Сайт использует файлы cookie. Продолжая пользоваться нашим сайтом, вы соглашаетесь на использование нами ваших данных.
Узнать больше
Принять и продолжить
анализ биотеха

Возрастная макулярная дегенерация

Механизмы заболевания и перспективы терапии

Марина Войтова
5 июля 2021
Что бы мы ни делали, где бы не находились — везде мы используем зрение. Делаем ли проект по работе, встречаемся ли с друзьями, наслаждаемся видами водопада в горах или солнца, опускающегося за горизонт. Человек большую часть информации о мире получает с помощью глаз. Потеря зрения в разы ухудшает качество жизни, а если это случается неожиданно, когда, казалось бы, нет явных проблем со здоровьем, это особенно неприятно. Именно так проявляет себя возрастная дегенерация желтого пятна (age-related macular degeneration AMD), которая является ведущей причиной слепоты у пожилых людей во всем мире [1]. На ранней стадии AMD не диагностируют, а на поздних — уже происходит дегенерация фоторецепторов и пигментного эпителия сетчатки [2].
Жёлтое пятно или макула — область наибольшей остроты зрения на сетчатке глаза человека и высших животных.
С возрастом распространенность AMD увеличивается. Согласно статистике из Северной Америки, Европы и Австралии, заболевание встречается лишь у 0.2% людей в возрасте от 55 до 64 лет, но уже у 13% людей старше 85 лет [3,4].
Фоторецепторы и пигментный эпителий
Рисунок 1. Схематическое изображение пигментного эпителия сетчатки и соседних слоев сетчатки [5].
Фоторецепторы — светочувствительные нейроны сетчатки глаза, содержащие плотно упакованный пигмент родопсин. Они передают визуальную информацию к зрительному нерву через биполярные и ганглиозные клетки. Аксоны ганглиозных клеток составляют зрительный нерв.

Пигментный эпителий — это плотный монослой кубовидных эпителиальных клеток, расположенных между нервными клетками сетчатки и капиллярами сосудистой оболочки [5]. Клетки пигментного эпителия поглощают свет, который не был поглощен фоторецепторами. Это не дает свету рассеиваться по сетчатке и обеспечивает четкость и контрастность изображения. Также клетки пигментного эпителия поглощают отработанные части фоторецепторов, обеспечивают питание фоторецепторов и передачу продуктов распада в капилляры, запасают витамин А.
Типы AMD
Рисунок 2. Сухая и влажная формы возрастной макулярной дегенерации. [6]
Существует два типа AMD: «сухая» и «влажная» формы. Сухая AMD — хроническое заболевание, которое обычно вызывает нарушение зрения, а иногда прогрессирует до тяжелой слепоты. Во влажную форму AMD переходит только у 10–15% пациентов, но она возникает внезапно и быстро прогрессирует до слепоты. У пациентов с AMD обычно сначала развивается сухая форма, а влажная возникает на фоне сухой. Поэтому сухая AMD может рассматриваться как фактор риска или даже состояние-предшественник влажной AMD [1].

AMD поражает макулярную область сетчатки [7,8]. На ранних стадиях, которые протекают бессимптомно, в сетчатке накапливаются нерастворимые многокомпонентные внеклеточные агрегаты, называемые друзами [1]. Возникновение и «рост» друзов происходит медленно, в течение многих лет или десятилетий [7,8].
Рисунок 3. Клеточное строение желтого пятна [9] Macula — макула или желтое пятно, Photoreceptors — фоторецепторы, RPE — пигментный эпителий сетчатки, Bruch's Membrane — мембрана Бруха, Retina — сетчатка, Iris — радужная оболочка, Pupil — зрачок, Lens — хрусталик, Vitreous — стекловидное тело, Light — свет.
Поздняя стадия сухой AMD также известна как географическая атрофия (GA). Она заключается в том, что очень важные для зрения клетки пигментного эпителия сетчатки (RPE) и вышележащие фоторецепторы сетчатки массово деградируют. Поздняя стадия влажной формы AMD характеризуется так называемой хориоидальной неоваскуляризацией (CNV). Это такое состояние, при котором новые незрелые кровеносные сосуды сходят с ума и растут не так, как им положено: по направлению к наружной части сетчатки от подлежащей сосудистой оболочки [1].
Механизмы AMD
Рисунок 4. Механизмы AMD [10]
AMD — многокомпонентное заболевание. К причинам, приводящим к AMD, помимо генетической предрасположенности, относятся друзогенез, накопление липофусцина, местное воспаление и рост новых сосудов (при влажной форме) [10] (Рисунок 4). Терапия AMD в данный момент направлена на какой-то один механизм или причину. Но, вероятно, для эффективного решения проблемы AMD и лечение должно быть комплексным, направленным на все известные пути развития заболевания. Лучшее понимание всего комплекса причин позволит разработать комплексный подход для терапии.
Друзы
Друзы, скопления внеклеточного материала, считаются визитной карточкой AMD. Состоят из смеси белков и липидов. Клинически они делятся на два основных фенотипа: «твердые» и «мягкие», в зависимости от их относительного размера и формы.

