Kwas walproinowy 5-azacytydyny i ATRA w AML i MDS wysokiego ryzyka

Demetylacja chromatyny Oprócz deacetylacji acetylacji histonów, hipermetylacja promotora jest kolejnym ważnym i istotnym mechanizmem zaangażowanym w regulację transkrypcji genów (przegląd w Herman, 2003). Przebudowa chromatyny może zatem być również ukierunkowana przy użyciu analogów nukleozydów, takich jak 5 azacytydyna lub decytabina, które reaktywują transkrypcję genów poprzez demetylację DNA (Silverman, 2001). Ostatnio w badaniach in VITRO uzyskano indukcję ekspresji genów przez 5 AzaC w pierwotnych komórkach AML i MDS za pomocą mechanizmów zależnych i niezależnych od metylacji DNA (SCHMELZ, 2005)

Ponownie wykazano, że AzaC jest zdolny do indukowania klinicznych odpowiedzi hematologicznych u pacjentów z MDS. Kontrolowane badanie przeprowadzone przez US Cancer and Leukemia Group B (CALBG) wykazało wyższy odsetek odpowiedzi, mniejszą częstość transformacji białaczkowej i dłuższe przeżycie w porównaniu z samym leczeniem podtrzymującym u tych pacjentów Silverman, 2002. Trwa kolejne potwierdzające badanie fazy 3.

AzaC, w połączeniu z kwasem walproinowym, w liniach komórek białaczkowych (HL60 i MOLT4) wykazał synergistyczne działanie indukujące reekspresję genów (reaktywację p21 CIP1) oraz efekt synergistyczny w zakresie hamowania wzrostu, indukcji apoptozy (Yang H, 2005 ).

Acetylacja histonów Wiele grup badaczy próbowało wyjaśnić mechanizmy molekularne leżące u podstaw różnicowania indukowanego przez ATRA w komórkach NB4, świeżych komórkach APL, myszach APL lub pacjentach z APL (Melnick 1999). Jednym z głównych problemów było zrozumienie kluczowej roli białka fuzyjnego PML RARα w odpowiedzi różnicowania na RZS. Najpierw zaobserwowano, że terapeutyczne stężenia ATRA powodowały ponowne tworzenie ciał jądrowych PML związane z rozszczepianiem białka fuzyjnego PML RARα. Zniknięcie tego produktu fuzyjnego, który działa jako dominujący negatywny regulator transkrypcji docelowych genów RA, wyjaśniło powtórzenie procesu różnicowania. Dominująca negatywna rola PML RARα została po drugie wyjaśniona asocjacją białka fuzyjnego z kompleksem korepresora N-CoR-SMRT-Sin3, prowadząc do rekrutacji aktywności deacetylazy histonowej (HDAC) i braku transkrypcji genów docelowych (REDNER, 1999 ). Co ciekawe, podobną rekrutację aktywności korepresorów HDAC odnotowano w innych białaczkach z genami fuzyjnymi, w tym w ostrej białaczce PLZF RARα, AML1 ETO, CBFß MYH11 i TEL AML1. W komórkach PML RARα APL terapeutyczne stężenia ATRA pozwalają na uwolnienie aktywności korepresora HDAC, acetylację histonów, przebudowę chromatyny i transkrypcję docelowych genów potencjalnie odpowiedzialnych za końcowe różnicowanie granulocytów (REDNER, 1999; DILWORK, 2001). Z tego punktu widzenia terapia ATRA APL jest pierwszym przykładem terapii ukierunkowanej na geny, która specyficznie celuje w patogenne nieprawidłowości genetyczne w ludzkiej białaczce.

In VITRO i in vivo oporność na różnicowanie indukowane przez ATRA obserwowana u pacjentów z białaczką PLZF RARα była związana z silniejszą rekrutacją aktywności korepresora HDAC w tej podgrupie APL w porównaniu z klasyczną APL PML-RARα (dwa miejsca wiązania korepresora na PLZF zamiast jednego na PML). Co bardzo ciekawe, ostatnio wykazano, że komórki białaczkowe PLZF RARα nie są w rzeczywistości całkowicie odporne na indukcję różnicowania, zwłaszcza jeśli podano odpowiednie COSTIMULI. Po pierwsze, komórki te mogą różnicować się w obecności wyższego stężenia ATRA (3 mikroM zamiast 1 mikroM).

Po drugie, dodanie inhibitora HDAC (trichostatyny A) przywraca czułość ATRA na poziomie 1 mikroM (KITAMURY 2000).

