סידן קרבונט אמורפי כמנגנון לטיפול במחלות מעי דלקתיות

קלציום קרבונט אמורפי (ACC)
כטיפול חדשני עבור חולים עם מחלת מעי דלקתית (IBD)

הוכן על ידי

Albert El-Roeiy, M.D., MBA, MBIc, CMO

Yigal Blum, PhD., VP of R&D

תקציר

אמורפיקל יוצאת בסדרת מוצרים חדשה, הכוללת כמוסות אנטריות שמובילות קלציום קרבונט אמורפי (ACC) ישירות למערכת המעיים ללא פירוקו המקדים בקיבה. התוצאה היא (1) העברת תכולת הקרבונט הבסיסי (אלקליני) שב-ACC  לאזורים מוחמצים במעיים (2) ספיגת קרבונט יעילה יותר דרך דופן המעי והעברתו לאזורים אחרים בגוף המצויים במצב חמצת (אסידוסיס) בנוסף לספיגת הקלציום המשופרת. המסמך מסביר בקצרה את הקשר בין התפתחות דלקות בלתי מווסתות במקביל להתפתחות של חמצת, וכיצד החמצת משפיעה על הפעילות הבלתי סדירה ומזיקה של מערכת החיסון הבלתי מווסתת. המסמך מסביר מדוע, להשערותינו, ACC בכלל, ו-ACC  המועבר בעזרת כמוסות אנטריות, בפרט, יכול להשפיע לטובה על הוויסות החיסוני, ולשכך מצבי דלקת בלתי רצויים במחלות מעיים או במערכות אחרות בגוף.

סקירה כללית – מחלות מעיים דלקתיות ותגובת המערכת החיסונית

מחלות מעי דלקתית (IBD) כוללות גם את המחלות הכרוניות קוליטיס כיבית (UC) ומחלת קרוהן (CD), בהן חולים כ- 6-8 מיליון אנשים ברחבי העולם [1]. התסמינים בשתי המחלות כוללים שלשולים, כאבי בטן, אי ספיגת חומרי הזנה ומינרלים ועייפות. לחולים עם קוליטיס או מחלת קרוהן ממושכות, קיים סיכון מוגבר לפתח סרטן במעי הגס, פיסטולות (fistulae), כיבים והיצריות במעיים. קוליטיס כיבית משפיעה בעיקר על המעי הגס ומאופיינת בדלקת שטחית של הלמינה פרופריה (lamina propria, שכבה רירית ייחודית במעי). מחלת קרוהן, לעומת זאת, עלולה לערב את כל מערכת העיכול ולגרום לדלקת החוצה את דופן המעי. אצל 50% מחולי מחלת קרוהן ההשלכות ארוכות הטווח [2-4] כוללות פיברוזיס במעי שמוביל להיצרות. 75% מהמחולים עם תסמיני פיברוסיס (fibrosis) במחלת קרוהן מגיעים, בחוסר ברירה, לניתוח [2-4]. למחלות מעי דלקתיות שכיחות יש השפעה רצינית על איכות החיים של המטופל ועלולה להיווצר הפרעת מעיים כרונית, המחריפה עם השנים.

פעילות תקינה של המערכת האימונולוגית במעיים, מאוזנת באמצעות דיכוי תגובות חיסוניות מוגברות לאנטיגנים זרים. איזון זה מווסת את הרגישות החיסונית או תגובות דלקתיות הגנתיות. הפרעה באיזון תגובות אלו, עלולה לגרום למחלת מעי דלקתית אצל אנשים עם רגישות גנטית [5]. דלקת כרונית ותגובה דלקתית חיסונית בלתי מווסתת נפוצות במחלות  האוטואימוניות – קוליטיס כיבית וקרוהן. לכן, חלק  ניכר מהמחקר להבנת מחלות מעי דלקתיות מתמקד במערכת החיסון. סיבות ומסלול ההתפתחות של התגובה החיסונית בדלקות מעי מתוארות באיור 1. בהמשך נציין את ההיבטים החיסוניים של מחלות מעי דלקתיות.

