치료받지 않은 급성 골수성 백혈병 또는 진행성 골수이형성 증후군에 대한 표준 용량 시타라빈 및 다우노루비신과 함께 파노비노스타트의 1상 용량 발견 및 개념 증명 연구

미국에서 급성 골수성 백혈병(AML) 발병률은 연간 100,000명당 약 3.5건입니다. 2009년에 약 13,000명이 AML 진단을 받았고 9,000명이 이 질병으로 사망하여 AML이 암 사망의 6번째 주요 원인이 되었습니다. 지난 30년 동안 유도 및 강화 화학 요법, 동종 조혈 줄기 세포 이식(HSCT)의 개선으로 인해 45세 미만 성인의 5년 생존율이 60% 이상인 젊은 환자의 AML 생존율이 향상되었습니다. 그리고 지원 치료. 시타라빈 및 안트라사이클린 기반 유도 후 고용량 시타라빈 기반 요법을 사용한 관해 후 요법은 많은 고령 환자 및 유의한 동반 질환이 있는 환자에서 사용을 제한하는 치료 관련 사망률 증가를 희생시키면서 무질병 및 전체 생존을 개선했습니다. 동종이계 조혈모세포이식은 위험도가 낮은 AML 또는 질병이 재발한 환자를 위한 치료의 표준으로 남아 있지만, 고령, 동반 질환 및 기증자 가용성으로 인해 유도 요법의 내약성 및 효능의 개선이 중요한 목표가 되는 많은 환자에게 이 옵션을 배제합니다.

새로 진단된 AML 환자의 절반 이상이 65세 이상이며 1/3은 75세 이상입니다. 젊은 환자와 달리 고령 AML 환자의 예후는 여전히 암울하여 65세 이상 환자의 경우 5년 생존율이 10% 미만입니다. 지난 30년 동안 안트라사이클린과 함께 표준 용량의 시타라빈을 사용한 유도 요법은 노인 AML 환자에 대한 표준 치료로 남아 있었습니다. 노인의 경우 유도 화학 요법에 대한 완전 반응률은 40~60%로 젊은 환자보다 낮고 평균 생존 기간은 12개월에 가깝습니다. 표준 유도 화학 요법에 대한 악성 골수성 전구체의 민감성을 증가시키기 위해 새로운 제제를 사용하는 새로운 전략은 치료 관련 사망률을 증가시키지 않고 완전 반응 및 재발률을 향상시킬 수 있습니다.

골수이형성 증후군(MDS)

골수이형성 증후군은 비효율적인 조혈 및 AML로의 변형 위험 증가를 특징으로 하는 조혈 전구 세포의 신생물입니다. 임상적으로 환자는 혈소판 감소증, 일반적으로 영양 결핍과 같은 정의된 가역적 원인과 관련되지 않은 혈소판 감소증 또는 호중구 감소증을 동반하거나 동반하지 않는 진행성 빈혈과 관련된 증상을 나타냅니다. 조직학적으로 MDS는 골수 평가에서 하나 이상의 골수 계통에 있는 세포의 >10%에서 이형성증의 존재에 의해 제안됩니다. 특징적인 세포유전학적 이상도 MDS 진단에 도움이 됩니다.

미국에서 MDS의 발병률은 연간 100,000명당 3.4건으로 추산되며 70세 이상에서는 발병률이 10배 증가합니다. MDS 발병의 위험 요인에는 고령, 남성, 일반적으로 다른 악성 종양 치료를 위한 DNA 손상 화학 요법 또는 방사선 요법에 대한 이전 노출이 포함됩니다. 그룹으로서 진행성 MDS 환자와 AML로 진행되는 MDS 환자는 유도 요법 후 반응률이 낮고 반응 지속 시간이 짧은 치료 저항성 질환이 있습니다.

기본 MDS에 대한 IPSS(International Prognostic Scoring System)는 골수 골수모세포 비율, 특정 세포유전학적 이상 및 혈구감소증 수를 기준으로 4개의 MDS 위험 범주(낮음, INT-1, INT-2, 높음)를 지정하여 생존 및 위험을 추정합니다. AML로 변환. 저위험 및 INT-1 위험 MDS 환자는 치료가 없을 때 중앙 생존 기간이 각각 5.7년 및 3.3년입니다. IPSS 위험 그룹 INT-2 및 High의 고급 MDS 환자는 중앙 생존 기간이 각각 1.1년 및 0.4년으로 훨씬 덜 좋습니다. INT-2 및 고위험 MDS는 또한 AML로의 전환 위험이 더 높습니다. 또한 진행된 MDS 환자의 조혈 전구체는 다제내성(MDR1) 유전자 산물인 P-당단백을 더 자주 발현하며, 이는 기존의 유도 요법 후 이 그룹에서 낮은 반응률과 짧은 반응 기간을 설명할 수 있습니다. 재발성 또는 불응성 AML 및 고위험 MDS에서 미톡산트론, 에토포시드 및 시타라빈과 병용한 P-당단백 억제제 valspodar의 3상 시험은 P-당단백 억제로 개선된 결과를 보여주지 못했습니다. 이와 같이, 진행된 MDS에서 보이는 화학 요법에 대한 내재적 저항성을 극복하기 위한 새로운 치료 전략은 유도 화학 요법을 1차 요법으로 개선하고 동종이계 조혈 세포 이식에 대한 가교 역할을 하기 위해 필요합니다.

