Fase I Dosisfinding og Proof-of-Concept-undersøgelse af Panobinostat med standarddosis Cytarabin og Daunorubicin til ubehandlet akut myeloid leukæmi eller avanceret myelodysplastisk syndrom

I USA er forekomsten af ​​akut myeloid leukæmi (AML) cirka 3,5 tilfælde pr. 100.000 personer om året. Cirka 13.000 mennesker blev diagnosticeret med AML i 2009, og 9.000 døde af sygdommen, hvilket gør AML til den 6. hyppigste årsag til kræftdød. I løbet af de sidste tre årtier er AML-overlevelsen forbedret for yngre patienter med 5-års overlevelsesrater på mere end 60 % for voksne under 45 år, sandsynligvis på grund af forbedringer i induktions- og konsolideringskemoterapi, allogen hæmatopoietisk stamcelletransplantation (HSCT) og støttende pleje. Post-remissionsterapi med højdosis cytarabin-baserede regimer efter cytarabin- og antracyklinbaseret induktion har forbedret sygdomsfri og overordnet overlevelse på bekostning af øget behandlingsrelateret dødelighed, hvilket begrænser brugen af ​​det hos mange ældre patienter og dem med betydelige komorbiditeter. Selvom allogen HSCT fortsat er standarden for behandling af patienter med lav risiko for AML eller recidiverende sygdom, udelukker fremskreden alder, komorbiditeter og donortilgængelighed denne mulighed for et stort antal patienter, hvilket gør forbedring i tolerabiliteten og effektiviteten af ​​induktionsterapi til et vigtigt mål.

Over halvdelen af ​​nydiagnosticerede AML-patienter er over 65 år med en tredjedel over 75 år. I modsætning til yngre patienter er prognosen for ældre patienter med AML stadig dårlig med femårs overlevelsesrater på mindre end 10 % for patienter over 65 år. I de sidste tredive år har induktionsbehandling med standarddosis cytarabin med et antracyklin forblevet standardbehandlingen for ældre patienter med AML. Hos ældre er fuldstændige responsrater på induktionskemoterapi lavere end yngre patienter på 40 til 60 % med median overlevelse, der nærmer sig 12 måneder. Nye strategier, der anvender nye midler til at øge følsomheden af ​​maligne myeloide prækursorer over for standard induktionskemoterapi kan forbedre fuldstændig respons og tilbagefaldsrater uden at øge den behandlingsrelaterede dødelighed.

Myelodysplastiske syndromer (MDS)

De myelodysplastiske syndromer er neoplasmer af hæmatopoietiske progenitorceller karakteriseret ved ineffektiv hæmatopoiese og øget risiko for transformation til AML. Klinisk udvikler patienter symptomer relateret til cytopenier, typisk progressiv anæmi med eller uden trombocytopeni eller neutropeni, der ikke er relateret til en defineret reversibel årsag såsom ernæringsmangel. Histologisk antydes MDS af tilstedeværelsen af ​​dysplasi i >10% af cellerne i en eller flere myeloide afstamninger ved knoglemarvsevaluering. Karakteristiske cytogenetiske abnormiteter hjælper også med at stille diagnosen MDS.

Forekomsten af ​​MDS i USA er blevet estimeret til 3,4 tilfælde pr. 100.000 mennesker om året, og forekomsten stiger 10 gange hos personer over 70 år. Risikofaktorer for udvikling af MDS omfatter fremskreden alder, mandligt køn og tidligere udsættelse for DNA-skadende kemoterapi eller strålebehandling, typisk til behandling af andre maligne sygdomme. Som gruppe har patienter med fremskreden MDS og dem med MDS, der udvikler sig til AML, behandlingsresistent sygdom med lave responsrater og kort varighed af respons efter induktionsterapi.