«Жесткие» друзы маленькие (125 мкм), и появление их небольшого числа с возрастом считается нормальным. «Мягкие» больше по размеру (125–250 мкм), собраны вместе и имеют не столь четко очерченные края [11].

Один тип происхождения мягких друзов — от небольших твердых, которые сначала объединяются в кластеры, сливаются, образуя более крупные отложения. Затем их разрушение приводит к размягчению и слиянию в мягкие скопления. Другой тип мягкой друзы образуется из обломков мембран клеток при нарушениях пигментного эпителия сетчатки [12].

Присутствие многочисленных крупных твердых друзов и особенно мягких друзов в макуле считается основным фактором риска развития поздних форм AMD, включая влажную форму и потерю центрального зрения [10,13].

В состав друзов входят также белки системы комплемента. Присутствие молекул, регулирующих воспаление, привело некоторых исследователей к выводу, что эти отложения являются продуктом иммунной системы [14].
Система комплемента — это комплекс белков-ферментов иммунной системы, действующих по принципу каскада, где активация одного фактора запускает активацию следующего, необходимая для защиты организма от чужеродных агентов.
Дегенеративные изменения с приближающейся или уже случившейся гибелью фоторецепторных клеток происходят в популяциях фоторецепторов, лежащих над друзами [10,13].

В данный момент терапии, направленной конкретно на друзы, нет. Видимо, этот механизм развития заболевания сложно предотвратить, так как небольшое число друзов считается нормой. Но, так как в формировании друзов, как предполагается, задействована иммунная система, влияние на друзы через регулирование воспаления и системы комплемента в настоящий момент может являться единственной используемой терапией.
Воспаление
Местное воспаление и активация каскада комплемента может способствовать друзогенезу, дегенерации пигментного эпителия, фоторецепторов и нарушении мембраны Бруха. Ген CFH предотвращает неконтролируемую активацию комплемента и воспаление. Возможно, его мутация, выявляемая при AMD, усиливает воспаление и его последствия [10,15,16].

CFH является важнейшим ингибитором одного из путей активации комплемента. Мутации в гене CFH приводят к нарушению обмена веществ в клетках сетчатки, а также к снижению ингибирования факторов системы комплемента и, как следствие, к чрезмерной активации иммунитета. Итогом становится развитие нескольких заболеваний, например, AMD.

Самой частой мутацией, которую находят в гене CFH у пациентов с друзами базальной мембраны и возрастной макулярной дегенерацией, является Y402H в 9-м экзоне, а также дефекты в экзоне 10 и интроне 14. Мутация V62L, наоборот, является протективной в отношении AMD [17].

