eRapport

Tidlig aldring, kronisk sår og blindhet. Hva sjeldne arvelige tilstander kan lære oss om nye behandlingstilnærminger.

Prosjekt
Prosjektnummer
912161
Ansvarlig person
Cecilie Bredrup
Institusjon
Helse Bergen HF
Prosjektkategori
Åpen prosjektstøtte
Helsekategori
Eye, Skin
Forskningsaktivitet
2. Aetiology, 5. Treatment Developement
Rapporter
2020 - sluttrapport
Karnydannelse på hornhinnen er et betydelig helseproblem som fører til lokal irritasjon og redusert syn. I USA alene er det anslått at 1.4 millioner er rammet. Vår forståelse for mekanismene som ligger bak slik karnydannelse er mangelfull og behandlingstilbudet begrenset. Vi har derfor over tid jobbet målrettet med arvelige tilstander hvor karnydannelse opptrer for å identifisere gener som kan være viktige i sykdomsutviklingen. Pasientene det gjelder er vanligvis født helt friske, men utvikler blindhet i ung alder grunnet karinnvekst over hornhinnen. I tillegg kan de ha andre problemer som tidlig aldring, lipodystrofi, kroniske sår og kontrakturer i fingre. Etablert behandling er i dag symptomatisk og tross kirurgi, systemisk og lokal behandling utvikler sykdommene seg. Vi har derfor hatt stort fokus på å bedre pasientbehandling i form av persontilpasset medisin. Vi har funnet flere nye sykdomsfremkallende gener hos pasienter med disse tilstandene, to av disse er reseptor tyrosin kinasene (RTKene) PDGFRB og DDR2. I normalt vev er disse kinasene er vanligvis ”skrudd av”, men kan bli «skrudd på» (aktivert) ved fysiologiske prosesser som sårtilheling, og ved patologiske prosesser som kreftutvikling. Mutasjonene vi har funnet i PDGRB (3 varianter) og DDR2 (2 varianter) gir alle aktivering av kinasene. Dette gir en konstant signaloverføring som er et nøkkelpunkt i sykdomsutviklingen. Mens vi foreløpig er de eneste som har koblet human sykdom til slike aktiverende mutasjoner i DDR2 har også andre funnet aktiverende mutasjoner i PDGFRB. Selv om tilstandene hver for seg er sjeldne regner vi med at rundt 500 personer i Europa har en aktiverende PDGFRB variant. To av genforandringene vi har funnet i PDGFRB er lokalisert i samme posisjon (kodon) men fører til utvikling av totalt ulike sykdomsbilder. N666S substitusjonen gir et svært alvorlig sykdomsbilde med tidlig aldring, acroosteolyse, kroniske sår og lipodystrofi. En annen substitusjon, i samme kodon (N666Y) fører til aggressiv karinnvekst på hornhinnen som gir blindhet i ung alder. Pasientene utvikler senere keloider på fingre og tær men er ellers friske. Vi la merke til at denne tilstanden rammer deler av kroppen som har en lavere temperatur enn 37°C. Hornhinnens gjennomsnittlige temperatur er for eksempel 32°C. Vi kunne vise at N666Y varianten var temperatursensitiv. Det vil si at høy grad av aktivering av PDGFRB kun var til stede ved slike fysiologisk lavere temperaturer. I motsetning førte N666S varianten til høy tilstedeværelse av aktivert PDGFRB og nedstøms signaloverføring uavhengig av temperatur. Dette viser at temperaturavhengig autoaktivering av PDGFRB kan forklare de slående ulike kliniske bilder ved aminosyre substitusjoner i N666 av PDGFRB. Dette er den første temperaturavhengige mutasjon som er funnet i en reseptor tyrosin kinase. Det er et stort behov for å bedre behandlingstilbudet til denne pasientgruppen som nå kun får symptomatisk behandling. At vi kjenner de sykdomsfremkallende genforandringene har åpnet opp nye behandlingsmuligheter. Det finnes en rekke RTK inhibitorer til bruk primært i kreftbehandling. Vi har funnet RTK inhibitorer som hindrer aktivering av kinasen som skjer som følge ved de ulike genforandringene og normaliserer nedstøms signaloverføring. Vi, og andre, har derfor tilbudt slike medikamenter til pasientene «off-label». Dette er for en stor del upubliserte data men vi ser at enkelte pasienter har en slående effekt på behandlingen, mens andre responderer lite eller ikke i det hele tatt. I tillegg til ulike sensitivitet for de ulike medikamentene er det kjent at ved systemisk administrasjon av legemidler når lite medikament hornhinnen. Vi har fått midler fra Norges forskningsråd til et innovasjonsprosjekt for å utvikle øyedråper til å behandle karinnvekst hos pasienter med aktiverende PDGFRB mutasjoner. Sykdommene vi arbeider med er sjeldne. WHO anslår at det er mellom 5000 og 8000 slike sjeldne sykdommer i verden. Selv om hver enkelt av disse rammer kun få pasienter vil rundt 1 av 15 personer få en slik sjelden