Det Internationale Prognostiske Scoring System (IPSS) for primær MDS tildeler fire MDS-risikokategorier (Lav, INT-1, INT-2, Høj) baseret på knoglemarvs myeloblastprocent, specifikke cytogenetiske abnormiteter og antallet af cytopenier for at estimere overlevelse og risiko for transformation til AML. Lav- og INT-1-risiko MDS-patienter har en median overlevelse på henholdsvis 5,7 og 3,3 år i fravær af terapi. Avancerede MDS-patienter i IPSS-risikogrupperne INT-2 og High klarer sig meget dårligere med median overlevelse på henholdsvis 1,1 og 0,4 år. INT-2 og højrisiko MDS er også forbundet med en højere risiko for transformation til AML. Derudover udtrykker hæmatopoietiske prækursorer fra patienter med fremskreden MDS hyppigere multilægemiddelresistens (MDR1) genproduktet P-glycoprotein, hvilket muligvis forklarer de lave responsrater og korte varighed af responser i denne gruppe efter konventionelle induktionsterapier. Et fase III-forsøg med P-glycoproteinhæmmeren valspodar i kombination med mitoxantron, etoposid og cytarabin i recidiverende eller refraktær AML og højrisiko MDS viste ikke forbedrede resultater med P-glycoproteinhæmning. Som sådan er nye terapeutiske strategier til at overvinde den iboende resistens over for kemoterapi set i avanceret MDS nødvendige for at forbedre induktionskemoterapi som primær terapi og som en bro til allogen hæmatopoietisk celletransplantation.

På grund af den relativt lange overlevelse og lave progression til AML set hos patienter med IPSS lav- og INT-1-risikosygdom, er allogen transplantation typisk forbeholdt dem, der fejler konservativ behandling med erytropoiesestimulerende midler, G-CSF, hypomethylerende midler såsom azacitidin eller behandling med decitabin, lenalidomid eller immunsuppression. For patienter i alderen 60 år og yngre med fremskreden MDS (INT-2, høj) er allogen hæmatopoietisk celletransplantation den mest passende behandling, da den forlænger den forventede levetid. På grund af fremskreden alder og betydelige komorbiditeter er allogen hæmatopoietisk transplantation ikke en passende behandlingsmodalitet for et stort antal patienter med fremskreden MDS. Derudover er stamcelledonorer ikke tilgængelige for alle patienter. For patienter med fremskreden MDS er hypomethylerende midler eller tilmelding til kliniske forsøg begge passende behandlingsmuligheder givet de dårlige resultater i denne patientpopulation. Et fase III åbent, randomiseret forsøg med azacitidin versus konventionelle behandlingsregimer i fremskreden MDS viste overlegen samlet overlevelse for patienter behandlet med azacitidin (24,5 versus 15,0 måneder, HR 0,58; 95 % CI 0,43-0,77). Selvom decitabin har aktivitet i MDS, har det ikke vist sig at forlænge overlevelsen ved fremskreden MDS til dato. I et fase III-studie, der sammenlignede decitabin med understøttende behandling, viste decitabin en overlegen responsrate og forsinkede tiden til udvikling af AML.

Antracykliner i AML-behandling

Antracyklin-kemoterapimidler (daunorubicin, idarubicin, mitoxantron) er yderst aktive i AML og er en væsentlig del af initial induktionsterapi hos dem, der er egnet til intensiv kemoterapi. Den optimale dosis af antracyklin for at maksimere respons og overlevelse, samtidig med at sikkerheden bevares, er stadig ved at blive fastlagt. For daunorubicin viste et randomiseret fase III-studie af yngre patienter i alderen 17 til 60 år med AML, at standarddosis cytarabin 100 mg/m2 dagligt i 7 dage i kombination med daunorubicin 90 mg/m2 dagligt i 3 dage var bedre end daunorubicin 45 mg/ m2 dagligt i 3 dage med forbedrede fuldstændige remissionsrater (70,6 % vs. 57,3 %, p<0,001) og median samlet overlevelse (23,7 vs. 15,7 måneder, p=0,003). Toksiciteten var ikke signifikant forskellig mellem de to grupper. Et lignende fase III-studie med AML-patienter på 60 år eller ældre sammenlignede daunorubicin 45 mg/m2 med 90 mg/m2 i 3 dage i kombination med cytarabin 200 mg/m2 dagligt i 7 dage. Selvom den fuldstændige remissionsrate var højere hos patienter, der fik 90 mg/m2 daunorubicindosis (64 % vs. 54 %, p=0,002), sås der ingen forskel i overlevelse. Især havde patienter i alderen 60-65 år, der fik en højere dosis af daunorubicin, overlegne fuldstændige remissionsrater, hændelsesfri overlevelse og samlet overlevelse. Til dato er der ikke publiceret nogen head-to-head sammenligninger af daunorubicin ved 60 mg/m2 versus 90 mg/m2.

