Op weg naar nieuwe behandelingen voor bronchopulmonale dysplasie.

Ondanks vooruitgang in neonatologie, blijft bronchopulmonale dysplasia (BPD) een frequent en belangrijk gevolg van prematuriteit. Nieuwe behandelingsstrategiën zijn nodig om de respiratoire outcome van ex-prematuren te verbeteren. De ontwikkeling van farmacologische behandelingen voor BPD was tot nu weinig succesvol. Op dit moment zijn budesonide-surfactant co-administratie, mesenchymale stamcellen en IGF1 beloftevolle kandidaten voor verder onderzoek, maar vele andere kandidaatmoleculen leidden niet tot succes. De doelstelling van deze thesis was het zoeken naar nieuwe behandelingsstrategiën voor BPD en het verbeteren van de onderzoeksmethodes die noodzakelijk zijn voor de verschillende fasen van geneesmiddelenontwikkeling.

In een eerste groep hoofdstukken poogden we de methoden voor exploratief en preklinisch onderzoek naar BPD te verbeteren. Diermodellen blijven de hoeksteen van het onderzoek naar BPD, maar heel wat onderzoeksresultaten waren in het verleden niet vertaalbaar naar mensen. Onze hypothese is dat het gebrek aan prematuriteit in veel diermodellen de translatie naar de klinische setting bemoeilijkt. In hoofdstuk 1 toonden we aan dat prematuriteit alleen, in de afwezigheid van hyperoxie, leidt tot een veranderde long functie en structuur in neonatale konijnen. We denken dat het verschuiven van de focus van het effect van hyperoxie en mechanische ventilatie naar het effect van prematuriteit, de zoektocht naar nieuwe behandelingen voor BPD zou kunnen bevorderen. Een tweede mogelijke reden voor de moeizame translatie van bevindingen uit dierexperimentele studies, zou wel eens het gebrek aan rigoreuze onderzoeksmethodes kunnen zijn, waarmee bias vermeden wordt. Een typische uitkomstmaat voor BPD onderzoek is “mean linear intercept”, een maat die de alveolaire structuur karakteriseert. Helaas wordt deze maat vaak op een suboptimale manier bepaald, die erg gevoelig is voor bias. In hoofdstuk 2 ontwikkelden en valideerden we een semi-automatische methode voor een snelle en reproduceerdbare meting van de “mean linear intercept”.

In een tweede groep hoofdstukken gebruikten we het eerder beschreven preterme konijnenmodel om te zoeken naar nieuwe behandelingsstrategiën. In dit model leidt een combinatie van prematuriteit en hyperoxie tot een functioneel, structureel en vasculair phenotype dat doet denken aan BPD. Een eerste stap was de identificatie van nieuwe behandelingsdoelwitten, door middel van transcriptoom analyse, in hoofdstuk 3. In totaal waren 2217 gen transcripten significant gedysreguleerd in de longen van preterme konijnen pups die voor 7 dagen werden blootgesteld aan hyperoxie. We identificeerden clusters van gedysreguleerde genen met een functie in inflammatie, long ontwikkeling, vasculaire ontwikkeling en metabolisme van reactieve zuurstofradicalen. Verder leidde analyse van de regulatoren hogerop in de genexpressiecascade tot voorspellingen voor nieuwe behandelingstrategiën.

Een van deze nieuwe strategiën was het gebruik van simvastatine. In hoofdstuk 4 evalueerden we het effect van simvastatine op longziekte in preterme konijnen die werden blootgesteld aan hyperoxie. We bemerkten een gunstig effect op longfunctie en vasculaire remodelering, wat dit tot een interessante strategie maakt voor verder onderzoek. Meer kennis over het exacte werkingsmechanisme is nodig, omdat we ondanks het gunstige effect op het phenotype, de voorspelde gentranscriptieveranderingen uit de transcriptoom analyse, niet konden bevestigen. Tot slot zagen we in dieren behandeld met simvastatine ook een onverwachte mortaliteit, wat pleit voorzichtigheid tijdens de verdere ontwikkeling van dit geneesmiddel.

Een recente klinische trial toonde een gunstig effect aan van repetitieve toedieningen van een surfactant-budesonide mengsel, op de incidentie van BPD. De belangrijke genexpressieverstoring van veel inflammatoire mediatoren in de transcriptoom analyse, suggereerde dat het preterme konijnen model een goed model zou zijn om deze strategie verder te onderzoeken. In hoofdstuk 5 toonden we aan dit model kan gebruikt worden voor onderzoek naar intratracheaal toegediende medicijnen tegen BPD, iets wat voordien enkel mogelijk was in premature schapen en bavianen. Met een intratracheale injectie van gelabeld surfactant of saline in spontaan ademende konijnenpups, konden we een mooie distributie aantonen. In hoofdstuk 6, gingen we dan het effect van een mengsel van surfactant en budesonide na. We konden aantonen dat een enkele dosis van 0,25mg/kg budesonide in surfactant was even (en zelfs meer) effectief dan een dagelijks repetitief doseringsschema. Dit suggereert dat in toekomstige klinische studies de cumulatieve dosis budesonide best laag wordt gehouden.

In een laatste groep hoofdstukken focusten we op het verbeteren van de methodes van klinische onderzoek met pasgeborenen. Elke beloftevolle therapie voor BPD zal ooit een klinische evaluatie moeten ondergaan. Klinische trials zijn al een hele opgave in eender welke populatie, maar stellen onderzoekers voor specifieke uitdagen in pasgeborenen. Wat betreft de beschikbaarheid van onderzoeksinstrumenten blijven pasgeborenen een “weespopulatie”: hoewel neonaten bijvoorbeeld betrekkelijk meer neveneffecten ondervinden van medicamenteuze behandelingen, zijn er geen geschikte instrumenten beschikbaar om deze veiligheidsevents op een gestandardizeerde manier te rapporteren. In hoofdstuk 7 ontwikkelden we, met de inbreng van een breed spectrum aan belanghebbenden, een consensus schaal om de ernst (“severity”) van neveneffecten in te schatten. Deze schaal kan de veiligheidsinformatie beschikbaar uit verschillende studies en centra meer vergelijkbaar maken.

Tenslotte zijn klinische studies met pasgeborenen ook op ethisch vlak moeilijk. Er is een gebrek aan empirische data over de perspectieven van ouders op deelname aan een neonatal klinische studie. In hoofdstuk 8 toonden we, met een goed geconstrueerde vragenlijst, dat ouders over het algemeen tevreden zijn met hun eerdere deelname. Bijna geen enkele ouder rapporteerde angst, stress of schuldgevoelens wanneer hij/zij terugkeek op deelname aan de klinische studie. Een belangrijke minderheid was zich niet (meer) bewust van de typische karakteristieken van de klinische studie: zoals de potentiële evenwaardigheid van de vergeleken behandelingen, de mogelijkheid op neveneffecten, de aanwezigheid van een controle group, randomisering en blindering. De tevredenheid over de follow-up na de studie was verder eerder laag. Onderzoeksgroepen moeten zouden duidelijker moeten communiceren over de werkwijze van een klinische studie en de geplande opvolging tijdens een “informed consent” gesprek.

We concluderen dat we met deze thesis de zoektocht naar nieuwe behandelingsmethoden voor BPD op verschillende manieren hebben vooruitgebracht. Langsheen de verschillende fasen van het geneesmiddelenontwikkelingsproces, werkten we aan nieuwe methoden en hypothesen die verder onderzoek naar het verbeteren van de respiratoire toestand van exprematuren, kunnen vooruitstuwen.