Vaiheen I annoksen löytäminen ja käsitteen todistaminen Panobinostaatin vakioannoksilla sytarabiinilla ja daunorubisiinilla hoitamattoman akuutin myeloidisen leukemian tai pitkälle edenneen myelodysplastisen oireyhtymän hoitoon

Yhdysvalloissa akuutin myelooisen leukemian (AML) ilmaantuvuus on noin 3,5 tapausta 100 000 henkilöä kohden vuodessa. Noin 13 000 ihmisellä diagnosoitiin AML vuonna 2009, ja 9 000 kuoli tautiin, mikä tekee AML:stä kuudenneksi yleisin syöpäkuolemien syy. Viimeisten kolmen vuosikymmenen aikana AML-eloonjääminen on parantunut nuoremmilla potilailla, joiden viiden vuoden eloonjäämisaste on yli 60 % alle 45-vuotiailla aikuisilla, mikä johtuu todennäköisesti parannuksista induktio- ja konsolidaatiokemoterapiassa, allogeenisessa hematopoieettisessa kantasolusiirrossa (HSCT). ja tukihoitoa. Remission jälkeinen hoito suuriannoksisilla sytarabiinipohjaisilla hoito-ohjelmilla sytarabiini- ja antrasykliinipohjaisen induktion jälkeen on parantanut taudista vapaata ja kokonaiseloonjäämistä hoitoon liittyvän lisääntyneen kuolleisuuden kustannuksella, mikä rajoittaa sen käyttöä monilla iäkkäillä potilailla ja potilailla, joilla on merkittäviä samanaikaisia ​​sairauksia. Vaikka allogeeninen HSCT on edelleen hoidon standardi potilaille, joilla on huono riski AML tai uusiutunut sairaus, korkea ikä, liitännäissairaudet ja luovuttajien saatavuus estävät tämän vaihtoehdon suurelle joukolle potilaita, mikä tekee induktiohoidon siedettävyyden ja tehokkuuden parantamisen tärkeäksi tavoitteeksi.

Yli puolet äskettäin diagnosoiduista AML-potilaista on yli 65-vuotiaita ja kolmasosa yli 75-vuotiaita. Toisin kuin nuoremmilla potilailla, iäkkäiden AML-potilaiden ennuste on edelleen synkkä, ja yli 65-vuotiaiden potilaiden viiden vuoden eloonjäämisaste on alle 10 %. Viimeisten 30 vuoden ajan induktiohoito normaaliannoksella sytarabiinia ja antrasykliiniä on pysynyt ikääntyneiden AML-potilaiden hoidon standardina. Vanhuksilla täydellinen vaste induktiokemoterapiaan on pienempi kuin nuoremmilla potilailla, 40–60 %, ja keskimääräinen eloonjäämisaste on lähellä 12 kuukautta. Uudet strategiat, joissa käytetään uusia aineita lisäämään pahanlaatuisten myeloidiprekursorien herkkyyttä tavanomaiselle induktiokemoterapialle, voivat parantaa täydellistä vastetta ja uusiutumista lisäämättä hoitoon liittyvää kuolleisuutta.

Myelodysplastiset oireyhtymät (MDS)

Myelodysplastiset oireyhtymät ovat hematopoieettisten progenitorisolujen kasvaimia, joille on tunnusomaista tehoton hematopoieesi ja lisääntynyt AML:ksi transformaatioriski. Kliinisesti potilaille kehittyy sytopeniaan liittyviä oireita, tyypillisesti progressiivista anemiaa trombosytopenian kanssa tai ilman sitä tai neutropeniaa, joka ei liity määriteltyyn palautuvaan syyyn, kuten ravitsemuspuutteeseen. Histologisesti MDS:ää viittaa dysplasian esiintyminen > 10 %:ssa soluista yhdessä tai useammassa myelooisessa linjassa luuytimen arvioinnissa. Tyypilliset sytogeneettiset poikkeavuudet auttavat myös MDS-diagnoosin tekemisessä.

MDS:n ilmaantuvuuden Yhdysvalloissa on arvioitu olevan 3,4 tapausta 100 000 ihmistä kohti vuodessa, ja ilmaantuvuus kymmenkertaistuu yli 70-vuotiailla. MDS:n kehittymisen riskitekijöitä ovat korkea ikä, miessukupuoli ja aiempi altistuminen DNA:ta vahingoittavalle kemoterapialle tai sädehoidolle, tyypillisesti muiden pahanlaatuisten kasvainten hoitoon. Ryhmänä potilailla, joilla on pitkälle edennyt MDS, ja potilailla, joilla on MDS, joka etenee AML:ään, on hoitoresistentti sairaus, jonka vasteprosentti on alhainen ja vasteen kesto on lyhyt induktiohoidon jälkeen.