Подавлением комплемента для терапии AMD занимаются компании Apellis Pharmaceuticals, Iveric Bio, Ionis Pharmaceuticals.
Apellis Pharmaceuticals (NASDAQ: APLS) разрабатывает препарат APL-2 (Пегцетакоплан) — ингибитор фактора комплемента C3. Препарат Zimura (авацинкаптад пегол) от компании Iveric Bio предназначен для ингибирования расщепления белка комплемента C5. Ionis Pharmaceuticals специализируется на ингибировании фактора комплемента B (FB) с помощью антисмысловой РНК.
Компания Hemera Biosciences разрабатывает генную терапию, нацеленную на борьбу с активацией комплемента при AMD. Исследования показывают, что у пациентов с AMD меньше CD59 в сетчатке. CD59 — это защитный белок, который обычно находится на плазматической мембране клеток и защищает клетки от избыточного действия системы комплемента. Генная терапия HMR59 увеличивает способность клеток сетчатки вырабатывать растворимую форму CD59, который циркулирует внутри сетчатки, чтобы блокировать дальнейшее повреждение сетчатки комплементом.
У компании Roche (OTC: RHHBY), которая также разрабатывала препарат, нацеленный на ингибирование комплемента, исследования фазы III препарата лампализумаб провалились, причем достоверный положительный результат отсутствовал еще в фазе II (NCT02247531 , NCT02247479) [18]. Лампализумаб был разработан с целью блокирования альтернативного пути активации системы комплемента [19]. Препарат не смог улучшить географическую атрофию (GA), связанную с AMD: в исследовании во всех группах произошло увеличение очагов GA [19], и ни один из режимов дозирования не уменьшал площадь поражения GA значительно больше, чем плацебо [20].

Возможно, ингибирование комплемента, как механизма воспаления, эффективно только в начальных стадиях развития AMD. При обширных повреждениях фоторецепторов и пигментного эпителия снижение уровня воспаления вряд ли сможет восстановить клетки сетчатки и улучшить зрение. Вероятно, такой способ терапии можно рассматривать только при условии отсутствия значительной деградации клеток сетчатки.
Липофусцин
С возрастом у клеток пигментного эпителия снижается способность избавляться от мусора. Это приводит к накоплению гранул липофусцина, состоящих в основном из липидов и белков, модифицированных окислительным процессом [10].

Липофусцин — это побочный продукт неудачного внутриклеточного метаболизма, дисбаланса в образовании и утилизации продуктов жизнедеятельности, накапливающийся в лизосомах или цитозоле стареющих неделящихся клеток. Из-за особенностей его структуры липофусцин ингибирует функции протеасом, комплексов для разрушения ненужных или дефектных белков, и аутофагию — процесс деградации ненужных компонентов клетки в лизосомах. Увеличение внутриклеточного липофусцина также влияет и на структуру лизосом [21].

Липофусцин содержит цитотоксический компонент — бисретиноидный флуорофор, который под действием света производит реактивные формы кислорода. Это очень агрессивные молекулы, способные повреждать белки, липиды и ДНК [10].

Аномальное накопление липофусцина связано с нейродегенеративными заболеваниями: болезнь Баттена (наиболее распространенное), болезнь Альцгеймера, болезнь Паркинсона и боковой амиотрофический склероз (тот самый БАС, прославившийся в своё время акцией Ice Bucket Challenge) [22].
Исследования по удалению липофусцина из клеток пигментного эпителия в настоящее время ведет немецкая компания Katairo. В октябре 2020 года она объявила о завершении набора в исследование STARTT препарата ремофусцина (сорапразан). Но исследуют они действие препарата пока только для болезни Штаргардта. Доклинические исследования на животных и на клетках человека показали, что ремофусцин способен удалять липофусцин из клеток пигментного эпителия [23]. Если с болезнью Штаргардта все получится, то скорей всего компания сможет показать хорошие результаты и при AMD.
Димеры витамина А коррелируют с липофусциногенезом и индуцируют повреждение фоторецепторов — одним из основных факторов дегенерации сетчатки. При AMD характерно накопление димеров витамина A в пигментном эпителии сетчатки и мембране Бруха. Подавление способности витамина А к димеризации вызывает снижение липофусцина. Нацеливание на димеризацию витамина А может представлять собой стратегию предотвращения AMD [24, 25].

Компания Alkeus Pharmaceuticals разрабатывает препарат ALK-001 — синтетический витамин А. Он заменяет в организме витамин А на форму, которая медленнее генерирует токсичные димеры, что может снизить накопление токсичных побочных продуктов и замедлить развитие AMD. У компании пока очень слабое финансирование, но идея интересная.
Ангиогенез
Как было сказано выше, переход сухой AMD во влажную характеризуется появлением субретинальной неоваскуляризации (CNV), и в макулярной области происходит рост новых сосудов там, где их быть не должно. Эти новые сосуды хрупкие, они кровоточат и провоцируют образование рубцов, что в конечном счете приводит к потери зрения [10,26,27,28].