IPSS Low 및 INT-1 위험 질환 환자에서 볼 수 있는 상대적으로 긴 생존율과 AML로의 낮은 진행률을 고려할 때, 동종이계 이식은 일반적으로 적혈구 생성 자극제, G-CSF, 아자시티딘과 같은 저메틸화제를 사용한 보존적 관리에 실패한 환자를 위해 예약됩니다. 또는 데시타빈, 레날리도마이드 또는 면역 억제 요법. 60세 이하의 진행성 MDS(INT-2, 높음) 환자의 경우 동종 조혈모세포이식은 기대수명을 연장하기 때문에 가장 적절한 치료법이다. 고령과 상당한 동반질환으로 인해 동종 조혈 이식은 많은 진행성 MDS 환자에게 적절한 치료 방법이 아닙니다. 또한 모든 환자에게 줄기세포 기증자가 제공되는 것은 아닙니다. 진행성 MDS 환자의 경우 저메틸화제 또는 임상 시험 등록이 모두 이 환자 집단의 좋지 않은 결과를 고려할 때 적절한 치료 옵션입니다. 진행된 MDS에서 아자시티딘 대 기존 치료 요법의 3상 공개 라벨, 무작위배정 시험에서 아자시티딘으로 치료받은 환자의 전체 생존율이 더 우수한 것으로 나타났습니다(24.5개월 대 15.0개월, HR 0.58; 95% CI 0.43-0.77). 데시타빈은 MDS에서 활성이 있지만 현재까지 진행된 MDS에서 생존을 연장하는 것으로 표시되지 않았습니다. 데시타빈과 지지 요법을 비교한 3상 연구에서 데시타빈은 우수한 반응률을 보였고 AML 발병 시간을 지연시켰습니다.

AML 치료의 안트라사이클린

Anthracycline 화학요법제(daunorubicin, idarubicin, mitoxantrone)는 AML에서 매우 활성이 높으며 집중 화학요법에 적합한 초기 유도 요법의 필수 부분입니다. 안전성을 유지하면서 반응과 생존을 최대화하기 위한 안트라사이클린의 최적 용량은 아직 결정 중입니다. 다우노루비신의 경우, AML이 있는 17~60세의 젊은 환자를 대상으로 한 3상 무작위배정 연구에서 시타라빈 100mg/m2를 7일 동안 매일 표준 용량으로, 다우노루비신 90mg/m2를 3일 동안 병용하는 것이 다우노루비신 45mg/m2를 매일 투여하는 것보다 우월한 것으로 나타났습니다. 개선된 완전 관해율(70.6% 대 57.3%, p<0.001) 및 전체 생존 중앙값(23.7 대 15.7개월, p=0.003). 독성은 두 그룹 간에 크게 다르지 않았습니다. 60세 이상의 AML 환자에 대한 유사한 3상 연구에서 3일 동안 daunorubicin 45mg/m2에서 90mg/m2를 7일 동안 매일 200mg/m2의 시타라빈과 비교했습니다. 완전 관해율은 90 mg/m2 daunorubicin 용량을 투여받은 환자에서 더 높았지만(64% vs 54%, p=0.002), 생존율에는 차이가 없었습니다. 특히, 다우노루비신 용량을 더 많이 투여받은 60-65세의 환자는 완전관해율, 무사고 생존율 및 전체 생존율이 더 우수했습니다. 현재까지 다우노루비신 60mg/m2와 90mg/m2의 일대일 비교는 발표되지 않았습니다.

AML 및 MDS에서 히스톤 데아세틸라제 및 그 억제제

HDAC 억제제는 AML 및 진행성 MDS에 대한 1상 단일 요법 시험에서 활성을 나타냈습니다. 주로 AML에 대한 단일 요법으로서의 파노비노스타트의 1상 시험은 문서화된 약물의 체외 활성과 일치하는 11명의 환자 중 8명에서 말초 혈액 모세포 수의 감소와 함께 일시적인 혈액학적 반응을 나타냈습니다. 주요 독성에는 메스꺼움, 설사, 저칼륨혈증, 식욕부진, 혈소판감소증 및 가역적 QTcF 연장이 포함되었습니다. AML 및 MDS에서 HDAC 억제제인 ​​로미뎁신 및 MGCD0103에서도 드문 완전 반응을 보이는 유사한 반응이 나타났습니다.