מסלולי ציטוקינים חיסוניים מולדים

במחלת מעי דלקתית, יש ייצור מקומי מוגבר באופן ניכר של מתווכים דלקתיים לא ספציפיים שונים, כגון רדיקלים חופשיים, לויקוטריאנים, כימוקינים וציטוקינים פרו-דלקתיים (כגון, ציטוקינים מסוג TNF והקשורים ל-TNF ומשפחת הציטוקינים של IL-6: IL-12, IL-23, IL-17, IL-18 ו-TGF-β) העוקבים אחר זרימת תאים דלקתיים לרקמת המעי (6). התמקדות באותם

ציטוקינים פרו-דלקתיים באמצעות נוגדנים חד שבטיים או אסטרטגיית חיסון לחלקיקים דמויי וירוסים על בסיס פפטיד נבדקה כאפקטיבית בטיפול בחולי קוליטיס ו/או מחלת מעי דלקתית בעכברים (7-17).

מכנים משותפים להתפתחות מחלות מעי דלקתיות

מחלות מעי דלקתיות מלוות בהפרה משמעותית של מנגנונים הומאוסטטיים  (homeostatic)תקינים (שימור שיווי המשקל הביולוגי). השינויים בתגובה החיסונית נגרמים גם משינויי תפקוד ברמה התאית, המעצימים את הפגיעה במעי. השינויים הבסיסיים כוללים התפתחות של חמצת (הורדת ה- pH באזור הנגוע), הגורמת לשינויים משמעותיים ובלתי מבוקרים בתגובה החיסונית. ה- pH החוץ-תאי עבור לויקוציטים המצויים במחזור הדם (כלומר ה- pH בדם) משתנה בקלות ולכן, לטוב ולרע, שינויי חומציות קטנים עלולים לשנות במהירות את התגובה החיסונית של תאים אלה. המידע על החשיבות של אי-ויסות חומצה-בסיס במחלות מעי דלקתיות פותח, אם כן, אופציה למסלול טיפולי חדשני.

גורמי החמצת בתהליכים דלקתיים של מחלת מעי דלקתית

ככלל, התפתחות סביבה רקמתית חומצית מאפיינת מגוון תהליכים דלקתיים, כגון דלקת מפרקים שגרונית ומחלות מעי דלקתיות [23,24]. הקשר בין חומציות חוץ-תאיות ודלקות מעיים מיוחס לצורך האנרגטי המוגבר של תאי החיסון, הפועלים כנגד זיהום אמיתי או מדומה, שמוביל להורדת היכולת של פירוק גלוקוז במנגנון המטבולי התקין וליצירת לקטט (הנגזרת הבסיסית של חומצת חלב) ולאי יצירה מספקת של מולקולות ATP, המולקולות האחראיות להעברת אנרגיה ברמה הכימית בגוף [20-23]. סביר להניח שגם לפעילות המיקרוביום (microbiome) במעי הדלוק יש השפעה על המאזן החומצי, ולחילופין שהיא תושפע משמעותית, משינויים כאלו.

חמצת כגורם לתגובה חיסונית חריגה

להורדת ה- pH בסביבות פגועות בגוף, מייחסים כיום אפקטים רבים הקשורים בהתפתחויות דלקתיות. נמצא שסביבה חומצית גורמת להשפעות משמעותיות של תפקוד תאי החיסון ברמת האפקטורים (effectors) הכימיים. למשל, הוויסות של סינתזה ושחרור של חנקן חד חמצני (NO) מושפע באופן משמעותי על ידי pH חוץ-תאי בניסויי  in vitroו- in vivo, ועלול להיות אחראי חלקית לאי-יציבות המודינמית (hemodynamic, זרימת הדם), המתקשרת עם מצבי חמצת [23-26]. כמו כן, נטען בספרות כי ייצור ציטוקינים דלקתיים, וכן השפעה על גורמי שעתוק ברמת הDNA, מותנים ברמת ה- pH [27].

