Fase I Dose Finding and Proof-of-concept Studio di Panobinostat con dose standard di citarabina e daunorubicina per leucemia mieloide acuta non trattata o sindrome mielodisplastica avanzata

Negli Stati Uniti, l'incidenza della leucemia mieloide acuta (LMA) è di circa 3,5 casi ogni 100.000 persone all'anno. A circa 13.000 persone è stata diagnosticata la LMA nel 2009 e 9.000 sono morte a causa della malattia, rendendo la LMA la sesta causa principale di morte per cancro. Negli ultimi tre decenni, la sopravvivenza alla leucemia mieloide acuta è migliorata per i pazienti più giovani con tassi di sopravvivenza a 5 anni superiori al 60% per gli adulti di età inferiore ai 45 anni, probabilmente grazie ai miglioramenti nella chemioterapia di induzione e consolidamento, trapianto allogenico di cellule staminali ematopoietiche (HSCT) e cure di supporto. La terapia post-remissione con regimi a base di citarabina ad alte dosi dopo l'induzione a base di citarabina e antracicline ha migliorato la sopravvivenza libera da malattia e globale a scapito di un aumento della mortalità correlata al trattamento, limitandone l'uso in molti pazienti anziani e in quelli con comorbidità significative. Sebbene l'HSCT allogenico rimanga lo standard di cura per i pazienti con LMA a basso rischio o malattia recidivante, l'età avanzata, le comorbilità e la disponibilità del donatore precludono questa opzione per un gran numero di pazienti, rendendo il miglioramento della tollerabilità e dell'efficacia della terapia di induzione un obiettivo importante.

Oltre la metà dei pazienti con LMA di nuova diagnosi ha più di 65 anni e un terzo ha più di 75 anni. A differenza dei pazienti più giovani, la prognosi dei pazienti anziani con AML è ancora infausta con tassi di sopravvivenza a cinque anni inferiori al 10% per i pazienti di età superiore ai 65 anni. Negli ultimi trent'anni, la terapia di induzione con dose standard di citarabina con un'antraciclina è rimasta lo standard di cura per i pazienti anziani con AML. Negli anziani, i tassi di risposta completa alla chemioterapia di induzione sono inferiori rispetto ai pazienti più giovani, dal 40 al 60%, con una sopravvivenza mediana che si avvicina ai 12 mesi. Nuove strategie che utilizzano nuovi agenti per aumentare la sensibilità dei precursori mieloidi maligni alla chemioterapia di induzione standard possono migliorare la risposta completa e i tassi di recidiva senza aumentare la mortalità correlata al trattamento.

Sindromi mielodisplastiche (MDS)

Le sindromi mielodisplastiche sono neoplasie delle cellule progenitrici ematopoietiche caratterizzate da emopoiesi inefficace e aumentato rischio di trasformazione in AML. Clinicamente, i pazienti sviluppano sintomi correlati a citopenie, tipicamente anemia progressiva con o senza trombocitopenia o neutropenia non correlata a una causa reversibile definita come la carenza nutrizionale. Istologicamente, la MDS è suggerita dalla presenza di displasia in > 10% delle cellule in una o più linee mieloidi alla valutazione del midollo osseo. Anche le anomalie citogenetiche caratteristiche aiutano a fare la diagnosi di MDS.

L'incidenza di MDS negli Stati Uniti è stata stimata in 3,4 casi ogni 100.000 persone all'anno, con un'incidenza che aumenta di 10 volte nelle persone di età superiore ai 70 anni. I fattori di rischio per lo sviluppo di MDS includono l'età avanzata, il sesso maschile e la precedente esposizione a chemioterapia o radioterapia dannosa per il DNA, tipicamente per il trattamento di altri tumori maligni. Come gruppo, i pazienti con MDS avanzata e quelli con MDS che progredisce verso l'AML hanno una malattia resistente al trattamento con bassi tassi di risposta e brevi durate di risposta dopo la terapia di induzione.

L'International Prognostic Scoring System (IPSS) per le MDS primarie assegna quattro categorie di rischio di MDS (Basso, INT-1, INT-2, Alto) in base alla percentuale di mieloblasti del midollo osseo, anomalie citogenetiche specifiche e numero di citopenie per stimare la sopravvivenza e il rischio di trasformazione in antiriciclaggio. I pazienti affetti da MDS a rischio basso e INT-1 hanno una sopravvivenza mediana rispettivamente di 5,7 e 3,3 anni, in assenza di terapia. I pazienti con MDS avanzata nei gruppi di rischio IPSS INT-2 e High se la passano molto meno bene con una sopravvivenza mediana rispettivamente di 1,1 e 0,4 anni. INT-2 e MDS ad alto rischio sono anche associati a un rischio più elevato di trasformazione in AML. Inoltre, i precursori ematopoietici di pazienti con SMD avanzata esprimono più frequentemente la glicoproteina P del prodotto genico multi-farmaco-resistenza (MDR1), probabilmente spiegando i bassi tassi di risposta e la breve durata delle risposte in questo gruppo dopo le terapie di induzione convenzionali. Uno studio di fase III sull'inibitore della glicoproteina P valspodar in combinazione con mitoxantrone, etoposide e citarabina nella leucemia mieloide acuta recidivante o refrattaria e nelle MDS ad alto rischio non ha mostrato risultati migliori con l'inibizione della glicoproteina P. Pertanto, sono necessarie nuove strategie terapeutiche per superare la resistenza intrinseca alla chemioterapia osservata nella MDS avanzata per migliorare la chemioterapia di induzione come terapia primaria e come ponte per il trapianto allogenico di cellule ematopoietiche.

