Evalueren van pyruvaat kinase als een therapeutische optie in zeldzame anemieën - PUMA-studie

In rode bloedcellen is pyruvaat kinase (PK) een essentieel enzym, wat in de
laatste stap van de glycolyse zorgt voor het genereren van ATP en zo de rode
bloedcel voorziet van energie. Door bepaalde genetische defecten kan een tekort
van dit enzym ontstaan (pyruvaat kinase deficiëntie, PKD), waarbij dit tekort
zorgt voor onvoldoende ATP moleculen en zo leidt tot een compromitteerde rode
bloedcel . Deze rode bloedcellen worden gekenmerkt door een verminderde
cellulaire integriteit, een verminderde deformabiliteit en uiteindelijk tot
extravasculaire hemolyse. Recente studies hebben laten zien dat Mitapivat
(AG-348), een medicijn wat PK allosterisch activeert, kan zorgen voor een
verbeterd intracellulair metabolisme en daarbij een verlengde levensduur van de
cel. Dit biedt perspectieven voor patiënten met PKD.

Recentelijk is aangetoond dat PK activiteit en bepaalde enzymatische
eigenschappen van het enzym (voornamelijk PK thermostabiliteit) ook verminderd
zijn in verschillende erfelijke hemolytische anemieën. Voorbeelden hiervan zijn
sikkelcelziekte, beta-thalassemie, hereditaire xerocytose (HX) en hereditaire
sferocytose (HS). Hierin is belangrijk om te erkennen dat er geen genetische
defecten zijn gevonden die kunnen leiden tot PKD. Dit betekent dat de
verminderde functie van PK in deze ziekten secundair is. Desalniettemin, deze
verminderde functie van PK zalwel leiden tot vermindering van ATP en kan zo
meespelen in de pathofysiologie van deze ziekten.

In tegenstelling tot de erfelijke hemolytische anemieën karakteriseren de
non-regeneratieve anemieën zich met een verminderde erythropoëse, dat wil
zeggen, een verminderde productie van rode bloedcellen. Hieronder vallen onder
andere Diamond-Blackfan anemie (DBA), congenitale dyserythropoëtische anemie
(CDA) en myelodysplastisch syndroom (MDS). Het is interessant dat in deze
anemieën oxidatieve stress, veranderde rode bloedcel enzym activiteiten en
verminderde deformabiliteit zijn beschreven.

Om deze redenen zou het zeer interessant en inzichtelijk zijn om in erfelijke
hemolytische anemieën én in non-regeneratieve anemieën te kijken naar PK
activiteit en thermostabiliteit en naar de relatie tussen PK en andere rode
bloedcel eigenschappen. Daarbij zal de activatie van PK ook meer inzichten
geven, aangezien het zal zorgen voor een verbeterd cellulair metabolisme en zo
verbeterde overleving.

Het doel van het onderzoek is om meer inzicht te krijgen in de activiteit en
thermostabiliteit van PK in verschillende soorten anemieën. Daarnaast zullen we
onderzoeken wat het effect is van activatie van PK in deze ziekten. De
specifieke doelen zijn als volgt:
1. Inzicht krijgen in PK activiteit en thermostabiliteit binnen verschillende
anemieën, met daarbij de focus op de mogelijke rol hiervan in de
pathofysiologie.
2. Het effect evalueren van de activatie van PK middels allostere activatoren,
d.m.v. ex vivo en in vitro assays.
3. Inzicht krijgen in de rol van oxidatieve stress bij het aangedane PK,
daarnaast ook de gevolgen van aangedaan PK op anti-oxidatieve bescherming van
de cel.

Dit is een observationele 'case-controle' (patiënt-controle) studie. Er zal
bloed worden afgenomen bij patiënten en controles, waarna er verschillende
assays zullen worden uitgevoerd met als focus verscheidene rode bloedcel
karakteristieken. De volgende karakteristieken worden onderzocht: algemene
bloed parameters (bijvoorbeeld hemoglobine), cel morfologie, deformabiliteit,
metabolietenprofiel, endotheeladhesie, ion homeostase, in vitro erythropoëse en
de PK activiteit en thermostabiliteit. Daarna zullen de bloed samples worden
geïncubeerd met de activator, waarna dezelfde karakteristieken opnieuw in kaart
worden gebracht.

De studie zal ongeveer 24 maanden duren. De studie vindt plaats in het Centraal
Diagnostisch Laboratorium (CDL) van het UMC Utrecht. Bepaalde assays worden
uitgevoerd in andere laboratoria: bijvoorbeeld het metabolietenprofiel, wat zal
worden geanalyseerd in het laboratorium van Agios Pharmaceuticals.

Deze studie zou niet mogelijk zijn zonder de hulp van de patiënten. De
resultaten van deze studie zullen bijdragen aan het beter begrijpen van de
ziektes waar deze patiënten onder lijden. Echter, patiënten zullen niet direct
baat hebben bij deze studie. Op lange termijn kan deze studie dus wel het begin
zijn van een verbeterde behandeling voor deze patiënten, wat dus wel positief
is voor de patiënt.

Het meedoen met deze studie vraagt een bloeddonatie van de patiënt. Volgens de
World Health Organization richtlijnen is het over het algemeen veilig om 3 mL
bloed per kilogram lichaamsgewicht per keer te doneren. Wanneer een gewicht van
64 kilogram voor een man en 51 kilogram voor een vrouw worden aangenomen als
een gemiddeld gewicht (wat echter aan de lage kant van het gemiddelde zit), dan
zou dit uitkomen op een maximaal te doneren volume van 154 mL voor mannen en
122 mL voor vrouwen. Dit zit ver onder de benodigde 70 mL van deze studie.
Hierom is het veilig om deze hoeveelheid bloed te laten afnemen. Er is
mogelijkheid tot het ontwikkelen van hematomen (blauwe plekken) op de locatie
van bloedafname.