Download docx - Journal Reading Thalassemia

Transcript
Page 1: Journal Reading Thalassemia

Pengubah Ekspresi Gen γ-Globin dan Pengobatan Thalasemia β

Anjana Munshi, Sneha Dadeech, M. Sai Babu dan Preeti Khetarpal

Abstrak

Thalasemia β merupakan penyakit genetik autosomal resesif dengan banyak gen yang

terlibat. Penyakit ini merupakan kelainan heterogen yang bervariasi dalam mekanisme

inaktivasi dari gen β-globin. Walaupun genotip tampak serupa, namun pasien thalasemia β

memiliki variabilitas dalam anemia, tahap pertumbuhan, dan hepatosplenomegali serta

kebutuhan transfusi. Faktor genetik mungkin berbeda pada berbagai ras maupun etnik

tertentu yang menentukan terapi serta pencegahan. Di samping keberhasilan terapi thalasemia

β dalam beberapa dekade terakhir, namun thalasemia β masih merupakan penyebab kematian

dan kecacatan dini di negara maju maupun berkembang.Faktor yang mungkin mempengaruhi

tingkat keparahan dari anemia pada thalasemia dapat diwariskan maupun tidak.Faktor yang

diwariskan termasuk tipe dari thalasemia β, keturunan thalasemia α, dan faktor yang

mempengaruhi produksi fetal hemoglobin (HbF). Pada bagian ini, akan dibahas mengenai

pengubah gen yang telah diketahui dan juga obat-obatan yang digunakan dan sedang dalam

uji klinik untuk mengatur ekspresi gen globin.

Kata Kunci: Hemoglobinopati, γ globin, hemoglobin fetal, gen pengubah, penemuan obat

1. Pendahuluan

1.1 Pendahuluan umum

Thalasemia merupakan kelainan monogenik paling umum di dunia, dan secara global

diperkirakan terdapat 270 juta karier, serta 80 juta diantaranya merupakan karier dari

thalasemia β. Thalasemia β tersebar pada populasi Mediterania, Asia Tenggara, Afrika, dan

Timur Tengah. Prevalensi rata-rata penyakit ini di India yaitu 3,3%. Penyakit ini telah

menjadi jauh lebih umum saat ini di Eropa utara dan tengah, termasuk Jerman, diakibatkan

1

Page 2: Journal Reading Thalassemia

oleh adanya imigrasi. Thalasemia merujuk kepada suatu ragam kelompok dengan kelainan

hemoglobin yang ditandai dengan kurangnya sintesis dari satu atau lebih rantai globin (α, β,

γ, δβ, γδβ, δ, dan εγδβ).Thalasemia β terjadi ketika terdapat defisiensi pada β-globin, yang

diakibatkan oleh penurunan regulasi langsung pada sintesis struktur rantai β normal.Namun,

fenotip thalasemia dapat pula timbul dari variasi struktur rantai β jika disintesis pada saat

tingkat sintesis berkurang. Bentuk yang paling parah dari thalasemia ditandai oleh ketiadaan

dari HbA (α2β2) yang dihasilkan dari warisan dua alel homozigot thalasemia β. Hal ini

biasanya muncul sebagai anemia yang mengancam yang memerlukan transfusi darah sejak

kecil. Pewarisan satu alel thalasemia β biasanya asimtomatik secara klinis, namun dapat

menunjukkan anemia ringan.

Lebih dari 200 mutasi dari gen β-globin yang dapat merujuk pada thalasemia β mayor

telah teridentifikasi di dunia. Mutasi delesi sangat jarang; mutasi yang terbanyak yaitu mutasi

titik pada daerah fungsional dari gen β-globin yang penting. Mutasi splice dan yang

berlangsung pada region promotor cenderung menyebabkan reduksi, daripada ketiadaan total

dari rantai β-globin, dan hal ini menyebabkan penyakit yang lebih ringan. Mutasi nonsense

dan frameshift cenderung tidak menghasilkan rantai β-globin sama sekali sehingga penyakit

yang timbul cenderung lebih berat (kehilangan fungsi). Keparahan anemia yang disebabkan

oleh thalasemia β tergantung dari mutasi yang ada dan apakah hasil mutasi tersebut

menyebabkan reduksi dari produksi β-globin (disebut thalasemia β+) atau ketiadaan dari β-

globin sama sekali (disebut thalasemia β0). Terdapat mutasi umum yang berbeda pada

masing-masing etnik dengan kecenderungan penyakit ini.

2. Heterogenitas Klinis pada Thalasemia β

Manifestasi klinis dari thalasemia β sangat bervariasi, dari asimtomatik sampai yang

paling parah dan membutuhkan transfusi. Namun, variabilitas spesifik dari manifestasi klinis

belum dimengerti sampai saat ini. Gambaran klinis dari beberapa pasien mungkin merupakan

manifestasi akut maupun kronis, yang mengakibatkan kerusakan organ yang berat. Pada

pasien lain, penyakit ini mungkin bermanifestasi ringan dengan morbiditas yang rendah.

3. Faktor yang Mempengaruhi Keparahan Klinis

Berbagai faktor telah ditemukan untuk memodulasi fenotip thalasemia β. Hal ini termasuk

adanya thalasemia α, peningkatan level HbF, haplotip yang berhubungan dengan β-globin

dan site kromosom yang berbeda dari kromosom 11. Keturunan dari delesi satu gen α-globin

2

Page 3: Journal Reading Thalassemia

dengan thalasemia β dapat menghasilkan fenotip yang lebih ringan, dimana delesi dari dua

gen α-globin dihubungan dengan thalasemia intermediet. Hemoglobin fetal merupakan salah

satu dari pengubah mayor dari keparahan penyakit seseorang dengan thalasemia β. Karena

keparahan dari homozigot thalasemia β berkaitan langsung dengan ketidakseimbangan antara

rantai α-globin dan β-globin, bahkan kadar yang rendah dari γ-globin pada sel F mereduksi

kelebihan relatif dari α-globin dan menyediakan suatu pertahanan selektif pada sel yang

memproduksi HbF pada saat eritropoiesis inefektif, pada thalasemia β yang paling berat.

Faktor yang dapat mengurangi derajat keparahan dari ketidakseimbangan (dengan mereduksi

rantai α atau meningkatkan β dan atau γ-globin) dapat memperbaiki kondisi klinis. Oleh

karena itu, pertahanan selektif ini dapat menjelaskan peningkatan kadar HbF pada homozigot

thalasemia β. Adanya variasi genetik yang berkelanjutan memproduksi hemoglobin fetal

memiliki dampak yang kuat dalam memperbaiki kondisi klinis.

4. Peningkatan Kadar Hemoglobin Fetal (HbF)

Kadar HbF (α2γ2) sekitar 90% lebih dari hemoglobin total saat lahir. Sintesisnya

menurun selama trimester ketiga, dan tahun pertama kehidupan, yang akan digantikan oleh

Hb dewasa (α2β2) secara bertahap. Peningkatan kadar HbF pada dewasa dapat didapat dari

kelainan genetik pada produksi hemoglobin atau berasal dari berbagai kondisi hematologis

yang didapat (seperti insufisiensi plasenta) pada bayi yang baru lahir dari ibu yang mengidap

diabetes, anemia berat, displasia bronkopulmoner, dan penyakit jantung sianotik. Penekanan

eritropoietik dan hipoksemia juga menunjukkan kecenderungan untuk meningkatkan

produksi HbF. Penambahan ikatan rantai γ-globin dengan rantai α yang berlebih dan

penurunan keseimbangan antara rantai α dan β-globin disebabkan karena ketiadaan rantai β-

globin, mengurangi efek merusak pada rantai β yang tidak terikat di intraseluler. Hal ini akan

mengurangi eritropoiesis tidak efektif dan HbF fungsional diproduksi di prekursor sel darah

merah yang membantu durasi peredaran sel darah merah lebih lama dalam sirkulasi.Induksi

dari ekspresi hemoglobin fetal pada sel eritroid merupakan pendekatan yang penting pada

pasien dengan penyakit hemoglobin.