Kansainvälinen ennustepisteytysjärjestelmä (IPSS) primaariselle MDS:lle määrittää neljä MDS-riskiluokkaa (matala, INT-1, INT-2, korkea) luuytimen myeloblastiprosentin, spesifisten sytogeneettisten poikkeavuuksien ja sytopenioiden lukumäärän perusteella arvioidakseen eloonjäämistä ja riskiä. muuntaminen AML:ksi. Pienen riskin MDS-potilaiden mediaanieloonjäämisaika on 5,7 vuotta ja INT-1-riskiä 3,3 vuotta ilman hoitoa. Pitkälle edenneet MDS-potilaat IPSS-riskiryhmissä INT-2 ja High menestyvät paljon huonommin, ja eloonjäämisajan mediaani on 1,1 vuotta ja 0,4 vuotta. INT-2 ja korkean riskin MDS liittyvät myös suurempaan AML- transformaatioriskiin. Lisäksi hematopoieettiset prekursorit potilailta, joilla on edennyt MDS, ilmentävät useammin monilääkeresistenssin (MDR1) geenituotetta P-glykoproteiinia, mikä mahdollisesti selittää tämän ryhmän alhaisen vasteen ja vasteiden lyhyen keston tavanomaisten induktiohoitojen jälkeen. Vaiheen III koe P-glykoproteiini-inhibiittorilla valspodarin kanssa yhdessä mitoksantronin, etoposidin ja sytarabiinin kanssa uusiutuneessa tai refraktaarisessa AML:ssä ja korkean riskin MDS:ssä ei osoittanut parempia tuloksia P-glykoproteiinin estämisessä. Sellaisenaan tarvitaan uusia terapeuttisia strategioita pitkälle edenneen MDS:n kemoterapian luontaisen resistenssin voittamiseksi parantamaan induktiokemoterapiaa ensisijaisena hoitona ja siltana allogeeniseen hematopoieettiseen solusiirtoon.

Ottaen huomioon suhteellisen pitkän eloonjäämisajan ja alhaisen AML:n etenemisnopeuden potilailla, joilla on matala IPSS- ja INT-1-riskinen sairaus, allogeeninen siirto on tyypillisesti varattu niille, jotka epäonnistuvat konservatiivisessa hoidossa erytropoieesia stimuloivilla aineilla, G-CSF:llä, hypometyloivilla aineilla, kuten atsasitidiinilla. tai desitabiini, lenalidomidi tai immuunisuppressiohoito. 60-vuotiaille ja sitä nuoremmille potilaille, joilla on pitkälle edennyt MDS (INT-2, High), allogeeninen hematopoieettinen solusiirto on sopivin hoito, koska se pidentää elinikää. Pitkän iän ja merkittävien rinnakkaissairauksien vuoksi allogeeninen hematopoieettinen siirto ei ole sopiva hoitomuoto suurelle joukolle potilaita, joilla on pitkälle edennyt MDS. Lisäksi kantasolujen luovuttajat eivät ole kaikkien potilaiden saatavilla. Potilaille, joilla on pitkälle edennyt MDS, hypometylointiaineet tai kliinisiin tutkimuksiin ilmoittautuminen ovat molemmat sopivia hoitovaihtoehtoja, kun otetaan huomioon huonot tulokset tässä potilaspopulaatiossa. Vaiheen III avoin, satunnaistettu tutkimus atsasitidiinista verrattuna tavanomaisiin hoito-ohjelmiin edenneen MDS:n hoitoon osoitti atsasitidiinilla hoidetuilla potilailla parempaa kokonaiseloonjäämistä (24,5 vs. 15,0 kuukautta, HR 0,58; 95 % CI 0,43-0,77). Vaikka desitabiini vaikuttaa MDS:ään, sen ei ole toistaiseksi osoitettu pidentävän eloonjäämistä pitkälle edenneessä MDS:ssä. Vaiheen III tutkimuksessa, jossa desitabiinia verrattiin tukihoitoon, desitabiini osoitti ylivoimaista vasteprosenttia ja viivästytti aikaa AML:n kehittymiseen.

