未治療の急性骨髄性白血病または進行性骨髄異形成症候群に対する標準用量シタラビンおよびダウノルビシンを用いたパノビノスタットの第I相用量設定および概念実証研究

米国では、急性骨髄性白血病 (AML) の発生率は、年間 100,000 人あたり約 3.5 例です。 2009 年には約 13,000 人が AML と診断され、9,000 人がこの病気で死亡し、AML はがんによる死亡原因の第 6 位になりました。 過去 30 年間、AML の生存率は若年患者で改善しており、45 歳未満の成人の 5 年生存率は 60% を超えています。導入化学療法と地固め化学療法、同種造血幹細胞移植 (HSCT) の改善によるものと思われます。そして支持療法。 シタラビンおよびアントラサイクリンベースの寛解導入後の高用量シタラビンベースのレジメンによる寛解後療法は、治療関連死亡率の増加を犠牲にして無病生存期間および全生存期間を改善し、多くの高齢患者および重大な併存疾患のある患者での使用を制限しています。 同種 HSCT は依然としてリスクの低い AML または再発疾患の患者に対する標準治療ですが、高齢、併存疾患、およびドナーの利用可能性により、多くの患者にとってこの選択肢が排除され、導入療法の忍容性と有効性の改善が重要な目標となっています。

新たに診断された AML 患者の半数以上が 65 歳以上で、3 分の 1 が 75 歳以上です。 若い患者とは異なり、AML の高齢患者の予後は依然として悲惨であり、65 歳以上の患者の 5 年生存率は 10% 未満です。 過去 30 年間、標準用量のシタラビンとアントラサイクリンによる導入療法が、高齢の AML 患者の標準治療であり続けています。 高齢者では、導入化学療法に対する完全奏効率は若年患者よりも低く、生存期間の中央値は 12 か月に近づき、40 ～ 60% です。 標準的な導入化学療法に対する悪性骨髄前駆体の感受性を高めるために新規薬剤を使用する新しい戦略は、治療関連の死亡率を増加させることなく、完全奏効と再発率を改善する可能性があります。

骨髄異形成症候群 (MDS)

骨髄異形成症候群は、造血前駆細胞の新生物であり、造血が無効であり、AML に移行するリスクが高いことを特徴としています。 臨床的には、患者は血球減少症に関連する症状を発症します。典型的には、栄養欠乏などの明確な可逆的原因とは無関係の血小板減少症または好中球減少症を伴うまたは伴わない進行性貧血です。 組織学的には、MDS は、骨髄評価で 1 つ以上の骨髄系統の細胞の 10% を超える異形成の存在によって示唆されます。 特徴的な細胞遺伝学的異常もMDSの診断に役立ちます。

米国における MDS の発生率は、年間 100,000 人あたり 3.4 例と推定されており、70 歳以上の人々では発生率が 10 倍に増加しています。 MDS 発症の危険因子には、高齢、男性、DNA に損傷を与える化学療法または放射線療法 (通常は他の悪性腫瘍の治療) への曝露歴などがあります。 グループとして、進行した MDS の患者と AML に進行した MDS の患者は、寛解率が低く、寛解導入療法後の奏効期間が短い治療抵抗性疾患を持っています。

原発性 MDS の国際予後スコアリング システム (IPSS) では、骨髄芽球の割合、特定の細胞遺伝学的異常、血球減少症の数に基づいて 4 つの MDS リスク カテゴリ (低、INT-1、INT-2、高) を割り当て、生存率とAMLへの変換。 低リスクおよび INT-1 リスクの MDS 患者の生存期間の中央値は、治療を行わない場合、それぞれ 5.7 年および 3.3 年です。 IPSS リスクグループ INT-2 および High の進行 MDS 患者は、生存期間の中央値がそれぞれ 1.1 年および 0.4 年と、はるかに劣っています。 INT-2 および高リスク MDS は、AML への移行リスクも高くなります。 さらに、進行した MDS 患者の造血前駆体は、多剤耐性 (MDR1) 遺伝子産物 P-糖タンパク質をより頻繁に発現し、従来の導入療法後のこのグループの応答率が低く、応答期間が短いことを説明している可能性があります。 再発または難治性の AML および高リスク MDS におけるミトキサントロン、エトポシドおよびシタラビンと組み合わせた P 糖タンパク質阻害剤 valspodar の第 III 相試験では、P 糖タンパク質阻害による転帰の改善は示されませんでした。 そのため、一次治療として、また同種造血細胞移植への架け橋として導入化学療法を改善するには、進行性MDSに見られる化学療法に対する固有の耐性を克服するための新しい治療戦略が必要です。