5. Pengubah Genetik dari Ekspresi Gen γ-globin

Untuk memahami klinis maupun hubungan molekuler, sangat penting untuk mengingat

patofisiologi utama yang menjadi penentu dalam keparahan thalasemia β yang lebih daripada

ketidakseimbangan rantai globin alfa/non-alfa. Oleh karena itu, berbagai faktor yang dapat

3

Page 4: Journal Reading Thalassemia

mereduksi ketidakseimbangan rantai globin alfa/nonalfa dapat memperbaiki gambaran klinis.

Mutasi tertentu pada region promotor β-globin dikaitkan dengan peningkatan ekspresi rantai

γ yang berasal dari kromosom yang sama. Hal ini diketahui sebagai pengubah primer. Saat

ini, telah diketahui terdapat variasi genetik yang memodulasi kadar HbF, namun berada di

luar gen Hb (pengubah sekunder). Pengubah ini, diketahui sebagai pengubah sekunder, yang

secara primer bertindak langsung untuk mengubah patofisiologi penyakit yang telah

diketahui.

5.1.Pengubah Primer

Pengubah primer telah diketahui sebagai mutasi yang berbeda pada gen β-globin yang

berujung pada berbagai tingkat keparahan dari penyakit. Derajat keparahan dari thalasemia β

berkisar dari mutasi (β0) yang menyebabkan ketiadaan sama sekali dari produksi β-globin

sampai ke yang masih memproduksi β-globin namun sangat sedikit (β+). Warisan dua gen β+

seperti -28 ATA box (A → G) kodon 19 (A → G); -90

C → T, -88 C → A; -88 C → T, -87 C → A; -87 C → G, -87 C → T; -86 C → G, 31 A → G

cenderung menghasilkan penyakit yang ringan.

Beberapa mutasi thalasemia β berlangsung tersembunyi dan menunjukkan suatu bentuk

penyakit yang ringan.Mutasi tersering adalah mutasi -101 (C → T) yang berinteraksi dengan

alel β thalasemia berat yang berbeda dan menghasilkan penyakit yang ringan.Sedangkan

warisan alel thalasemia β berat (β0) dengan alel hemoglobin E (HbE) juga menghasilkan

variabilitas fenotip.Alternatif padasplicing Pre-mRNA HbE globin, jumlah mRNA spliced

juga menentukan variabilitas fenotip.

5.2.Pengubah Sekunder

Pengubah sekunder mempengaruhi keparahan klinis dari penyakit dengan mereduksi

ketidakseimbangan rantai globin, oleh karena itu dapat menghasilkan bentuk fenotip klinis

yang lebih ringan. Studi pada genom telah menunjukkan hubungan antara polimorfisme

genetik pada tiga lokus mayor Xmn1-HBG2, HBS1L-MYB region intergenik (HMIP) pada

kromosom 6q23, dan BCL11A pada kromosom 2p16, yang dapat dihitung sebagai proporsi

relative pada variasi fenotip pada kadar HbF. Gen yang mengkode faktor transkripsi zinc

finger dan homeobox 2 (ZHX2) berlokasi pada 8q24 muncul sebagai gen yang potensial

untuk mengatur regulasi γ-globin.

4

Page 5: Journal Reading Thalassemia

- Situs Restriksi Xmn-1 (Xanthomonas maniholis-1)

Adanya satu polimorfisme situs restriksi Xmn-1 pada posisi -158 dari gen Gγ

telah dihubungkan dengan peningkatan produksi dari HbF pada dewasa dengan

penekanan eritropoiesis. Mutasi spesifik (C T) pada posisi -158 regio promotor

dari gen Gγ membentuk situs restriksi untuk endonuclease Xmn-1. Ekspresi tertinggi

dari HbF pada masa dewasa telah diketahui dapat memperbaiki morbiditas dan

mortalitas pada penyakit sel sabit. Nemati et.al. telah mempelajari frekuensi situs

polimorfisme Xmn1 pada pasien thalasemia β mayor dari Iran Barat. Penelitian

tersebut menunjukkan bahwa dengan adanya situs polimorfisme menyebabkan

pengaruh positif pada produksi HbF dan persen Gγ, yang dapat meningkatkan gejala

klinis pada pasien thalasemia β. Pada penelitian lain oleh Pandey et.al., ditemukan

bahwa fenotip pasien penyakit sel sabit di India sedikit banyak dipengaruhi oleh

polimorfisme Xmn1.

Pada penelitian terkini, kami mengevaluasi hubungan antara polimorfisme

Xmn1 dengan kelompok thalasemia β ringan, sedang dan berat dan dengan anemia

sel sabit. Hubungan yang signifikan antara genotip TT dan alel T diobservasi dengan

fenotip penyakit yang ringan. Sebagai tambahan, kami juga mengevaluasi hubungan

antara polimorfisme Xmn1 dengan kadar HbF untuk mengetahui apakah perubahan

fenotip homozigot thalasemia β sama dengan anemia sel sabit dengan memodulasi

kadar HbF. Didapatkan perbedaan yang signifikan pada kadar HbF tinggi dan rendah

dalam CC, CT, dan TT dengan P<0,01. Penelitian ini menunjukkan bahwa

peningkatan ekspresi γG-globin yang berhubungan dengan polimorfisme Xmn1

dapat memperbaiki keparahan klinis pada thalasemia β seperti pada populasi studi

anemia sel sabit.

- Zinc-fingers dan gen homeoboxes 2 (ZHX2)

Gen yang mengkode ZHX2 atau KIAA0854 pada manusia terletak pada

kromosom 824.13 pada posisi 123863082-124055936. Empat kode exon untuk 837

asam amino sekitar 92 kDa. mRNA ZHX2 diekspresikan pada berbagai jaringan.

ZHX2 merupakan repressor transkripsional dan telah diketahui sebagai faktor yang

terlibat dalam postnatal represi dari ekspresi gen fetal.Selain itu, ZHX2 merupakan

kandidat gen baru untuk regulasi globin di sel eritroid.Pada tahun 2005, Parencheri

5

Page 6: Journal Reading Thalassemia

et.al. menunjukkan bahwa overekspresi dari transgenetik ZHX2 memulihkan represi

H19 pada BALB/cj, yang artinya gen ini bertanggung jawab dalam pewarisan

persisten dari α-fetoprotein (Afp) dan H19 yang ditranskripsikan pada level tinggi

pada hati janin mamalia namun dengan cepat ditekan saat postnatal. Down-regulasi

dari ZHX2 telah didemonstrasikan pada 2 subjek HPFH-2 dengan menggunakan

real-time PCR.

Gen ZHX2 bertepatan pada sifat kuantitatif lokus (QTL) pada kromosom 8q

yang telah dilaporkan mempengaruhi tingkat hemoglobin fetal mutlak. Secara

bersama-sama, ZHX2 merupakan sebuah gen kandidat yang baik untuk mengatur

ekspresi gen γ-globin. Aussara Panya et al. menunjukkan efek dari overekspresi gen

ZHX2 dan down- regulasi ekspresi γ-globin padasel K562. Lebih lanjut, penelitian

mereka mendukung bahwa ZHX2 terlibat dalam represi dari gen γ-globin, tetapi juga

memberikan bukti bahwa ZHX2 memiliki efek langsung pada tingkat ekspresi γ-

globindan mungkin berpartisipasi dalam regulasi gen globin. Dalam studi lain, de

Andrade et al. melaporkan down- regulasi dari ZHX2 pada sel CD34 + telah ada

dalam kondisi hemoglobin fetal yang tinggi.

- Limfoma sel B/Leukimia Gen 11A (BCL11A)

Gen BCL11A sangat penting bagi perkembangan limfoid yang normal dan

telah dikaitkan dengan keganasan dalam bidang hematologi. Gen BCL11A awalnya

diidentifikasi dari penyimpangan translokasi kromosom yang melibatkan lokus

rantaiimunoglobulin-berat yang terdeteksi pada sel B non-Hodgkin limfoma. Gen ini

mengkode kruppel-link protein zinc finger yang mengandung 3 motif C2H2 zinc

finger, daerah kaya prolin, dan domain asam. Gen BCL11A terletak di kromosom

2p16.1 yang diekspresikan terutama di otak, limpa, dan testis.