Data la sopravvivenza relativamente lunga e il basso tasso di progressione verso l'AML osservati nei pazienti con malattia a rischio IPSS basso e INT-1, il trapianto allogenico è tipicamente riservato a coloro che falliscono la gestione conservativa con agenti stimolanti l'eritropoiesi, G-CSF, agenti ipometilanti come l'azacitidina o decitabina, lenalidomide o terapia di soppressione immunitaria. Per i pazienti di età pari o inferiore a 60 anni con SMD avanzata (INT-2, Alto), il trapianto allogenico di cellule emopoietiche è la terapia più appropriata in quanto prolunga l'aspettativa di vita. A causa dell'età avanzata e delle co-morbidità significative, il trapianto emopoietico allogenico non è una modalità di trattamento appropriata per un gran numero di pazienti con SMD avanzata. Inoltre, i donatori di cellule staminali non sono disponibili per tutti i pazienti. Per i pazienti con MDS avanzato, gli agenti ipometilanti o l'arruolamento negli studi clinici sono entrambe opzioni terapeutiche appropriate dati gli scarsi risultati in questa popolazione di pazienti. Uno studio randomizzato di fase III in aperto di azacitidina rispetto ai regimi di cura convenzionali nelle MDS avanzate ha mostrato una sopravvivenza globale superiore per i pazienti trattati con azacitidina (24,5 mesi rispetto a 15,0, HR 0,58; 95% CI 0,43-0,77). Sebbene la decitabina abbia attività nella MDS, fino ad oggi non è stato dimostrato che prolunghi la sopravvivenza nella MDS avanzata. In uno studio di fase III che ha confrontato la decitabina con le cure di supporto, la decitabina ha mostrato un tasso di risposta superiore e ha ritardato il tempo di sviluppo dell'AML.

Antracicline nella terapia AML

Gli agenti chemioterapici antraciclinici (daunorubicina, idarubicina, mitoxantrone) sono altamente attivi nell'AML e sono una parte essenziale della terapia di induzione iniziale in quelli idonei per la chemioterapia intensiva. La dose ottimale di antraciclina per massimizzare la risposta e la sopravvivenza preservando la sicurezza è ancora in fase di determinazione. Per la daunorubicina, uno studio randomizzato di Fase III su pazienti più giovani di età compresa tra 17 e 60 anni con LMA ha dimostrato che la dose standard di citarabina 100 mg/m2 al giorno per 7 giorni in combinazione con daunorubicina 90 mg/m2 al giorno per 3 giorni era superiore alla daunorubicina 45 mg/ m2 al giorno per 3 giorni con tassi di remissione completa migliorati (70,6% vs. 57,3%, p<0,001) e sopravvivenza globale mediana (23,7 vs. 15,7 mesi, p=0,003). La tossicità non era significativamente diversa tra i due gruppi. Uno studio di fase III simile in pazienti con LMA di età pari o superiore a 60 anni ha confrontato daunorubicina 45 mg/m2 a 90 mg/m2 per 3 giorni in combinazione con citarabina 200 mg/m2 al giorno per 7 giorni. Sebbene il tasso di remissione completa fosse più alto nei pazienti trattati con la dose di 90 mg/m2 di daunorubicina (64% vs 54%, p=0,002), non è stata osservata alcuna differenza nella sopravvivenza. In particolare, i pazienti di età compresa tra 60 e 65 anni che hanno ricevuto una dose più elevata di daunorubicina hanno avuto tassi di remissione completa, sopravvivenza libera da eventi e sopravvivenza globale superiori. Ad oggi, non sono stati pubblicati confronti diretti tra daunorubicina a 60 mg/m2 rispetto a 90 mg/m2.