כיצד קלציום קרבונט אמורפי (ACC) אמור לפעול כמנטרל הסביבה החומצית

יתרונות הקלציום קרבונט אמורפי (ACC) מבוססים על היותו אמורפי וננומטרי. אמורפיקל היא החברה היחידה בעולם שפיתחה בהצלחה שיטות חדשניות לייצורו המסחרי (מחזיקה במספר רב של פטנטים בין לאומיים בתחום, 28-31). גודלם הננומטרי של חלקיקיו הראשוניים מאפשרים את החדרתו דרך ממברנות ריריות בגוף, ללא הצורך לפרקו תחילה בחומציות הקיבה, כפי שנדרש עבור גבישי קלציום קרבונט, שהוא תוסף הקלציום השכיח ביותר בשוק (ונפח חלקיקיו גדול פי מיליון מאלו של קלציום קרבונט אמורפי – ACC). מבנהו הכימי האמרופי של קלציום קרבונט אמורפי (ACC) מביא להמסה גבוהה בסדרי גודל ברמות pH חומציות של הגוף לעומת המבנים הגבישיים. יש לזכור, שמצבי חמצת מוגדרים כיצירת pH נמוך מ-7.35, שמבחינה כימית זוהי עדיין כסביבה בסיסית. קלציום קרבונט גבישי מתחיל להתמוסס ביעילות רק ברמות pH הנמוכות מ- 6 [32].

השילוב של התכונות הנ”ל, מאפשר את העברת מטען הקרבונט של הקלציום קרבונט אמורפי (ACC) לאזורים מוחמצים בגוף, ללא הצורך לפרק, תחילה, את תרכובתו בקיבה החומצית, תהליך המוביל לפרוק הקרבונט (CO32-) לדו-תחמוצת הפחמן (CO2). הקרבונט הבסיסי (אלקליני) המשתחרר, מנטרל מיידית יוני מימן חמוצים והופך לביקרבונט, המולקולה שמשמשת כווסת החומציות העיקרי בכל רמות נוזלי הגוף, כולל הסביבה החוץ-תאית. מכאן, שהביקרבונט הנוצר מהקרבונט בסביבה הנגועה, ממשיך את פעילות הנטרול הטבעית של הגוף.

השפעת קלציום קרבונט אמורפי (ACC) על חוסר ויסות ה-pH בחולים עם מחלת מעי דלקתית ואימונו-מודולציה

על בסיס תצפיות בניסויים בתחומי דלקת שונים ומחלות אחרות הידועות כיוצרות חמצת (כגון סרטן ואוסטאופורוזיס), ובהסתמך על מידע מעמיק ונרחב מהספרות המדעית העכשווית, יש לצפות שקלציום קרבונט אמורפי (ACC) יפעל לנטרול ה- pH החומצי במחלות מעי דלקתיות באופן הבא:

1. טיפול במחלות מעי דלקתיות, באמצעות כמוסות אנטריות המשחררות את תכולתן באופן מושהה תוך העברת כל החומר הפעיל ישירות למעי הדק (jejunum) והגס (colon) של המטופלים, מבוסס על ההבנה שנטרול ישיר של חמצת חוץ-תאית המתפתחת באיברים הספציפיים (כמו המעי) יגרמו להפרשת ציטוקינים פחותה, הגורמים תסמינים דלקתיים קליניים חמורים.
2. קלציום קרבונט אמורפי (ACC) כבר הוכיח השפעות נוגדות חמצת, אנטי דלקתיות (כמו הפחתת פעילות קטפסינים חומציים), ושיפור אימונולוגי (למשל, נצפתה עליה של רמת תאי T מהסוג של CD8 החשובים לפעילות אנטי סרטנית ואנטי וירלית) במחקרים פרה-קליניים מוקדמים ובניסוי קליני כפול-סמיות בחולי קורונה. פעילויות דומות של הקלציום קרבונט אמורפי (ACC) מצופות להתקבל גם בטיפול לוויסות רצוי של המערכת החיסונית במחלת מעי דלקתית.