Sebuah studi telah menunjukkan bahwa SNP intronic di BCL11A, rs11886868

sangat berhubungan dengan kadar HbF dalam studi kohort pasien dengan anemia sel

sabit, ini menunjukkan bahwa varian BCL11A, dengan memodulasi tingkat HbF,

bertindak sebagai faktor perbaikan penting dari anemia sel sabit dan kemungkinan

mereka bisa membantu memperbaiki gangguan hemoglobin lainnya. Genotip SNP

lainnya yaitu rs4671393 dan rs7557939 dalam studi kohort penyakit sel sabit Brasil

6

Page 7: Journal Reading Thalassemia

telah menunjukkan bahwa SNP ini lebih terkait dengan variasi tingkat HbF

dibandingkan rs11886868.

Dalam penelitian terbaru, kami mengevaluasi asosiasi rs11886868 gen

BCL11A dengan kelompok β-thalasemia ringan, sedang, dan berat dan anemia sel

sabit. Sebuah hubungan yang signifikan dari genotipe CC dan alel C diamati dengan

fenotip penyakit yang ringan pada β-thalasemia dan juga anemia sel sabit.

- Friend of Protein (FOP)

FOP arginine metiltransferase telah dilaporkan sebagai salah satu target

protein arginine metiltransferase 1 (PRMT1), yang secara stabil berinteraksi dengan

kromatin. Awalnya protein ini dipelajari karena perannya dalam aktivasi gen

dependen estrogen dan peralihan hemoglobin. Penelitian ini telah menunjukkan

bahwa peran dari FOP di sel transgenik hati janin murine untuk lokus β-globin

menunjukkan peningkatansignifikan dari ekspresi dari kedua embrio tikus dan

progenitor eritroid darah perifer manusia dewasa sehingga terjadi up-regulasi dari γ-

globin dan peningkatan produksi HbF. Sebagai hasilnya, tingkat HbF

dilaporkanmeningkat dari awalnya 6 % sampai 7 % menjadi rata-rata sekitar 27 %.

Telah diamati bahwa tingkat BCL11A tidak diubah, tetapi tingkat penentuan jenis

kelamin di wilayah protein Y - box 6 (SOX6) tampaknya berkurang. Oleh karena itu,

ada kemungkinan bahwa deplesi FOP meningkatkan ekspresi globin melalui

pengurangan SOX6.

- Region Penentu Jenis Kelamin X-box 6 (SOX6-SRY)

SOX6 memiliki peran penting dalam silencing gen globin embrio.Gen ini

mengkodekan anggota dari subfamily D region penentu jenis kelamin yang

berhubungan dengan factor transkripsi y. Ini ditandai dengan domain DNA-binding

yang disebut kotak kelompok mobilitas tinggi dan memiliki kemampuan untuk

mengikat alur kecil DNA. Protein yang dikodekan adalah sebuah aktivator

transkripsi yang diperlukan untuk perkembangan normal dari sistem saraf pusat,

kondrogenesis, dan pemeliharaan sel-sel otot jantung dan rangka. Protein ini

berinteraksi dengan subfamili lainnya untuk mengaktifkan ekspresi gen. splicing

alternatif mengarah ke beberapa varian transkripsi.Pertama-tama, SOX6 diamati

berperan dalam silencing dari gen globin embrio tikus. Ia mengikat diri ke promotor

7

Page 8: Journal Reading Thalassemia

γ-globin murine seperti yang diamati oleh presipitat kromatin imun. Telah ditemukan

pula bahwa SOX6 berinteraksi dengan BCL11A, meskipun SOX6 sangat terikat

dengan promotor gen globin menunjukkan bahwa interaksi protein-protein SOX6-

BCL11Amungkin melibatkan lengkung kromatin. SOX6 membutuhkan BCL11A

untuk mengikat promotor γ-globin. Penelitian telah menunjukkan bahwa kerja dari

SOX6 di eritroblast manusia menyebabkan up-regulasi minimal dari HbF tetapi

ketika dikombinasikan dengan BCL11A, produksi HbF terlihat lebih meningkat.

- KLF1

KLF1, dikenal sebagai faktor eritroid mirip Kruppel, adalah protein zinc finger

yang mengikat CACCC pada gen globin tikus dewasa maupun manusia. Protein ini

penting untuk ekspresi gen yang bertanggung jawab untuk ablasi pada tikus yang

menyebabkan letal embrio karena anemia berat. Penelitian telah menunjukkan bahwa

baik ekspresi gen embrio tikus endogen dan globin janin manusia dengan benar

diatur down-regulasinya dalam Eklf - / - tikus. Peran peralihan dari hemoglobin pada

protein ini diidentifikasi dalam studi lebih lanjut. Scan GWAS diikuti dengan analisis

hubungan dari sebuah keluarga yang termasuk dalam 27 anggota menunjukkan

bahwa 10 dari 27 anggota telah memperoleh fenotip hemoglobin fetal yang

diturunkan secara persisten. Dalam penelitian ini, sebuah mutasi nonsense di gen

KLF1 diidentifikasi, yang mengablasi domain DNA terikat, menghasilkan suatu

haploinsufisiensi pada heterozigot. Tingkat HbF yang ditemukan bervariasi antar

individu dalam anggota keluarga, menunjukkan pengaruh faktor genetik dan

lingkungan. Sebagai tambahan pada promotor gen globin yang terikat, KLF1

dilaporkan menunjukkan ikatan yang kuat dengan promotor BCL11A, sehingga

mengaktifkan ekspresinya dalam eritroblast manusia dewasa. KLF1 telah ditemukan

untuk memediasi efek alih melalui mekanisme ganda, bertindak baik pada globin dan

BCL11A promotor. Zhou et al. juga menemukan bahwa kurangnya tingkat KLF1

pada tikus yang diubah secara genetik mengakibatkan tingkat BCL11A mRNA dan

protein yang menurun. Para peneliti menemukan bahwa ada pengikatan yang kuat

antara KLF1 ke promotor Bcl11A. Selanjutnya, ekspresi transgen embrio tikus dan

globin janin manusia yang ditemukan sangat meningkat jika KLF1 berkurang.

Serupa dengan ini, ditemukan bahwa ketika KLF1 bekerja pada eritroblast manusia

dewasa, terjadi up-regulasi dari ekspresi gen γ-globin. Oleh karena itu, berdasarkan

8

Page 9: Journal Reading Thalassemia

data genetik dan fungsional menunjukkan bahwa KLF1 memiliki peran penting pada

janin yang berubah saat dewasa. Namun, peningkatan ekspresi sel 2 sampai 3 kali

lipat pada orang dewasa dibandingkan sel-sel janin, yang menghasilkan hubungan

KLF1 ini dengan β – promotor dan γ-promotor di kedua, masih belum jelas.

- Region DNA HBSL1-MYB

Dalam GWAS, yang dirancang untuk mengidentifikasi polimorfisme terkait

dengan variabilitas ekspresi HbF pada manusia yang tidak anemis, telah

teridentifikasi varian intergenik antara HBSL1 dengan MYB. Data menunjukkan

bahwa daerah intergenik yang paling terkait dengan ekspresi HbF dan terdiri dari

sifat regulator. Hubungan keseimbangan, yang paling erat terkait dengan tingkat

HbF, adalah antara HBS1L dan gen MYB, yang ada pada untai DNA yang

berlawanan. Tiga situs hipersensitif telah ditemukan dalam wilayah itu. Situs ini

telah diakui sebagai tanda karakteristik kromatin aktif, termasuk asetilasi histon dan

RNA polimerase II yang mengikat eritroid, tapi tidak dalam sel non-eritroid. HBS1L

seharusnya menjadi gen “rumah tangga” karena ekspresinya yang teratur. Sedangkan

MYB memiliki lebih banyak pola ekspresi restriksi dan penting untuk

pengembangan eritroid.