Istone deacetylases e loro inibitori in AML e MDS

Gli inibitori dell'HDAC hanno mostrato attività negli studi in monoterapia di fase I per AML e MDS avanzato. Uno studio di fase I di panobinostat come monoterapia principalmente nella LMA ha prodotto risposte ematologiche transitorie con riduzione della conta dei blasti nel sangue periferico in 8 pazienti su 11 coerenti con l'attività in vitro documentata del farmaco. Le principali tossicità includevano nausea, diarrea, ipokaliemia, anoressia, trombocitopenia e prolungamento reversibile dell'intervallo QTcF. Risposte simili con rare risposte complete sono state osservate anche con gli inibitori HDAC romidepsin e MGCD0103 in AML e MDS.

Sinergia tra inibitori HDAC e antracicline

Come monoterapia, è improbabile che gli inibitori dell'HDAC abbiano un impatto sul trattamento dell'AML e della MDS avanzata, sebbene esista un forte razionale biologico per l'uso di questi agenti nelle terapie combinate. Inibendo la deacetilazione degli istoni, gli inibitori dell'HDAC generano una struttura della cromatina più aperta più suscettibile agli effetti dannosi del DNA degli agenti chemioterapici delle antracicline, in alcuni casi quando somministrati 48 ore dopo l'inibitore dell'HDAC. In vitro, gli inibitori dell'HDAC potenziano gli effetti citotossici delle antracicline nelle linee cellulari leucemiche. Panobinostat, in particolare, agisce in sinergia con l'antraciclina doxorubicina per indurre danni al DNA, aumentare l'acetilazione dell'istone e attivare la morte cellulare programmata nelle linee cellulari AML e nelle cellule AML primarie. Si prevede che la somministrazione dell'antraciclina daunorubicina con panobinostat sia sinergica in vivo e possa migliorare la risposta completa e i tassi di recidiva per l'AML.

Il corretto sequenziamento degli inibitori dell'HDAC con le antracicline sarà probabilmente importante per il successo di queste combinazioni. Il pretrattamento con inibitori dell'HDAC prima dell'esposizione all'antraciclina può fornire anche effetti sinergici aumentando l'esposizione del DNA nucleare all'antraciclina. Nelle cellule di carcinoma mammario MCF-7 in coltura, il trattamento con l'inibitore dell'HDAC vorinostat porta alla decondensazione della cromatina che è massima dopo 48 ore di trattamento con l'inibitore dell'HDAC. In questo sistema, la co-somministrazione di vorinostat ed epirubicina non ha portato ad un aumento dell'apoptosi, mentre la pre-incubazione di 48 ore con vorinostat ha portato ad aumenti sinergici dell'apoptosi associati ad un aumento dell'accumulo nucleare di epirubicina e ad un aumento del danno al DNA. Nell'AML, gli effetti epigenetici massimi sembrano verificarsi anche a circa 48 ore dopo l'esposizione all'inibitore dell'HDAC.

Attività antitumorale degli inibitori DAC

Le alterazioni nella struttura cromosomica giocano un ruolo critico nel controllo della trascrizione genica. Queste alterazioni epigenetiche includono la modifica degli istoni e di altre proteine ​​mediante acetilazione e/o fosforilazione. Normalmente, queste modificazioni sono finemente bilanciate e sono altamente reversibili nei tessuti normali, ma possono essere squilibrate ed ereditabili nelle cellule tumorali. Gli inibitori DAC aumentano l'acetilazione dell'istone, modulando così l'espressione di un sottoinsieme di geni in modo coordinato. Diversi geni oncosoppressori associati al fenotipo maligno sono repressi da meccanismi epigenetici nei tumori sporadici. Pertanto la terapia con inibitori DAC può alterare il fenotipo del tumore e inibire la crescita di tali tumori.

Molteplici segni distintivi del cancro sono regolati dall'acetilazione/deacetilazione:

• L'inibizione del DAC prende di mira sia le proteine ​​istoniche che quelle non istoniche. Mirare allo stato di acetilazione di proteine ​​non istoniche associate al tumore che mediano la proliferazione può essere il meccanismo antitumorale alla base degli inibitori del DAC.
• Le proteine ​​​​non istoniche regolate dall'acetilazione includono α-tubulina, p53, HIF-1α e HSP90. Queste proteine ​​sono substrati dei DAC.
• La capacità di un singolo agente di mirare a molteplici caratteristiche molecolari delle cellule tumorali può risultare in una buona efficacia contro una gamma di diversi tipi di tumore.
• HSP90 è coinvolto nella stabilità e degradazione delle proteine; l'inibizione di HSP90 influisce sul ricambio proteico in malattie come il mieloma multiplo e le neoplasie delle cellule B.
• L'HIF-1α acetilato viene degradato e non può più agire come fattore di crescita tumorale. Gli inibitori DAC di classe II prendono di mira l'istone deacetilasi (HDAC o DAC) 6, con conseguente aumento dell'acetilazione di HIF-1α e diminuzione del fattore di crescita endoteliale vascolare (VEGF), inibendo così l'angiogenesi.
• Sia l'acetilazione che l'ubiquitilazione si verificano spesso sullo stesso residuo di lisina, ma questi processi non possono avvenire contemporaneamente. L'acetilazione consente una maggiore stabilità e l'ubiquitilazione porta alla degradazione delle proteine. Pertanto, i DAC riducono l'emivita di una proteina esponendo il residuo di lisina per l'ubiquitilazione.

