Одобрения FDA — 2024

Работаю над большой статьёй с новостями биофармы за 2024 год, а пока спойлер: статистика по одобрениям новых лекарств в FDA. Всего было одобрено 58 новых препаратов (против 69 в прошлом году), из них целых семь – продукты генной и клеточной терапии! Причем почти все они стали важной вехой в развитии этой передовой отрасли. Интересно разнообразие областей, хотя онкология лидирует (в прошлом году было всего 16%).

Половина одобрений — по орфанным (редким) показаниям, 57% препаратов — первые в классе, то есть с совсем новым механизмом действия (в прошлом году их было всего треть) и впервые так много препаратов подано на одобрение малыми биофармацевтическими компаниями — целых 69%!

Низкомолекулярные вещества не сдают своих позиций: хоть многие и воспринимают эту модальность как «немодную», но больше половины новых лекарств — малые молекулы, и они продолжают приносить огромную пользу пациентам.

По запросу вышлю свою Excel-таблицу с одобренными препаратами.

Biallelic Loss of Function Variant in SEC31A Is Associated With Lethal Neurodevelopmental Disorder, Dysmorphic Features, and Skeletal Defects

Research letter in Clinical Genetics

Клинический случай из Саудовской Аравии. Девочка (II:4), рожденная в близкородственном браке с крайне низкими антропометрическими показателями. При осмотре выявлены дисморфические черты лица: широкое переднее родничок, наклонный лоб, гипертелоризм, деформированные уши, уплощенная переносица, ретрогнатия и короткая шея.

Экзомное секвенирование (WES) пробанда выявило гомозиготный вариант сплайсинга в гене SEC31A (NM_001077207.4:c.1435-1G>A). Родители и здоровые сибсы оказались гетерозиготными носителями варианта.

Проведённый РНК-анализ на образцах цельной крови носителей выявил пропуск 12 экзона, что приводит к образованию укороченного транскрипта на 75 нуклеотидов. Несмотря на то, что данное укорочение на уровне белка приводит к делеции 25 аминокислот, авторы интерпретировали данное сокращение как вариант с потерей функции (LoF). Хотя в оценке патогенности найденного варианта, конечно, нет сомнений.

https://onlinelibrary.wiley.com/doi/10.1111/cge.14680

Heterozygous UBR5 variants result in a neurodevelopmental syndrome with developmental delay, autism, and intellectual disability

Article in The American Journal of Human Genetics

E3-убиквитин-лигазы участвуют в развитии заболеваний, таких как аутизм, синдром Ангельмана (UBE3A) и синдром Йохансона-Близзард (UBR1). С помощью GeneMatcher большому международному коллективу удалось описать новый ген UBR5 с патогенными вариантами у 29 пациентов с синдромом, включающим задержку развития, аутизм, интеллектуальную недостаточность, эпилепсию, двигательные расстройства и/или генитальные аномалии.

E3-убиквитин-лигазы регулируют функции клеток, включая деградацию белков, белок-белковые взаимодействия и их локализацию. Для функциональных исследований обнаруженных вариантов были проведены эксперименты на C. elegans и in vitro анализ убиквитинирования. В экспериментах с C. elegans нокаут ubr-5 привел к снижению их подвижности, что указывает на роль UBR5 в нейроразвитии. Эксперименты по in vitro анализу показали снижение активности убиквитинирования и изменения клеточной локализации мутантного белка UBR5.

DOI: 10.1016/j.ajhg.2024.11.009

"Article" в The American Journal of Human Genetics

Ген EP400 кодирует основную каталитическую субъединицу АТФ-зависимого комплекса ремоделинга хроматин. Мощная работа китайских ученых установила его связь патогенных вариантов с эпилепсией с расстройством развития нервной системы.
Экзомное секвенирование в формате трио для 402 семей с пробандами с данным фенотипом позволило выявить компаунд-гетерозиготные варианты в гене EP400. Ещё шесть пациентов были найдены через китайскую платформу Match. Интересно, что пациенты с de novo гетерозиготными вариантами имели расстройство развития нервной системы, а остальные более тяжелый фенотип с эпилепсией, что связано со степенью повреждения гена.

Было проведено большое количество экспериментов для доказательства связи гена с заболеванием: экспрессионный анализ EP400 в мозге в том числе в формате single-cell, эксперименты на модельных организмах Drosophila и Zebrafish. Теперь можно уверенно искать варианты в этом гене среди своих пациентов.