Стимуляции процесса ангиогенеза способствует гиперактивность проангиогенной передачи сигналов (например, VEGF> PEDF). В инициации и развитии CNV может играть роль местное воспаление, создавая клеточную и молекулярную среду, способствующую преобладанию проангиогенных механизмов. Нейтрофилы, макрофаги, тучные клетки, активированная микроглия — все они способны продуцировать и высвобождать множество проангиогенных факторов, включая VEGF [10,15,26,27,28].

Все стратегии терапии влажной AMD в данный момент направлены на ингибирование фактора роста эндотелия сосудов (VEGF).
Компания Roche (OTC: RHHBY) для терапии влажной AMD исследует препарат faricimab — антитело, нацеленное на ангиопоэтин-2 (Ang-2) и VEGF-A. Kodiak Sciences (NASDAQ: KOD) использует технологию конъюгата биополимера фосфорилхолина с антителом anti-VEGF.
Терапией влажной AMD занималась компания Allergan, которая сейчас является частью Abbvie (NYSE: ABBV). Компания разрабатывала препарат Abicipar pegol — блокатор VEGF-A. В прошлом году FDA отклонило препарат abicipar, разработанный Molecular Partners и Allergan, а теперь принадлежащий AbbVie, из-за более высоких, чем у других препаратов, показателей воспаления [29].
Еще два препарата, основанные на ингибировании фактора роста эндотелия, не прошли клинические исследования: E10030 (Fovista, Ophthotech) и OHR-102 (скваламин, Ohr Pharmaceutical).

E10030 — ингибитор фактора роста тромбоцитов (PDGF) — изучался компанией Ophthotech в сочетании с ингибиторами фактора роста эндотелия сосудов (VEGF). Доклинические исследования и исследования фазы I подтвердили обоснованность данной терапии. Результаты исследования фазы II выявили различия в исходном уровне поражения в группах лечения. Размер и характер поражения могли повлиять на способность их улучшения приемом анти-VEGF терапии. Поэтому не было возможности оценить влияние этих исходных характеристик на различия в группах после лечения.

Исследования фазы III потерпели неудачу (NCT01944839 , NCT01940900 , NCT01940887). Фаза III для исследования скваламина, ингибитора ангиогенеза, (NCT02727881), разрабатываемого компанией Ohr Pharmaceutical (Nasdaq: OHRP) также не удалась [18].
Как стратегия борьбы с влажной AMD используется и генная терапия. Компания RegenxBio (NASDAQ: RGNX) использует вирусный вектор для доставки кодирующего фрагмента моноклонального антитела для нейтрализации активности VEGF.
Adverum (NASDAQ: ADVM) исследовала препарат ADVM-022. С помощью вирусного вектора он доставлял фрагмент, кодирующий афлиберцепт — белок, связывающий VEGF. Правда, весной 2021 года один из участников клинического испытания этой генной терапии испытал серьезный побочный эффект: потеря зрения, воспаление и снижение глазного давления примерно через 7,5 месяцев [29].
Еще одну интересную стратегию нацеливания на влажную AMD осуществляет компания Genentech (дочка Roche (OTC: RHHBY)), разрабатывая препарат RG6147. Это антитело, ингибирующее ген HTRA1 сериновой протеазы.

HTRA1 — основной фактор риска влажной AMD. Этот фермент, как предполагается, регулирует доступность инсулиноподобных факторов роста (IGF). Усиление передачи сигналов IGF оказывает стимулирующее действие на активность VEGF и рост новых сосудов, что является признаком влажной AMD [30]. Следовательно, снижение активности IGF может изучаться как стратегия терапии влажной AMD.
Гены
AMD — полигенное заболевание, прогрессирование и тяжесть которого определяются множеством генетических вариантов, а также факторами окружающей среды и образа жизни [31].

Помимо гена фактора комплемента H (CFH), изменения в котором встречаются примерно в половине случаев AMD [10,32] идентифицировано еще несколько генов, мутации в которых вызывают заболевания с клиническими признаками, которые частично совпадают с AMD (например, ABCA4, ELOVL4, FIBL-6, APOE, SOD2).