Antrasykliinit AML-hoidossa

Antrasykliinikemoterapia-aineet (daunorubisiini, idarubisiini, mitoksantroni) ovat erittäin aktiivisia AML:ssä ja ovat olennainen osa alkuinduktiohoitoa niille, jotka sopivat intensiiviseen kemoterapiaan. Optimaalista antrasykliinin annosta vasteen ja eloonjäämisen maksimoimiseksi turvallisuuden säilyttämiseksi määritetään edelleen. Daunorubisiinin osalta vaiheen III satunnaistettu tutkimus nuoremmilla 17–60-vuotiailla AML-potilailla osoitti, että sytarabiinin standardiannos 100 mg/m2 vuorokaudessa 7 päivän ajan yhdessä daunorubisiinin kanssa 90 mg/m2 päivässä kolmen päivän ajan oli parempi kuin daunorubisiini 45 mg/m2. m2 päivässä 3 päivän ajan parantuneella täydellisellä remissiolla (70,6 % vs. 57,3 %, p<0,001) ja kokonaiseloonjäämisajan mediaani (23,7 vs. 15,7 kuukautta, p=0,003). Toksisuus ei eronnut merkittävästi näiden kahden ryhmän välillä. Samankaltaisessa vaiheen III tutkimuksessa 60-vuotiailla tai vanhemmilla AML-potilailla verrattiin daunorubisiinia 45 mg/m2 90 mg/m2 3 päivän ajan yhdistettynä sytarabiiniin 200 mg/m2 päivittäin 7 päivän ajan. Vaikka täydellinen remissioaste oli korkeampi potilailla, jotka saivat 90 mg/m2 daunorubisiinia (64 % vs 54 %, p = 0,002), eloonjäämisessä ei havaittu eroa. On huomattava, että 60–65-vuotiailla potilailla, jotka saivat suurempaa daunorubisiiniannosta, oli parempi täydellinen remissio, tapahtumaton eloonjääminen ja kokonaiseloonjääminen. Tähän mennessä daunorubisiinin 60 mg/m2 ja 90 mg/m2 välisiä vertailuja ei ole julkaistu.

Histonideasetylaasit ja niiden estäjät AML:ssä ja MDS:ssä

HDAC-estäjät ovat osoittaneet aktiivisuutta AML:n ja edenneen MDS:n faasin I monoterapiatutkimuksissa. Vaiheen I koe panobinostaatilla monoterapiana ensisijaisesti AML:ssä tuotti ohimeneviä hematologisia vasteita, joissa perifeerisen veren blastimäärät pienenivät 8 potilaalla 11:stä, mikä vastaa lääkkeen dokumentoitua in vitro -aktiivisuutta. Tärkeimpiä toksisuuksia olivat pahoinvointi, ripuli, hypokalemia, anoreksia, trombosytopenia ja palautuva QTcF-ajan piteneminen. Samanlaisia ​​vasteita harvoin täydellisin vastein on havaittu myös HDAC-estäjillä romidepsiinilla ja MGCD0103:lla AML:ssä ja MDS:ssä.

Synergia HDAC-estäjien ja antrasykliinien välillä

HDAC-estäjät eivät todennäköisesti vaikuta monoterapiana AML:n ja pitkälle edenneen MDS:n hoitoon, vaikka näiden aineiden käytölle yhdistelmähoidoissa on vahva biologinen peruste. Estämällä histonien deasetylaatiota HDAC-estäjät luovat avoimemman kromatiinirakenteen, joka on herkempi antrasykliinin kemoterapeuttisten aineiden DNA:ta vaurioittaville vaikutuksille, joissakin tapauksissa, kun ne annetaan 48 tuntia HDAC-estäjän jälkeen. HDAC-estäjät tehostavat antrasykliinien sytotoksisia vaikutuksia leukemiasolulinjoissa in vitro. Erityisesti panobinostaatti toimii synergistisesti antrasykliini doksorubisiinin kanssa indusoiden DNA-vaurioita, lisäämällä histonin asetylaatiota ja aktivoiden ohjelmoitua solukuolemaa AML-solulinjoissa ja primäärisissä AML-soluissa. Antrasykliini daunorubisiinin antamisen panobinostaatin kanssa ennustetaan olevan synergististä in vivo, ja se voi parantaa AML:n täydellistä vastetta ja uusiutumista.