IPSS 低および INT-1 リスク疾患の患者に見られる比較的長い生存率と AML への進行率の低さを考えると、同種異系移植は通常、赤血球生成刺激剤、G-CSF、アザシチジンなどの低メチル化剤による保守的な管理に失敗した患者のために予約されています。またはデシタビン、レナリドマイド、または免疫抑制療法。 60 歳以下の進行性 MDS (INT-2、高) の患者には、同種造血細胞移植が最も適切な治療法であり、平均余命が延長されます。 高齢で重大な併存疾患があるため、同種造血移植は多数の進行 MDS 患者にとって適切な治療法ではありません。 さらに、すべての患者が幹細胞ドナーを利用できるわけではありません。 進行した MDS 患者の場合、低メチル化剤または臨床試験への登録は、この患者集団の転帰が悪いことを考えると、どちらも適切な治療オプションです。 進行性 MDS におけるアザシチジンと従来の治療レジメンを比較した第 III 相非盲検無作為化試験では、アザシチジンで治療された患者の全生存期間が優れていることが示されました (24.5 か月対 15.0 か月、HR 0.58; 95% CI 0.43-0.77)。 デシタビンは MDS に活性がありますが、これまで進行した MDS の生存を延長することは示されていません。 デシタビンと支持療法を比較した第 III 相研究では、デシタビンは優れた反応率を示し、AML の発症までの時間を遅らせました。

AML 治療におけるアントラサイクリン

アントラサイクリン化学療法剤 (ダウノルビシン、イダルビシン、ミトキサントロン) は AML で非常に活性が高く、集中化学療法に適した初期の寛解導入療法に不可欠です。 安全性を維持しながら、反応と生存を最大化するためのアントラサイクリンの最適用量はまだ決定されていません。 ダウノルビシンについては、17 歳から 60 歳までの若い AML 患者を対象とした第 III 相無作為化試験で、標準用量のシタラビン 100 mg/m2 を 7 日間毎日投与し、ダウノルビシン 90 mg/m2 を毎日 3 日間投与すると、ダウノルビシン 45 mg/m2 よりも優れていることが示されました。 m2 を毎日 3 日間投与すると、完全寛解率が向上します (70.6% 対 57.3%、 p<0.001) および全生存期間の中央値 (23.7 か月対 15.7 か月、p=0.003)。 毒性は、2 つのグループ間で有意差はありませんでした。 60 歳以上の AML 患者を対象とした同様の第 III 相試験では、ダウノルビシン 45 mg/m2 から 90 mg/m2 を 3 日間投与し、シタラビン 200 mg/m2 を毎日 7 日間投与しました。 完全寛解率は 90 mg/m2 のダウノルビシンを投与された患者の方が高かったが (64% 対 54%、p=0.002)、生存率に差は見られなかった。 特に、ダウノルビシンの投与量が多い60～65歳の患者は、完全寛解率、無イベント生存率、および全生存率が優れていました。 今日まで、ダウノルビシン 60 mg/m2 と 90 mg/m2 の直接比較は発表されていません。

AML および MDS におけるヒストン脱アセチル化酵素とその阻害剤

HDAC 阻害剤は、AML および進行性 MDS に対する第 I 相単剤療法試験で活性を示しています。 主に AML の単剤療法としてのパノビノスタットの第 I 相試験では、薬物の文書化された in vitro 活性と一致する 11 人の患者のうち 8 人で末梢血芽球数の減少を伴う一過性の血液学的反応が得られました。 主な毒性には、吐き気、下痢、低カリウム血症、食欲不振、血小板減少症、および可逆的な QTcF 延長が含まれます。 AML および MDS において、HDAC 阻害剤であるロミデプシンおよび MGCD0103 を使用した場合でも、まれな完全奏効を伴う同様の奏功が見られます。

