMD). Neuromusc. Disord 2011, 21: 569-578

2.. Pellegrini C, Zulian A, Gualandi F, et al. Melanocytes – A novel tool to study mitochondrial dysfunction in Duchenne Muscular Dystrophy.

Journal of Cellular Physiology 2012, accepted.

3. Bovolenta M, Erriquez D, E Valli, et al. Harbours The DMD Locus Multiple Long Non-Coding RNAs Which Orchestrate and Control Transcription of Muscle Dystrophin mRNA isoforms. PLoS ONE 2012, 7 (9): e45328

4. Kotelnikova E, Shkrob MA, MA Pyatnitskiy Ferlini A, Daraselia N, Novel Approach to Meta-Analysis of Microarray Datasets Reveals Muscle Remodeling-related Drug Targets and Biomarkers in Duchenne Muscular Dystrophy. PLoS Comput Biol

2012, 8 (2): e1002365

5. van Putten M, Hulsker M, Nadarajah VD, et al., The Effects of Low Levels of Dystrophin on Mouse Muscle Function and Pathology. PLoS ONE 2012, 7 (2): e31937

6. Grumati P, Coletto L. Schiavinato A. et al. Physical exercise Stimulates Normal autophagy in skeletal muscles but is detrimental for collagen VI-deficient muscles. Autophagy 2011, 7: 1415-1423

7. Bovolenta M, Scotton C, MS Falzarano, Ferlini Gualandi F and A, Rapid, comprehensive analysis of the dystrophin transcript by a custom micro-fluidic exome array. Hum Mutat. 2012, 33: 572-81

8. Gualandi F, Curci R, Sabatelli P, et al. Macrophages: a minimally invasive tool for monitoring collagen VI myopathies. Muscle Nerve. 2011, 44: 80-4

ENSAYOS CLINICOS BIOMARCADORES DUCHENNE

Verified June 2011 by Genethon

Sponsor: Genethon
Collaborator: Institute of Myology
Information provided by: Genethon
ClinicalTrials.gov Identifier: NCT01380964

Verified May 2012 by Children’s Hospital Boston

Sponsor: Children’s Hospital Boston
Collaborator: Beth Israel Deaconess Medical Center
Information provided by (Responsible Party): Children’s Hospital Boston
ClinicalTrials.gov Identifier: NCT01491555

First received: December 5, 2011
Last updated: May 21, 2012
Last verified: May 2012

Verified July 2012 by National Institutes of Health Clinical Center (CC)

Sponsor: National Institute of Neurological Disorders and Stroke (NINDS)
Information provided by: National Institutes of Health Clinical Center (CC)
ClinicalTrials.gov Identifier: NCT01451281

First received: October 8, 2011
Last updated: March 26, 2013
Last verified: July 2012

Verified April 2013 by University of Florida

Sponsor: University of Florida

Collaborators: University of Pennsylvania, Oregon Health and Science University, Children’s Hospital of Philadelphia, Shriners Hospitals for Children, National Institute of Arthritis and Musculoskeletal and Skin Diseases (NIAMS)

Information provided by (Responsible Party): University of Florida

ClinicalTrials.gov Identifier: NCT01484678

First received: October 10, 2011
Last updated: April 15, 2013
Last verified: April 2013

This study has been completed.

Sponsor: Cooperative International Neuromuscular Research Group
Collaborators: Muscular Dystrophy Association, Children’s Research Institute, Washington University, St. Louis, Royal Children’s Hospital, Children’s Hospital at Westmead, Centro Clinico Nemo, Carolinas Medical Center
Information provided by: Cooperative International Neuromuscular Research Group
ClinicalTrials.gov Identifier: NCT01125709

First received: May 17, 2010
Last updated: January 10, 2013
Last verified: January 2013

Verified May 2013 by Children’s Hospital Medical Center, Cincinnati

Sponsor: Children’s Hospital Medical Center, Cincinnati
Information provided by (Responsible Party): Children’s Hospital Medical Center, Cincinnati
ClinicalTrials.gov Identifier: NCT01633866

First received: June 21, 2012
Last updated: May 7, 2013
Last verified: May 2013

Sponsor: Cooperative International Neuromuscular Research Group
Collaborator: National Institutes of Health (NIH)
Information provided by: Cooperative International Neuromuscular Research Group
ClinicalTrials.gov Identifier: NCT01081080

First received: March 4, 2010
Last updated: January 10, 2013
Last verified: January 2013

Sponsor: Institut de Myologie, France
Information provided by (Responsible Party): Institut de Myologie, France
ClinicalTrials.gov Identifier: NCT01611597

First received: May 30, 2012
Last updated: April 18, 2013
Last verified: April 2013