Мутации в гене ABCA4 вызывают болезнь Штаргардта (наследственная врожденная дегенерацией желтого пятна), дистрофию колбочек, пигментный ретинит и возрастную макулярную дегенерацию. Белок ABCA4 экспрессируется исключительно в сетчатке, локализуется в наружном сегменте фоторецепторов. Используется для транспорта через мембрану фоторецепторов витамина А, необходимого для синтеза родопсина — зрительного пигмента.

Ген ELOVL4 кодирует связанный с мембраной белок, участвующий в биосинтезе жирных кислот: катализирует первую и лимитирующую реакцию из четырех реакций, составляющих цикл удлинения длинноцепочечных жирных кислот. В фоторецепторных клетках сетчатки мутации и небольшие делеции в этом гене связаны со Штаргардт-подобной макулярной дистрофией и дегенерацией желтого пятна [33,34].

FIBL-6 кодирует внеклеточный член суперсемейства иммуноглобулинов. Мутации в этом гене могут быть связаны с возрастной дегенерацией желтого пятна. Может играть роль в архитектуре адгезивных и гибких эпителиальных клеточных соединений [35,36].

APOE (аполипопротеин E) представляет собой ген, кодирующий белок, необходимый для транспорта липидов между клетками организма, обеспечивая метаболизм холестерина. APOE также играет важную роль в транспорте липидов в центральной нервной системе, регулируя выживание и рост нейронов [37,38].

SOD2 — митохондриальная супероксид мутаза. Он кодирует митохондриальный белок, который связывается с супероксидными побочными продуктами окислительного фосфорилирования и превращает их в перекись водорода и двухатомный кислород. Мутации в этом гене связаны с идиопатической кардиомиопатией, преждевременным старением, спорадическим заболеванием двигательных нейронов и раком [39,40].

Так как заболевание является полигенным, на его развитие могут влиять мутации в разных генах, каждый из которых может способствовать развитию определенных особенностей AMD. Терапии, направленной на мутации в этих генах, пока нет, хотя стратегия определения генетических причин в каждом отдельном случае и лечения, направленного на конкретные гены, могла бы быть эффективной.
Другие существующие подходы
Помимо действия на известные механизмы появления AMD, есть несколько альтернативных стратегий: это снижение внутриглазного давления, нацеливание на митохондрии и клеточная терапия.

Компания Allergan (которая теперь является частью Abbvie (NYSE: ABBV)) изучает препарат Brimonidine tartrate — агонист α2 адренергических рецепторов. Он ингибирует активность аденилатциклазы, снижает цАМФ, сужает кровеносные сосуды и снижает производство водянистой влаги цилиарным телом, за счет чего происходит снижение внутриглазного давления. Бримонидин продаётся под торговыми марками Альфаган и Альфаган-P для лечения открытоугольной глаукомы или глазной гипертензии. Allergan использует систему доставки с помощью имплантата с замедленным высвобождением, вводимого в стекловидное тело.
Stealth biotherapeutics (NASDAQ: MITO) изучает влияние препарата Elamipretide на улучшение показателей при AMD. Elamipretide связывается с кардиолипином — важным компонентом внутренней мембраны митохондрий. Ассоциация эламипретид-кардиолипин нормализует структуру внутренней митохондриальной мембраны, тем самым улучшая функцию митохондрий, митохондриальное дыхание, функцию цепи переноса электронов и производство АТФ и снижает образование патогенных уровней АФК, нейтрализуя действие окислительного стресса. И так как митохондриальная дисфункция, вероятно, является одним из факторов AMD, нацеливание на эффективную работу митохондрий — интересная стратегия по борьбе с этим заболеванием.
Клеточная терапия от компании Astellas Pharma (TSE: 4503) использует клетки пигментного эпителия сетчатки, полученные из человеческих эмбриональных стволовых клеток (hESC). ASP7317 клетки вводятся в желтое пятно глаза пациента совместно с иммуносупрессивным лекарством. В настоящий момент компания пока проверяет только безопасность и переносимость метода терапии на пациентах.
Перспективы
Исследования на мышах с гипотиреозом выявили роль гормона щитовидной железы Т3 в выживаемости фоторецепторов колбочек, причем гипотиреоз связан с сохранением фоторецепторов, а чрезмерное воздействие Т3 — с ускоренным ухудшением состояния колбочек. Эпидемиологические исследования показали положительную связь у людей между гипертиреозом и повышенным риском развития AMD. T3 — важный фактор предрасположенности к дегенерации сетчатки у людей [31]. Значит, есть вероятность разработки терапии, направленной на связанные с возрастом изменения в передаче сигналов гормона T3 для защиты колбочек и сохранения зрения.

