Een fase 0 biomarker studie met parkinson patienten en gezonde vrijwilligers

De ziekte van Parkinson is de op één na meest voorkomende neurodegeneratieve
aandoening en treft ongeveer 1-2% van de personen van 65 jaar of ouder (de Rijk
et al. 1997; Blin et al. 2015) en de prevalentie zal naar verwachting
aanzienlijk toenemen naarmate de bevolking ouder wordt ( Dorsey et al. 2007).
Momenteel goedgekeurde behandelingen verbeteren de motorische symptomen, maar
pakken de onderliggende oorzaak van de ziekte niet aan. In de loop van de tijd
verliezen deze symptomatische therapieën hun effectiviteit en gaan ze gepaard
met toenemende frequentie en ernst van bijwerkingen, zoals dyskinesieën en
hallucinaties. Daarnaast zijn niet-motorische symptomen, waaronder depressie,
angst, slaapstoornissen, cognitieve stoornissen en dementie, invaliditeit en
gemeenschappelijke kenmerken van de ziekte van Parkinson, maar worden deze niet
goed aangepakt door de huidige therapieën (Aarsland et al. 1996; Truong et al.
2008; Lyons en Pahwa 2011; Khoo et al. 2013; US FDA "Voice of the Patient"
2016). Als zodanig ervaren de patiënten met de ziekte van Parkinson
onvermijdelijk in de loop van de jaren steeds meer beperkingen in hun leven met
de ziekte (Hely et al. 2005). Er is dus een aanzienlijke behoefte aan een
effectieve ziektemodificerende therapie om te voorkomen dat de progressieve
motorische en niet-motorische handicaps niet worden aangepakt door de huidige
therapieën.
LRRK2-mutaties zijn een gevestigde oorzaak van de ziekte van Parkinson, die
verantwoordelijk is voor ongeveer 4-5% van de familiale ziekte van Parkinson
(Healy et al. 2008; Chai et al 2013). Familiale LRRK2-mutaties worden
overgedragen in een autosomaal dominant overervingspatroon met onvolledige
penetrantie (Marder et al. 2015). Daarnaast zijn varianten binnen het LRRK2-gen
een genetische risicofactor en vertegenwoordigen ze 1-2% van de sporadische
gevallen van de ziekte van Parkinson (Healy et al. 2008; Chai et al. 2013;
Hernandez et al. 2016). De meerderheid van de geïdentificeerde LRRK2-pathogene
mutaties bevinden zich in het centrale katalytische domein van het eiwit en
deze mutaties verhogen de kinaseactiviteit in in vitro assays (West et al.
2007; Sheng et al. 2012).
LRRK2 codeert voor een multidomein-eiwit dat een GTPase-domein, een
kinasedomein en verschillende potentiële eiwit-eiwit interactiedomeinen bevat.
De meerderheid van de geïdentificeerde pathogene mutaties in LRRK2 bevinden
zich in zijn katalytische domeinen, waaronder de meest voorkomende mutatie
geassocieerd met LRRK2-PD, G2019S. Deze mutaties verhogen
LRRK2-kinase-activiteit, hetzij door directe mutaties binnen het kinasedomein,
hetzij door indirecte mechanismen. Hoewel de exacte pathogene mechanismen
onbekend blijven, wordt aangenomen dat LRRK2 een rol speelt bij intracellulair
verkeer in het endo-lysosomale systeem (Henry et al. 2015; Cookson 2016), en
LRRK2-mutaties met verhoogde kinase-activiteit resulteren in lysosomale
dysfunctie. Kinase-activiteit is verhoogd met LRRK2-mutaties in vitro, en
cellulaire gegevens laten zien dat 50% remming van G2019S-mutante
LRRK2-activiteit in cellen de lysosomale abnormaliteiten omkeert. Bewijs van
dit effect wordt verder ondersteund door gegevens (in ons bestand bij Denali
Therapeutics Inc.) waaruit blijkt dat expressie van fluorescent gelabeld G2019S
LRRK2 in H4-neurogliomacellen vergrote lysosomen produceert, wat suggereert dat
verhoogde LRRK2-kinase-activiteit de lysosomale route verstoort. Dit effect is
afhankelijk van LRRK2-kinase-activiteit, omdat behandeling met
LRRK2-kinaseremmers gerelateerd aan DNL151 de waargenomen defecten in
lysosomale morfologie redt. Vandaar dat het remmen van verhoogde
LRRK2-kinase-activiteit de door LRRK2 gemedieerde pathogenese, waaronder
lysosomale dysfunctie, kan verzachten en het therapeutisch potentieel van
DNL151 ondersteunt (Khan et al. 2005; Jaleel et al. 2007; West et al. 2007;
Sheng et al. 2012; Steger et. al. 2016).
De rol van LRRK2 in intracellulaire trafficking in het endo-lysosomale systeem
(Cookson 2016) wordt verder ondersteund door het feit dat 1) expressie van
LRRK2-mutaties met verhoogde kinaseactiviteit resulteert in veranderd
lysosomaal fenotype en functie, en 2) expressie van LRRK2-mutaties met
verhoogde kinase-activiteit (maar geen kinase-dode LRRK2-mutaties) verandert de
celfunctie en de gezondheid in cellulaire en in vivo modellen. Veranderingen in
zowel de lysosomale functie als de cellulaire functie geassocieerd met deze
LRRK2-mutaties zijn omgekeerd met LRRK2-kinaseremmers (Henry et al. 2015; Lee
et al. 2010).
Door LRRK2 aangestuurde ziekte van Parkinson wordt klinisch gekenmerkt door
kenmerken die consistent zijn met idiopathische ziekte van Parkinson. De
pathologische kenmerken van beide vormen van de ziekte van Parkinson zijn ook
vergelijkbaar, hetgeen gemeenschappelijke pathogene mechanismen suggereert.
Lysosomale dysfunctie kan een centraal mechanisme zijn voor accumulatie van
intracellulaire eiwitten resulterend in accumulatie van a-synucleïne en de
vorming van Lewy-lichaampjes, een hoofdpathologisch kenmerk van idiopathische
ziekte van Parkinson (Dehay et al. 2013). De rol van LRRK2 in a-synucleïne
accumulatie en de daaruit voortvloeiende pathologie wordt gesuggereerd door in
vitro en in vivo studies. Primaire neuronculturen die G2019S-LRRK2 tot
expressie brengen ontwikkelen a-synucleïne-insluitingen die kunnen worden
verminderd door behandeling met LRRK2-remmers. In vivo kan infectie van een
transgeen G2019S-LRRK2-ratmodel van de ziekte van Parkinson met een virus tot
overexpressie brengende a-synucleïne dopaminerge neuron neurodegeneratie
induceren en deze degeneratie kan worden verzwakt door behandeling met
LRRK2-remmers (Daher et al. 2015; Volpicelli-Daley et al. 2016).
Samengevat is de LRRK2-activiteit gekoppeld aan centrale mechanismen van de
pathologie van de ziekte van Parkinson door zijn rol in de lysosomale functie,
en LRRK2-kinaseremmers, zoals DNL201 (IND-nummer: 133665) vertegenwoordigen een
nieuwe klasse van therapeutica met potentieel om de onderliggende biologie van
de ziekte van Parkinson aan te pakken.