Po trzecie, sygnalizacja G-CSF może zmusić te komórki do przejścia końcowego różnicowania (JANSEN 2001).

Wykazano również, że inhibitory HDAC mogą indukować remisję w transgenicznych modelach opornej na terapię ostrej białaczki promielocytowej (He 2001).

Czułość komórek HL60, które nie wykazują żadnych przegrupowań chromosomalnych obejmujących locus RARα, na różnicowanie indukowane przez RA może być związana z tymi obserwacjami. Można postawić hipotezę, że niektóre nieznane COSTIMULI, w tym zdarzenia przebudowy chromatyny, przyczyniają się do wrażliwości komórek HL60 na RZS.

Z terapeutycznego punktu widzenia obserwacje te prowadzą do oceny niecelowanych terapii transkrypcyjnych łączących ATRA z niecelowanymi inhibitorami HDAC i/lub induktorami cAMP w białaczkach innych niż APL. Wśród znanych inhibitorów HDAC (trichostatyna A, trapoksyna A, maślan, oksamflatyna, depsypeptyd i MS 275), fenylomaślan sodu był z powodzeniem podawany w połączeniu z ATRA pacjentowi z klinicznie opornym APL (WARRELL, 1998). Ten opis przypadku stanowi pierwszy przykład ukierunkowanej terapii transkrypcyjnej w ludzkiej białaczce. Niedawno wykazano, że kwas walproinowy (VPA) należy do rodziny inhibitorów HDAC (PHIEL, 2001). Kwas walproinowy to krótkołańcuchowy kwas tłuszczowy szeroko stosowany jako środek przeciwdrgawkowy i stabilizator nastroju.

Charakterystyczne opóźnienie w odpowiedzi na VPA i jego potencjał teratogenny przez długi czas skłaniały do ​​sugestii, że działa on poprzez modulację ekspresji genów. Donoszono również, że VPA może aktywować transkrypcję zależną od AP1 (ASGHARI, 1998; Chen, 1999 1; Yuan, 2001) i regulować w górę bcl 2 (Chen, 1999 2). Ostatnio wykazano również, że VPA jest zdolny do indukowania różnicowania komórek potworniaka F9, o których wiadomo, że są również zdolne do różnicowania się w obecności RA lub cAMP (WERLING, 2001). Wreszcie, VPA może uwrażliwiać komórki nowotworowe na bodźce proapoptotyczne poprzez hamowanie reduktazy glutationu (GSH), enzymu wymaganego do utrzymania wysokiego komórkowego poziomu zredukowanego GSH (Moog, 1996) lub hamowanie szlaku NF-κB (ICHIYAMA, 2000). Co ciekawe, wykazano również, że chlorek litu (inny stabilizator nastroju) działa synergistycznie z ATRA, indukując końcowe różnicowanie komórek białaczkowych WEHI-3B. Jak zaobserwowano w przypadku połączenia ATRA i G-CSF, ten obserwowany synergizm wydawał się być związany z zapobieganiem utracie białka RAR zwykle obserwowanej przy ekspozycji na ATRA (Finch, 2000).

Co interesujące, ostatnio wykazano, że VPA jako pojedynczy środek lub podawany w połączeniu z ATRA może indukować kliniczne odpowiedzi hematologiczne u pacjentów leczonych z powodu zespołów mielodysplastycznych (KUENDGEN, 2004). W tym badaniu wstępne leczenie VA wydawało się być wymagane w celu uzyskania dalszych pozytywnych efektów ATRA.

Kwas retinowy:

Retinoidy stanowią dużą grupę związków strukturalnie spokrewnionych z witaminą A (retinol). Działają poprzez wiązanie i aktywację specyficznych receptorów jądrowych, które wiążą DNA. Kwas retinowy (RA), naturalna kwaśna pochodna retinolu, jest kluczowym czynnikiem różnicującym zaangażowanym w określone fazy rozwoju embrionalnego, różnicowanie układu wzrokowego i (tu interesujące) dojrzewanie krwiotwórczych granulocytów (CORNIC, 1994). W badaniu VITRO wykazano, że RA jest zdolne do indukowania różnicowania granulocytarnego linii komórkowej HL60. Ta linia komórkowa powstała w 1977 roku od pacjenta z AML. Komórki w dużej mierze przypominają promielocyty, ale można je indukować do końcowego różnicowania. Niektóre odczynniki, w tym RA, powodują różnicowanie się komórek HL60 w komórki podobne do granulocytów, inne w komórki podobne do monocytów/makrofagów. Genom komórki HL60 zawiera zamplifikowany protoonkogen c-myc, a poziomy mRNA c-myc szybko spadają po indukcji różnicowania (BIRNIE, 1988).