DOI: 10.1016/j.ajhg.2024.11.010

Identification of biallelic POLA2 variants in two families with an autosomal recessive telomere biology disorder

Article in European Journal of Human Genetics

Нарушения связанные с теломерами представляют собой разнородную группу генетических заболеваний, вызванных дефектами в механизме поддержания теломер. Такие нарушения связанны с очень короткими теломерами и являются мультисистемными заболеваниями, характеризующимися широким спектром проявлений, включая недостаточность костного мозга, легочный фиброз и повышенный риск развития рака. Ген POLA2 кодирует вспомогательную субъединицу ДНК-полимеразы α (polα)/праймазы, которая играет ключевую роль в достраивании C-цепи теломер. Неполное достраивание теломерной цепи после репликации ДНК было предложено в качестве механизма, лежащего в основе синдрома Коутса плюс, который является фенотипическим проявлением в более широком спектре нарушений биологии теломер.

При полногеномном секвенировании пяти человек из двух неродственных шведских семей были найдены новые редкие миссенс-варианты и структурная перестройка в гене POLA2. У всех пяти пациентов наблюдались аномально короткие теломеры и клинический фенотип, указывающий на нарушение структуры теломер с признаками синдрома Коутса, включая ретинальные и желудочно-кишечные телеангиэктазии.

Авторы также провели дополнительные функциональные исследования одного миссенс варианта p.(Ile96Thr) с использованием in vitro системы CRISPR/Cas9 в клетках 293T. Для этого были получены три субклона с вариантом p.(Ile96Thr) в гене POLA2 в триплоидной клеточной линии. Важно отметить, что во всех трех субклонах один аллель оставался диким типом, а третий аллель содержал indel (WT/KO/KI). В качестве контроля использовались три субклона без изменений в экзоне 3 POLA2 (WT/WT/WT) и три субклона с нарушением одного аллеля (WT/WT/KO).
Далее была оценена длина теломер с помощью саузерн блоттинга через четыре недели после редактирования. В результате было обнаружено, что все три субклона с p.(Ile96Thr) имели значительно укороченные теломеры с медианной длиной ~4 кб, по сравнению с субклонами дикого типа (WT/WT/WT) (медианная длина ~6 кб).

https://doi.org/10.1038/s41431-024-01722-8

A missense variant effect map for the human tumor-suppressor protein CHK2

Article in The American Journal of Human Genetics

Ну вот, вышла работа где за раз разобрались с целым геном, такое мы любим ) Да ещё какой ген! - CHEK2, опухолевый супрессор, кодирующий серин/треониновую протеинкиназу CHK2, необходимую при повреждении ДНК для остановки клеточного цикла, инициирования репарации ДНК и индукции апоптоза. Учитывая его функцию в контроле клеточного цикла, как герминальные, так и соматические варианты в гене CHEK2 связывают с развитием рака груди и других опухолей. Однако, более 90% клинически зарегистрированных герминальных миссенс-вариантов CHEK2 классифицируются как варианты с неопределённой клинической значимостью, что существенно осложняет диагностику.

Для оценки влияния вариантов CHEK2 на ответ к повреждению ДНК авторы провели масштабный функциональный анализ почти всех возможных экзонных вариантов в клетках Saccharomyces cerevisiae.
В результате были получены функциональные данные для 7955 миссенс вариантов и 419 нонсенс, что соответствует более 77% всех возможных изменений аминокислот. Большинство миссенс-вариантов (64,5%) не влияли на функцию CHEK2, в то время как значительная часть вариантов (25%) показала значимое изменение «скоров», аналогичных нонсенс вариантам.

Интересно, что не все нонсенс варианты имели высокие повреждающие «скоры», и наоборот не все синонимичные варианты были нейтральными. Также оказалось, что часть миссенс вариантов (12%) приводит к значительному повышению активности белка, почти в два раза. Предполагается, что такие gain-of-function варианты могут быть связаны с устойчивостью опухолей к терапии.

Авторы отмечают, что полученные данные не являются идеальными: анализ не учитывает посттрансляционные модификации, взаимодействия с другими белками-субстратами CHK2 в клетках дрожжей. Ну и конечно наш любимый сплайсинг – применяемая система никак не может исследовать влияние вариантов на нарушение сплайсинга, доля которого может составлять до 30% всех вариантов.