Penelitian telah membandingkan profil ekspresi dari 5 gen dalam region ini,

termasuk MYB dan HBS1L, dalam kultur eritroid dari 12 orang dengan kadar HbF

yang tinggi dan 14 orang dengan kadar normal. Dalam penelitian ini, baik MYB dan

HBS1L di down-regulasi pada seseorang dengan kadar HbF tinggi, sedangkan 3 gen

lainnya tidak berubah pada tingkat ekspresinya.

Overekspresi dari MYB gen penghambat ekspresi globin terjadi di dalam sel

eritroleukemia manusia, sedangkan overekspresi dari HBS1L dilaporkan tanpa efek.

Para peneliti berspekulasi bahwa rendahnya tingkat hasil MYB di lebih sedikit

peristiwa siklus awal eritropoiesis dan bahwa awal pematangan eritroblast

menghasilkan sel darah merah yang mengandung tingkat HbF yang lebih tinggi.

Secara keseluruhan, MYB memiliki peran penting dalam eritropoiesis, dan studi

menunjukkan bahwa ia bertindak, sebagian, oleh transaktivasi dari KLF1 dan

ekspresi LMO2. 84 penelitian yang melibatkan genotipe dan resequencing telah

9

Page 10: Journal Reading Thalassemia

menemukan bahwa mutasi missense jarang memberikan bukti lebih lanjut untuk

keterlibatan MYB dalam memodulasi tingkat HbF.

- TR2/TR4 DR eritorid kompleks definitive

Sebuah represor gen ε-globin embrio manusia, Pengulangan langsung ( DR )

kompleks eritroid-definitif yang terdiri dari heterodimer reseptor nuklir 2 yaitu TR2

dan TR4. Studi in vitro telah menemukan bahwa dimer ini, bersama dengan faktor

nuklir COUP TFII mengikat DRs di promotor gen ε-globin. Kemudian, ia mengikat

pengulangan yang sama dengan promotor gen γ- globin. Pertukaran transgen

endogen embrio murine untuk gen globin dewasa dan janin untuk manusia γ - globin

dewasa tertunda pada tikus yang null untuk TR2 / TR4. Berbeda dengan ini, ekspresi

dominan hasil TR4 negatif menghasilkan hilangnya ekspresi kedua gen embrio

endogendan transgen silencing pada γ–globin manusia. Sebuah mutasi pada -117 dari

γ – globin promotor ditunjukkan untuk dihubungkan dengan HPFH, sehingga

mempengaruhi elemen DR dan mempengaruhi faktor pengikatan, yang

menambahkan bukti bahwa heterodimer ini memiliki peran dalam represi selektif

pada gen γ – globin manusia.

- COUP-TFII

COUP-TFII dikenal sebagai salah satu dari 2 faktor yang diperlukan untuk

transkripsi gen ovalbumin ayam. COUP-TFII kemudian ditemukan untuk mengikat

promotor γ-globin DR in vitro. Mutasi elemen DR mengakibatkan derepresi ekspresi

transgen γ–globin pada tikus dewasa, menunjukkan bahwa situs DR terlibat

dalamsilencing gen globin fetal. Sebuah model in vitro perkembangan eritroblast

primer manusia digunakan untuk menunjukkan bahwa stem sel sitokin, melalui

aktivasi Erk1 / 2 dan / atau p38 mitogen melalui jalur protein kinase diaktifkan

menekan ekspresi COUP-TFII di mRNA dan tingkat protein, menghasilkan reduksi

besar dalam pengikatan pada promotor γ – globin.

- NF-E4

NF-E4 diidentifikasi sebagai komponen dari "protein pemilih," yang terikat ke

elemen pemilih di promotor proksimal-globin dalam sel K562 eritroleukemia

manusia; NFE4, dalam hubungannya dengan faktor transkripsi CP2, memfasilitasi

10

Page 11: Journal Reading Thalassemia

transkripsi gen γ-globin. Unsur tahap pemilih hanya terbatas pada spesies yang

memiliki gen γ-globin dan tidak pada spesies yang tidak memiliki HbF. p22 NF-E4

bertindak sebagai "penggerak" dari transkripsi γ-globin melalui interaksi dengan CP2

untuk merekrut P45 NF-E2 dan kemudian RNA polymeraseII ke promotor. Bukti

lebih lanjut mendukung peran NFE4 dalam produksi HbF adalah bahwa, suatu

mutasi HPFH pada -202 menciptakan situs pengikatan baru untuk kompleks NF-E4-

CP2. Bentuk lainnya ini, p14 NF-E4, ternyata dihasilkan oleh inisiasi translasi dari

internal metionin, telah diperkirakan memainkan peran dalam down-regulasi gen γ-

globin atau silencing. Isoform kecil berlimpah dalam sel eritroid dewasa, dan

meskipun itu tidak mengikat promotor globin, tampaknya mereka berinteraksi

dengan CP2 dan mungkin berfungsi untuk menyerap NF-E2, yang mencegah

kompleksitas untuk mengaktifkan faktor di promotor γ-globin. Ekspresi paksa

p22NF-E4 pada tikus transgenik menyembunyikan pertukaran lokus β-globin

manusia tertunda, tanpa meningkatkan ekspresi HbF pada orang dewasa.

- GATA-1

GATA - 1 adalah anggota dari faktor transkripsi zinc finger dan memainkan

peran penting dalam pengembangan dan diferensiasi berbagai jenis sel , termasuk

megakariosit, eritrosit,eosinofil , dan sel mast. Lokus aktivasi transkripsi β - globin

dapat diselesaikan menjadi langkah-langkah molekul diskrit yang melibatkan

pembentukan berbeda kofaktor GATA – 1 di promotor dan daerah kontrol Locus

(LCR). Data menunjukkan bahwa GATA - 1 dapat bertindak baik sebagai represor

dan aktivator transkripsi gen. Interaksi antara GATA - 1 dan protein YY1 terlibat

dalam silencing gen ε - globin pada spesies primata dan non - primata. Selain itu ,

pengikatan kompleks GATA-1- FOG–1-NuRD ditunjukkan menghentikan gen

hematopoietik dalam sel eritroid.

GATA - 1 memiliki beberapa mitra protein, termasuk STAT3 , stat-5 , FOG -

1 , TAL - 1 , dan Gfi - 1b. GATA - 1 pertama kali diidentifikasi sebagai

transaktivator, namun kemampuannya untuk menengahi represi gen dapat dicapai

melalui urutan DNA pengikat yang berbeda, misalnya palindromic GATA-1 dan

situs GATA ganda. Kegiatan represor GATA-1 telah terlibat dalam mutasi alami

pada gen γ-globin yang diasosiasikan diciptakan dengan sintesis HbF persisten

setelah lahir. Ini termasuk mutasi titik di dasar -175(T → C) dan -173 (T → C) dari

11

Page 12: Journal Reading Thalassemia

promotor γ-globin, yang mengurangi pengikatan GATA-1 danmenghasilkan tingkat

HbF tinggi pada manusia dan tikus transgenik. Demikian juga,situs -567 dan -566

GATA-1 di Gγ- dan Aγ-globin promotor, masing-masing, telah ditemukan terkait

dengan gen silencing. Amrolia et al. mendefinisikan elemen represor diγ-globin 5'-

UTR, yang terikat oleh dua kompleksprotein, yang diidentifikasi sebagai GATA-1

dan regulator negatif di mana-mana. Dalam sebuah penelitian, disarankan bahwa

STAT3 mengikat γ-globin 5'UTR silencing transkripsi γ-globin sementara GATA-1

mengikat wilayah yang sama untuk meningkatkan γ-aktivitas promotor. Secara

kolektif, studi ini menunjukkan model dimana GATA-1 bertindak sebagai baik

represor langsung atau berinteraksi dengan faktor-faktor yang mengikat situs

kanonik terdekat untuk menhentikan ekspresi gen seperti yang diusulkan oleh

Amrolia dkk.

