Metylenblått og ALS: hvorfor resultatene varierer mellom eksperimentelle modeller

Søker du etter metylenblått og ALS, finner du to påstander som tilsynelatende motsier hverandre. Den ene sier at det blå fargestoffet beskyttet nevroner i ALS-modeller. Den andre sier at det ikke hadde noen effekt hos en ALS-mus. Begge påstandene viser til reelle forskningsartikler, og begge artiklene er verdt å ta på alvor. Motsetningen forsvinner når du tydeliggjør prinsippet bak hvert forsøk: Modellen er påstanden.

Et resultat hos en orm er en påstand om en orm. Et resultat hos en fiskelarve er en påstand om en fiskelarve. Ingen av delene er en påstand om en pasient før et sykdomsforløp hos et pattedyr gir grunnlag for det. Denne artikkelen sammenligner de to mest siterte forskningsartiklene side om side, slik at du kan se hvorfor de gir ulike svar.

De to forsøkene i én tabell

Ha denne tabellen tilgjengelig mens du leser. Alle viktige forskjeller mellom studiene er samlet her.

Genetikken er forskjellig, artene er forskjellige, administrasjonsveien er forskjellig, tidspunktet er forskjellig, og endepunktene er forskjellige. Genotype er bare én av fem forskjeller, så disse to studiene kan ikke bevise at metylenblått virker selektivt på én ALS-mekanisme. De viser noe mer avgrenset, men fortsatt nyttig: En sterk bedring ved tidlig, direkte eksponering i enkle modeller lot seg ikke overføre til et sykdomsforløp hos pattedyr med langvarig oral behandling.

Det positive resultatet: hva studien av ormer og fisk viste

I studien av ormer og fisk fra 2012 ble mutant humant TDP-43 eller FUS uttrykt i motornevroner hos ormer, og mutant humant mRNA ble injisert i fiskeembryoer. Dette er modeller for proteotoksisitet. De gjenskaper toksiske effekter av det mutante proteinet på bevegelse og nevronform over dager, ikke hele forløpet av ALS hos voksne mennesker over år.

Behandlingen startet svært tidlig. Ormene vokste på agar som inneholdt metylenblått, fra klekking. Fiskeembryoene lå i en legemiddelløsning over natten fra 24 timer etter befruktning, og atferden ble testet omtrent to dager senere. Ingen blod-hjerne-barriere sto mellom legemidlet og nevronet slik den gjør hos et pattedyr, og legemiddelnivået i plasma eller hjernen ble ikke målt.

Under disse betingelsene var effektene store og konsistente. Både 6 og 60 μM reduserte aldersavhengig lammelse hos TDP-43- og FUS-ormer. På dag 12 i voksenstadiet var omtrent 80 prosent av ubehandlede TDP-43-ormer lammet, mot omtrent 10 prosent av ormene som var behandlet fra klekking. En synaptisk test pekte i samme retning: TDP-43-ormer var overfølsomme for aldikarb, et legemiddel som brukes til å undersøke nevromuskulær signaloverføring, og metylenblått forskjøv responsen tilbake mot det normale. Antallet degenererende motornevronutløpere falt, med tydeligst effekt ved 60 μM. Hos fisk ble svømming utløst av berøring vesentlig bedre, og forkortede motoriske aksoner vokste tilbake mot normal lengde ved 30 eller 60 μM, selv om bedringen var delvis snarere enn fullstendig.

Dataene om oksidativt stress er forenlige med en antioksidativ forklaring. Mutante ormer og fisk viste forhøyede måleverdier for reaktive oksygenforbindelser, som falt med behandling, og normale ormer som fikk metylenblått, overlevde en prooksidativ belastning langt lenger enn ubehandlede ormer. Men to begrensninger er viktige. De totale nivåene av mutant TDP-43- og FUS-protein falt ikke, og studien kvantifiserte ikke proteinaggregater direkte. Den viser derfor funksjonell bedring uten å bevise at aggregater ble fjernet. De som følger med på hvordan hypoteser om redoks og mitokondrier vanligvis formuleres, bør betrakte mekanismen som støttet, men ikke avklart.

Tidspunktet var den mest lærerike detaljen. Når forfatterne ventet til dag 5 i voksenstadiet med å starte behandlingen, var andelen lammede på dag 12 omtrent 55 prosent, i stedet for omtrent 10 prosent ved behandling fra klekking. Samme legemiddel, samme orm, samme mutasjon, langt mindre effekt. Tidlig forebyggende eksponering sto for mye av den tilsynelatende nytten.

Nullresultatet: hva SOD1-musestudien viste

Musestudien fra 2011 stilte et vanskeligere spørsmål i et strengere system. Hos kongene SOD1 G93A-mus utvikler sykdommen seg fra skjelving i bakbeina via gangvansker og tap av opprettingsrefleks til et forhåndsdefinert terminalt endepunkt. Behandlingen begynte før symptomene på dag 45 og fortsatte daglig, mens observatører skåret nevrologiske tegn på en skala fra 0 til 6. Dette er et forsøk som følger hele sykdomsforløpet, noe som gjør det nærmere det en pasient ville være opptatt av enn noen lammelseskurve hos en orm.

