მეთილენის ლურჯი და ALS: რატომ განსხვავდება შედეგები ექსპერიმენტულ მოდელებს შორის

მეთილენის ლურჯისა და ALS-ის შესახებ ინფორმაციის ძიებისას ორ მტკიცებას შეხვდებით, რომლებიც თითქოს ერთმანეთს ეწინააღმდეგება. ერთის მიხედვით, ლურჯმა საღებავმა ALS-ის მოდელებში ნეირონები დაიცვა. მეორის მიხედვით კი, ALS-ის მქონე თაგვში მას შედეგი არ ჰქონია. ორივე მტკიცება რეალურ ნაშრომებს ეყრდნობა და ორივე ნაშრომი სერიოზულ ყურადღებას იმსახურებს. წინააღმდეგობა ქრება, როგორც კი თითოეული ექსპერიმენტის საფუძვლად არსებულ პრინციპს ჩამოვაყალიბებთ: მტკიცების ფარგლებს მოდელი განსაზღვრავს.

ჭიაში მიღებული შედეგი ჭიის შესახებ მტკიცებაა. თევზის ლარვაში მიღებული შედეგი თევზის ლარვის შესახებ მტკიცებაა. არცერთი არ არის პაციენტის შესახებ მტკიცება, სანამ ამას ძუძუმწოვარში დაავადების მიმდინარეობის კვლევა არ დაადასტურებს. ეს სტატია ორ ყველაზე ხშირად ციტირებულ ნაშრომს გვერდიგვერდ ადარებს, რათა დაინახოთ, რატომ განსხვავდება მათი პასუხები.

ორი ექსპერიმენტი ერთ ცხრილში

კითხვისას ეს ცხრილი ღიად დატოვეთ. კვლევებს შორის ყველა მნიშვნელოვანი განსხვავება მასშია თავმოყრილი.

განსხვავდება გენეტიკა, სახეობა, დოზის მიწოდების გზა, დაწყების დრო და საბოლოო მაჩვენებლები. გენოტიპი ხუთი განსხვავებიდან მხოლოდ ერთია, ამიტომ ეს ორი კვლევა ვერ ამტკიცებს, რომ მეთილენის ლურჯი შერჩევითად მოქმედებს ALS-ის ერთ კონკრეტულ გზაზე. ისინი უფრო ვიწრო, თუმცა მაინც სასარგებლო დასკვნას ამყარებს: მარტივ მოდელებში ადრეული პირდაპირი ექსპოზიციისას მიღებული ძლიერი აღდგენა არ განმეორდა ძუძუმწოვარში დაავადების მიმდინარეობისას ხანგრძლივი პერორალური მიღების პირობებში.

დადებითი შედეგი: რა აჩვენა ჭიისა და თევზის კვლევამ

2012 წლის ჭიისა და თევზის კვლევაში ჭიის მოტორულ ნეირონებში ადამიანის მუტანტური TDP-43 ან FUS გამოხატეს, ხოლო თევზის ემბრიონებში ადამიანის მუტანტური mRNA შეიყვანეს. ეს პროტეოტოქსიკურობის მოდელებია. ისინი რამდენიმე დღის განმავლობაში ასახავს მუტანტური ცილის ტოქსიკურ გავლენას მოძრაობასა და ნეირონის ფორმაზე და არა ზრდასრულ ადამიანში ALS-ის მრავალწლიან სრულ მიმდინარეობას.

მკურნალობა ძალიან ადრე დაიწყო. გამოჩეკიდანვე ჭიები მეთილენის ლურჯის შემცველ აგარზე იზრდებოდა. განაყოფიერებიდან 24 საათის შემდეგ თევზის ემბრიონები მთელი ღამით პრეპარატის ხსნარში მოათავსეს, ქცევა კი დაახლოებით ორი დღის შემდეგ შეამოწმეს. პრეპარატსა და ნეირონს შორის ჰემატოენცეფალური ბარიერი ისე არ იდგა, როგორც ძუძუმწოვარში, და პრეპარატის დონე არც პლაზმაში და არც ტვინში არ გაზომილა.