Hal ini didukung oleh Harju - baker et al ., Mutasi T3G di situs GATA 567

dari gen gamma - globin dalam keluarga Iran-Amerika yang dilaporkan terkait

dengan fenotip HPFH oleh David Chui.

5.3. Induksi Ekspresi Gen γ-globin

Tingkat HbF yang tinggi memodulasi fenotipe penyakit dan memperbaiki beratnya

thalasemia β dan komplikasi terkait yang menyebabkan timbulnya sebuah ide yang

menyatakan bahwa reaktivasi gen γ - globin akan menimbulkan pendekatan yang

menjanjikan untuk pengobatan penyakit ini. Strategi pengobatan dapat berdasarkan faktor-

faktor berikut: sebuah pemahaman patofisiologi; perspektif dari HbF untuk mengubah

manifestasi klinisnya; dan bahwa perubahan perkembangan pada gen γ - globin dapatdibalik

dengan mengendalikan mekanisme seluler dan molekulernya. Berbagai kadar induser HbF

yang berbeda untuk penggunaan klinis telah dilaporkan. Penelitian telah menunjukkan bahwa

ada sejumlah pemicu gen gamma - globin , seperti pengubah epigenetik dari HbF dan HbF

induser dari alam.

- Pengubah Epigenetik

Jika peristiwa molekuler yang terjadi selama pertukaran hemoglobin lebih

dipahami, ekspresi HbF dapat lebih diaktifkan dalam sel dewasa dan mungkin dapat

dipikirkan suatu pengobatan untuk thalasemia β.

12

Page 13: Journal Reading Thalassemia

Ekspresi gen mirip β-globin terdapat pada jaringan manusia dan perkembangan

tahap spesifik in vivo. Mekanisme yang terlibat dalam regulasi ekspresi gen globin

telah menjadi subjek pertimbangan selama bertahun-tahun. Penelitian telah

menyebabkan identifikasi faktor cis- dan trans- yang mengatur ekspresi cluster gen β-

globin. Studi tersebut juga menunjukkan peran penting pengubah epigenetik dari

ekspresi gen globin. Metilasi DNA dan asetilasi histon adalah dua modifikasi

epigenetik yang paling penting yang terlibat dalam regulasi sebagian besar gen

eukariotik, termasuk gen globin. Dengan demikian, dengan menargetkan silencing

epigenetik dari gen globin janin dapat menjadi pendekatan terapi baru untuk pasien

dengan thalasemia β.

Epigenetic modifier dari Hbf dapat dikelompokkan dalam beberapa kelas,

dengan mekanisme yang berbeda. Pembagian dari epigenic modifier gen ɣ-globin

antara lain : eritropoetin, asam lemak rantai pendek, dan agen sitotksik, azacytidin dan

hydroxycarbamide. (Tabel 1)

Banyak pemicu yang dapat menghambat aktivitas histone deacetilase (HDAC).

Sangat banyak dari pemicu tersebut dapat menghambat efek inhibitori pada

pertumbuhan sel, namun banyak juga dari mereka yang memicu peningkatan ekspresi

α-globin tanpa mempengaruhi poliferasi sel. Sel prekursor eritroid dari pasien

thalasemia β dapat dibedakan dari responnya terhadap pemicu yang sama.

Penggunaan kombinasi pemicu HbF yang menunjukkan mekanisme aksi yang

berbeda diharapkan dapat menunjang hasil.

Agen Sitotoksik

Observasi terhadap penggunaan agen sitotoksik yang dapat membantu

mereaktivasi sintesis HbF selama perbaikan sumsum tulang yang tersupresi

memberikan harapan pada penggunaan agen sitotoksik untuk tatalaksana kelainan

hemoglobin yang serius. Beberapa agen sitotoksik yang diperkirakan dapat

memodifikasi pola eritropoiesis dan meningkatkan ekspresi dari gen α-globin fetal

telah diteliti selama dua dekade terakhir. Agen sitotoksik mengaktifkan sel progenitor

dan mengontrol pertumbuhan selular untuk memicu regenerasi eritroid dan

pembentukan dari sel F. Obat cytotoxic seperti vinblastine, busulfan, cytosine,

arabinoside, dan hydroxyurea diketahui memicu HbF pada manusia melalui

13

Page 14: Journal Reading Thalassemia

mekanisme ini. Regenerasi yang cepat dari sel eritroid menyebabkan progenitor

dengan eHbF aktif secara selektif digunakan untuk maturasi.

Asam lemak rantai pendek (SCFAs)

Dua studi yang berbeda melaporkan bahwa anak dari ibu diabetes mempunyai

keterlambatan perubahan dari HbF ke Hb dewasa namun mekanisme yang

mendasarinya secara pasti belum diketahui, diketahui bahwa hydoxybutirat meningkat

selama kehamilan pada wanita diabetes. Perrin dkk mengobservasi bahwa butirat atau

asam lemak rantai pendek lainnya dapat berperan sebagai pemicu yang efektif pada

HbF domba.

Studi lainnya memperlihatkan bahwa sodium fenil butirat dan arginin butirat

meningkatkan level Hb total dan fetal pada pasien dengan anemia sel sabit dan

thalasemia β. Akan tetapi derivat SCFA juga menghambat histon deacetilase, yang

secara umum menghambat poliferasi sel ertroid. Namun, tidak dianjurkan untuk

digunakan sebagai terapi oral untuk menginduksi ekspresi gen ɣ-globin fetal pada β

hemoglobinopati.

Tidak responnya butirat pada terapi jangka panjang telah diobservasi sebagai hal

yang mungkin menyebabkan efek antiproliferatif pada sumsum tulang. Dua studi

kohort telah menguji efektifitas dari isobutiramide oral sebagai derivat butirat untuk

menginduksi HbF. Pada beberapa studi tidak ada perubahan pada ketidakseimbangan

rantai globin maupun eritropoiesis inefektif., sedangkan pada studi lainnya seang

diteliti efeknya pada plasma tanpa hemoglobin.. Telah diteliti bahwa hilangnya respon

pada terapi butirat jangka panjang pada pasien thalasemia β mungkin disebabkan

karena efek agen ini terhadap rantai globin lainnya. Telah ditemukan bahwa butirat

mempengaruhi ekspresi rantai α-globin pada sel progenitor eritroid pada pasien

dengan thalasemia β. Hal ini menunjukkan bahwa efek tambahan dari butirat pemicu

ekspresi ɣ-globin pada ketidakseimbangan rantai α β pada thalasemia β dapat

menurun sebagai akibat dari peningkatan terkait dari ekspresi α-globin.

Menggunakan model insiliko, Perrine dkk telah menguji beberapa turunan

SCFA untuk mendapatkan kelompok fungsional yang diperlukan untuk reaktivasi γ-

globin. Senyawa seperti asam phenoxyacetic, dan 2, 2 asam dimethylbutyric dan asam

hydrocinnamic α-metil, menginduksi Stat-5 signaling sel dan terkait pertumbuhan

14

Page 15: Journal Reading Thalassemia

langsung gen awal c-myc dan CMYK untuk mencapai induksi HbF independen dari

penghambatan HDAC; butirat memiliki efek yang serupa.

Asam lemak rantai pendek, seperti fenilbutirat dan asam valproat, juga dikenal

untuk menginduksi kadar HbF in vivo. Studi pada hewan telah menunjukkan bahwa

propionat, fenil asetat, dan asam fenil alkil menginduksi HbF pada babon, tikus

transgenik, kultur, dan primata.

Penghambat DNA metil transferase (DNMT)

DNA metilasi adalah metode epigenetik dari modulasi ekspresi gen yang

diperoleh dari enzim DNA methyltransferases (DNMT) pada eukariot dan prokariot.

Enzim ini mengkatalisis penambahan gugus metil dari donor S-adenosylmethionine

ke posisi 5' dari sitosin, terutama dalam dinukleotida. Metilasi CpG di promotor sel

eritroid dewasa diketahui untuk menghentikan ekspresi gen γ-globin. Sitosin analog

seperti, 5-azacytidine dan 5-aza-2'-deoxycytidine (Decitabine), diketahui menghambat

DNMTs dan dapat digunakan untuk mengaktifkan kembali ekspresi γ-gen.

