Метиленско сино и АЛС: зошто резултатите се разликуваат меѓу експерименталните модели

Ако пребарувате за метиленско сино и АЛС, ќе најдете две тврдења што навидум си противречат. Едното вели дека сината боја ги заштитила невроните во модели на АЛС. Другото вели дека немала никаков ефект кај глушец со АЛС. Двете тврдења се повикуваат на вистински научни трудови, и двата труда заслужуваат сериозно внимание. Противречноста исчезнува кога ќе ја наведете идејата зад секој експеримент: моделот го одредува тврдењето.

Резултатот кај црв е тврдење за црв. Резултатот кај риба во ларвен стадиум е тврдење за риба во ларвен стадиум. Ниту едното не е тврдење за пациент сè додека текот на болеста кај цицач не го поткрепи тоа. Оваа статија паралелно ги споредува двата најчесто цитирани труда за да видите зошто нивните одговори се разликуваат.

Двата експеримента во една табела

Држете ја оваа табела отворена додека читате. Во неа се опфатени сите важни разлики меѓу студиите.

Генетиката се разликува, видовите се разликуваат, начинот на дозирање се разликува, времето на започнување се разликува и крајните исходи се разликуваат. Генотипот е само една од петте разлики, па овие два труда не можат да докажат дека метиленското сино дејствува селективно врз еден пат на АЛС. Тие докажуваат нешто потесно, но сепак корисно: силното подобрување при рано директно изложување во едноставни модели не се пренело во текот на болеста кај цицачи со хронично орално давање.

Позитивниот резултат: што покажала студијата кај црви и риби

Во студијата кај црви и риби од 2012 бил експримиран мутантен човечки TDP-43 или FUS во моторните неврони на црви, а во ембриони на риби била инјектирана мутантна човечка mRNA. Ова се модели на протеотоксичност. Тие ги репродуцираат токсичните ефекти на мутантниот протеин врз подвижноста и обликот на невроните во текот на неколку дена, а не целиот тек на АЛС кај возрасен човек во текот на повеќе години.

Третманот започнал многу рано. Црвите растеле на агар што содржел метиленско сино уште од изведувањето. Ембрионите на риби биле во раствор со лекот преку ноќ, почнувајќи 24 часа по оплодувањето, а однесувањето било тестирано околу два дена подоцна. Меѓу лекот и невронот немало крвно-мозочна бариера каква што има кај цицачите, и не било измерено нивото на лекот во плазмата или во мозокот.

Во тие услови, ефектите биле големи и доследни. И 6 и 60 μM ја намалиле парализата зависна од возраста кај црвите со TDP-43 и FUS. На 12-тиот ден од возрасниот стадиум, приближно 80 проценти од нетретираните црви со TDP-43 биле парализирани, наспроти околу 10 проценти од црвите третирани од изведувањето. Синаптичкиот тест укажувал на истото: црвите со TDP-43 биле преосетливи на алдикарб, лек со кој се испитува невромускулниот пренос, а метиленското сино го приближило одговорот кон нормалниот. Бројот на дегенерирачки израстоци на моторните неврони се намалил, со најјасен ефект при 60 μM. Кај рибите, пливањето предизвикано со допир значително се подобрило, а скратените моторни аксони повторно растеле кон нормална должина при 30 или 60 μM, иако обновувањето било делумно, а не целосно.

Податоците за оксидативниот стрес се вклопуваат во антиоксидантно толкување. Мутантните црви и риби покажале зголемени показатели за реактивни кислородни видови, кои се намалиле со третманот, а нормалните црви изложени на метиленско сино преживеале прооксидантно оптоварување многу подолго од нетретираните црви. Но важни се две ограничувања. Вкупните нивоа на мутантните протеини TDP-43 и FUS не се намалиле, а студијата не ги квантифицирала директно протеинските агрегати, па покажува функционално подобрување без да докаже отстранување на агрегатите. Секој што следи како обично се формулираат редокс-хипотезите и митохондријалните хипотези треба да го смета механизмот за поткрепен, но не и конечнo утврден.

Времето на започнување било најпоучниот детаљ. Кога авторите чекале до 5-тиот ден од возрасниот стадиум за да го започнат третманот, стапката на парализа на 12-тиот ден била околу 55 проценти, наместо околу 10 проценти при третман од изведувањето. Истиот лек, истиот црв, истата мутација, многу помал ефект. Раното профилактичко изложување било одговорно за голем дел од забележаната корист.

Нултиот резултат: што покажала студијата кај глувци со SOD1

Студијата кај глувци од 2011 поставила потешко прашање во построг систем. Кај конгенските глувци со SOD1 G93A, болеста напредува од тремор на задните екстремитети преку нарушено одење и губење на рефлексот за враќање во исправена положба до однапред дефиниран терминален исход. Третманот започнал пред појавата на симптомите, на 45-тиот ден, и продолжил секојдневно, а набљудувачите ја оценувале невролошката состојба на скала од 0 до 6. Ова е експеримент што го опфаќа целиот тек на болеста, што го прави поблизок до она што би било важно за пациентот отколку која било крива на парализа кај црв.

