Metileenblou en ALS: waarom resultate tussen eksperimentele modelle verskil

Soek na metileenblou en ALS, en jy vind twee bewerings wat mekaar skynbaar weerspreek. Die een sê die blou kleurstof het neurone in ALS-modelle beskerm. Die ander sê dit het niks in ’n ALS-muis gedoen nie. Albei bewerings haal werklike navorsingsartikels aan, en albei artikels verdien ernstige oorweging. Die teenstrydigheid verdwyn sodra jy die uitgangspunt agter elke eksperiment uitspel: die model is die bewering.

’n Resultaat in ’n wurm is ’n bewering oor ’n wurm. ’n Resultaat in ’n vislarwe is ’n bewering oor ’n vislarwe. Nie een is ’n bewering oor ’n pasiënt totdat die siekteverloop in ’n soogdier dit ondersteun nie. Hierdie artikel vergelyk die twee artikels wat die meeste aangehaal word, langs mekaar sodat jy kan sien waarom hul antwoorde verskil.

Die twee eksperimente in een tabel

Hou hierdie tabel oop terwyl jy lees. Elke belangrike verskil tussen die studies pas daarin.

Die genetika verskil, die spesies verskil, die toedieningsroete verskil, die tydsberekening verskil en die eindpunte verskil. Genotipe is slegs een van vyf verskille, dus kan die twee studies nie bewys dat metileenblou selektief op een ALS-roete werk nie. Hulle bewys iets meer beperk, maar steeds nuttig: sterk herstel met vroeë direkte blootstelling in eenvoudige modelle het nie oorgedra na ’n siekteverloop in soogdiere met chroniese orale toediening nie.

Die positiewe resultaat: wat die wurm- en visstudie getoon het

Die 2012-wurm- en visstudie het gemuteerde menslike TDP-43 of FUS in wurms se motorneurone tot uitdrukking gebring en gemuteerde menslike mRNA in visembrio’s ingespuit. Dit is proteotoksisiteitsmodelle. Hulle boots die gemuteerde proteïen se toksiese uitwerking op beweging en neuronvorm oor dae na, nie die volle verloop van ALS by volwasse mense oor jare nie.

Behandeling het baie vroeg begin. Wurms het vanaf uitbroei op agar met metileenblou gegroei. Visembrio’s is oornag in ’n geneesmiddeloplossing gehou vanaf 24 uur ná bevrugting, en gedrag is ongeveer twee dae later getoets. Geen bloed-breinversperring het tussen geneesmiddel en neuron gestaan soos by ’n soogdier nie, en geen geneesmiddelvlak in plasma of die brein is gemeet nie.

Onder daardie toestande was die uitwerkings groot en konsekwent. Beide 6 en 60 μM het ouderdomsafhanklike verlamming in TDP-43- en FUS-wurms verminder. Op dag 12 van volwassenheid was ongeveer 80 persent van onbehandelde TDP-43-wurms verlam, teenoor sowat 10 persent van wurms wat vanaf uitbroei behandel is. ’n Sinaptiese toets het in dieselfde rigting gewys: TDP-43-wurms was hipersensitief vir aldikarb, ’n middel wat neuromuskulêre oordrag toets, en metileenblou het die reaksie terug na normaal verskuif. Die getal degenererende motorneuronuitlopers het afgeneem, met die duidelikste uitwerking by 60 μM. By visse het swem wat deur aanraking uitgelok is aansienlik verbeter, en verkorte motoraksone het by 30 of 60 μM weer nader aan hul normale lengte gegroei, hoewel die herstel gedeeltelik eerder as volledig was.