ამ პირობებში ეფექტები ძლიერი და თანმიმდევრული იყო. როგორც 6, ისე 60 μM ამცირებდა ასაკთან დაკავშირებულ დამბლას TDP-43-ისა და FUS-ის ჭიებში. ზრდასრულობის მე-12 დღეს არანამკურნალები TDP-43-ის ჭიების დაახლოებით 80 პროცენტი პარალიზებული იყო, გამოჩეკიდანვე ნამკურნალები ჭიების დაახლოებით 10 პროცენტთან შედარებით. სინაფსურმა ტესტმაც იმავე მიმართულებით მიუთითა: TDP-43-ის ჭიები ზედმეტად მგრძნობიარე იყო ალდიკარბის მიმართ — პრეპარატის, რომელიც ნეირომუსკულური გადაცემის შესამოწმებლად გამოიყენება — და მეთილენის ლურჯმა პასუხი ნორმისკენ გადასწია. შემცირდა დეგენერირებადი მოტორული ნეირონების მორჩების რაოდენობა; ყველაზე მკაფიო ეფექტი 60 μM-ზე გამოვლინდა. თევზებში შეხებით გამოწვეული ცურვა მნიშვნელოვნად გაუმჯობესდა და დამოკლებული მოტორული აქსონები 30 ან 60 μM-ზე ნორმალურ სიგრძეს მიუახლოვდა, თუმცა აღდგენა ნაწილობრივი იყო და არა სრული.

ოქსიდაციური სტრესის მონაცემები ანტიოქსიდანტურ ინტერპრეტაციას შეესაბამებოდა. მუტანტურ ჭიებსა და თევზებში ჟანგბადის რეაქტიული ფორმების მაჩვენებლები მომატებული იყო და მკურნალობისას მცირდებოდა, ხოლო მეთილენის ლურჯზე მყოფი ნორმალური ჭიები პროოქსიდანტულ ზემოქმედებას არანამკურნალებ ჭიებზე ბევრად უფრო დიდხანს უძლებდა. თუმცა ორი შეზღუდვა მნიშვნელოვანია. მუტანტური TDP-43-ისა და FUS-ის ცილების საერთო დონე არ შემცირებულა და კვლევაში ცილოვანი აგრეგატების რაოდენობა პირდაპირ არ გაზომილა. შესაბამისად, კვლევა ფუნქციურ აღდგენას აჩვენებს, მაგრამ აგრეგატების მოცილებას არ ამტკიცებს. ვინც აკვირდება, როგორ ფორმულირდება ჩვეულებრივ რედოქსისა და მიტოქონდრიული ჰიპოთეზები, ეს მექანიზმი უნდა მიიჩნიოს მხარდაჭერილად, მაგრამ არა საბოლოოდ დადგენილად.

ყველაზე თვალსაჩინო დეტალი დაწყების დრო იყო. როდესაც ავტორებმა მკურნალობის დაწყება ზრდასრულობის მე-5 დღემდე გადადეს, მე-12 დღეს დამბლის სიხშირე დაახლოებით 55 პროცენტი იყო, ნაცვლად დაახლოებით 10 პროცენტისა, რომელიც გამოჩეკიდანვე დაწყებული მკურნალობისას მიიღეს. იგივე პრეპარატი, იგივე ჭია, იგივე მუტაცია — გაცილებით მცირე ეფექტი. ადრეული პროფილაქტიკური ექსპოზიცია ხილული სარგებლის დიდ ნაწილს განაპირობებდა.

ნულოვანი შედეგი: რა აჩვენა SOD1-ის თაგვის კვლევამ

2011 წლის თაგვის კვლევამ უფრო რთული კითხვა უფრო მკაცრ სისტემაში დასვა. კონგენურ SOD1 G93A თაგვებში დაავადება უკანა კიდურების კანკალიდან სიარულის დარღვევისა და სხეულის გასწორების რეფლექსის დაკარგვის გავლით წინასწარ განსაზღვრულ საბოლოო მაჩვენებლამდე პროგრესირებს. მკურნალობა სიმპტომების გამოვლენამდე, 45-ე დღეს დაიწყო და ყოველდღიურად გრძელდებოდა; დამკვირვებლები ნევროლოგიურ მდგომარეობას 0-დან 6-მდე სკალაზე აფასებდნენ. ეს დაავადების სრული მიმდინარეობის ექსპერიმენტია, ამიტომ პაციენტისთვის მნიშვნელოვან საკითხებთან უფრო ახლოს დგას, ვიდრე ჭიაში დამბლის ნებისმიერი მრუდი.

