Począwszy od lat 80-tych ubiegłego wieku, w leczeniu niedokrwistości towarzyszącej przewlekłej niewydolności nerek stosowana jest erytropoetyna uzyskana metodą rekombinacji genetycznej (rHuEPO) (1). Obniżone stężenie hemoglobiny we krwi jest znanym czynikiem ryzyka powikłań sercowo-naczyniowych u chorych na przewlekłą chorobę nerek (PChN) (2). W latach 80-tych i 90-tych ubiegłego wieku, chorzy z przewlekłą niewydolnością nerek rozpoczynali leczenie rHuEPO jednocześnie z rozpoczęciem dializoterapii. U wielu z tych chorych występowały powikłania ze strony układu sercowo-naczyniowego częściowo związane z długotrwałą niedokrwistością. Aby uniknąć takich powikłań, należy zacząć leczenie niedokrwistości towarzyszącej PChN jeszcze przed rozpoczęciem leczenia nerkozastępczego. Takie postępowanie pozwala na zmniejszenie zarówno chorobowości jak i śmiertelności z powodu powikłań sercowo-naczyniowych (3). Zalecane docelowe stężenie hemoglobiny we krwi u chorych z PChN jest niższe niż stężenie hemoglobiny u osób zdrowych i identyczne dla obu płci, pomimo fizjologicznie wyższego stężenia hemoglobiny we krwi u mężczyzn. Zalecenia większości towarzystw naukowych dotyczące docelowego stężenia hemoglobiny we krwi u chorych na PChN leczonych w USA, Europie i Australii nie uległy istotnym zmianom od 1997 r. Zgodnie z zaleceniami europejskimi (European Best Practice Guidelines) stężenie hemoglobiny we krwi u chorych dializowanych powinno być wyższe od 11 g/dl (4). W myśl nowych zaleceń amerykańskich (National Kidney Foundation Guidelines) takie stężenie hemoglobiny we krwi również traktowane jest za dolną granicę zakresu docelowego. Jednocześnie w zaleceniach tych zwraca się uwagę, aby stężenie hemoglobiny we krwi nie przekroczyło 13.0g/dl (5). Normalizacja stężenia hemoglobiny we krwi nie jest zalecana nie tylko u chorych dializowanych (6), ale też u chorych z PChN nie wymagających jeszcze leczenia dializami. Wykazano bowiem, że takie postępowanie przynosi jedynie znamienną poprawę jakości życia, bez jednoczesnego zmniejszenia śmiertelności u chorych (badanie CREATE – Cardiovascular risk Reduction by Early Anaemia Treatment with Epoietin-β) (7), a nawet może zwiększać ryzyko wystąpienia udaru mózgu i zawału mięśnia sercowego (badanie CHOIR – Correction of Hemoglobin and Outcomes in Renal Insufficiency) (8). Po opublikowaniu wyników tych wieloośrodkowych badań nie można ustalić jednoznacznie górnej granicy stężenia hemoglobiny we krwi u chorych z PChN.

Endogenna erytropoetyna (EPO) jest białkiem wytwarzanym głównie w nerkach przez komórki okołocewkowe przypominające fibroblasty. Głównym czynnikiem stymulującym wydzielanie EPO jest niedobór tlenu, a zasadniczym fizjologicznym działaniem, stymulacja erytropoezy w szpiku kostnym. EPO po związaniu się z domeną pozakomórkową swoistego receptora zlokalizowanego na komórkach progenitorowych układu czerwonokrwinkowego (głównie CFU-E, w mniejszym stopniu na BFU-E i normoblastach) zapobiega ich apoptozie zwiększając powstawanie młodych erytrocytów.

Receptor dla EPO po przyłączeniu agonisty ulega dimeryzacji, a jego konformacja zmienia się (9) (ryc. 1). Pod wpływem tych zmian białko JAK2 ulega autofosforylacji, a następnie fosforyluje receptor dla EPO oraz białko STAT, które po przemieszczeniu do jądra komórkowego aktywuje transkrypcję genów docelowych. Mechanizmem wygaszającym pobudzenie kaskady sygnałowej receptora dla EPO jest defosforylacja białka JAK2 przez fosfatazę komórek hematopoetycznych (HCP).