sykdom. Dette utgjør rundt 30 millioner i Europa og utgjør således et stort folkehelseproblem. Det har derfor de siste år vært et prioritert område, både for WHO, EU og USA, å øke kunnskap om og bedre behandling av slike sykdommene. For å bedre internasjonalt samarbeid om pasientene ble blant annet The International Rare Diseases Research Consortium etablert i 2011 på initiativ fra EU og USAs National Institute of Health. Dette er blant tiltakene som har ført til at flere produkter har blitt godkjent til bruk for behandling av ulike sjeldne sykdommer (i EU over 70 produkter for rundt 45 indikasjoner). Fordi det er svært kostbart å utvikle nye medikamenter er det stor interesse for å bruke allerede utviklede, og ferdig testede, medikamenter. Enten ved å bruke dem til en annen indikasjon enn de primært er utviklet for, slik tilfelle er ved bruk av reseptor tyrosin kinaser ved tilstandene vi arbeider med. Et annet alternativ kan være å reformulere medikamentet, slik vi gjør når vi utvikler øyedråper ut fra et allerede tilgjengelig legemiddel. Pasientene vi arbeider med er vanligvis født friske men utvikler svært alvorlig sykdom over tid. Dette gir et terapeutisk vindu hvor sykdom kan forhindres. Dette vil ha stor betydning for pasientene, deres familier, men også for deres mulighet til å få et vanlig liv med deltagelse i arbeidsliv. Vi har sett at flere av pasientene som er tilbudt behandling har responert svært godt, tross langt kommet sykdom. Vår forskning har allerede bidratt til bedre behandling av pasientene. Dersom øyedråpene vi utvikler er effektive i en dyremodell vil de bli tilbud pasienter «on compassionate grounds» om i overkant av 2 år. For affiserte barn, også i Norge, gir dette et håp om å kunne bevare synet. Forskningsprosjektet har således allerede endret behandling av pasientene. Det har videre et stort potensiale til å gjøre behandlingstilbudet mer målrettet, effektivt og mindre ressurskrevende i fremtiden. Det er også mulig dette vil kunne ha effekt på mer hyppig forekommende, ikke arvelige, former for karinnvekst på hornhinne.
2019
Karinnvekst i hornhinnen kan føre til nedsatt syn. Vi har funnet at slik karnydannelse kan skyldes forandringer i flere gener. Pasientene har i tillegg dårlig regulert sårtilheling i hud, og noen har et alvorlig sykdomsbilde med tidlig aldring. Å studere arvelige varianter av slike sykdommer kan gi ny kunnskap om etiologi og nye behandlingsformer.Karinnvekst på hornhinnen kan opptre alene eller som ledd i svært alvorlig sykdomsbilder som Penttinen eller Warburg-Cinotti syndrom. Vi har funnet flere genforandringer, blant annet i to ulike reseptor tyrosin kinaser, PDGFRB og DDR2, hos pasienter med disse tilstandene. Disse kinasene er vanligvis skrudd av men blir aktivert ved enkelte biologiske prosesser som sårtilheling. Vi har vist at genforandringene gir en konstant aktivering av kinasene slik at de er skrudd på også når de ikke skulle være det. Vi var de første som beskrev aktiverende mutasjoner i DDR2 og kalte tilstanden Warburg-Cinotti syndrom. Videre kunne vi vise at denne aktiveringen, av PDGFRB og DDR2, lot seg reversere ved bruk av tilgjengelige kreftmedikamenter som henholdsvis imatinib og dasatinib. For et av de nye nye genene vi har funnet hos pasienter med denne type sykdomsbilder har vi sett at ulike genforandringer kan gi helt ulike kliniske bilder. Mens pasienter med en genforandring på et bestemt sted (kodon) i genet har en isolert øye- og hudsykdom har pasienter med en annen genforandring på akkurat det samme sted en svært alvolig sykdomsbilde. Dette var overraskende og vi spekulerte lenge på hva som var årsaken til dette. Vi har nå klart å finne hvorfor disse genforandringene gir opphav til så ulike kliniske sykdommer, dette arbeidet er klart til innsending ila begynnelsen av 2020. Videre har vi hatt stor interesse for hvordan våre funn kan brukes i pasientbehandling som persontilpasset medisin. Vi har behandlet, eller vært involvert i, behandling av pasienter med aktiverende genforandringer i disse to reseptor tyrosin kinasene. Dette arbeidet har også munnet ut i at vi ila 2020 vil begynne dyreforsøk med målsetning om å utvikle ny terapi for karinnvekst ved disse tilstandene.
2018