Gen γ-globin secara struktural dan fungsional serupa pada babon dan manusia

dan perkembangannya dihentikan oleh residu metilasi CpG. 5-azacytidine terbukti

meningkatkan kadar HbF pada babon dan pasien anemia sel sabit, tetapi kekhawatiran

atas efek karsinogenik dari 5-azacytidine menghambat perkembangannya untuk

dijadikan pilihan terapi. DNA metilasi inhibitor adenosine-2 3-dialdehyde (Adox)

lainnya diketahui dapat menghambat kedua metilasi DNA dan metilasi protein

termasuk metilasi ekor histon. Hal ini diketahui menghambat aktivitas hidrolase

adenosylhomocysteine, sehingga secara tidak langsung menghambat

methyltransferase yang mengkatalisis Adenosylmethionine menjadi

adenosylhomocysteine. Dalam rangka untuk menguji Pengaruh Adox untuk

menginduksi γ-globin, Dia et al. melakukan serangkaian penelitian. Pertama, mereka

memperlakukan sel K562 dan menunjukkan efek respon dosis pada aktivasi.

Selanjutnya, mereka melakukan analisa berdasarkan waktu dari induksi γ-globin

dengan Adox. Mereka mengamati bahwa dari hari kedua, ekspresi γ-globin mudah

terdeteksi, tapi setelah hari keenam, induksi berhenti yang menunjukkan bahwa Adox

bisa menginduksi γ-globin sangat cepat dan juga dapat dimetabolisme selama

proliferasi sel. Adox juga menginduksi dosis penghambat proliferasi in vitro sel

15

Page 16: Journal Reading Thalassemia

K562. Mereka juga melakukan percobaan DNA bisulfit sequencing gen globin.

Menggunakan decitabine sebagai positif kontrol, mereka menemukan bahwa Adox

secara signifikan mengurangi metilasi DNA. Bersama-sama, hasil ini menyatakan

bahwa Adox adalah pemicu kuat ekspresi γ-globin dalam sel K562.

Dalam studi sebelumnya, tingkat tanda histon H4R3me2s pada promotor γ-

globin dipicu oleh PRMT5 secara signifikan berkurang pada pemberian Adox dan sel

decitabine yang diberi perlakuan dibandingkan dengan sel yang tidak diobati.

Penghambatan PRMT5 oleh pengobatan Adox diikuti respon dosis yang terjadi

selama rentang konsentrasi obat yang sama seperti γ-globin induksi, yang

menunjukkan spesifisitas Adox untuk gen γ-globin.

Namun, hipometilasi DNA dengan terapi adox mungkin bukan penyebab utama

dari reaktivasi ekspresi α-globin sel thalasemia β manusia. Tetapi kita tidak dapat

mengeksklusi kemungkinan dari terapi adox, faktor transkripsi spesifik eritroid yang

berbeda ikut berperan selama induksi α-globin. Disamping itu modifikasi histon atau

kompleks represor (seperti kompleks NURD) mungkin juga berkontribusi pada

reaktifasinya.

Histone Deacetylase (HDAC) inhibitor

Histone Deacetylase (HDACs) menghilangkan grup asetil dari histon

menghasilkan pembentukan gulungan yang erat, diam secara transkripsi, struktur

heterokromatin yang menggunakan epigenetik antagonistik mengontrol ekspresi gen

pada remodeling kromatin yang menghasilkan aktifasi atau represi gen. HDACs juga

diketahui berguna untuk deasetilasi protein non histon, meliputi beberapa gen

regulator dan faktor transkripsi dalam jalur sel signalling dan metabolisme. Observasi

ini menduga bahwa HDACs berperan penting sebagai represor dan koaktifator dari

ekspresi gen.

Sampai sekarang, gen HDAC dari 18 mamalia diidentifikasi dan di

klasifikasikan dalam 4 grup berdasarkan urutan homolog dan mekanisme katalisis.

Kelas 1 meliputi HDACs 1-3, 8 dan terutama terdiri dari domain deasetilase. Kelas 2

meliputi HDACs 4-7 dan 9-10, dan banyak di ekspresikan pada otot, otak, dan sel T.

Kelas 1, 2, dan 4 HDACs berhubungan dengan Zn dipenden hidrolase dimana kelas 3

HDAC mempunyai homologi dengan HDAC ragi, silent informasi regulator 2, dan

16

Page 17: Journal Reading Thalassemia

menggunakan nikotinamid adenin dinukleotida sebagai kosubstrat. Mereka

mempunyai perpanjangan N terminus, yag bertindak sebagai target untuk modifikasi

post translasi dan interaksi protein dengan protein, seperti fosforilasi, penting untuk

fungsinya dan pembentukan kumparan sitoplasma nuklear .

Studi oleh Forsberg et al, menunjukkan bahwa pola asetilasi histon spesifik

berperan pada perubahan β-globin murines, diduga bahwa HDACs berpartisipasi

dalam mekanisme kompleks dari represi α-globin oleh karena itu dapat digunakan

untuk reaktivasi ekspresi α-globin.

Shalini et al, menskrining anggota keluarga dengan HDAC kelas 2. Mereka

memilih kelas ini karena sangat spesifik dalam ekspresi dan mempunyai lokalisasi

nuklear dan import sinyal yang dibutuhkan untuk proliferasi dan diferensiasi sel.

Histon deacetilase inhibitor, sodium butirat (NAB) dan trikostatin A (TSA) dan hemin

diketahui merubah level mRNA secara signifikan dari HDAC 7, 9, dan 10 dan histon

deacetylase-related protein (HDRP) dan pada saat yang sama mengaktifasi ekspresi α-

globin, menyebabkan kehilangan aktifitas HDAC pada promotor atau dapat juga

menjadi penyebab perubahan dari ekspresi gen lainnya. Hal ini telah diverifikasi

dengan studi siHDAC9 pada sel K562, didapatkan ketergantungan dosis menurunkan

ekspresi dari gen α-globin dimana memaksa ekspresi dari HDAC9 untuk

mereaktivasi α-globin. Studi ini menduga bahwa HDAC9 memiliki peran yang positif

pada regulasi ekspresi α-globin.

Metode yang cepat dan efisien untuk mendeteksi inducer HbF, berdasarkan dari

bentuk DNA rekombinan dikembangkan oleh skarpidi dkk. Pada metode ini urutan

kode gen dari lalat dan renilla luciferse disubstitusikan untuk α-globin manusia dan

gen β-globin manusia. Beberapa HDAC inhibitor yang baru telah diidentifikasi pada

sistem ini dan telah di konfirmasi pada kultur progenitor eritroid manusia. Dengan

bantuan sistem pelaporan yang sama, Makala dan Pace menemukan sistem reporter

yang stabil pada sel KU812 manusia. Analog kimiawi dari inhibitor HDAC FK228

diidentifikasi sebagai inducer HbF pada progenitor primer. Dalam dua decade terakhir

dapat dilihat pertumbuhan yang sangat hebat untuk mengidentifikasi agen lain melalui

sistem skrining yang tinggi. Telah ditemukan menggunakan pendekatan ini, selektif

HDAC ½ inhibitor (seperti ACY-957) yang menginduksi HbF. Studi pada ACY-957

memperlihatkan ekspresi HbF pada progenitor eritroid manusia.