השפעת קלציום קרבונט אמורפי (ACC) על התגובה החיסונית הבלתי מווסתת
(חלק מהתאים האימונולוגיים גורמים ליצירת רמות גבוהות מדי של ציטוקינים פרו-דלקתיים) בחולים עם מחלת מעי דלקתית

בטיחות

לבטיחות של שימוש בקלציום קרבונט אמורפי (ACC), כולל במינונים גבוהים, יש תיעוד משמעותי ביותר מ- 20,000 משתמשים חודשיים מזה שנים, מחולי סרטן מתקדם המשתמשים במינונים גבוהים יותר, שלא פיתחו תופעות לוואי משמעותיות, ושימוש ארוך טווח על ידי חולים בטיפולי חמלה. פקטור הבטיחות, החשוב בפיתוח כל תרופה חדשה הוא אחד מיתרונותיו המרכזיים של קלציום קרבונט אמורפי (ACC) בהשוואה לטיפולים תרופתיים בתחומים שונים, מאחר והוא מורכב משני אלמנטים הנחוצים לתפקוד הבריא של הגוף, ומצויים בו בכמויות גדולות. תרופות מתקדמות או מקובלות בטיפול במחלות מעיים ובעיקר במחלות כרוניות, גורמות לתופעות לוואי משמעותיות ביותר ואף קטלניות, כפי  שתועד עבור תרופות נוגדות ציטוקינים ואינטרגרינים (integrin),  תרופות כימותרפיות, מעכבי S1P וטיפולים אחרים בחולים עם מחלת מעי דלקתית.

סיכום

אנו מסיקים כי ההשפעה הבסיסית (האלקלית) של הקרבונט, כאשר הקלציום קרבונט אמורפי (ACC) מומס באופן מושהה ומבוקר בתנאים מעט חומציים או ניטרליים, היא הסיבה העיקרית לשקול טיפול בקלציום קרבונט אמורפי (ACC) במחלות מעי דלקתיות. לאחר שחלקיקי הקלציום קרבונט אמורפי (ACC) הננומטרים משתחררים מהכמוסות האנטריות רק לאחר הגעתן למעיים, הם יכולים לשחרר את תכולת הקרבונט באזורים נגועים במעיים או לעבור דרך הדופן הרירי של המעי על מנת להגיע לרקמות פגועות בחלקי גוף אחרים. מכאן, שהקלציום קרבונט אמורפי (ACC) משמש כחומר מנטרל מוצק ומרוכז, בניגוד לחומרים דומים, שחייבים להיות מומסים תחילה במים בריכוזים נמוכים. כמו כן, לקלציום קרבונט אמורפי (ACC) יש יתרון מובהק של שחרור מבוקר ואיטי באזור המטרה. נרמול החומציות יעזור לוויסות תגובות חיסוניות בלתי מבוקרות, שמזיקות לכלל המאזן הביולוגי בגוף, כפי שמתרחש במחלות מעי דלקתיות. וויסות זה יפעל כנגד התסמינים הרבים, וימנע נזקים ארוכי טווח. האיורים מציגים את השלבים בהם קלציום קרבונט אמורפי (ACC) יכול לנטרל את החמצת המקומית ואת השפעתו על ההתפתחות הדלקתית.

מסמך מדעי מעמיק יותר באנגלית עם מקורות ספרותיים וקישורים נוספים ניתן לקבל באמצעות השארת הודעה בתיבת “צור קשר” באתר אמורפיקיור.

Disclaimer: This document contains sensitive and proprietary information belonging exclusively to Amorphical Ltd. It is provided for evaluation purposes only, and its distribution outside the evaluating party is prohibited without Amorphical’s permission. It does not imply an offering of securities. The person, company, and/or entity in possession of this document and/or its agents and/or affiliates hereby covenants agree to review and use the information solely for the evaluating and/or pursuing business opportunities with Amorphical and may not knowingly publicize, permit, authorize or instigate disclosure of terms, strategies, or other contents of this plan to any person, firm, organization, or entity of any type outside the scope of the evaluation.

