Genetic and Pharmacologic Inactivation of ANGPTL3 and Cardiovascular Disease

Dewey et al., NEJM May 24, 2017

Cardiovascular and Metabolic Effects of ANGPTL3 Antisense Oligonucleotides

Graham et al., NEJM May 24, 2017

 

Achtergrond

Genoombrede associatiestudies en exoomsequencing hebben associaties blootgelegd tussen genetische variaties van angiopoietine-achtige eiwitten (ANGPTLs) en lipoproteïne en triglyceridenniveaus. ANGPTL3s zijn belangrijke regulatoren van lipoproteïnemetabolisme.
ANGPTL3 is een endogene remmer van lipoproteïne lipase (LPL). Van loss-of-functie (LOF) varianten in LPL is aangetoond dat ze het risico op coronaire arterieziekte (CAD) verhogen, terwijl gain-of-functie-varianten dit risico verlagen [1-3]. Van zeldzame LOF varianten van ANGPTL is gemeld dat ze geassocieerd zijn met lagere triglyceriden (TG) niveaus en lager LDL-c en HDL-c niveaus in mensen. In ApoE-deficiënte muizen, verminderde deletie van Angptl3 de ontwikkeling van atherosclerose [4]. LOF varianten in ANGPTL3 zijn ook in verband gebracht met gunstige metabole effecten, zoals hogere LPL en endotheliale lipase activiteit, hogere insulinegevoeligheid en lagere niveaus van vrije vetzuren in serum [5].
 
Dewey et al. onderzochten de relatie tussen ANGPTL3 LOF varianten en CAD in een steekproef van de grote Amerikaanse DiscovEHR gezondheidsstelsel, met follow-up studies in vier populatiecohorten. Bovendien werden effecten van farmacologisch antagonisme van ANGPTL3 met het monoklonale antilichaam evinacumab (REGN1500) op lipidenmetabolisme en atherosclerose geëvalueerd  in een muismodel voor atherosclerose, en op lipidenniveaus in vrijwilligers.
 
Graham et al. evalueerden het effect van antisense oligonucleotiden (ASOs) gericht tegen Angptl3 mRNA op plasma lipidenniveaus, TG klaring, lever TG-content, insulinegevoeligheid en atherosclerose in muizen, en ze voerden een gerandomiseerde studie uit met subcutane injecties van placebo of ASO gericht tegen ANGPTL3 mRNA in 44 mensen.
 

Belangrijkste resultaten

Dewey et al.

• 13 aparte LOF varianten in ANGPTL3 werden geïdentificeerd in 58335 volwassen DiscovEHR deelnemers van Europese afkomst. Er werden 4 premature stopvarianten gezien, 6 open reading frame-shifting insertie-deletie-varianten en 3 splicevarianten.
• 246 individuen waren heterozygoot voor LOF varianten, hetgeen overeenkomt met een totale dragerfrequentie van 1 op 237 deelnemers. Er werden geen homozygoten of compound heterozygoten gezien.
• Dragers van ANGPTL3i LOF varianten lieten significant lagere TG niveaus (27% lager dan niet-dragers), LDL-c (9%) en HDL (4%) zien, na correctie voor covariaten.
• Van de 13102 personen die CAD ontwikkelden, droegen 43 een LOF variant (cumulatieve dragerfrequentie: 0.33%) en 183 van de 40430 controles (frequentie: 0.45%). Een ANGPTL3 LOF was geassocieerd met 41% lagere gecorrigeerde odds op CAD (95%CI: 0.41-0.85, P=0.004). Een niet-significante, numeriek lagere odds op myocardinfarct (MI) werd opgemerkt (dragerfrequentie: 0.36% in diegenen met MI, en 0.45% in controles, OR: 0.66, 95%CI: 0.39-1.06, P=0.09).
• In vier onafhankelijke populatiestudies werd het verband tussen ANGPTL3 LOF varianten en CAD geëvalueerd in totaal 23317 CAD gevallen en 107166 controles. In deze populaties werd een niet-significante, numeriek lagere odds op CAD gezien in variant-dragers (OR: 0.63, 95%CI: 0.39 – 1.02, P=0.06). Combineren van alle data in een inverse-variance-gewogen fixed-effects meta-analyse gaf een odds ratio van 0.61 (95%CI: 0.45-0.81, P<0.001).
• Behandeling van APOE*3Leiden.CETP muizen met evinacumab resulteerde in significant lagere totaal cholesterol (verschil: -52%) en TG (verschil: -84%) ten opzichte van het controle-antilichaam. Evinacumab was geassocieerd met een grotere daling van de atherosclerotische lesie-grootte dan het controle-antilichaam (verschil: -39%). Ernstige type IV en V lesies in evinacumab-behandelde dieren lieten een significant grotere daling van necrotische content zien (verschil: -45%) maar er werden geen significante verschillen gezien in macrofaagcontent, collageencontent of gladde spiercel-oppervlakte.
• In gezonde vrijwilligers met mild tot matig verhoogde TG niveaus (150-450 mg/dL) of LDL-c (≥100 mg/dL), werden dosisafhankelijke placebogecorrigeerde dalingen van TG niveaus (tot 76%) en LDL-c (tot 23%) gezien in diegenen die met evinacumab werden behandeld.

 
Graham et al.