Innvekst av blodkar på hornhinnen gir redusert syn. Vi har funnet forandringer i flere ulike gener hos pasienter med arvelig karnydannelse i hornhinnen. Pasientene har i tillegg problemer med sårtilheling i hud. Å studere arvelige varianter av denne type sykdommer kan gi ny kunnskap både om etiologi og nye behandlingsmetoder.Hos pasienter fra i alt 10 familier med ulike former for arvelig karinnvekst har vi funnet forandringer i flere gener, blant annet PDGFRB og DDR2, to reseptor tyrosin kinaser. Vi har identifisert 3 ulike genforandringer i PDGFRB som gir sykdomsbilder av svært varierende alvorlighetgrad, fra isolert karinnvekst på hornhinnen til en alvorlig tilstand med tidlig aldring, lipodystrofi, kroniske sår og blindhet. Alle de påviste genforandringene gir en aktivering av kinasen men hvor sterk denne aktiveringen er varierer ved de ulike genforandringene. Imatinib, en mye brukt kreftmedisin, hemmer aktiveringen vi ser ved de ulike genforandringene. Vi undersøker nå hvordan dette medikamentet best kan brukes i pasientbehandlingen, som systemisk eller lokal behandling. Deler av dette arbeidet ble publisert i 2018. Hos flere familier med et sykdomsbilde vi har kalt Warburg-Cinotti syndrom har vi funnet 2 ulike genforandringer i DDR2. Pasientene har blant annet karinnvekst på hornhinnen, kroniske sår og keloider. Vi har vist at begge genforandringene gir en aktivering av kinasen. Kreftmedisinen dasatinib kan eksperimentelt reversere denne aktiveringen og vi undersøker nå hvordan dette medikamentet kan brukes i pasientbehandling. Dette arbeidet ble publisert i 2018. Vi ønsker videre å bruke bruke dette til å skreddersy behandling til disse pasientene. Vi arbeider også med to andre nye gener vi har funnet assosiert med arvelig karinnvekst på øyet som foreløpig ikke er publisert. Vi har fokus på å finne fellestrekk ved de ulike tilstandene med tanke på om vi kan bruke dette til å bedre behandling også av ikke arvelige former for karinnvekst på øyet.
2017
Karinnvekst over hornhinnen kan føre til nedsatt syn og blindhet. Behandling er vanskelig. Vi har funnet 3 ulike gener hvor en enkel genfeil fører til slik karinnvekst. Pasientene har i tillegg dårlig regulert sårtilheling i hud. Å studere arvelige varianter av denne type sykdommer kan gi ny kunnskap både om etiologi og nye behandlingsformer.”Ocular pterygium - digital keloid dysplasia” (OPDKD) er en sjelden sykdom hvor pasientene utvikler en karrik innvekst (pterygiumlignende) over hornhinnen som fører til nedsatt syn. I tillegg utvikler de keloider (uttalte arrlignende forandringer) på fingre og tær. Pasientene er ellers friske. Vi har hatt interesse for denne tilstanden da karinnvekst på hornhinnen og keloider er hyppig forekommende tilstander hvor forebygging og behandling er utfordrende. Vi har identifisert de sykdomsfremkallende genforandringene i tre familier med tilstanden. Disse er lokalisert til to ulike gener, Gen 1 og Gen 2. Gen 1 koder for en tyrosinkinasereseptor og vi har vist at genforandringene fører til en aktivering av denne. Denne aktiveringen kan reversers ved bruk av et tilgjengelig medikament og vi har startet behandling av en voksen pasient med tilstanden. Uavhengig av dette har vi hos pasienter med et alvorlig sykdomsbilde med tidlig aldring, kroniske sår, skjelettmisdannelser og nedsatt syn grunnet karinnvekst over hornhinnen (kalt Tidlig aldring A) også funnet aktiverende mutasjoner i Gen 1. Vi har undersøkt hvordan genforandringer i samme gen kan gi opphav til så varierende sykdomsbilder og har funnet forskjeller i aktivering av reseptoren som kan forklare dette. Vi har hos en håndfull pasienter som har et sykdomsbilde med trekk både fra OPDKD og Tidlig Aldring A funnet genforandringer i et tredje gen, Gen 3. Vi har kalt tilstanden ”corneal vascularisation, acro-osteolysis, contractures, skin inflammation syndrome” (CACSI). Gen 3 koder også for en tyrosinkinasereseptor. Vi har hos pasientene funnet endringer i signalveien nedstrøms for denne reseptoren. Vi har også funnet holdepunkt for at endringene i signalveien har fellestrekk med det vi har observert som følge av genforandring i Gen 1 (og i noen grad også Gen 2). Vi arbeider nå med å få en forståelse av hvordan OPDKD, CACSI og Tidlig aldring A oppstår og hvilke roller Gen 1,2 og 3 har i den biologiske signalveien som fører til sykdomsutvikling. Videre undersøker vi hvorvidt ulike medikamenter har en plass i pasientbehandling (persontilpasset medisin). Vi undersøker også felles konsekvenser av forandringer i de tre genene for å finne nøkkelpunkter i sykdomsutvikling med tanke på å finne nye behandlingsmåter for generell karinnvekst og sårtilheling.