מקורות ספרות מדעיים

1. Hodson R. Inflammatory bowel disease. Nature. 2016;540(7634): doi:10.1038/540S97a
2. Cosnes, J.; Cattan, S.; Blain, A.; Beaugerie, L.; Carbonnel, F.; Parc, R.; Gendre, J.P. Long-term evolution of disease behavior of Crohn’s disease. Inflamm. Bowel Dis. 2002, 8, 244–250. [CrossRef]
3. Latella, G.; Papi, C. Crucial steps in the natural history of inflammatory bowel disease. World J. Gastroenterol. 2012, 18, 3790–3799.
4. Rieder, F.; Fiocchi, C. Intestinal fibrosis in IBD—A dynamic, multifactorial process. Rev. Gastroenterol. Hepatol. 2009, 6, 228–235. [CrossRef] [PubMed]
5. Abraham and J. H. Cho, “Inflammatory bowel disease,” The New England Journal of Medicine, vol. 361, no. 21, pp. 2066–2078, 2009.
6. Monteleone, D. Fina, R. Caruso, and F. Pallone, “New mediators of immunity and inflammation in inflammatory bowel disease,” Current Opinion in Gastroenterology, vol. 22, no. 4, pp. 361–364, 2006.
7. J. Yarur, A. Jain, D. A. Sussman et al., “The association of tissue anti-TNF drug levels with serological and endoscopic disease activity in inflammatory bowel disease: the ATLAS study,” Gut, vol. 65, no. 2, pp. 249–255, 2016.
8. Guan, H. A. Burtnick, G. Qing et al., “Employing an IL-23 p19 vaccine to block IL-23 ameliorates chronic murine colitis,” Immunotherapy, vol. 5, no. 12, pp. 1313–1322, 2013.
9. Guan, Y. Ma, L. Aboud et al., “Targeting IL-23 by employing a p40 peptide-based vaccine ameliorates murine allergic skin and airway inflammation,” Clinical & Experimental Allergy, vol. 42, no. 9, pp. 1397–1405, 2012.
10. Guan, Y. Ma, C. L. Hillman et al., “Development of recombinant vaccines against IL-12/IL-23 p40 and _in vivo_ evaluation of their effects in the downregulation of intestinal inflammation in murine colitis,” Vaccine, vol. 27, no. 50, pp. 7096–7104, 2009.
11. Guan, Y. Ma, C. L. Hillman et al., “Targeting IL-12/IL-23 by employing a p40 peptide-based vaccine ameliorates TNBS-induced acute and chronic murine colitis,” Molecular Medicine, vol. 17, no. 7-8, pp. 646–656, 2011
12. Guan, C. R. Weiss, G. Qing, Y. Ma, and Z. Peng, “An IL-17 peptide-based and virus-like particle vaccine enhances the bioactivity of IL-17 in vitro and in vivo,” Immunotherapy, vol. 4, no. 12, pp. 1799–1807, 2012.
13. Guan, C. R. Weiss, S. Wang et al., “Reversing ongoing chronic intestinal inflammation and fibrosis by sustained block of IL-12 and IL-23 using a vaccine in mice,” Inflammatory Bowel Disease, vol. 24, no. 9, pp. 1941–1952, 2018.
14. Guan and J. Zhang, “Recent advances: the imbalance of cytokines in the pathogenesis of inflammatory bowel disease,” Mediators of Inflammation, vol. 2017, Article ID 4810258, 8 pages, 2017.
15. Ma, Q. Guan, A. Bai et al., “Targeting TGF-beta1 by employing a vaccine ameliorates fibrosis in a mouse model of chronic colitis,” Inflammatory Bowel Disease, vol. 16, no. 6, pp. 1040–1050, 2010.
16. Zhou, Y. Ma, P. Jia, Q. Guan, J. E. Uzonna, and Z. Peng, “Enhancement of IL-10 bioactivity using an IL-10 peptidebased vaccine exacerbates _Leishmania major_ infection and improves airway inflammation in mice,” Vaccine, vol. 28, no. 7, pp. 1838–1846, 2010.