Obecnie na skalę przemysłową wytwarzane są cztery izoformy ludzkiej rekombinowanej erytropoetyny: epoetin-α (Eprex^(r), Procrit^(r)), epoetin-β (NeoRecormon^(r)), epoetin-ω (Epomax^(r)) i epoetin-δ (Dynepo^(r)). Te glikoproteiny są wytwarzane przez zmodyfikowane genetycznie klony komórek jajnika chomika chińskiego (epoetin-α i epoetin-β), noworodkowych komórek nerkowych chomika (epoetin-ω) lub komórek ludzkich (epoetin-δ). Glikoproteiny te różnią się między sobą miejscami przyłączenia reszt węglowodanowych i właściwościami farmakokinetycznymi (epoetin-β charakteryzuje się dłuższym czasem półtrwania), jednak ich skuteczność w leczeniu niedokrwistości u chorych z niewydolnością nerek jest niemal identyczna.

Dalsze modyfikacje struktury erytropoetyny poprzez przyłączenie dodatkowych reszt węglowodanowych oraz zmianę sekwencji aminokwasowej doprowadziły do powstania darbepoetyny alfa, Ciągłego Aktywatora Receptora Erytropoetynowego (CERA – Continuous Erythropoietin Receptor Activator) oraz Syntetycznych Białek Erytropoetycznych (SEP – Synthetic Erythropoiesis Protein), glikoprotein o znacznie dłuższym okresie półtrwania.

W ostatnich latach podjęto również próby dla uzyskania białek o większej aktywności hematopoetycznej niż EPO tworząc dimeryczne białka fuzyjne (np. EPO-EPO) i syntetyczne polipeptydy sprzężone z glikolem polietylenowym, takie jak Hematide (AF37702). Wyższa aktywność biologiczna tych dimerów jest następstwem łatwiejszej dimeryzacji receptora dla EPO. Jednak modyfikacje te nie umożliwiły zmiany parenteralnej drogi podaży potencjalnego nowego leku.

Ostatnio, pojawiła się nowa koncepcja leczenia niedokrwistości nerkopochodnej polegająca na stymulacji wydzielania endogennej EPO przez resztkowy miąższ nerek i przez wątrobę. Wykryto, że inhibitor hydroksylazy prolilowej, enzymu katalizującego hydroksylację HIF, nasila endogenną syntezę EPO. Wraz z odkryciem tego inhibitora o niepeptydowej strukturze narodziła się nadzieja na wytworzenie leku podawanego doustnie.

W najbliższych latach niektóre firmy farmaceutyczne stracą wyłączność na wytwarzanie wielu zarejestrowanych biofarmaceutyków, w tym erytropoetyny. Licencja na wytwarzanie epoietin alfa wygasła w Europie w 2004 r. i w związku z tym pojawiły się na rynku nowe odmiany tego leku, wykazujące dużą zgodność biologiczną z pierwowzorem, czyli tzw. „biosimilarytyki” (10). Produkcja biozgodnych peptydów jest znacznie bardziej złożona niż typowych leków generycznych. Takie biozgodne, heterogenne peptydy wytwarzane są zwykle w inny sposób niż leki oryginalne i w związku z tym własności farmakodynamiczne i efektywność kliniczna takich preparatów może się różnić. Nawet niewielkie różnice mogą przyczynić się do wystąpienia istotnych powikłań [np. wytworzenie przeciwciał antyerytropoetynowych grozi powstaniem czerwonokrwinkowej aplazji szpiku kostnego (PRCA)]. W ubiegłych latach stwierdzono, że niewielkie zmiany w procesie technologicznym konfekcjonowania erytropoetyny alfa przyczyniły się do zmiany immunogenności niektórych epoetyn (przede wszystkim dotyczyło to preparatu Eprex) i wytwarzania przeciwciał przeciw erytropoetynie z następowym PRCA. Jak wynika z dotychczasowych doświadczeń wymagania stawiane biosymilarykom przed dopuszczeniem do stosowania u ludzi są znacznie większe niż tylko potwierdzenie ich biorównoważności farmakokinetycznej. Dotychczas nie ustalono jednak jednoznacznych i jednolitych wymagań stawianych przed dopuszczeniem takich leków do stosowania u chorych. Niezbędnym warunkiem otrzymania zgody na wytwarzanie biozgodnej erytropoetyny przez firmy farmaceutyczne będzie przeprowadzenie odpowiednich badań klinicznych oraz prowadzenie ścisłego nadzoru występowania działań niepożądanych po wprowadzeniu leku na rynek (11). Z tych powodów niektóre firmy farmaceutyczne zrezygnowały z dalszych badań nad biosymilarykami erytropoetyny i wprowadzania tych preparatów do praktyki klinicznej. Biosymilaryki erytropoetyny stosowane są obecnie w takich krajach jak Chiny, Indie, Korea i Kuba a aktywność biologiczna tych preparatów wykazuje dużą zmienność (12).