ძირითადი შედეგები ნულოვანი იყო. დაავადების საერთო დაწყება საკონტროლო ჯგუფში 121-ე დღეს დაფიქსირდა, მეთილენის ლურჯის ჯგუფში კი 124-ე დღეს; განსხვავება მნიშვნელოვანი არ იყო. საბოლოო სტადიამდე გადარჩენა შეადგენდა 167 დღეს 170 დღესთან შედარებით, რაც ასევე მნიშვნელოვანი არ იყო. რამდენიმე მეორეული ქვეანალიზი მკურნალობის სასარგებლოდ მეტყველებდა: მდედრებში დაავადების დაწყება დაახლოებით 7 დღით გადაიდო, ხოლო ნამკურნალები ცხოველები შედარებით მეტ დროს მსუბუქ სტადიებში ატარებდნენ და ნაკლებს — მძიმეში. სქესის მიხედვით მცირე ქვეჯგუფებისა და სტადიების მრავალი შედარების პირობებში ეს ქვეანალიზები უფრო ჰიპოთეზების წამოყენების საფუძველია, ვიდრე მტკიცებულება. არც ნეირონების რაოდენობა, არც SOD1-ის აგრეგაცია და არც ოქსიდაციური ან ანთებითი მარკერები არ გაზომილა. ამიტომ კვლევა ვერც იმას გვეტყვის, მიაღწია თუ არა პრეპარატმა თავის სამიზნეებს და ვერ იმოქმედა, თუ ამ დოზაზე მათთან ურთიერთქმედება საერთოდ ვერ მოახერხა. მხოლოდ ერთი დოზა გამოიცადა.

თავად ავტორებმა ყველაზე არსებითი შეზღუდვა აღნიშნეს, რომელიც ორივე მიმართულებით მოქმედებს. ასლების მაღალი რაოდენობის მქონე SOD1 G93A კარგად მოდელირებს ტოქსიკურ SOD1-თან დაკავშირებულ დაავადებას, მაგრამ SOD1-თან დაკავშირებული დაავადება ოჯახური ALS-ის მცირე ნაწილია და სპორადული დაავადების უმეტესობისგან განსხვავებული ბიოლოგია აქვს. მათ კანდიდატი ნივთიერებების ხელახლა გამოცდა TDP-43-ზე დაფუძნებულ ძუძუმწოვართა მოდელებში შესთავაზეს. მას შემდეგ ეს წინადადება უფრო რთული გახდა, რადგან ჭიისა და თევზის კვლევის ავტორები აღნიშნავენ, რომ მეთილენის ლურჯის ცალკეულმა კვლევამ TDP-43-ის თაგვის მოდელშიც ვერ გააუმჯობესა მოტორული შედეგები. ამგვარად, ნაერთმა შეიძლება ერთ TDP-43 სისტემაში ძლიერი ეფექტი აჩვენოს, მეორეში კი — არა. სისტემას ისეთივე მნიშვნელობა აქვს, როგორიც გენს.

რატომ ვერ ადასტურებს ჭიაში ან თევზში გაუმჯობესება პაციენტებისთვის სარგებელს

თითოეული მოდელი წარმოიდგინეთ, როგორც სხვადასხვა კითხვაზე პასუხის გამცემი.

პირველ რიგში, ბიოლოგია განსხვავდება. TDP-43 და FUS ნუკლეინის მჟავებთან შემაკავშირებელი ცილებია, რომლებსაც ამ მარტივ სისტემებში საერთო გენეტიკური ურთიერთქმედებები აქვთ, ხოლო SOD1-ის ტოქსიკურობა ნაწილობრივ განსხვავებულ უშუალო მექანიზმებს ეფუძნება. პრეპარატი, რომელიც ერთ პროტეოტოქსიკურ სტრესს ამსუბუქებს, შესაძლოა მეორეს არ ამსუბუქებდეს. ემბრიონული ჭარბი ექსპრესიის წინააღმდეგ წარმატება კი არ ნიშნავს წარმატებას ზრდასრულ ასაკში ნელა მიმდინარე ნეიროდეგენერაციის წინააღმდეგ, რომელსაც ანთება, გლიური უჯრედების ჩართულობა და ორგანიზმის საერთო მდგომარეობის გაუარესება ახლავს.

მეორე, ექსპოზიცია განსხვავდება. მიკრომოლარული კონცენტრაციის ხსნარში უწყვეტი ექსპოზიცია პერორალური დოზირება არ არის. ნაწლავში შეწოვა, პირველი გავლის მეტაბოლიზმი, პლაზმის ცილებთან შეკავშირება, ტვინში შეღწევა და კლირენსი — ყველა ეს პროცესი გადაყლაპულ დოზასა და ზურგის ტვინის მოტორულ ნეირონს შორის დგას. არცერთ კვლევას ნერვულ სისტემაში პრეპარატის დონე არ გაუზომავს, ამიტომ ვერცერთი აკავშირებს თავის კონცენტრაციას მეორე კვლევის კონცენტრაციასთან.

მესამე, დაწყების დრო განსხვავდება. ჭიასა და თევზში სარგებელი დიდწილად დამოკიდებული იყო მკურნალობის დაწყებაზე პათოლოგიური ცვლილებების დაგროვებამდე. თაგვებში მკურნალობაც სიმპტომების გამოვლენამდე დაიწყო, რაც კვლევის ძლიერი მხარეა, მაგრამ ადამიანებში მკურნალობა თითქმის ყოველთვის სიმპტომების დაწყების შემდეგ დაიწყებოდა, ანუ კიდევ უფრო გვიან. ორდღიანი ემბრიონის ტესტში პროფილაქტიკური ეფექტის სიგნალი კვლევის საწყისი წერტილია და არა კლინიკური გამოყენების მოდელი.