17. Guan, R. Warrington, S. Moreno, G. Qing, C. Weiss, and Z. Peng, “Sustained suppression of IL-18 by employing a vaccine ameliorates intestinal inflammation in TNBS-induced murine colitis,” Future Science OA, vol. 5, no. 7, 2019.
18. Fallingborg, J.; Christensen, L.A.; Jacobsen, B.A.; Rasmussen, S.N. Very low intraluminal colonic pH in patients with active ulcerative colitis. Dig. Dis. Sci. 1993, 38, 1989–1993. [CrossRef]
19. Press, A.G.; Hauptmann, I.A.; Hauptmann, L.; Fuchs, B.; Fuchs, M.; Ewe, K.; Ramadori, G. Gastrointestinal pH profiles in patients with inflammatory bowel disease. Aliment. Pharmacol. Ther. 1998, 12, 673–678. [CrossRef] [PubMed]
20. Krawczyk, C.M.; Holowka, T.; Sun, J.; Blagih, J.; Amiel, E.; DeBerardinis, R.J.; Cross, J.R.; Jung, E.; Thompson, C.B.; Jones, R.G.; et al. Toll-like receptor-induced changes in glycolytic metabolism regulate dendritic cell activation. Blood 2010, 115, 4742–4749. [CrossRef] [PubMed]
21. Lardner, A. The effects of extracellular pH on immune function. J. Leukoc. Biol. 2001, 69, 522–530. Int. J. Mol. Sci. 2022, 23, 1419
22. Roiniotis, J.; Dinh, H.; Masendycz, P.; Turner, A.; Elsegood, C.L.; Scholz, G.M.; Hamilton, J.A. Hypoxia prolongs monocyte/macrophage survival and enhanced glycolysis is associated with their maturation under aerobic conditions.J. Immunol. 2009, 182, 7974–7981. [CrossRef]
23. Tannahill, G.M.; O’Neill, L.A. The emerging role of metabolic regulation in the functioning of Toll-like receptors and the NOD-like receptor Nlrp3. FEBS Lett. 2011, 585, 1568–1572. [CrossRef] [PubMed]
24. Gunnerson KJ, Saul M, Kellum JA: Lactic versus nonlactic metabolic acidosis: outcomes in critically ill patients [abstract]. Crit Care 2003, Suppl 2:17.
25. Opie L: Effect of extracellular pH on function and metabolism of isolated perfused rat heart. J Appl Physiol 1965, 209:19751980.
26. Salzman AL, Wang H, Wollert PS, Vandermeer TJ, Compton CC, Denenberg AG, Fink MP: Endotoxin-induced ileal mucosal hyperpermeability in pigs: role of tissue acidosis. Am J Physiol 1994, 266:G633-G646.
27. Menconi MJ, Salzman AL, Unno N, Ezzell RM, Casey DM, Brown DA, Tsuji Y, Fink MP: Acidosis induces hyperpermeability in Caco-2BBe cultured intestinal epithelial monolayers. Am J Physiol 1997, 272:G1007-G1021.
28. Meiron O, Ashkenazi B.: Method for Producing Stabilized Amorphous Calcium Carbonate. US patents 9,550,878 (2017) and 10,125,262 (2018).
29. Abu Riziq A, Blum YD, Ben Y, Hershkovitz S: Encapsulated Stable Amorphous Calcium Carbonate Compositions. EP patent application 15827875 (2015).
30. Ben Y, Blum YD: Compositions of Amorphous Calcium Carbonate for Pulmonary or Buccal Administration. US patent 10758565 (2020).
31. Ben Y, Blum YD: Amorphous Calcium Carbonate Stabilized with Polyphosphates or Bisphosphonates. US Patent Application 2018153930 (2018).
32. Ben Y, Blum YD, Natan Yehudit: Amorphous Calcium Carbonate for Treatment of Acidosis. WO Patent Application 2021181372