HDAC 억제제와 안트라사이클린 간의 시너지 효과

단일 요법으로서 HDAC 억제제는 AML 및 진행성 MDS의 치료에 영향을 미치지 않을 것 같지만 이러한 약제를 병용 요법으로 사용하는 데 대한 강력한 생물학적 근거가 있습니다. 히스톤의 탈아세틸화를 억제함으로써, HDAC 억제제는 안트라사이클린 화학요법제의 DNA 손상 효과에 더 민감한 더 개방된 염색질 구조를 생성하며, 경우에 따라 HDAC 억제제 투여 후 48시간 후에 투여됩니다. 시험관 내에서 HDAC 억제제는 백혈병 세포주에서 안트라사이클린의 세포독성 효과를 강화합니다. 특히 파노비노스타트는 안트라사이클린 독소루비신과 상승적으로 작용하여 DNA 손상을 유도하고 히스톤 아세틸화를 증가시키며 AML 세포주 및 원발성 AML 세포에서 프로그램된 세포 사멸을 활성화합니다. 파노비노스타트와 안트라사이클린 다우노루비신의 투여는 생체 내에서 시너지 효과가 있을 것으로 예측되며 AML에 대한 완전 반응 및 재발률을 개선할 수 있습니다.

HDAC 억제제와 안트라사이클린의 적절한 시퀀싱은 이러한 조합의 성공에 중요할 것입니다. 안트라사이클린 노출 전에 HDAC 억제제로 전처리하면 안트라사이클린에 대한 핵 DNA 노출을 증가시켜 시너지 효과를 제공할 수 있습니다. 배양된 MCF-7 유방암 세포에서 HDAC 억제제 vorinostat로 치료하면 HDAC 억제제 치료 48시간 후에 최대 염색질 탈축합이 발생합니다. 이 시스템에서, 보리노스타트와 에피루비신의 병용투여는 증가된 아폽토시스로 이어지지 않은 반면, 보리노스타트와의 48시간 사전 인큐베이션은 에피루비신의 증가된 핵 축적 및 증가된 DNA 손상과 관련된 아폽토시스의 상승적 증가를 이끌었습니다. AML에서 최대 후생유전학적 효과는 HDAC 억제제 노출 후 약 48시간에 발생하는 것으로 보입니다.

DAC 억제제의 항암 활성

염색체 구조의 변화는 유전자 전사 조절에 중요한 역할을 합니다. 이러한 후생유전학적 변화에는 아세틸화 및/또는 인산화에 의한 히스톤 및 기타 단백질의 변형이 포함됩니다. 일반적으로 이러한 변형은 미세하게 균형을 이루고 정상 조직에서는 매우 가역적이지만 종양 세포에서는 불균형하고 유전될 수 있습니다. DAC 억제제는 히스톤 아세틸화를 증가시켜 조정된 방식으로 유전자 하위 집합의 발현을 조절합니다. 악성 표현형과 관련된 여러 종양 억제 유전자는 산발성 암의 후성 유전 메커니즘에 의해 억제됩니다. 따라서 DAC 억제제를 사용한 요법은 종양 표현형을 변경하고 그러한 종양의 성장을 억제할 수 있습니다.

암의 여러 특징은 아세틸화/탈아세틸화에 의해 규제됩니다.

• DAC 억제는 히스톤 및 비히스톤 단백질 모두를 표적으로 합니다. 증식을 매개하는 비히스톤 종양 관련 단백질의 아세틸화 상태를 표적으로 하는 것이 DAC 억제제의 기본 항종양 메커니즘일 수 있습니다.
• 아세틸화에 의해 조절되는 비히스톤 단백질에는 α-tubulin, p53, HIF-1α 및 HSP90이 포함됩니다. 이 단백질은 DAC의 기질입니다.
• 종양 세포의 다중 분자 특징을 표적으로 하는 단일 약제의 능력은 다양한 종양 유형에 대해 우수한 효능을 나타낼 수 있습니다.
• HSP90은 단백질 안정성 및 분해에 관여합니다. HSP90의 억제는 다발성 골수종 및 B 세포 악성종양과 같은 질병에서 단백질 회전율에 영향을 미칩니다.
• 아세틸화된 HIF-1α는 분해되어 더 이상 종양 성장 인자로 작용할 수 없습니다. 클래스 II DAC 억제제는 히스톤 데아세틸라제(HDAC 또는 DAC) 6을 표적으로 하여 HIF-1α의 아세틸화를 증가시키고 혈관 내피 성장 인자(VEGF)를 감소시켜 혈관신생을 억제합니다.
• 아세틸화와 유비퀴틴화는 종종 동일한 라이신 잔기에서 발생하지만 이러한 과정은 동시에 발생할 수 없습니다. 아세틸화는 안정성을 증가시키고 유비퀴틴화는 단백질 분해를 유도합니다. 따라서 DAC는 유비퀴틴화를 위해 라이신 잔기를 노출시켜 단백질의 반감기를 줄입니다.