Histon deacetylaser og deres hæmmere i AML og MDS

HDAC-hæmmere har vist aktivitet i fase I monoterapiforsøg for AML og avanceret MDS. Et fase I-forsøg med panobinostat som monoterapi i primært AML gav forbigående hæmatologiske responser med reduktion i perifert blodblasttal hos 8 ud af 11 patienter i overensstemmelse med lægemidlets dokumenterede in vitro-aktivitet. Større toksiciteter omfattede kvalme, diarré, hypokaliæmi, anoreksi, trombocytopeni og reversibel QTcF-forlængelse. Lignende responser med sjældne fuldstændige responser er også set med HDAC-hæmmerne romidepsin og MGCD0103 i AML og MDS.

Synergi mellem HDAC-hæmmere og antracykliner

Som monoterapi er det usandsynligt, at HDAC-hæmmere påvirker behandlingen af ​​AML og fremskreden MDS, selvom der er et stærkt biologisk rationale for brugen af ​​disse midler i kombinationsterapier. Ved at hæmme deacetylering af histoner genererer HDAC-hæmmere en mere åben kromatinstruktur, der er mere modtagelig over for de DNA-skadelige virkninger af anthracyclin-kemoterapeutiske midler, i nogle tilfælde, når de administreres 48 timer efter HDAC-hæmmeren. In vitro forstærker HDAC-hæmmere de cytotoksiske virkninger af antracykliner i leukæmicellelinjer. Panobinostat virker specifikt synergistisk med anthracyclin doxorubicin for at inducere DNA-skade, øge histonacetylering og aktivere programmeret celledød i AML-cellelinjer og primære AML-celler. Administrationen af ​​anthracyclin daunorubicin med panobinostat forventes at være synergistisk in vivo og kan forbedre fuldstændig respons og tilbagefaldsrater for AML.

Korrekt sekventering af HDAC-hæmmere med antracykliner vil sandsynligvis være vigtig for disse kombinationers succes. Forbehandling med HDAC-hæmmere før antracyklineksponering kan også give synergistiske effekter ved at øge nuklear DNA-eksponering for antracyklin. I dyrkede MCF-7 brystkræftceller fører behandling med HDAC-hæmmeren vorinostat til kromatindekondensation, som er maksimal efter 48 timers HDAC-hæmmerbehandling. I dette system førte samtidig administration af vorinostat og epirubicin ikke til øget apoptose, mens 48 timers præinkubation med vorinostat førte til synergistiske stigninger i apoptose forbundet med øget nuklear akkumulering af epirubicin og øget DNA-skade. I AML synes maksimale epigenetiske effekter også at forekomme omkring 48 timer efter HDAC-hæmmer eksponering.

Anticanceraktivitet af DAC-hæmmere

Ændringer i kromosomstrukturen spiller afgørende roller i kontrollen af ​​gentranskription. Disse epigenetiske ændringer omfatter modifikation af histoner og andre proteiner ved acetylering og/eller phosphorylering. Normalt er disse modifikationer fint afbalancerede og er meget reversible i normalt væv, men de kan være ubalancerede og arvelige i tumorceller. DAC-hæmmere øger histonacetylering og modulerer derved ekspressionen af ​​en undergruppe af gener på en koordineret måde. Adskillige tumorsuppressorgener forbundet med den ondartede fænotype undertrykkes af epigenetiske mekanismer i sporadiske kræftformer. Behandling med DAC-inhibitorer kan således ændre tumorfænotypen og hæmme væksten i sådanne tumorer.

Flere kendetegn ved kræft er reguleret af acetylering/deacetylering:

• DAC-hæmning retter sig mod både histon- og nonhistonproteiner. Målretning af acetyleringsstatus for ikke-histon, tumor-associerede proteiner, der medierer proliferation, kan være den underliggende antitumormekanisme for DAC-hæmmere.
• Ikke-histonproteiner reguleret af acetylering omfatter a-tubulin, p53, HIF-1α og HSP90. Disse proteiner er substrater for DAC'er.
• Et enkelt middels evne til at målrette mod flere molekylære træk ved tumorceller kan resultere i god effektivitet mod en række forskellige tumortyper.
• HSP90 er involveret i proteinstabilitet og nedbrydning; hæmningen af ​​HSP90 påvirker proteinomsætningen ved sygdomme som myelomatose og B-celle maligniteter.
• Acetyleret HIF-1α nedbrydes og kan ikke længere fungere som en tumorvækstfaktor. Klasse II DAC-hæmmere retter sig mod histon-deacetylase (HDAC eller DAC) 6, hvilket resulterer i øget acetylering af HIF-1α og nedsat vaskulær endotelvækstfaktor (VEGF), og derved hæmmer angiogenese.
• Både acetylering og ubiquitylering forekommer ofte på den samme lysinrest, men disse processer kan ikke forekomme samtidigt. Acetylering giver mulighed for øget stabilitet, og ubiquitylering fører til proteinnedbrydning. Derfor reducerer DAC'er halveringstiden for et protein ved at udsætte lysinresten for ubiquitylering.