Hovedresultatene viste ingen effekt. Samlet symptomdebut inntraff ved 121 dager hos kontrollene, mot 124 dager med metylenblått, en forskjell som ikke var signifikant. Overlevelse til sluttstadiet var 167 dager mot 170 dager, også uten signifikant forskjell. Noen få sekundære delanalyser talte i behandlingens favør: Hunnene viste omtrent 7 dagers forsinkelse i symptomdebut, og behandlede dyr tilbrakte noe mer tid i mildere stadier og mindre tid i alvorlige stadier. Med små undergrupper fordelt etter kjønn og mange sammenligninger av stadier bør disse delanalysene leses som hypotesegenererende snarere enn som bevis. Verken nevrontall, SOD1-aggregering eller oksidative eller inflammatoriske markører ble målt. Studien kan derfor heller ikke si om legemidlet nådde sine mål og mislyktes, eller om det ganske enkelt aldri påvirket dem ved denne dosen. Bare én dose ble testet.

Forfatterne selv påpekte den mest grunnleggende begrensningen, som gjelder i begge retninger. SOD1 G93A med høyt kopitall modellerer toksisk SOD1-sykdom godt, men SOD1-sykdom utgjør en liten del av familiær ALS og har en annen biologi enn de fleste sporadiske tilfeller. De foreslo å teste kandidatene på nytt i TDP-43-baserte pattedyrmodeller. Dette forslaget har siden blitt mer komplisert, fordi forfatterne av orme- og fiskestudien påpeker at en separat TDP-43-musestudie av metylenblått heller ikke bedret motoriske utfall. Et stoff kan derfor se lovende ut i ett TDP-43-system og være uten effekt i et annet TDP-43-system. Systemet betyr like mye som genet.

Hvorfor bedring hos ormer eller fisk ikke kan fastslå nytte hos pasienter

Tenk på hver modell som et svar på et forskjellig spørsmål.

For det første er biologien forskjellig. TDP-43 og FUS er nukleinsyrebindende proteiner med felles genetiske interaksjoner i disse enkle systemene, mens SOD1-toksisitet virker gjennom delvis andre, nærliggende mekanismer. Et legemiddel som demper én form for proteotoksisk stress, trenger ikke å dempe den andre. Suksess mot overuttrykk i embryoer trenger heller ikke å forutsi suksess mot langsom nevrodegenerasjon hos voksne, med inflammasjon, involvering av gliaceller og systemisk svekkelse.

For det andre er eksponeringen forskjellig. Kontinuerlig eksponering i omgivende medium ved mikromolare konsentrasjoner er ikke oral dosering. Opptak i tarmen, førstepassasjemetabolisme, binding til plasmaproteiner, inntrengning i hjernen og clearance ligger alle mellom en svelget dose og et motornevron i ryggmargen. Ingen av studiene målte legemiddelnivåer i nervesystemet, så ingen av dem kan knytte sin konsentrasjon til den andre.

For det tredje er tidspunktet forskjellig. Nytten hos ormer og fisk var i stor grad avhengig av behandling før patologiske forandringer hadde hopet seg opp. Behandlingen av mus startet også før symptomer, noe som er en styrke, men behandling av mennesker ville nesten alltid starte etter symptomdebut, altså enda senere. Et forebyggende signal i en todagers embryotest er et utgangspunkt for forskning, ikke en modell for klinisk bruk.

For det fjerde er endepunktene forskjellige. Lammelse ved 12 dager, følsomhet for aldikarb, aksonlengde i mikrometer og svømmedistanse er nærliggende fenotyper. Symptomdebut og overlevelse hos et pattedyr gjenspeiler alle kompenserende og kompliserende prosesser i kroppen. Legemidler endrer ofte nærliggende måleverdier uten å endre overlevelsen. Det er derfor endepunkter som måler tid til en hendelse hos pattedyr, brukes.

Lesere som ønsker en sjekkliste for neste overskrift, kan hente en fra hvordan lese prekliniske studier: Spør hvilken art og hvilket transgen som ble brukt, hvilken dose og administrasjonsvei som ble valgt, om legemiddelnivåer ble målt, når behandlingen startet i forhold til patologiske forandringer, om endepunktet var en kortvarig fenotype eller et sykdomsforløp, og om effekten ble gjenskapt i et annet laboratorium. Det bredere kunnskapsgrunnlaget om metylenblått hos mennesker er fortsatt stedet å undersøke om noen av disse tidlige signalene har utviklet seg til kliniske data.

Hva dette betyr for pasienter og familier

Disse forskningsartiklene gir ikke grunnlag for noen etablert behandlingsprotokoll med metylenblått ved ALS. Den positive studien støtter videre forskning på oksidative og synaptiske mekanismer i TDP-43- og FUS-biologi. Nullresultatet taler mot å forvente sykdomsmodifiserende effekt av langvarig oral dosering ved denne eksponeringen i sykdom av SOD1-typen. Samlet beskriver de inkonsistens mellom modeller, ikke en behandlingsanbefaling.

Sikkerhet fortjener den samme nøkterne vurderingen som effekt. ALS-studier hos mus sier ingenting om trygg dosering hos mennesker, og metylenblått medfører reelle risikoer gjennom hemolyse ved G6PD-mangel og serotonintoksisitet når det kombineres med serotonerge legemidler. Mistanke om G6PD-mangel, pågående bruk av antidepressiver og enhver planlagt endring av legemidler hører hjemme i en samtale med en kliniker. Det samme gjelder en gjennomgang av generelle sikkerhetsdata for metylenblått før noen handler på grunnlag av overskrifter om laboratoriefunn.

Konklusjonen kan oppsummeres i én setning. Metylenblått ga sterk bedring av fenotyper ved tidlig eksponering i TDP-43- og FUS-modeller hos ormer og fiskelarver, og i hovedsak ingen nytte for symptomdebut eller overlevelse i en SOD1-musestudie med langvarig oral behandling. Den redelige tolkningen er derfor modellavhengig evidens som ikke støtter bruk hos pasienter.