HDAC-estäjien asianmukainen sekvensointi antrasykliineillä on todennäköisesti tärkeää näiden yhdistelmien onnistumiselle. Esikäsittely HDAC-estäjillä ennen antrasykliinille altistumista voi myös tuottaa synergistisiä vaikutuksia lisäämällä tuman DNA-altistusta antrasykliinille. Viljellyissä MCF-7-rintasyöpäsoluissa hoito HDAC-inhibiittorilla vorinostaatilla johtaa kromatiinin dekondensaatioon, joka on maksimaalinen 48 tunnin HDAC-estäjähoidon jälkeen. Tässä järjestelmässä vorinostaatin ja epirubisiinin samanaikainen anto ei johtanut lisääntyneeseen apoptoosiin, kun taas 48 tunnin esi-inkubointi vorinostaatin kanssa johti synergistiseen lisääntymiseen apoptoosissa, joka liittyi epirubisiinin lisääntyneeseen tumaan kertymiseen ja lisääntyneeseen DNA-vaurioon. AML:ssä maksimaaliset epigeneettiset vaikutukset näyttävät myös ilmenevän noin 48 tunnin kuluttua HDAC-inhibiittorialtistuksen jälkeen.

DAC-estäjien syövän vastainen vaikutus

Kromosomirakenteen muutoksilla on ratkaiseva rooli geenin transkription säätelyssä. Nämä epigeneettiset muutokset sisältävät histonien ja muiden proteiinien modifioinnin asetyloimalla ja/tai fosforyloimalla. Normaalisti nämä modifikaatiot tasapainotetaan hienoksi ja ovat erittäin palautuvia normaaleissa kudoksissa, mutta ne voivat olla epätasapainossa ja periytyviä kasvainsoluissa. DAC-inhibiittorit lisäävät histonin asetylaatiota ja siten moduloivat geenien osajoukon ilmentymistä koordinoidulla tavalla. Useita pahanlaatuiseen fenotyyppiin liittyviä kasvainten suppressorigeenejä tukahdutetaan epigeneettisten mekanismien avulla satunnaisissa syövissä. Siten hoito DAC-estäjillä voi muuttaa kasvaimen fenotyyppiä ja estää kasvua sellaisissa kasvaimissa.

Asetylaatio/deasetylaatio säätelee useita syövän tunnusmerkkejä:

• DAC:n esto kohdistuu sekä histoni- että ei-histoniproteiineihin. Ei-histonien, kasvaimeen liittyvien proteiinien asetylaatiotilan kohdistaminen, jotka välittävät proliferaatiota, voi olla DAC-estäjien taustalla oleva antituumorimekanismi.
• Ei-histoniproteiineja, joita säätelee asetylaatio, ovat a-tubuliini, p53, HIF-1a ja HSP90. Nämä proteiinit ovat DAC:ien substraatteja.
• Yhden aineen kyky kohdistaa useita kasvainsolujen molekyyliominaisuuksia voi johtaa hyvään tehokkuuteen useita erilaisia ​​kasvaintyyppejä vastaan.
• HSP90 osallistuu proteiinin stabiilisuuteen ja hajoamiseen; HSP90:n esto vaikuttaa proteiinien kiertoon sellaisissa sairauksissa kuin multippeli myelooma ja B-solujen maligniteetit.
• Asetyloitu HIF-1a hajoaa eikä voi enää toimia kasvaimen kasvutekijänä. Luokan II DAC-estäjät kohdistuvat histonideasetylaasiin (HDAC tai DAC) 6, mikä johtaa lisääntyneeseen HIF-1a:n asetylaatioon ja vähentyneeseen verisuonten endoteelin kasvutekijään (VEGF), mikä estää angiogeneesiä.
• Sekä asetylaatio että ubiquitylaatio tapahtuvat usein samassa lysiinitähteessä, mutta nämä prosessit eivät voi tapahtua samanaikaisesti. Asetylaatio mahdollistaa lisääntyneen stabiilisuuden, ja ubiquitylaatio johtaa proteiinien hajoamiseen. Siksi DAC:t lyhentävät proteiinin puoliintumisaikaa paljastamalla lysiinijäännöksen ubikvilaatiolle.

Panobinostaatti (LBH589)

Panobinostaatti (LBH589) on deasetylaasi-inhibiittori (DACi), joka kuuluu rakenteellisesti uuteen kanelihydroksaamihappoluokkaan. Se on voimakas luokan I/II pan-DAC-inhibiittori (pan-DACi), joka on osoittanut kasvainten vastaista aktiivisuutta prekliinisissä malleissa ja syöpäpotilaissa. Deasetylaasit (DAC) kohdistuvat lysiiniryhmiin kromatiinissa ja transkriptiotekijöissä sekä erilaisissa ei-histoniproteiineissa, kuten p53, tubuliini, HSP90 ja Rb. Panobinostat on muotoiltu oraalikapseliksi ja liuokseksi suonensisäistä (i.v.) injektiota varten. Sekä oraalinen että i.v. formulaatioita tutkitaan parhaillaan meneillään olevissa vaiheen I ja vaiheen II tutkimuksissa edenneiden kiinteiden kasvainten ja hematologisten pahanlaatuisten kasvainten osalta.