Главните резултати биле нулти. Вкупно, симптомите се појавиле на 121 ден кај контролната група, наспроти 124 дена со метиленско сино, разлика што не била значајна. Преживувањето до крајниот стадиум било 167 дена наспроти 170 дена, исто така без значајна разлика. Неколку секундарни анализи биле во полза на третманот: кај женките имало одложување на појавата на симптомите за околу 7 дена, а третираните животни поминувале нешто повеќе време во поблагите стадиуми и помалку во тешките. Со мали подгрупи според полот и многубројни споредби на стадиумите, овие анализи повеќе служат за создавање хипотези отколку како доказ. Не биле измерени бројот на неврони, агрегацијата на SOD1, ниту оксидативни или воспалителни маркери, па студијата не може ни да покаже дали лекот стигнал до своите цели и не успеал да дејствува или едноставно воопшто не дејствувал врз нив при оваа доза. Била тестирана само една доза.

Самите автори го истакнале најсуштинското ограничување, кое важи во двете насоки. Моделот со голем број копии на SOD1 G93A добро ја моделира болеста предизвикана од токсичниот SOD1, но болеста поврзана со SOD1 претставува мал дел од фамилијарната АЛС и има поинаква биологија од повеќето спорадични случаи. Тие предложиле кандидатите повторно да се тестираат во модели кај цицачи засновани на TDP-43. Оттогаш тој предлог станал посложен, бидејќи авторите на студијата кај црви и риби наведуваат дека и една посебна студија на метиленско сино кај глувци со TDP-43 не успеала да ги подобри моторните исходи. Значи, едно соединение може да покаже силен ефект во еден систем со TDP-43, а никаков во друг систем со TDP-43. Системот е исто толку важен колку и генот.

Зошто подобрувањето кај црв или риба не може да утврди корист кај пациенти

Замислете дека секој модел одговара на различно прашање.

Прво, биологијата се разликува. TDP-43 и FUS се протеини што врзуваат нуклеински киселини и имаат заеднички генетски интеракции во овие едноставни системи, додека токсичноста на SOD1 се одвива преку делумно различни непосредни механизми. Лек што го ублажува едниот протеотоксичен стрес не мора да го ублажува и другиот, а успехот против прекумерната експресија во ембрионалниот стадиум не мора да предвидува успех против бавна невродегенерација во возрасниот стадиум, со воспаление, учество на глијалните клетки и системско влошување.

Второ, изложеноста се разликува. Континуираното изложување преку околниот медиум во микромоларни концентрации не е исто што и орално дозирање. Цревната апсорпција, метаболизмот при првиот премин, врзувањето за плазматските протеини, навлегувањето во мозокот и клиренсот се наоѓаат меѓу проголтаната доза и моторниот неврон во ’рбетниот мозок. Ниту една од студиите не ги измерила нивоата на лекот во нервниот систем, па ниту една не може да ја поврзе својата концентрација со онаа од другата студија.

Трето, времето на започнување се разликува. Придобивките кај црвите и рибите во голема мера зависеле од третманот пред да се наталожат патолошките промени. И третманот кај глувците започнал пред појавата на симптомите, што е предност, но третманот кај луѓе речиси секогаш би започнал по појавата на симптомите, значи уште подоцна. Профилактички сигнал во дводневен тест со ембриони е почетна точка за истражување, а не модел на клиничка употреба.

Четврто, крајните исходи се разликуваат. Парализата на 12 дена, чувствителноста на алдикарб, должината на аксоните во микрометри и растојанието на пливање се непосредни фенотипски показатели. Појавата на симптомите и преживувањето кај цицач ги обединуваат сите компензаторни и усложнувачки процеси во телото. Лековите често ги менуваат непосредните показатели без да го променат преживувањето, поради што кај цицачите се користат крајни исходи што го мерат времето до одреден настан.

Читателите што сакаат список за проверка за следниот наслов можат да го преземат од како да се читаат претклинички студии: прашајте кој е видот, кој е трансгенот, кои се дозата и начинот на давање, дали биле измерени нивоата на лекот, кога започнал третманот во однос на патолошките промени, дали крајниот исход бил краткорочен фенотип или тек на болеста и дали ефектот бил повторен во втора лабораторија. Поширокиот корпус докази за метиленско сино кај луѓе останува местото каде што треба да се провери дали некој од овие рани сигнали прераснал во клинички податоци.

Што значи ова за пациентите и семејствата

Од овие трудови не произлегува никаков утврден протокол со метиленско сино за АЛС. Позитивната студија поткрепува понатамошно истражување на оксидативните и синаптичките механизми во биологијата на TDP-43 и FUS. Студијата со нулти резултат не оди во прилог на очекувањата дека хроничното орално дозирање при оваа изложеност ќе го промени текот на болеста од типот SOD1. Заедно, тие опишуваат недоследност меѓу моделите, а не препорака за третман.

Безбедноста заслужува исто толку трезвено разгледување како и ефикасноста. Студиите за АЛС кај глувци не кажуваат ништо за безбедното дозирање кај луѓе, а метиленското сино носи реални ризици од хемолиза при дефицит на G6PD и од серотонинска токсичност кога се комбинира со серотонинергични лекови. Сомнежот за дефицит на G6PD, тековната употреба на антидепресиви и секоја планирана промена во терапијата треба да бидат предмет на разговор со лекар, како и прегледот на општите податоци за безбедноста на метиленското сино пред некој да преземе нешто врз основа на наслови за лабораториски резултати.

Главниот заклучок се вклопува во една реченица. Метиленското сино предизвикало силно подобрување при рано изложување на фенотипите кај црви и риби во ларвен стадиум со TDP-43 и FUS, а практично никаква корист во однос на појавата на симптомите или преживувањето во студија со хронично орално давање кај глувци со SOD1, па чесното толкување е дека доказите зависат од моделот и не ја поддржуваат употребата кај пациенти.