Ara-290 · cuando el fármaco se diseña desde una superficie

La eritropoyetina es una hormona con una reputación muy definida: regula la producción de eritrocitos. Durante los años noventa y dos mil, sin embargo, se acumularon observaciones que no encajaban con esa descripción. Se producía localmente en cerebro, riñón, retina y otros tejidos, y protegía a esas estructuras de daños muy diversos. El problema práctico era evidente: estimular la eritropoyesis para proteger un nervio conlleva consecuencias hematológicas no deseadas.

Ara-290 nació del intento de resolver ese problema por la vía del diseño molecular.

Dos funciones, dos receptores

El artículo decisivo apareció en PNAS en 2004. Brines y colaboradores propusieron que la protección de tejidos no pasa por el homodímero del receptor de eritropoyetina, sino por un heterocomplejo de ese receptor con CD131, la subunidad beta común de los receptores de interleucina 3, interleucina 5 y GM-CSF.

Si la hipótesis era correcta, se abría una posibilidad concreta: una molécula capaz de activar el heterocomplejo sin activar el homodímero tendría efecto protector sin efecto hematopoyético. Es el tipo de disociación que la farmacología persigue a menudo y consigue pocas veces.

El diseño: una superficie, no un fragmento

La estrategia que siguió el grupo tiene un atractivo conceptual particular. En lugar de cortar la hormona en fragmentos lineales y probarlos uno por uno, examinaron la estructura tridimensional de la eritropoyetina unida al homodímero del receptor y se preguntaron qué parte de la molécula quedaba expuesta al medio acuoso en esa configuración.

La respuesta fue la hélice B, residuos 58 a 82. El razonamiento: si esa superficie no participa en la unión al receptor clásico, podría ser la que interactúa con el otro complejo.

El artículo de 2008 en PNAS puso a prueba la idea en varios niveles. La hélice B completa resultó neuroprotectora in vitro y protectora in vivo en modelos de ictus isquémico, edema retiniano inducido por diabetes y trauma de nervio periférico. Luego vino el paso más audaz: un péptido de once aminoácidos formado por los residuos adyacentes que constituyen la cara acuosa de esa hélice. También funcionó, en modelos de isquemia cerebral y de isquemia-reperfusión renal, y además mostró efectos tróficos sobre cierre de heridas y función cognitiva en roedores. Ni la hélice ni el undecapéptido fueron eritropoyéticos.

Ese undecapéptido, pGlu-EQLERALNSS, es el compuesto que la literatura llama Ara-290, pHBSP o cibinetida.

Relación estructura-actividad

Vale la pena detenerse en los elementos de la secuencia:

• El piroglutamato inicial. Un glutamato cuyo grupo amino se cicla con el carbonilo de su propia cadena lateral, formando una lactama de cinco miembros. Bloquea el extremo amino, lo que confiere resistencia a aminopeptidasas y elimina la carga positiva terminal.
• Dos glutamatos adicionales y una arginina. Dan a la molécula un perfil de cargas que remeda la distribución de la superficie original. En un péptido corto que pretende imitar una cara de hélice, la posición relativa de esas cargas es lo que importa.
• Dos leucinas y una alanina. Aportan el carácter apolar necesario para mantener cierta propensión helicoidal en un péptido tan corto, aunque en solución acuosa la conformación es predominantemente flexible.
• Asn-Ser-Ser en el extremo carboxilo. Residuos polares pequeños que cierran la secuencia; la asparagina seguida de serina es el punto más susceptible de deamidación.

Un péptido de once residuos no puede sostener una hélice estable por sí mismo. Que conserve actividad sugiere que el reconocimiento no exige la hélice preformada, o bien que el receptor la induce al unirse. Es una de las preguntas estructurales abiertas del compuesto.

El concepto de receptor innato de reparación

Collino y colaboradores desarrollaron en 2015 una revisión en Pharmacology and Therapeutics donde articulan el marco conceptual. La idea central es que existe un sistema de señalización que se activa en respuesta a lesión tisular y que coordina el paso de la fase inflamatoria a la fase de reparación, y que ese sistema puede activarse farmacológicamente con exposiciones breves que producen efectos prolongados.

Esa cinética, efecto duradero tras exposición corta, es una de las observaciones más citadas y también una de las más difíciles de explicar en términos moleculares. Implica cambios de programa celular, no ocupación sostenida de un receptor.

Evidencia preclínica

Los modelos publicados cubren varios sistemas:

• Colitis experimental. Nairz y colaboradores (2017) describieron atenuación de funciones de células inmunitarias innatas y mejor curso de la enfermedad en ratón, con análisis de macrófagos y neutrófilos.
• Retina isquémica. O’Leary y colaboradores (2019) encontraron que el péptido potencia la capacidad vasorreparadora de células endoteliales formadoras de colonias, un abordaje que combina el péptido con terapia celular.
• Isquemia renal y cerebral. Los modelos del artículo original de 2008, base de todo el programa.
• Nervio periférico. Modelos de trauma nervioso y de neuropatía diabética experimental, que condujeron a la elección de los desenlaces clínicos posteriores.