მეოთხე, საბოლოო მაჩვენებლები განსხვავდება. მე-12 დღეს დამბლა, ალდიკარბის მიმართ მგრძნობელობა, აქსონის სიგრძე მიკრომეტრებში და ცურვის მანძილი უშუალო ფენოტიპური მაჩვენებლებია. ძუძუმწოვარში დაავადების დაწყება და გადარჩენა ორგანიზმის ყველა კომპენსატორულ და გამართულებელ პროცესს აერთიანებს. პრეპარატები ხშირად ცვლის უშუალო მაჩვენებლებს ისე, რომ გადარჩენაზე გავლენას არ ახდენს. სწორედ ამიტომ გამოიყენება ძუძუმწოვრებში მოვლენამდე დროის საბოლოო მაჩვენებლები.

მკითხველებს, რომლებსაც შემდეგი ხმაურიანი სათაურის შესაფასებლად საკონტროლო სია სურთ, შეუძლიათ ის აიღონ სტატიიდან როგორ წავიკითხოთ პრეკლინიკური კვლევები: გაარკვიეთ სახეობა, ტრანსგენი, დოზა და მიწოდების გზა; გაზომეს თუ არა პრეპარატის დონე; როდის დაიწყო მკურნალობა პათოლოგიურ ცვლილებებთან მიმართებით; იყო თუ არა საბოლოო მაჩვენებელი მოკლევადიანი ფენოტიპი თუ დაავადების მიმდინარეობა; და განმეორდა თუ არა ეფექტი მეორე ლაბორატორიაში. იმის შესამოწმებლად, გადაიქცა თუ არა რომელიმე ეს ადრეული სიგნალი კლინიკურ მონაცემებად, კვლავ მეთილენის ლურჯის შესახებ ადამიანებში მიღებული მტკიცებულებების უფრო ფართო ბაზას უნდა მიმართოთ.

რას ნიშნავს ეს პაციენტებისა და ოჯახებისთვის

ამ ნაშრომებიდან ALS-ისთვის მეთილენის ლურჯის დამკვიდრებული პროტოკოლი არ გამომდინარეობს. დადებითი კვლევა მხარს უჭერს TDP-43-ისა და FUS-ის ბიოლოგიაში ოქსიდაციური და სინაფსური მექანიზმების შემდგომ კვლევას. ნულოვანი შედეგის მქონე კვლევა არ ამყარებს მოლოდინს, რომ SOD1-ის ტიპის დაავადებისას ამ ექსპოზიციით ხანგრძლივი პერორალური მიღება დაავადების მიმდინარეობას შეცვლის. ერთად ისინი მოდელებს შორის არათანმიმდევრულობას აღწერს და არა მკურნალობის რეკომენდაციას.

უსაფრთხოებაც ისეთივე ფხიზელ შეფასებას მოითხოვს, როგორსაც ეფექტიანობა. თაგვებში ALS-ის კვლევები ადამიანებისთვის უსაფრთხო დოზირების შესახებ არაფერს ამბობს, ხოლო მეთილენის ლურჯს რეალური რისკები ახლავს: ჰემოლიზი G6PD-ის დეფიციტისას და სეროტონინული ტოქსიკურობა სეროტონინერგულ პრეპარატებთან კომბინაციისას. G6PD-ის დეფიციტზე ეჭვი, ანტიდეპრესანტების მიმდინარე მიღება და მედიკამენტების ნებისმიერი დაგეგმილი ცვლილება კლინიცისტთან განხილვის საკითხებია. ასევე განსახილველია მეთილენის ლურჯის უსაფრთხოების ზოგადი მონაცემები, სანამ ვინმე ლაბორატორიული კვლევების სათაურებზე დაყრდნობით იმოქმედებს.

მთავარი დასკვნა ერთ წინადადებაში ეტევა. ადრეული ექსპოზიციისას მეთილენის ლურჯმა TDP-43-ისა და FUS-ის ჭიისა და თევზის ლარვის ფენოტიპებში ძლიერი აღდგენა გამოიწვია, ხოლო SOD1-ის თაგვის კვლევაში ხანგრძლივი პერორალური მიღებისას დაავადების დაწყებისა თუ გადარჩენის მხრივ სარგებელი პრაქტიკულად არ გამოუვლენია; შესაბამისად, კეთილსინდისიერი ინტერპრეტაციაა მოდელზე დამოკიდებული მტკიცებულებები, რომლებიც პაციენტებში გამოყენებას არ ამყარებს.