Panbinostato (LBH589)

Panobinostat (LBH589) è un inibitore della deacetilasi (DACi) appartenente a una classe di composti dell'acido cinnamico idrossamico strutturalmente nuova. È un potente inibitore pan-DAC di classe I/II (pan-DACi) che ha mostrato attività antitumorale in modelli preclinici e pazienti oncologici. Le deacetilasi (DAC) prendono di mira i gruppi di lisina sulla cromatina e sui fattori di trascrizione e su varie proteine ​​non istoniche come p53, tubulina, HSP90 e Rb. Panobinostat è formulato come una capsula orale e una soluzione per iniezione endovenosa (i.v.). Sia orale che i.v. le formulazioni sono attualmente in fase di studio in studi di Fase I e Fase II in corso nei tumori solidi avanzati e nelle neoplasie ematologiche.

L'inibizione del DAC fornisce un nuovo approccio per il trattamento del cancro. Gli istoni fanno parte delle proteine ​​fondamentali dei nucleosomi e l'acetilazione e la deacetilazione di queste proteine ​​svolgono un ruolo nella regolazione dell'espressione genica. Gli istoni deacetilati altamente carichi si legano strettamente alla spina dorsale del fosfato del DNA, inibendo la trascrizione, presumibilmente, limitando l'accesso dei fattori di trascrizione e delle RNA polimerasi al DNA. L'acetilazione neutralizza la carica degli istoni e genera una conformazione del DNA più aperta. Questa conformazione consente ai fattori di trascrizione e all'apparato di trascrizione associato di accedere al DNA, promuovendo l'espressione dei geni corrispondenti. Le attività opposte di due gruppi di enzimi, istone acetiltransferasi (HAT) e DAC controllano la quantità di acetilazione. Nelle cellule normali esiste un equilibrio tra l'attività HAT e DAC che porta a modelli cellulari specifici di espressione genica. La perturbazione dell'equilibrio produce cambiamenti nell'espressione genica.

Diverse linee di evidenza suggeriscono che il reclutamento aberrante di DAC e la conseguente modifica della struttura della cromatina possono svolgere un ruolo nel modificare l'espressione genica osservata nelle cellule trasformate. Ad esempio, il silenziamento dei geni oncosoppressori a livello della cromatina è comune nei tumori umani e i complessi DAC hanno dimostrato di essere cruciali per l'attività delle proteine ​​di fusione specifiche per LMA PLZF-RAR-α, PML-RAR-α e AML1/ETO. È stato dimostrato che gli inibitori DAC (DACi) inducono la differenziazione, l'arresto del ciclo cellulare o l'apoptosi nelle cellule tumorali in coltura e inibiscono la crescita dei tumori nei modelli animali. Inoltre, è stato dimostrato che DACi induce l'espressione di p21, un mediatore chiave dell'arresto del ciclo cellulare nella fase G1 e della differenziazione cellulare.

L'inibizione della crescita tumorale e l'apoptosi in risposta al trattamento con DACi possono anche essere mediate attraverso cambiamenti nell'acetilazione di proteine ​​​​non istoniche (ad esempio, HSP90, p53, HIF-1α, α-tubulina). Ad esempio, è stato dimostrato che la proteina chaperone HSP90 è acetilata nelle cellule trattate con DACi. L'acetilazione di HSP90 inibisce la sua capacità di legare le proteine ​​client appena sintetizzate, impedendo così il corretto ripiegamento e la funzione delle proteine ​​client. In assenza della funzione HSP90, le proteine ​​mal ripiegate sono mirate alla degradazione nel proteasoma. Molte proteine ​​che richiedono l'associazione HSP90 sono fondamentali per la crescita delle cellule tumorali, tra cui ErbB1, ErbB2, AKT, Raf, KDR e BCR-ABL. L'acetilazione di HSP90 nelle cellule trattate con DACi inibisce la funzione di chaperone di HSP90, portando alla degradazione delle proteine ​​clienti e alla morte cellulare finale.

La potenziale utilità clinica dell'uso di DACi nella terapia del cancro è stata inizialmente suggerita dall'attività del DACi, fenilbutirrato di sodio, contro la leucemia promielocitica acuta (APL). Una paziente adolescente con LPA recidivante, che non rispondeva più a tutto l'acido trans retinoico (ATRA) da solo, ha ottenuto una remissione clinica completa dopo il trattamento con una combinazione di ATRA e fenilbutirrato di sodio DACi.