Но в целом это прекрасная статья с большим количеством качественных данных, на которые можно опираться в клинической практике.

DOI: 10.1016/j.ajhg.2024.10.013

Noncoding variants are a rare cause of recessive developmental disorders in trans with coding variants

Article in Genetics in Medicine

Осенью прошлого года вышла интересная статья под руководством одного из ведущих специалистов в области РНК-анализа, Дианы Баралле. Основная цель исследования заключалась в поиске новых патогенных вариантов в некодирующих участках аутосомно-рецессивных генов на основе полногеномных данных английского проекта «The 100,000 Genomes Project». Речь шла о случаях, когда у пациентов был найден только один патогенный вариант, а второй предположительно находился в тех зонах генома, которые плохо поддаются анализу стандартными алгоритмами: глубоких интронах, 5′- и 3′-нетранслируемых областях (UTR), а также промоторах.

Идея отличная, и начало тоже было многообещающее. Для анализа отобрали 2403 пробанда с гетерозиготным pLoF-вариантом или патогенным вариантом, согласно базе данных ClinVar, среди 793 аутосомно-рецессивных генов. Затем из этой группы выделили 1366 пробандов, у которых к обнаруженному кодирующему варианту был обнаружен хотя бы один редкий некодирующий вариант в транс-положении. Как и предполагалось, подавляющее большинство кандидатных вариантов (92,3%) оказалось интронными.

После дополнительной фильтрации список сократился до 52 кандидатных вариантов у 52 пробандов: 35 интронных, 8 в промоторных зонах, 6 в 5′-UTR и 3 в 3′-UTR. Тщательное сопоставление генов и вариантов с клинической картиной пробандов ещё сильнее сократило список. Любопытно, что 6 вариантов пришлось исключить, так как отсутствовала подробная клиническая информация, а связаться с лечащими врачами для её уточнения не удалось. В результате осталось всего 5 случаев, для которых провели функциональные исследования.

Эти варианты были найдены в генах GAA, NPHP3, PKHD1, LAMA2 и IGHMBP2, причём среди них встречались как глубоко-интронные, так и более близкие к экзонам. В целом это конец. Большого открытия, к сожалению, не случилось, но сама идея хорошая и правильная. Сегодня существует огромное количество полногеномных данных пациентов с неустановленным диагнозом, можно искать новые варианты аналогичным образом, было бы время и желание.

DOI: 10.1016/j.gim.2024.101249

Identification of novel germline mutations in FUT7 and EXT1 linked with hereditary multiple exostoses

Article in Oncogene

После недавней защиты кандидатской диссертации Артёма Боровикова мы знаем, что мы не всё знаем о молекулярных причинах возникновения экзостозов ). И вот вышла немного странная работа китайских коллег. В ходе полноэкзомного анализа одной семьи с экзостозами был найден ранее описанный нонсенс вариант c.204G>A (p.Trp68*) в первом экзоне гена EXT1. Казалось бы, на этом можно было бы остановиться — находка удачная и полностью объясняет клиническую картину. Но авторы также находят и выписывают второй вариант, этот миссенс замена c.893T>G (p.Phe298Cys) в гене FUT7, ранее не ассоциированном с заболеваниями.
Вариант редкий, в консервативной позиции, предсказывается разными алгоритмами как патогенный. Ну казалось бы VUS и VUS, сколько их в экзоме. Но авторы провели сегрегационный анализ, и оказалось, что миссенс-вариант FUT7 косегрегирует с нонсенс-вариантом EXT1 у всех членов семьи с экзостозами. Да, странно, но ок, всё бывает, всё возможно. Но авторы делают вывод, что это новый кандидат на возникновение экзостозов и начинают ставить эксперименты чтобы это доказать.

Эксперименты разные, и многие выглядят довольно убедительно. Так показано, что миссенс вариант в гене FUT7 влияет на клеточную локализацию белка и регулирует пролиферацию клеток. Были поставлены даже эксперименты на рыбной модели Danio rerio, и показано, что совместное подавление генов fut7 и ext1 приводит к тяжелой хондродисплазии, что указывает на функциональную связь между FUT7 и EXT1 в регуляции хондроцитов. Также в экспериментах in vitro было показано, что миссенс вариант p.Phe298Cys в гене FUT7 приводит к снижению экспрессии EXT1. Вообщем с точки зрения экспериментов всё вроде неплохо складывается. А посему авторы провозглашают, что нашли новый потенциальный механизм «второго удара» по для гетерозиготных вариантов в EXT1 в патогенезе множественных экзостозов.