Panobinostat (LBH589)

Panobinostat (LBH589) er en deacetylasehæmmer (DACi), der tilhører en strukturelt ny kanelhydroxamsyreklasse af forbindelser. Det er en potent klasse I/II pan-DAC-hæmmer (pan-DACi), der har vist antitumoraktivitet i prækliniske modeller og cancerpatienter. Deacetylaser (DAC) målretter mod lysingrupper på kromatin- og transkriptionsfaktorer og forskellige ikke-histonproteiner såsom p53, tubulin, HSP90 og Rb. Panobinostat er formuleret som en oral kapsel og en opløsning til intravenøs (i.v.) injektion. Både den mundtlige og i.v. formuleringer bliver i øjeblikket undersøgt i igangværende fase I- og fase II-studier i fremskredne solide tumorer og hæmatologiske maligniteter.

Hæmning af DAC giver en ny tilgang til kræftbehandling. Histoner er en del af kerneproteinerne i nukleosomer, og acetylering og deacetylering af disse proteiner spiller en rolle i reguleringen af ​​genekspression. Højt ladede deacetylerede histoner binder tæt til phosphat-rygraden af ​​DNA, hvilket hæmmer transkription, formentlig ved at begrænse adgangen af ​​transkriptionsfaktorer og RNA-polymeraser til DNA. Acetylering neutraliserer ladningen af ​​histoner og genererer en mere åben DNA-konformation. Denne konformation tillader transkriptionsfaktorer og tilhørende transkriptionsapparat adgang til DNA'et, hvilket fremmer ekspression af de tilsvarende gener. De modsatrettede aktiviteter af to grupper af enzymer, histonacetyltransferase (HAT) og DAC styrer mængden af ​​acetylering. I normale celler eksisterer en balance mellem HAT- og DAC-aktivitet, der fører til cellespecifikke mønstre for genekspression. Forstyrrelse af balancen frembringer ændringer i genekspression.

Flere beviser tyder på, at afvigende rekruttering af DAC og den resulterende modifikation af kromatinstrukturen kan spille en rolle i at ændre genekspressionen set i transformerede celler. For eksempel er dæmpning af tumorsuppressorgener på niveauet af kromatin almindelig i humane tumorer, og DAC-komplekser har vist sig at være afgørende for aktiviteten af ​​de AML-specifikke fusionsproteiner PLZF-RAR-α, PML-RAR-α, og AML1/ETO. DAC-hæmmere (DACi) har vist sig at inducere differentiering, cellecyklusstandsning eller apoptose i dyrkede tumorceller og at hæmme væksten af ​​tumorer i dyremodeller. Derudover har DACi vist sig at inducere ekspression af p21, en nøglemediator for cellecyklusstandsning i G1-fase og cellulær differentiering.

Tumorvækstinhibering og apoptose som reaktion på DACi-behandling kan også medieres gennem ændringer i acetylering af ikke-histonproteiner (f.eks. HSP90, p53, HIF-1α, α-tubulin). For eksempel har chaperonproteinet HSP90 vist sig at være acetyleret i celler behandlet med DACi. Acetylering af HSP90 hæmmer dets evne til at binde nyligt syntetiserede klientproteiner og forhindrer dermed korrekt klientproteinfoldning og funktion. I fravær af HSP90-funktion er fejlfoldede proteiner målrettet mod nedbrydning i proteasomet. Mange proteiner, der kræver HSP90-associering, er kritiske for cancercellevækst, herunder ErbB1, ErbB2, AKT, Raf, KDR og BCR-ABL. Acetylering af HSP90 i celler behandlet med DACi hæmmer chaperonfunktionen af ​​HSP90, hvilket fører til nedbrydning af klientproteinerne og eventuel celledød.

Den potentielle kliniske nytte af brugen af ​​DACi i cancerterapi blev først antydet af aktiviteten af ​​DACi, natriumphenylbutyrat, mod akut promyelocytisk leukæmi (APL). En ung kvindelig patient med recidiverende APL, som ikke længere reagerede på al trans-retinsyre (ATRA) alene, opnåede en fuldstændig klinisk remission efter behandling med en kombination af ATRA og DACi natriumphenylbutyrat.