Modyfikacja cząsteczki erytropoetyny przez przyłączenie dodatkowych reszt kwasu sialowego doprowadziła do wydłużenia czasu póltrwania w surowicy . Na tej podstawie stworzono darbepoetynę alfa, która w przeciwieństwie do natywnej cząsteczki EPO zawiera nie trzy, ale pięć reszt węglowodanowych (13, 14). Struktura aminokwasowa EPO została zmodyfikowana w 5 miejscach (Ala30Asn, His32Thr, Pro87Val, Trn88Asn i Pro90Thr), w celu przyłączenia dodatkowych reszt węglowodanowych do cząsteczek asparaginy w pozycji 30 i 88 (13, 14). Darbepoetyna alfa przyłącza się do receptora dla EPO tak jak natywna, nie zmieniona cząsteczka EPO. Profil farmakokinetyczny tej glikoproteiny jest jednak odmienny. Eliminacja darbepoetyny alfa z krążenia jest wolniejsza, a czas półtrwania 3-krotnie dłuższy (25,3 vs 8,5 godziny po podaniu dożylnym u chorych hemodializowanych) (13, 14). Podanie podskórne wydłuża czas półtrwania nawet do 48,4 godzin (13) (tab. 1).

Dłuższy czas półtrwania darbepoetyny alfa pozwala na podawanie tego leku w dłuższych odstępach czasowych w porównaniu z epoetynami. Darbepoetynę alfa można podawać raz w tygodniu, a nawet co drugi tydzień w początkowym okresie leczenia niedokrwistości, a następnie raz na 3-4 tygodnie w celu utrzymania stabilnego stężenia hemoglobiny we krwi (15).

Darbepoetyna alfa wykazuje podobną skuteczność, jak epoetyny w leczeniu niedokrwistości towarzyszącej przewlekłym chorobom nerek (16). Lek ten jest stosowany w praktyce klinicznej od 2002 r., a koszt terapii wydaje się być zbliżony do nakładów ponoszonych na zakup epoetyn (16).

Poza jednym opisanym w piśmiennictwie przypadkiem zespołu PRCA u chorego leczonego darbepoetyną alfa nie obserwowano powstawania przeciwciał anty-erytropoetynowych przy stosowaniu tego leku (17).

Kochendoerfer i wsp. opisali 166-aminokwasowy polipeptyd o sekwencji zbliżonej do EPO, wyróżniający się przyłączonymi do głównego łańcucha dwoma rozgałęzionymi peptydami, których celem było zwiększenie ładunku ujemnego cząsteczki i w konsekwencji przedłużenie czasu półtrwania in vivo (18). Aktywność biologiczna tego białka – SEP jest większa od aktywności epoetyny alfa dzięki 2-krotnie dłuższemu czasowi półtrwania (18). Jednak czas półtrwania SEP jest krótszy w porównaniu z darbepoetyną alfa (18), co zmniejsza szanse na wprowadzenie tego czynnika stymulującego erytropoezę do praktyki klinicznej.

CERA jest nowym czynnikiem stymulującym erytropoezę (syntetyczny polipeptyd sprzężony z metoksy-polietyleno-glikobursztynylo-butylowym kwasem). Ostatnio zakończono wieloośrodkowe badania przedkliniczne (faza III). Cztery badania I fazy wykazały, że CERA w sposób zależny od dawki pobudza erytropoezę i charakteryzuje się znacznie dłuższym od darbepoetyny alfa czasem półtrwania (19). Po podaniu dożylnym jak i podskórnym czas półtrwania dla CERA wynosi około 130 godzin (20) (tab. 1). Taki profil farmakokinetyczny CERA umożliwi podawanie tego leku w dłuższych niż dla darbepoetyny alfa odstępach czasu. Dotychczas wykazano, że podobny wzrost stężenia hemoglobiny we krwi uzyskuje się podając CERA jeden raz w tygodniu i raz na 3 tygodnie (21).

Koncepcja stworzenia białka fuzyjnego pobudzającego receptor dla EPO wiąże się z jego dimeryzacją po przyłączeniu agonisty, jako procesu niezbędnego dla aktywacji szlaku wewnątrzkomórkowego (22). Białka fuzyjne zbudowane są z 2 fragmentów polipeptydowych o dużym powinowactwie do receptora dla EPO oraz peptydu łączącego (23).

Dimeryczne białko EPO-EPO z 6-aminokwasowym peptydem łączącym uzyskane metodą rekombinacji DNA posiada zbliżony do natywnego EPO profil farmakokinetyczny oraz 3-4 krotnie wyższą aktywność biologiczną (24).