Правы авторы или нет покажет время, и другие исследования в этой области. Но интересно, есть о чём подумать и в случае с другими заболеваниями.

https://doi.org/10.1038/s41388-024-03254-3

uORF-targeting steric block antisense oligonucleotides do not reproducibly increase RNASEH1 expression

Article in Molecular Therapy: Nucleic Acids

Благодаря работам Александры Филатовой все мы помним про то, как патогенные варианты могут нарушать структуру uORF и приводить к возникновению наследственных заболеваний. Важно, что такие регуляторные варианты никак не повреждают основную кодирующую часть гена, а лишь приводят к снижению её эффективности трансляции. А коли так, то есть шанс с помощью разных молекулярных подходов попробовать восстановить трансляцию основной CDS, и будет от этого терапевтический эффект.

Вот английские учёные, из уважаемых мест, Оксфорда и Кэмбриджа, выпустили статью в приличном журнале, где они активно старались применить разные антисмысловые олигонуклеотиды, чтобы заблокировать uORF расположенную в 5’UTR гена RNASEH1 и тем самым повлиять на её трансляцию. Сделано много, и разными подходами, видно что коллектив активно старался и …. ничего у них не получилось. Никак. Обидно, досадно, ну ладно.

Но интересно, что в статье красной ниткой проходит одна линия: в 2016 году в журнале Nature Biotechnology была опубликована первая глобальная работа по этой теме, где коллектив американских ученых из Калифорнии успешно провёл такие эксперименты и даже больше. И вот у англичан никак это не воспроизвелось. И весь раздел дискашина направлен на обсуждение этого топика. Всё написано прилично, но вывод один – что-то тут не так…

Вообщем интересно. В таких ситуациях хорошо бы получить третье мнение. Но вообще здорово, что публикуют статьи с отрицательными результатами, поскольку это совcем не просто, журналы не любят такое публиковать.

https://doi.org/10.1016/j.omtn.2024.102406

SCN5A Contributes to the High Prevalence of Brugada Syndrome in Thailand

Article in Circulation

Синдром Бругада — хорошо известное наследственное заболевание, связанное с нарушением сердечного ритма и высоким риском внезапной смерти у молодых людей. Одной из ключевых причин синдрома являются редкие варианты в гене SCN5A, который кодирует натриевый канал Nav1.5. В недавнем исследовании международная группа учёных попыталась выявить новые генетические факторы, влияющие на развитие синдрома, который остаётся сильно недодиагностированным в Юго-Восточной Азии. Для этого были проанализированы полногеномные данные 231 пробанда с диагнозом синдрома Бругада, в результате чего обнаружено несколько редких вариантов в локусе SCN5A–SCN10A.

Один из вариантов был обнаружен в некодирующем участке (RE5) гена SCN5A и имел наиболее высокую степень ассоциации с заболеванием. Для него было решено провести функциональные исследования. Предполагалось, что данный некодирующий вариант нарушает консервативный сайт связывания мотива Mef2, а также находится рядом с сайтами связывания T-box и Gata.

Функциональные исследования влияния варианта RE5 на экспрессию гена проводились с использованием люциферазного теста в индуцированных стволовых кардиомиоцитах человека (hiPSC-CMs) и клетках HEK-293. В результате было показано, что фрагмент RE5 дикого типа вызывает высокую активность люциферазы в обеих клеточных системах, тогда как аллель с вариантом RE5 продемонстрировал значительно сниженный уровень активности репортерного гена.

Для оценки функциональных последствий данного варианта в контексте человеческих кардиомиоцитов исследуемый вариант был введён в линию hiPSC с использованием технологии CRISPR/Cas9. RNA-seq подтвердил, что введение варианта снижает экспрессию аллеля приблизительно на 30%. На тех же клеточных линиях были измерены натриевые токи, которые оказались значительно ниже в кардиомиоцитах с вариантом RE5, с 30% снижением плотности тока при -20 мВ.

https://doi.org/10.1161/CIRCULATIONAHA.124.069041