Nawracające zmiany genu kodującego receptor RA alfa (RARα, zlokalizowany na chromosomie 17q12) są związane z niektórymi podzbiorami ostrej białaczki szpikowej (AML). Najczęstszą zmianą genu RARα jest odwrotna translokacja chromosomowa t(15;17) obserwowana w zdecydowanej większości ostrej białaczki promielocytowej (APL), odpowiadająca podzbiorowi AML-M3 klasyfikacji francusko-amerykańsko-brytyjskiej (FAB). Ta translokacja powoduje fuzję genu RARα z genem PML (znajdującym się na chromosomie 15q21), w wyniku czego powstają produkty fuzji PML-RARα. Wariantowe translokacje łączące gen RARα z innymi partnerami, w tym PLZF na chromosomie 11, NPM na chromosomie 5, NuMA na chromosomie 11 i STAT5 na chromosomie 17, były rzadko lub sporadycznie zgłaszane. Przyczynową rolę białek fuzyjnych RARα (przynajmniej PML-RARα i PLZF-RARα) w APL wykazano na mysich modelach (KOGAN, 1999). Wykazano, że te białka fuzyjne mogą działać jako dominujący represor transkrypcji w komórkach APL (Melnick, 1999).

Linia komórkowa NB4 powstała w 1991 od pacjenta z APL (LANOTTE, 1991). Ta linia komórkowa była szeroko stosowana do badania biologii tej choroby. W przeciwieństwie do HL60, NB4 przenosi translokację t(15;17). Podobnie jak w komórkach HL60, RA jest zdolne do indukowania różnicowania granulocytarnego komórek NB4, co prowadzi do śmierci komórki poprzez końcową indukcję apoptozy. Te różnicujące efekty zostały potwierdzone in vivo przy użyciu różnych mysich modeli APL (KOGAN, 1999; He, 1999).

W oparciu o te przedkliniczne obserwacje, pacjentom z APL z powodzeniem podawano doustne all-trans RA (ATRA). U pacjentów z nawracającą APL terapia pierwszego rzutu z użyciem ATRA (45 mg/m2/dobę) indukuje in vivo różnicowanie promielocytów białaczkowych w nieprawidłowe granulocyty nadal niosące fuzję PML-RARα, co skutkuje około 90% remisją hematologiczną i 20% remisją molekularną współczynniki oceniane przez specyficzną negację PML-RARα RT-PCR (Huang, 1988; CASTAIGNE, 1990; DEGOS, 1995). Stanowiło to pierwszy przykład terapii różnicującej w ludzkiej białaczce. Niestety, takich korzystnych efektów nie zaobserwowano u pacjentów z innymi podtypami AML leczonych ATRA w podobnych dawkach i schemacie. Po tych wynikach uzyskanych u pacjentów z nawracającą APL oceniano następnie ATRA w połączeniu z chemioterapią podczas leczenia pierwszego rzutu nowo zdiagnozowanych pacjentów z APL. W kilku kontrolowanych badaniach ustalono, że kombinacja ATRA-chemioterapia jest obecnie standardową terapią nowo zdiagnozowanej APL. Najwyraźniej najlepsze wyniki uzyskuje się, gdy ATRA i chemioterapeutyki są podawane jednocześnie.

Można rozważyć inne interwencje terapeutyczne w celu zwiększenia wrażliwości na RZS w komórkach opornych na RZS. W rzeczywistości wyjaśnienia oporności na RA obejmują indukowaną przez RA zwiększoną ekspresję izoform cytochromu P450 (CYP), indukowaną przez RA zwiększoną ekspresję cytoplazmatycznych białek wiążących RA typu II (CRABP-II), nadekspresję P-glikoproteiny (P-gp) oraz nabyte mutacje regionu wiążącego ligand genu RARα. Środki wchodzące w interakcje z metabolizmem ATRA, takie jak inhibitory proteazy HIV-1 (indynawir, rytonawir, sakwinawir), które hamują CYP i P-gp i konkurują z ATRA o wiązanie CRABP-1, mogą nasilać indukcję różnicowania w komórkach opornych na RZS (IKEZOE , 2000).