17

Page 18: Journal Reading Thalassemia

Tabel 1. Inducer dari HbF pada sel prekursor eritroid dari donor

Penyebab Mekanisme Aksi ReferensiPeptiole nucleic acids (PNAs) Artificial promoters Wang t al. (1999)

Cisplatin and analogue DNA-binding drug Bianchi et al. (2000)Triple-helix

oligodeoxynucleotidesActivation of ɣ-globin gene

promoteXu et al. (2000)

Trichostatin HDAC inhibitors Marianna et al. (2001)Tallimustine and analogues DNA-binding drug Bianchi et al. (2001)

Angelicin DNA-binding drug Lampronti et al. (2003)Mithramycin DNA-binding drug Fibach et al. (2003)

Citarabine Hypomethylation of DNA Sauthararajah et al. (2003)Hydroxyurea Inhibition of DNA syntesis Fibach et al. (2003)

Apicidin HDAC inhibitors Witt et al. (2003)Rapamycin FRAP-mTOR signal

transductionMischiati et al. (2003)

Fibach et al. (2006)Scriptaid HDAC inhiitors Johnson et al. (2005)

5.4. Agen baru lainnya yang belum berkembang

Biasanya, untuk mengembangkan agen baru dari bench ke bedside memerlukan waktu

rata-rata 20 tahun; permohonan ulang yang disetujui FDA adalah strategi yang dianjurkan

oleh perusahaan obat dan pemerintah untuk membiayai agen untuk memperluas ketersediaan

agen untuk mengobati β hemoglobinopati. Salah satu contoh grup yang disetujui FDA adalah

Tecfidera (dimetil fumarate) yang digunakan untuk terapi multiple sklerosis. Agen ini

bertindak melalui aksi imunomedulator dengan efek samping yang terbatas dimetil fumarate

yang mengaktifasi sinyal NRF2 yang ada pada obat yang memediasi induksi HbF. Peneliti

telah melaporkan bahwa dimetil fumarate menginduksi ekspresi α-globin pada KU812 dan

sel eritroid primer dari pasien anemia sel sabit, oleh karena itu mendukung tujuan dari

Tecfidera untuk SCD.

FDA yang lain menyetujui bahwa pomalidomide mempengaruhi SCD. Pomalidomide

menstimulasi proliferasi progenitor eritroid dan induksi HbF. Pada penelitian pre-klinik,

pomalidomide yang diteliti pada SCD dari tikus transgenik oleh Townes dan kawan-kawan

memperlihatkan bahwa induksi HbF serupa terhadap hydroxylurea tanpa supresi myelo.

Penelitian ini memperlihatkan clinical trial fase 1.

Penelitian preklinik untuk mendukung bahwa monoamine oksidase inhibitor

tranylcypromine untuk SCD telah diselesaikan. Reseptor nukleat TR2 dan TR4 menekankan

18

Page 19: Journal Reading Thalassemia

ekspresi ɣ-globin oleh asosiasi dengan co-reseptor DBNT1 dan lysine-spesific demethylase 1

(LSD1). LAD1 menghapus gugus methyl dari mono- dan dimethyl histone H3 lysine 4

menghasilkan aktivasi epigenetic signature. Peran LSD1 pada regulasi gen globin pada sel

eritroid manusia telah diteliti oleh Shi dkk. Demonstrasi bahwa LSD1 diinhibisi oleh

tranylcypromine yang memediasi dan meningkatkan ekspresi HbF. Penelitian preklinik

berikutnya menggunakan β-YAC tikus transgenic dengan tranylcypromine menghasilkan

induksi HbF. Berikut ditampilkan dasar pada uji klinis untuk menguji kemampuan agen ini

untuk menginduksi HbF pada penderita β-hemoglobinopati.

5.5 Perkembangan klinis dari Induksi HbF

Sampai saat ini, penginduksi HbF yang ditemukan pada obat-obaan farmakologis

adalah Hydroxurea (HU). Deskripsi pertama pengobatan HU pada penderita dengan SCD

dimulai pada tahun 1984. Sejak saat itu, HU ditemukan dapat meningkatkan HbF dan

menurunkan komplikasi klinis SCD dan pada akhirnya di tahun 1998 menjadi satu-satunya

obat FDA untuk SCD. Pada penelitian multicenter Hydroxyurea, penderita dewasa dengan

SCD secara acak dilakukan terapi HU atau placebo dan individual pada kelompok HU

mengalami ~50% reduksi vaso-occlusive. Penderita dengan kesempatan maksimal pada kadar

HbF mempunyai reduksi tertinggi di WBC ,mengindikasikan respon hematologi berhubungan

dengan respon klinis. Data MSH juga mendemonstrasikan pengobatan HU tidak berhubungan

dengan tingkat keracunan dan efektif dalam menurunkan biaya kesehatan terkait komplikasi

akibat SCD. Follow-up jangka panjang penderita MSH mencapai 17.5 tahun melaporkan

bahwa terdapat penurunan angka mortalitas. Serupa dengan hasil ini, telah diobservasi selama

17 tahun penelitan Laikon terhadap HU pada SCD; probabilitas angka hidup 10 tahun adalah

86% dan 65% untuk HU dan non-HU.

5.6 Pengobatan HU pada Anak-anak

Keefektifan dan keamanan pada percobaan orang dewasa telah dibuktikan, oleh karena

itu investigasi HU diteliti pada anak-anak. Penelitan HU (HUSOFT) dilakukan pada 28 anak-

anak dengan SCF dimana terapi HU dapat dilakukan dengan mudah, dapat ditoleransi dengan

baik, dan efektif pada anak-anak muda. Sebagai tambahan, mengacu pada hati dan limpa, HU

dapat menyebakan keterlambatan fungsi asplenia. Data follow-up jangka panjang pada

HUSOFT menunjukkan pengurangan komplikasi akut SCD, peningkatan fungsi limpa, dan

meningkatkan laju pertumbuhan anak yang mendapat terapi HU. Berdasarkan penemuan ini,

19

Page 20: Journal Reading Thalassemia

BABY-HUG, fase 3 uji kontrol secara acak, terdapat pada anak-anak dengan SCD (rata-rata

umur 13.6 bulan). Kesimpulan paling penting dari peningkatan fungsi limpa dan laju filtrasi

glomerulus tidak didapatkan. HU efektif dalam menurunkan komplikasi akut SCD seperti

rasa nyeri, daktilitis, sindrom dada akut, dan transfusi darah merah. Peneliti tertarik

menggunakan HU untuk mencegah kerusakan organ jangka panjang dari SCD atau

menghindari transfusi kronis pada anak-anak dengan fenotip berat. Bukti dari proteksi organ

dari HU pada literatur terkini membiarkan investigasi HU pada penelitian ini. Penelitian

Stroke With Transfusions Changing to Hydroxyurea (SWiTCH) adalah fase III multicentered

randomized trial membandingkan HU atau flebotomi dengan transfusi dan kelasi untuk

menghindari serangan sekunder dan reduksi kelebehian besi akibat transfusi. Tidak ada

serangan berikutnya pada transfusi/kelasi tapi (10%) pada HU/flebotomi. Tidak ada

perbedaan mayor pada kandungan besi di hati yang ditemukan antara kelompok; sehingga,

penelitian ini dihentikan dini. Investigator mengkonfirmasi bahwa transfusi dan kelasi

menjadi terapi standar pada anak dengan SCD dan komplikasi kelebihan besi. Lebih lanjut

lagi, penelitian pada anak-anak belum mendemonstrasikan peran HU dalam mencegah atau

mengobati komplikasi kronis.

5.7. Induksi alami

Belakangan ini, ilmuan telah mempelajari berbagai penelitian ini untuk

mengindentifikasi pengobatan alami yang dapat menjadi pengobatan β-thalasemia (Tabel 2).

Beberapa peneltian telah menemukan bahwa ekstrak tanaman yang dimaksudkan untuk

pengobatan termasuk strategi terapeutik dapat digunakan untuk mengobati berbagai penyakit.

Pada kasus hemoglobinopati, hanya sedikit contoh yang tersedia. Sebagai contoh,

ekstrak Aegle Marmelos mengandung bergatene yang dapat mengaktivasi diferensiasi

eritroid dan induksi HbF pada sell K562 penderita leukemia. Citropten dan bergatene adalah

dua bahan aktif pada jus bergamot. Terdapat beberapa inducer potensial untuk diferensiasi sel

eritroid, ekspresi gen Gɣ-globin dan sintesis HbF pada sel eritroid manusia. Dengan

demikian, dikenal kemungkinan pengobatan terapeutik untuk thalasemia β dan anemia sel

sabit.