파노비노스타트(LBH589)

파노비노스타트(LBH589)는 구조적으로 새로운 계피 하이드록삼산 계열 화합물에 속하는 데아세틸라제 억제제(DACi)입니다. 전임상 모델과 암 환자에서 항종양 활성을 보인 강력한 클래스 I/II pan-DAC 억제제(pan-DACi)입니다. Deacetylases (DAC)는 염색질 및 전사 인자와 p53, tubulin, HSP90 및 Rb와 같은 다양한 비 히스톤 단백질의 라이신 그룹을 표적으로 합니다. 파노비노스타트는 경구용 캡슐 및 정맥 주사용 용액으로 제형화되었습니다. 구강 및 i.v. 제형은 진행성 고형 종양 및 혈액학적 악성종양에서 진행 중인 1상 및 2상 연구에서 현재 조사되고 있다.

DAC의 억제는 암 치료를 위한 새로운 접근법을 제공합니다. 히스톤은 뉴클레오솜의 핵심 단백질의 일부이며, 이러한 단백질의 아세틸화 및 탈아세틸화는 유전자 발현 조절에 중요한 역할을 합니다. 고도로 하전된 탈아세틸화된 히스톤은 DNA의 인산염 백본에 단단히 결합하여 아마도 전사 인자와 RNA 폴리머라제의 DNA에 대한 접근을 제한함으로써 전사를 억제합니다. 아세틸화는 히스톤의 전하를 중화하고 보다 개방된 DNA 형태를 생성합니다. 이 형태는 전사 인자 및 관련 전사 장치가 DNA에 접근할 수 있게 하여 해당 유전자의 발현을 촉진합니다. 히스톤 아세틸트랜스퍼라제(HAT)와 DAC라는 두 그룹의 효소의 반대 활동이 아세틸화의 양을 조절합니다. 정상 세포에서는 HAT와 DAC 활동 사이에 균형이 존재하여 유전자 발현의 세포 특정 패턴을 유도합니다. 균형의 교란은 유전자 발현의 변화를 일으킵니다.

몇 가지 증거는 DAC의 비정상적 모집과 그에 따른 염색질 구조의 변형이 형질전환된 세포에서 보이는 유전자 발현을 변화시키는 역할을 할 수 있음을 시사합니다. 예를 들어 염색질 수준에서 종양 억제 유전자의 침묵은 인간 종양에서 일반적이며 DAC 복합체는 AML 특이적 융합 단백질인 PLZF-RAR-α, PML-RAR-α 및 AML1/ETO. DAC 억제제(DACi)는 배양된 종양 세포에서 분화, 세포 주기 정지 또는 세포사멸을 유도하고 동물 모델에서 종양의 성장을 억제하는 것으로 나타났습니다. 또한 DACi는 G1기 및 세포 분화에서 세포 주기 정지의 핵심 매개체인 p21의 발현을 유도하는 것으로 나타났습니다.

DACi 치료에 반응하는 종양 성장 억제 및 세포사멸은 또한 비히스톤 단백질(예: HSP90, p53, HIF-1α, α-tubulin)의 아세틸화 변화를 통해 매개될 수 있습니다. 예를 들어, 샤페론 단백질 HSP90은 DACi로 처리된 세포에서 아세틸화되는 것으로 나타났습니다. HSP90의 아세틸화는 새로 합성된 클라이언트 단백질에 결합하는 능력을 억제하여 적절한 클라이언트 단백질 폴딩 및 기능을 방지합니다. HSP90 기능이 없으면 잘못 폴딩된 단백질이 프로테아좀에서 분해되는 표적이 됩니다. ErbB1, ErbB2, AKT, Raf, KDR 및 BCR-ABL을 포함하여 HSP90 결합을 필요로 하는 많은 단백질은 암세포 성장에 중요합니다. DACi로 처리된 세포에서 HSP90의 아세틸화는 HSP90의 샤페론 기능을 억제하여 클라이언트 단백질의 분해 및 궁극적인 세포 사멸을 초래합니다.

암 치료에서 DACi 사용의 잠재적인 임상적 유용성은 급성 전골수성 백혈병(APL)에 대한 DACi, 나트륨 페닐부티레이트의 활성에 의해 처음 제안되었습니다. 모든 ATRA(trans-retinoic acid) 단독 요법에 더 이상 반응하지 않는 재발성 APL이 있는 청소년기 여성 환자는 ATRA와 DACi 페닐부티르산나트륨의 조합으로 치료한 후 완전한 임상적 관해를 달성했습니다.