Die data oor oksidatiewe stres strook met ’n antioksidantverklaring. Gemuteerde wurms en visse het verhoogde metings van reaktiewe suurstof getoon wat met behandeling afgeneem het, en normale wurms op metileenblou het ’n pro-oksidantblootstelling veel langer as onbehandelde wurms oorleef. Maar twee beperkings is belangrik. Die totale vlakke van gemuteerde TDP-43- en FUS-proteïene het nie afgeneem nie, en die studie het nie proteïenaggregate direk gekwantifiseer nie. Dit toon dus funksionele herstel sonder om die verwydering van aggregate te bewys. Enigiemand wat volg hoe redoks- en mitochondriale hipoteses gewoonlik geformuleer word, behoort die meganisme as ondersteun, maar nie beslissend bevestig nie, te beskou.

Tydsberekening was die insiggewendste besonderheid. Toe die outeurs tot dag 5 van volwassenheid gewag het om behandeling te begin, was die verlammingskoers op dag 12 sowat 55 persent in plaas van sowat 10 persent met behandeling vanaf uitbroei. Dieselfde geneesmiddel, dieselfde wurm, dieselfde mutasie, ’n veel kleiner uitwerking. Vroeë profilaktiese blootstelling was vir ’n groot deel van die skynbare voordeel verantwoordelik.

Die nulresultaat: wat die SOD1-muisstudie getoon het

Die 2011-muisstudie het ’n moeiliker vraag in ’n strenger stelsel ondersoek. Kongeniese SOD1 G93A-muise vorder van agterpootbewing deur loopversteurings en verlies van die oprigtingsrefleks tot ’n vooraf omskrewe terminale eindpunt. Behandeling het voor simptome op dag 45 begin en daagliks voortgeduur, met waarnemers wat neurologiese toestand op ’n skaal van 0 tot 6 beoordeel het. Dit is ’n eksperiment oor die hele siekteverloop, wat dit nader maak aan wat vir ’n pasiënt saak sou maak as enige verlammingskurwe in ’n wurm.

Die hoofresultate was nulresultate. Algehele aanvang het op 121 dae in kontroles plaasgevind teenoor 124 dae met metileenblou, ’n verskil wat nie beduidend was nie. Oorlewing tot die eindstadium was 167 dae teenoor 170 dae, ook nie beduidend nie. ’n Paar sekondêre ontledings het behandeling bevoordeel: wyfies het ’n vertraging van sowat 7 dae in aanvang getoon, en behandelde diere het ietwat meer tyd in ligter stadiums en minder in ernstige stadiums deurgebring. Met klein subgroepe volgens geslag en baie vergelykings tussen stadiums, behoort dié ontledings as hipotesevormend eerder as bewys beskou te word. Geen neurontellings, SOD1-aggregasietoets of oksidatiewe of inflammatoriese merkers is gemeet nie. Die studie kan dus ook nie sê of die geneesmiddel sy teikens bereik en misluk het, of bloot nooit by hierdie dosis op hulle ingewerk het nie. Slegs een dosis is getoets.

Die outeurs het self die fundamenteelste beperking uitgewys, wat in albei rigtings geld. SOD1 G93A met ’n hoë kopiegetal modelleer toksiese SOD1-siekte goed, maar SOD1-siekte vorm ’n klein deel van familiële ALS en het ’n ander biologie as die meeste sporadiese siekte. Hulle het voorgestel dat kandidate weer in TDP-43-gebaseerde soogdiermodelle getoets word. Dié voorstel het sedertdien ingewikkelder geword, omdat die outeurs van die wurm- en visstudie opmerk dat ’n afsonderlike TDP-43-muisstudie van metileenblou ook nie motoriese uitkomste verbeter het nie. ’n Verbinding kan dus sterk resultate in een TDP-43-stelsel toon en geen uitwerking in ’n ander TDP-43-stelsel nie. Die stelsel maak net soveel saak as die geen.

Waarom verbetering in ’n wurm of vis nie voordeel vir pasiënte kan vasstel nie

Beskou elke model as ’n antwoord op ’n ander vraag.