DAC:n estäminen tarjoaa uuden lähestymistavan syövän hoitoon. Histonit ovat osa nukleosomien ydinproteiineja, ja näiden proteiinien asetylaatiolla ja deasetylaatiolla on rooli geeniekspression säätelyssä. Voimakkaasti varautuneet deasetyloidut histonit sitoutuvat tiukasti DNA:n fosfaattirunkoon ja estävät transkriptiota oletettavasti rajoittamalla transkriptiotekijöiden ja RNA-polymeraasien pääsyä DNA:han. Asetylaatio neutraloi histonien varauksen ja muodostaa avoimemman DNA-konformaation. Tämä konformaatio mahdollistaa transkriptiotekijöiden ja niihin liittyvien transkriptiolaitteiden pääsyn DNA:han, mikä edistää vastaavien geenien ilmentymistä. Kahden entsyymiryhmän, histoniasetyylitransferaasin (HAT) ja DAC:n, vastakkaiset vaikutukset säätelevät asetylaation määrää. Normaaleissa soluissa on tasapaino HAT- ja DAC-aktiivisuuden välillä, mikä johtaa soluspesifisiin geeniekspressiomalleja. Tasapainon häiriintyminen aiheuttaa muutoksia geenien ilmentymiseen.

Useat todisteet viittaavat siihen, että DAC:n poikkeava rekrytointi ja siitä johtuva kromatiinin rakenteen modifikaatio voivat vaikuttaa muunnetuissa soluissa havaitun geenin ilmentymisen muuttamiseen. Esimerkiksi tuumorisuppressorigeenien vaimentaminen kromatiinin tasolla on yleistä ihmisen kasvaimissa, ja DAC-kompleksien on osoitettu olevan ratkaisevan tärkeitä AML-spesifisten fuusioproteiinien PLZF-RAR-α, PML-RAR-α ja AML1/ETO. DAC-estäjien (DACi) on osoitettu indusoivan erilaistumista, solusyklin pysähtymistä tai apoptoosia viljellyissä kasvainsoluissa ja estävän kasvainten kasvua eläinmalleissa. Lisäksi DACi:n on osoitettu indusoivan p21:n ekspressiota, joka on keskeinen välittäjä solusyklin pysähtymisessä G1-vaiheessa ja solujen erilaistumisessa.

Kasvaimen kasvun esto ja apoptoosi vasteena DACi-käsittelylle voivat myös välittyä muutoksista ei-histoniproteiinien asetylaatiossa (esim. HSP90, p53, HIF-1a, a-tubuliini). Esimerkiksi chaperoniproteiinin HSP90 on osoitettu asetyloituneen DACi:llä käsitellyissä soluissa. HSP90:n asetylaatio estää sen kykyä sitoa vasta syntetisoituja asiakasproteiineja, mikä estää asiakkaan proteiinin oikeanlaisen laskostumisen ja toiminnan. HSP90-toiminnan puuttuessa väärin laskostuneet proteiinit kohdistetaan hajoamiseen proteasomissa. Monet proteiinit, jotka vaativat HSP90-assosiaatiota, ovat kriittisiä syöpäsolujen kasvulle, mukaan lukien ErbB1, ErbB2, AKT, Raf, KDR ja BCR-ABL. HSP90:n asetylaatio DACi:llä käsitellyissä soluissa estää HSP90:n chaperonitoimintoa, mikä johtaa asiakkaan proteiinien hajoamiseen ja mahdolliseen solukuolemaan.

DACi:n käytön mahdollista kliinistä hyötyä syövän hoidossa ehdotti ensin DACi:n, natriumfenyylibutyraatin, aktiivisuus akuuttia promyelosyyttistä leukemiaa (APL) vastaan. Nuori naispotilas, jolla oli uusiutunut APL, joka ei enää reagoinut kaikkeen trans-retinoiinihappoon (ATRA) yksinään, saavutti täydellisen kliinisen remission ATRA:n ja DACi-natriumfenyylibutyraatin yhdistelmällä hoidon jälkeen.