Evidencia clínica publicada

La investigación clínica se concentró en neuropatía de fibra pequeña, una condición en la que el daño afecta a fibras nerviosas finas y cuya cuantificación objetiva fue durante años un obstáculo.

Aquí entra una contribución metodológica relevante del mismo grupo: el uso de microscopía confocal corneal para medir densidad y tamaño de fibras nerviosas, descrito en Scientific Reports en 2018. Disponer de un indicador cuantificable permitió diseñar estudios con desenlaces objetivos.

Sobre esa base se publicaron tres estudios principales. Dahan y colaboradores (2013) reportaron en Molecular Medicine mejoría de síntomas y aumento de la densidad de fibras nerviosas corneales en pacientes con pérdida de fibra pequeña asociada a sarcoidosis. Culver y colaboradores (2017) condujeron un estudio de fase 2b, aleatorizado y controlado con placebo, con 64 participantes, en el que el área de fibra nerviosa corneal aumentó de forma significativa en uno de los grupos de comparación y se observó incremento de fibras intraepidérmicas en regeneración marcadas con GAP-43; los cambios en el área corneal correlacionaron con esos marcadores y con la prueba de caminata de seis minutos. Brines y colaboradores (2015) publicaron un estudio de fase 2 en diabetes tipo 2 con neuropatía dolorosa, con observaciones sobre marcadores metabólicos y sobre síntomas evaluados por cuestionario.

Los autores de estos trabajos describen sus resultados como compatibles con un efecto modificador de la enfermedad y como justificación para continuar la evaluación clínica, no como demostración definitiva. Las cantidades administradas y los esquemas de cada estudio forman parte de protocolos clínicos supervisados y no se reproducen aquí.

Consideraciones analíticas

• Confirmación del piroglutamato. Es el control de identidad distintivo. La ciclación elimina una molécula de agua respecto al glutamato libre, de modo que un lote con el anillo abierto pesa 18 Da más. La diferencia se detecta sin dificultad en un péptido de 1257 Da.
• Masa esperada. 1257.3 Da para C51H84N16O21; en electroespray dominan el ion monoprotonado cerca de 1258 m/z y el doblemente cargado cerca de 629 m/z.
• Impurezas de síntesis. Deleciones de un residuo y, en secuencias con glutamato, formación de piroglutamato no deseado en posiciones internas. Ambas se resuelven por HPLC con un gradiente adecuado.
• Deamidación. El motivo Asn-Ser es susceptible en medio básico. Las soluciones madre cerca de pH neutro y el almacenamiento en congelación reducen esa vía.
• Cuantificación. Sin triptófano ni tirosina, la absorbancia en el ultravioleta cercano no es útil. Conviene basarse en el contenido peptídico declarado en el certificado del lote.

Preguntas abiertas

• ¿Cuál es la estructura del complejo entre el péptido y el heterorreceptor, y qué conformación adopta al unirse?
• ¿Qué mecanismo explica efectos prolongados tras exposiciones breves?
• ¿Es el heterocomplejo con CD131 el único blanco, o participan otras interacciones de superficie?
• ¿Se mantiene la disociación entre protección tisular y eritropoyesis en todos los contextos experimentales?
• ¿Qué relación guardan los indicadores de fibra nerviosa corneal con desenlaces funcionales a largo plazo?

Referencias

1. Brines M, et al. Erythropoietin mediates tissue protection through an erythropoietin and common beta-subunit heteroreceptor. PNAS. 2004. PubMed 15456912
2. Brines M, et al. Nonerythropoietic, tissue-protective peptides derived from the tertiary structure of erythropoietin. PNAS. 2008. PubMed 18676614
3. Collino M, et al. Flipping the molecular switch for innate protection and repair of tissues. Pharmacol Ther. 2015. PubMed 25728128
4. Dahan A, et al. ARA 290 improves symptoms in patients with sarcoidosis-associated small nerve fiber loss and increases corneal nerve fiber density. Mol Med. 2013. PubMed 24136731
5. Culver DA, et al. Cibinetide improves corneal nerve fiber abundance in patients with sarcoidosis-associated small nerve fiber loss and neuropathic pain. Invest Ophthalmol Vis Sci. 2017. PubMed 28475703
6. Brines M, et al. ARA 290, a nonerythropoietic peptide engineered from erythropoietin, improves metabolic control and neuropathic symptoms in patients with type 2 diabetes. Mol Med. 2015. PubMed 25387363
7. Nairz M, et al. Cibinetide dampens innate immune cell functions thus ameliorating the course of experimental colitis. Sci Rep. 2017. PubMed 29026145
8. O’Leary OE, et al. The vasoreparative potential of endothelial colony-forming cells in the ischemic retina is enhanced by cibinetide. Exp Eye Res. 2019. PubMed 30876881

El vial de 10 mg y sus datos técnicos están en la ficha de Ara-290. Compruebe el lote en el verificador.