• Muis Angptl3 ASO leidde tot significant en selectief onderdrukte hepatische Angptl3 mRNA expressie (69-91%) in wildtype C57Bl/6 muizen, LDLr ^-/- muizen, ApoC3^-/- muizen en muizen die humaan apoCIII extra hoog tot expressie brengen.
• Toediening van de Angptl3 ASO gaf dalingen van de niveaus van TG (35 tot 85%), LDL-c (7 tot 64%) en HDL (3 tot 23%). Bovendien was de TG-content in VLDL, IDL en LDL deeltjes verminderd in sommige muismodellen, inclusief LDLr-deficiënte muizen, hetgeen aangeeft dat de effecten onafhankelijk zijn van het LDL receptor pathway.
• Een significante daling van lever TG afgifte werd gezien in C57B/6 die Angptl3 ASO kregen. Bovendien was TG klaring verhoogd, waarschijnlijk onafhankelijk van algemene lipoproteïne-opname, aangezien de mate van VLDL klaring niet veranderde.
• Muizen die humaan apoCIII extra tot expressie brengen en die waren behandeld met de Angptl3 ASO lieten significant verlaagde plasma TG en LDL-c niveaus zien.
• In muizen met dieet-geïnduceerde obesitas, resulteerde behandeling met Angptl3 ASO in hogere insulinegevoeligheid, ten opzichte van obese controlemuizen die de ASO niet kregen. Lever TG opstapeling was 81% lager in muizen die de ASO kregen.
• Ldlr^-/- muizen behandeld met Angptl3 ASO lieten vertraagde progressie van atherosclerose zien ten opzichte van muizen behandeld met de controle-ASO (met 52% of 37% afhankelijk van de wekelijkse dosering).
• In de fase I studie, werden 9 deelnemers gerandomiseerd naar een enkele dosering van ANGPTL3 ASO en 3 naar placebo, en 32 naar meervoudige dosering (24 actief, 8 placebo). Dosisafhankelijke dalingen van ANGPTL3 eiwit werden gezien. TG niveaus waren verlaagd vanaf baseline met maximaal 63.1%, apoCIII met een maximum van 58.8%, non-HDL-c met een maximum van 36.6% en apoB met maximaal 25.7%. Tussen de laatste dosis op dag 36 en het eind van follow-up op dag 127, normaliseerden de plasmawaarden langzaam. Er werden geen ernstige bijwerkingen gedocumenteerd.

 
Conclusie

Dewey en collega’s rapporteerden dat in meer dan 400 dragers van heterozygote LOF varianten in ANGPTL3 een lager risico op CAD werd gezien ten opzichte van niet-dragers. Deze observatie is in lijn met de lagere lipidenniveaus en langzamere progressie van atherosclerose die wordt gezien in dyslipidemische muizen behandeld met evinacumab. Bovendien komen de dosisafhankelijke effecten van behandeling met evinacumab in mensen overeen met het lipidenfenotype van dragers van een ANGPTL3 variant. Deze bevindingen doen vermoeden dat het hypolipidemische profiel dat wordt bewerkstelligd met genetisch of therapeutisch antagonisme van ANGPTL3, bestaande uit lagere niveaus van HDL-c, LDL-c en TG, anti-atherogeen is.
 
De studie van Graham et al. toont aan dat remming van ANGPTL3 mRNA resulteerde in gunstige cardiometabole effecten in diverse muismodellen en in gezonde mensen. De preklinische studies laten zien dat hepatische onderdrukking van Angptl3 eiwitproductie in muizen resulteerde in lagere niveaus van TG, LDL-c, non-HDL-c en VLDL-c. Een lagere TG-content in de lever werd gezien, en hogere insulinegevoeligheid, en een daling van progressie van atherosclerose. Vergelijkbare effecten werden gezien in de fase I studie in mensen.
 
Deze studies bieden een rationale om ANGPTL3-gerichte therapie verder te ontwikkelen voor mensen met verhoogde niveaus van TG-rijke lipoproteïnes, om het residuele CV risico te verlagen in patiënten die al de aanbevolen medische en preventieve therapieën ontvangen. Zowel de antilichaam-gebaseerde als de ASO-benadering verdienen verder onderzoek.
 
Vind het artikel van Dewey et al op NEJM
Vind het artikel van Graham et al op NEJM
 

References

1. Jensen MK, Rimm EB, Rader D, et al. S447X variant of the lipoprotein lipase gene, lipids, and risk of coronary heart disease in 3 prospective cohort studies. Am Heart J 2009; 157: 384-90.
2. Sagoo GS, Tatt I, Salanti G, et al. Seven lipoprotein lipase gene polymorphisms, lipid fractions, and coronary disease: a HuGE association review and metaanalysis. Am J Epidemiol 2008; 168: 1233-46.
3. Khera AV, Won HH, Peloso GM, et al. Association of rare and common variation in the lipoprotein lipase gene with coronary
artery disease. JAMA 2017; 317: 937-46.
4. Ando Y, Shimizugawa T, Takeshita S, et al. A decreased expression of angiopoietin-like 3 is protective against atherosclerosis in apoE-deficient mice. J Lipid Res 2003; 44: 1216-23.
5. Robciuc MR, Maranghi M, Lahikainen A, et al. Angptl3 deficiency is associated with increased insulin sensitivity, lipoprotein lipase activity, and decreased serum free fatty acids. Arterioscler Thromb Vasc Biol 2013;33:1706-1713