Ter voorbereiding op toekomstige klinische onderzoeken met LRRK2-kinaseremmers
die momenteel in ontwikkeling zijn, heeft het huidige onderzoek tot doel
verschillende potentiële farmacodynamische markers van LRRK2-kinase-inhibitie
en patiëntstratificatie te karakteriseren. Aangezien LRRK2 in zowel perifere
als centrale compartimenten aanwezig is, zal deze studie in het bijzonder deze
markers onderzoeken in de bloed- en CSF-compartimenten en zullen markers worden
gekenmerkt in termen van zowel intra- als interindividuele variabiliteit.
Patiënten met de ziekte van Parkinson met LRRK2-mutaties, patiënten met PD
zonder LRRK2-mutaties en gezonde gematchte patiënten zullen worden bestudeerd
om de verschillen in op biomerker gebaseerde fenotypen tussen de groepen te
beoordelen, evenals de variabiliteit tussen de patiënten en de variabiliteit
tussen proefpersonen binnen groepen.

Om de dagelijkse (intra-individuele) en inter-individuele variabiliteit te
onderzoeken, is een ontwerp met herhaalde metingen over twee dagen
geselecteerd. Deelname omvat in totaal maximaal 3-4 bezoeken.

Deze studie vereist de verzameling van huid-, bloed-, CSF- en urinemonsters.
Alle collecties worden uitgevoerd in een hypermoderne klinische unit en onder
medisch toezicht van gekwalificeerd medisch personeel. De last voor de
vrijwilliger in verband met de onderzoeksprocedures zal tot een minimum worden
beperkt.
Genotypering van de LRRK2- en GBA-genen is een verplicht onderdeel van
studie-deelname als dit nog niet eerder is gedaan. Momenteel heeft de
bevestiging van een LRRK2- of GBA-mutatie geen implicaties voor PD-behandeling.
Gezonde vrijwilligers zullen genotypering ondergaan voor met Parkinson
geassocieerde mutaties in beide genen, maar zullen niet worden geïnformeerd
over de uitkomst van de genotypering.
Als een PD-patiënt zijn LRRK2- of GBA-status niet wil weten, kunnen deze niet
aan het onderzoek deelnemen.