Brukere er involvert i flere deler av prosjektet. Tilstandene vi studerer er svært sjeldne og har ingen pasientorganisasjon. Pasientene og deres familier har ønsket genetisk utredning, videre forsking og etterspør et behandlingstilbud. Dette er særlig viktig for affiserte barn ved en av tilstandene som foreløpig kun har lette forandringer. Forskning på keloider er fremoldt som et av tre fokusområder fra pasienter og pårørende med Rubinstein-Taybi syndrom (Den tredje internasjonale Rubinstein-Taybi Kongressen, 2011). Det er planlagt etablering av brukerutvalg med første møte mars 2018.

Vitenskapelige artikler
Holtan JP, Aukrust I, Jansson RW, Berland S, Bruland O, Gjerde BL, Stokowy T, Bojovic O, Forsaa V, Austeng D, Rødahl E, Bredrup C, Knappskog PM, Bragadóttir R

Clinical features and molecular genetics of patients with ABCA4-retinal dystrophies.

Acta Ophthalmol 2020 Nov 30. Epub 2020 nov 30

PMID: 33258285

Bredrup C, Stokowy T, McGaughran J, Lee S, Sapkota D, Cristea I, Xu L, Tveit KS, Høvding G, Steen VM, Rødahl E, Bruland O, Houge G

A tyrosine kinase-activating variant Asn666Ser in PDGFRB causes a progeria-like condition in the severe end of Penttinen syndrome.

Eur J Hum Genet 2019 Apr;27(4):574-581. Epub 2018 des 20

PMID: 30573803

Xu L, Jensen H, Johnston JJ, Di Maria E, Kloth K, Cristea I, Sapp JC, Darling TN, Huryn LA, Tranebjærg L, Cinotti E, Kubisch C, Rødahl E, Bruland O, Biesecker LG, Houge G, Bredrup C

Recurrent, Activating Variants in the Receptor Tyrosine Kinase DDR2 Cause Warburg-Cinotti Syndrome.

Am J Hum Genet 2018 Dec 06;103(6):976-983. Epub 2018 nov 15

PMID: 30449416

Bredrup C, Cristea I, Safieh LA, Di Maria E, Gjertsen BT, Tveit KS, Thu F, Bull N, Edward DP, Hennekam RCM, Høvding G, Haugen OH, Houge G, Rødahl E, Bruland O.

Temperature-dependent autoactivation associated with clinical variability of PDGFRB Asn666 substitutions

Hum Mol Genet, accepted 2020 (PMID 33450762)

Deltagere
  • Delaney Wozniak Brukerrepresentant
  • Titas Gladkauskas Prosjektdeltaker
  • Ryan Taft Prosjektdeltaker
  • Ida Marie Rundgren Prosjektdeltaker
  • Roya Mehrasa Ph.d.-kandidat
  • Inge Fiskvik Brukerrepresentant
  • Birgit Leitinger Prosjektdeltaker
  • Lorin Olson Prosjektdeltaker
  • Raoul Hennekam Prosjektdeltaker
  • Kåre Steinar Tveit Prosjektdeltaker
  • Jaakko Saraste Prosjektdeltaker
  • Linda Zi Yan Xu Prosjektdeltaker
  • Ileana Cristea Ph.d.-kandidat
  • Eyvind Rødahl Prosjektdeltaker
  • Gunnar Houge Prosjektdeltaker
  • Ove Bruland Prosjektdeltaker
  • Cecilie Bredrup Prosjektleder

eRapport er utarbeidet av Sølvi Lerfald og Reidar Thorstensen, Regionalt kompetansesenter for klinisk forskning, Helse Vest RHF, og videreutvikles av de fire RHF-ene i fellesskap, med støtte fra Helse Vest IKT

Alle henvendelser rettes til Faglig rapportering, Helse Vest

Personvern  -  Informasjonskapsler