Eerstens verskil die biologie. TDP-43 en FUS is nukleïensuurbindende proteïene met gedeelde genetiese interaksies in hierdie eenvoudige stelsels, terwyl SOD1-toksisiteit deur gedeeltelik onderskeie proksimale meganismes werk. ’n Geneesmiddel wat een vorm van proteotoksiese stres verlig, hoef nie die ander te verlig nie, en sukses teen embrioniese ooruitdrukking hoef nie sukses teen stadige neurodegenerasie by volwassenes met inflammasie, gliale betrokkenheid en sistemiese agteruitgang te voorspel nie.

Tweedens verskil blootstelling. Deurlopende badblootstelling by mikromolêre konsentrasies is nie orale toediening nie. Dermabsorpsie, eerstedeurgangmetabolisme, plasmaproteïenbinding, breinpenetrasie en opruiming lê almal tussen ’n ingeslukte dosis en ’n spinale motorneuron. Nie een van die studies het geneesmiddelvlakke in die senuweestelsel gemeet nie, dus kan nie een sy konsentrasie met dié van die ander verbind nie.

Derdens verskil tydsberekening. Die voordele in wurms en visse het sterk afgehang van behandeling voordat patologie opgehoop het. Die muisbehandeling het ook presimptomaties begin, wat ’n sterk punt is, maar behandeling by mense sou byna altyd ná simptoomaanvang begin, wat nóg later is. ’n Profilaktiese sein in ’n tweedaagse embriotoets is ’n beginpunt vir navorsing, nie ’n model van kliniese gebruik nie.

Vierdens verskil eindpunte. Verlamming op 12 dae, aldikarbgevoeligheid, aksonlengte in mikrometers en swemafstand is proksimale fenotipes. Aanvang en oorlewing in ’n soogdier integreer elke kompenserende en kompliserende proses in die liggaam. Geneesmiddels verander gereeld proksimale metings sonder om oorlewing te verander; daarom bestaan tyd-tot-gebeurtenis-eindpunte in soogdiere.

Lesers wat ’n kontrolelys vir die volgende opskrif wil hê, kan een ontleen aan hoe om prekliniese studies te lees: vra na die spesie, die transgeen, die dosis en roete, of geneesmiddelvlakke gemeet is, wanneer behandeling relatief tot patologie begin het, of die eindpunt ’n korttermynfenotipe of ’n siekteverloop was, en of die uitwerking in ’n tweede laboratorium herhaal is. Die breër bewysbasis vir metileenblou by mense bly die plek om na te gaan of enige van hierdie vroeë seine tot kliniese data ontwikkel het.

Wat dit vir pasiënte en families beteken

Geen gevestigde metileenblouprotokol vir ALS volg uit hierdie artikels nie. Die positiewe studie ondersteun verdere navorsing oor oksidatiewe en sinaptiese meganismes in TDP-43- en FUS-biologie. Die nulstudie tel teen die verwagting van siektemodifikasie met chroniese orale toediening by hierdie blootstelling in SOD1-tipe siekte. Saam beskryf hulle inkonsekwentheid tussen modelle, nie ’n behandelingsaanbeveling nie.

Veiligheid verdien dieselfde nugtere benadering as doeltreffendheid. ALS-studies in muise sê niks oor veilige dosering by mense nie, en metileenblou hou werklike risiko’s in weens hemolise by G6PD-tekort en serotonientoksisiteit wanneer dit met serotonergiese geneesmiddels gekombineer word. Vermoedelike G6PD-tekort, huidige gebruik van antidepressante en enige beplande verandering in medikasie hoort in ’n gesprek met ’n klinikus, net soos ’n hersiening van algemene veiligheidsdata oor metileenblou voordat iemand op grond van laboratoriumopskrifte optree.

Die kern pas in een sin. Metileenblou het sterk herstel met vroeë blootstelling in TDP-43- en FUS-wurm- en vislarwefenotipes opgelewer, en feitlik geen voordeel vir aanvang of oorlewing in ’n SOD1-muisstudie met chroniese orale toediening nie; die eerlike vertolking is dus modelafhanklike bewyse wat nie gebruik by pasiënte ondersteun nie.