В настоящее время появляется все больше различных стратегий предотвращения развития AMD. Причем терапия влажной AMD на первый взгляд кажется более эффективной, так как направлена напрямую на патологический фактор. Стратегии терапии сухой AMD, по-видимому, являются более сложными для разработки, но и более необходимыми, чтобы у пациентов появлялась возможность начать эффективную терапию уже при первых незначительных симптомах, увеличивая шансы на успех. Вероятно, в ближайшее время будут появляться и другие перспективы развития в терапии AMD. Мы будем следить за этим и держать вас в курсе.
Компании с разработками терапий AMD
Сухая AMD
Влажная AMD
Список литературы
  1. https://www.ncbi.nlm.nih.gov/pmc/articles/PMC3404137/
  2. https://pubmed.ncbi.nlm.nih.gov/32205470/
  3. https://pubmed.ncbi.nlm.nih.gov/15078675/
  4. https://pubmed.ncbi.nlm.nih.gov/11297486/
  5. https://www.researchgate.net/publication/343341963_Nanoscopic_Approach_to_Study_the_Early_Stages_of_Epithelial_to_Mesenchymal_Transition_EMT_of_Human_Retinal_Pigment_Epithelial_RPE_Cells_In_Vitro
  6. https://www.brightfocus.org/macular/infographic/what-macular
  7. https://www.ncbi.nlm.nih.gov/pmc/articles/PMC2258433/
  8. https://pubmed.ncbi.nlm.nih.gov/20472293/
  9. http://www.scienceofamd.org/learn/
  10. https://pubmed.ncbi.nlm.nih.gov/16845209/
  11. https://www.brightfocus.org/macular/article/what-difference-between-hard-and-soft-drusen
  12. https://pubmed.ncbi.nlm.nih.gov/7525362/
  13. https://pubmed.ncbi.nlm.nih.gov/14510786/
  14. https://en.wikipedia.org/wiki/Drusen
  15. https://pubmed.ncbi.nlm.nih.gov/12208254/
  16. https://pubmed.ncbi.nlm.nih.gov/15804763/
  17. https://genokarta.ru/gene/CFH
  18. https://www.aaojournal.org/article/S0161-6420(18)30882-0/fulltext
  19. https://eyepress.ru/article.aspx?40253
  20. https://www.fiercebiotech.com/biotech/phase-3-fail-puts-roche-blockbuster-to-be-critical-list
  21. https://www.ncbi.nlm.nih.gov/books/NBK537358/
  22. https://en.wikipedia.org/wiki/Lipofuscin
  23. http://katairo.com/wp-content/uploads/2020/10/20201014_PressRelease_EnrolementCompleted.pdf
  24. https://pubmed.ncbi.nlm.nih.gov/26427431/
  25. https://www.ncbi.nlm.nih.gov/pmc/articles/PMC4314784/
  26. https://pubmed.ncbi.nlm.nih.gov/15335307/
  27. https://pubmed.ncbi.nlm.nih.gov/14575722/
  28. https://pubmed.ncbi.nlm.nih.gov/10675430/
  29. https://www.biopharmadive.com/news/adverum-diabetic-macular-edema-gene-therapy-side-effects/599296/
  30. https://iovs.arvojournals.org/article.aspx?articleid=2162898
  31. https://www.pnas.org/content/115/12/2866
  32. https://pubmed.ncbi.nlm.nih.gov/15840844/
  33. https://www.genecards.org/cgi-bin/carddisp.pl?gene=ELOVL4
  34. https://www.uniprot.org/uniprot/Q9GZR5
  35. https://www.ncbi.nlm.nih.gov/gtr/genes/83872/
  36. https://www.uniprot.org/uniprot/Q96RW7
  37. https://www.genecards.org/cgi-bin/carddisp.pl?gene=APOE
  38. https://en.wikipedia.org/wiki/Apolipoprotein_E
  39. https://www.ncbi.nlm.nih.gov/gene/6648
  40. https://en.wikipedia.org/wiki/SOD2

comments powered by HyperComments