HDAC阻害剤とアントラサイクリンの相乗効果

単剤療法として、HDAC 阻害剤が AML および進行性 MDS の治療に影響を与える可能性は低いですが、併用療法でこれらの薬剤を使用することには強力な生物学的根拠があります。 ヒストンの脱アセチル化を阻害することにより、HDAC 阻害剤は、HDAC 阻害剤の 48 時間後に投与された場合に、アントラサイクリン化学療法剤の DNA 損傷効果の影響を受けやすい、より開いたクロマチン構造を生成します。 In vitro では、HDAC 阻害剤は、白血病細胞株におけるアントラサイクリンの細胞毒性効果を増強します。 特に、パノビノスタットは、アントラサイクリン ドキソルビシンと相乗的に作用して、AML 細胞株および初代 AML 細胞において DNA 損傷を誘発し、ヒストンのアセチル化を増加させ、プログラム細胞死を活性化します。 アントラサイクリン ダウノルビシンとパノビノスタットの投与は、in vivo で相乗効果があると予測され、AML の完全奏効と再発率を改善する可能性があります。

アントラサイクリンとの HDAC 阻害剤の適切な配列決定は、これらの組み合わせの成功にとって重要である可能性があります。 アントラサイクリン暴露前のHDAC阻害剤による前処理は、アントラサイクリンへの核DNA暴露を増加させることにより、相乗効果ももたらす可能性があります。 培養 MCF-7 乳癌細胞では、HDAC 阻害剤ボリノスタットによる処理は、HDAC 阻害剤処理の 48 時間後に最大になるクロマチン脱凝縮をもたらします。 このシステムでは、ボリノスタットとエピルビシンの同時投与はアポトーシスの増加につながりませんでしたが、ボリノスタットとの48時間のプレインキュベーションは、エピルビシンの核内蓄積の増加とDNA損傷の増加に関連するアポトーシスの相乗的な増加をもたらしました。 AML では、HDAC 阻害剤への曝露後約 48 時間で最大のエピジェネティック効果が発生するようです。

DAC阻害剤の抗がん作用

染色体構造の変化は、遺伝子転写の制御において重要な役割を果たします。 これらの後成的変化には、アセチル化および/またはリン酸化によるヒストンおよび他のタンパク質の修飾が含まれます。 通常、これらの修飾は細かくバランスが取れており、正常な組織では高度に可逆的ですが、腫瘍細胞ではバランスが崩れ、遺伝する可能性があります。 DAC阻害剤はヒストンのアセチル化を増加させ、それによって遺伝子のサブセットの発現を協調的に調節します。 悪性表現型に関連するいくつかの腫瘍抑制遺伝子は、散発性癌においてエピジェネティックなメカニズムによって抑制されています。 したがって、DAC阻害剤による治療は、腫瘍の表現型を変化させ、そのような腫瘍の成長を阻害する可能性があります。

がんの複数の特徴は、アセチル化/脱アセチル化によって調節されています。

• DAC 阻害は、ヒストンタンパク質と非ヒストンタンパク質の両方を標的とします。 増殖を媒介する非ヒストンの腫瘍関連タンパク質のアセチル化状態を標的とすることは、DAC阻害剤の根底にある抗腫瘍メカニズムである可能性があります。
• アセチル化によって調節される非ヒストンタンパク質には、α-チューブリン、p53、HIF-1α、および HSP90 が含まれます。 これらのタンパク質は DAC の基質です。
• 腫瘍細胞の複数の分子的特徴を標的とする単一の薬剤の能力は、さまざまな種類の腫瘍に対して優れた有効性をもたらす可能性があります。
• HSP90 はタンパク質の安定性と分解に関与しています。 HSP90 の阻害は、多発性骨髄腫や B 細胞悪性腫瘍などの疾患におけるタンパク質代謝回転に影響を与えます。
• アセチル化された HIF-1α は分解され、腫瘍増殖因子として機能できなくなります。 クラス II DAC 阻害剤は、ヒストン脱アセチル化酵素 (HDAC または DAC) 6 を標的とし、HIF-1α のアセチル化を増加させ、血管内皮増殖因子 (VEGF) を減少させ、それによって血管新生を阻害します。
• 多くの場合、アセチル化とユビキチン化の両方が同じリジン残基で発生しますが、これらのプロセスが同時に発生することはありません。 アセチル化により安定性が向上し、ユビキチン化によりタンパク質が分解されます。 したがって、DAC はユビキチン化のためにリジン残基を露出させることにより、タンパク質の半減期を短縮します。