Contoh lain inducer HbF adalah Angelicin, yang dapat ditemukan pada buah

Anglelicaarcangelica. Terdapat bukti yang mendemonstrasikan angelicin adalah inducer kuat

terhadap diferensiasi sel erythroid, meningkatkan sintesis HbF, dan akumulasi mRNA ɣ-

20

Page 21: Journal Reading Thalassemia

globin pada sel K562 penderita leukemia. Anggur merah, kulit anggur hitam, mengandung

resveratrol yang mirip dengan aktivitas induksi HbF pada HU. Resveratrol berperan dalam

meningkatkan mRNA ɣ-globin pada precursor eritroid manusia. Sejak sel thalasemia β

memperlihatkan stress oksidatif yang tinggi dan mengakibatkan pemendekan umur sel

eritroid pada penderita thalasemia β, resceratrol menginhibisi baik aktivitas antioksidan dan

induksi HbF sehingga menjadi inducer HbF yang baik.

Rapammycin, yang diisolasi dari Sreptomyceshygroscopius, adalah spesies bakteri yang

ditemukan di tanah dunia Timur dan memiliki kemampuan dalam meningkatkan HbF pada

kultur eritroid penderita β-talasemia tanpa adanya keracunan atau pun efek terhambatnya laju

pertumbuhan. Bagian dari Rapamycin, Mithramycin adalah obat ikatan-DNA yang dapat

dengan mudah diisolasi dari Streptomyces dan menjadi potensial dalam induksi akumulasi

mRNA ɣ-globin dan produksi HbF pada sel eritroid dari objek normal dan penderita

thalasemia β.

Tabel 2. Inducer HbF yang berasal dari Bahan Alami

6. Diskusi dan kesimpulan

Human Genome Project telah meningkatkan usaha dalam perkembangan terapi-berbasis

gen untuk β-hemoglobinopati disisi induksi kimia. GWAS telah menemukan gen mayor ɣ-

21

Page 22: Journal Reading Thalassemia

globin tertentu seperti -158 XmnI HBG2, HBS1-MYB dan BCL11A dihitung dari ~50%

varian HbF yang diturunkan. Orkin dkk mempercepat penelitian dengan menemukan

mekanisme BCL11A yang menekan ekspresi ɣ-globin dan berperan penting dalam

perkembangan terapi berbasis-gen di masa mendatang.

Kejadian mutasi yang diturunkan pada KLF1 yang memproduksi HPFH menunjukkan

bahwa faktor KLF1 menjadi target dalam terapi gen dan dapat saja ditingkatkan menjadi

teknologi RNAi untuk menciptakan tingkat haploinsufisiensi. Target molekuler yang

menjanjikan seperti KLF1 dan BCL11A untuk terapi terapeutik dengan tujuan meningkatkan

produksi HbF telah diidentifikasi: akan tetapi, data preklinik tambahan diperlukan sebelum

manipulasi faktor transkripsi dapat menjadi pilihan terapeutik.

Agen yang dapat meningkatkan sintesis HbF memperlihatkan pencapaian yang rasional

untuk pengobatan thalasemia β. Selama lebih dari 3 dekade, banyak agen kimia yang telah

diuji pada kultur jaringan sebagai inducer HbF, tetapi hanya sedikit yang mencapai uji klinis

dan bedside. Satu kendala terbesar adalah kurangnya model pre-klinik yang cocok untuk

menguji agen secara in vivo. Penelitian pada babon mengarah pada perkembangan klinis HU,

butirat, decitabine, dan HQK-1001 pada SCD dan thalasemia β. Dengan pembentukan model

SCD mouse, agen terbaru seperti pomalidomide telah berkembang dan mengarah ke uji

klinis, akan tetapi, terbatasnya ketersediaan knockout model SCD mouse telah mempengaruhi

kemajuan di area ini. Townes dkk telah merancang konstruksi knockin model SCD mouse

kedua dengan γ-globin dan β-globin. Namun, induksi HbF belum efektif dicapai dengan

terapi HU (Pace, data tidak dipublikasikan). Oleh karena itu, mouse knock ini mungkin tidak

ideal untuk gambaran obat pra-klinis masa depan. Sebuah model alternatif, β-YAC mouse

telah digunakan untuk mengkonfirmasi induksi HbF in vivo oleh 5-azacytidine, scriptaid, dan

transcyclomide yang menunjukkan utilitas mouse ini untuk skrining obat pra-klinis. Saat ini,

sangat sedikit agen yang di uji klinis menargetkan induksi HbF dan obat-obat yang

bermanfaat pada komplikasi lain dari SCD, seperti kekurangan oksida nitrat, endotelium

antagonis, agen anti-platelet, agen anti-sabit, dan sebagainya masih dalam pengembangan

(clinicaltrials. gov). Hal Ini dapat dikombinasikan dengan HU atau pemicu HbF lainnya

untuk menghasilkan manfaat klinik yang aditif atau sinergis.

Meskipun keberhasilan HU dalam uji klinis yang dilakukan pada orang dewasa dan

anak-anak dan keamanan dan efisiensinya telah terbukti, namun penggunaanya pada SCD

belum berkembang. Kemungkinan penyebabnya antara lain: (1) terbatasnya akses perawatan

22

Page 23: Journal Reading Thalassemia

anemia sel sabit yang komprehensif; 2) kurangnya koordinasi antara subspesialis dan dokter

berbasis masyarakat; 3) kekhawatiran atas potensi genotoksik; dan 4) kurangnya kepatuhan

pasien dengan regimen obat. Penelitian selanjutnya diperlukan untuk mengatasi inisiasi dini

HU, peran terapi HU dalam pencegahan komplikasi kronis, dan peningkatan metode dalam

pengiriman terapi HU kepada semua pasien dengan SCD. Masih ada pertanyaan tentang usia

optimal untuk memulai terapi HU. Percobaan HUG bayi memberikan keselamatan pada

anak-anak, namun data keselamatan klinis tambahan diperlukan untuk anak-anak <6 bulan

pada risiko tertinggi infeksi dan disfungsi limpa dan ginjal. Namun terapi awal HU yang

mencegah pergantian γ- menjadi beta-globin belum terbukti.

Terapi kuratif untuk SCD dan thalasemia β termasuk dalam transplantasi sel induk

hematopoietik, bagaimanapun, pilihan ini dibatasi oleh ketersediaan donor yang cocok pada <

20 % dari anak-anak dengan SCD. Uji klinis yang sedang berlangsung mencari pendekatan

alternatif seperti donor terkait yang cocok dan pengembangan regimen baru menggunakan

donor haplo yang identik di masa depan akan meningkatkan pilihan transplantasi bagi

mayoritas pasien SCD. Pendekatan lain untuk pengobatan β-hemoglobinopathy adalah upaya

untuk mengembangkan terapi gen, misalnya, baru-baru ini ada pengobatan yang berhasil dari

dua pasien thalasemia β dengan vektor β-globin berbasis lentivirus yang dimodifikasi.

Kemajuan ini menjanjikan untuk pasien SCD.

Studi Landmark telah mengembangkan kemajuan tentang sel-sel somatik yang dapat

berdiferensiasi sepenuhnya yang dapat diprogram ulang untuk membuat induksi sel induk.

Penelitian selanjutnya menunjukkan perbaikan dari model SCD mouse yang menggunakan

pendekatan inovatif ini, oleh karena itu sebuah cara untuk penggunaan sel-sel ini untuk

menyembuhkan β - hemoglobinopathiy memiliki beberapa keterbatasan. Salah satu

keterbatasan adalah ketidakmampuan untuk mengembalikan semua lineage hematopoietik

dengan sel induk pluripotent yang menghalangi penggunaan terapi pada manusia. Oleh

karena itu, sampai transplantasi dan terapi gen lebih banyak tersedia, induser kimia HbF tetap

merupakan cara yang paling efektif untuk mengobati β - thalassemia dan SCD.

23