パノビノスタット (LBH589)

パノビノスタット (LBH589) は、構造的に新規なケイ皮酸ヒドロキサム酸クラスの化合物に属するデアセチラーゼ阻害剤 (DACi) です。 これは強力なクラス I/II 汎 DAC 阻害剤 (汎 DACi) であり、前臨床モデルおよびがん患者において抗腫瘍活性を示しています。 デアセチラーゼ (DAC) は、クロマチンおよび転写因子のリジン基と、p53、チューブリン、HSP90、Rb などのさまざまな非ヒストンタンパク質を標的とします。 パノビノスタットは、経口カプセルおよび静脈内 (i.v.) 注射用の溶液として処方されます。 経口および静脈内投与の両方。 製剤は現在、進行性固形腫瘍および血液悪性腫瘍における進行中の第 I 相および第 II 相試験で調査されています。

DAC の阻害は、がん治療のための新しいアプローチを提供します。 ヒストンはヌクレオソームのコアタンパク質の一部であり、これらのタンパク質のアセチル化と脱アセチル化は遺伝子発現の調節に関与しています。 高度に帯電した脱アセチル化ヒストンは、DNA のリン酸骨格にしっかりと結合し、おそらく転写因子と RNA ポリメラーゼの DNA へのアクセスを制限することによって、転写を阻害します。 アセチル化はヒストンの電荷を中和し、より開いた DNA 構造を生成します。 このコンフォメーションにより、転写因子と関連する転写装置が DNA にアクセスできるようになり、対応する遺伝子の発現が促進されます。 酵素の 2 つのグループ、ヒストン アセチルトランスフェラーゼ (HAT) と DAC の反対の活動は、アセチル化の量を制御します。 正常な細胞では、HAT 活性と DAC 活性の間にバランスが存在し、細胞特異的な遺伝子発現パターンをもたらします。 バランスの乱れは、遺伝子発現の変化を引き起こします。

いくつかの証拠は、DACの異常な動員とその結果としてのクロマチン構造の変更が、形質転換細胞で見られる遺伝子発現の変化に役割を果たす可能性があることを示唆しています。 例えば、クロマチンレベルでの腫瘍抑制遺伝子のサイレンシングは、ヒト腫瘍では一般的であり、DAC 複合体は AML 特異的融合タンパク質 PLZF-RAR-α、PML-RAR-α、およびAML1/ETO。 DAC 阻害剤 (DACi) は、培養腫瘍細胞の分化、細胞周期停止またはアポトーシスを誘導し、動物モデルで腫瘍の増殖を阻害することが示されています。 さらに、DACi は、G1 期における細胞周期停止および細胞分化の重要なメディエーターである p21 の発現を誘導することが示されています。

DACi 治療に応答した腫瘍増殖阻害とアポトーシスは、非ヒストンタンパク質 (例: HSP90、p53、HIF-1α、α-チューブリン) のアセチル化の変化によっても媒介される可能性があります。 例えば、シャペロンタンパク質HSP90は、DACiで処理した細胞でアセチル化されることが示されています。 HSP90 のアセチル化は、新しく合成されたクライアント タンパク質に結合する能力を阻害するため、適切なクライアント タンパク質のフォールディングと機能が妨げられます。 HSP90 機能が存在しない場合、誤って折り畳まれたタンパク質はプロテアソームでの分解の対象となります。 ErbB1、ErbB2、AKT、Raf、KDR、BCR-ABL など、HSP90 の結合を必要とする多くのタンパク質が癌細胞の増殖に重要です。 DACiで処理された細胞におけるHSP90のアセチル化は、HSP90のシャペロン機能を阻害し、クライアントタンパク質の分解と最終的な細胞死につながります。

癌治療における DACi の使用の潜在的な臨床的有用性は、急性前骨髄球性白血病 (APL) に対する DACi、フェニル酪酸ナトリウムの活性によって最初に示唆されました。 全トランスレチノイン酸 (ATRA) だけでは反応しなくなった再発 APL の思春期の女性患者は、ATRA と DACi フェニル酪酸ナトリウムの組み合わせによる治療後に完全な臨床的寛解を達成しました。