Faza I Ustalanie dawki i badanie potwierdzające słuszność koncepcji panobinostatu ze standardową dawką cytarabiny i daunorubicyny w leczeniu nieleczonej ostrej białaczki szpikowej lub zaawansowanego zespołu mielodysplastycznego

W Stanach Zjednoczonych częstość występowania ostrej białaczki szpikowej (AML) wynosi około 3,5 przypadków na 100 000 osób rocznie. Około 13 000 osób zostało zdiagnozowanych z AML w 2009 roku, a 9 000 zmarło z powodu tej choroby, co czyni AML szóstą najczęstszą przyczyną zgonów z powodu raka. W ciągu ostatnich trzech dekad przeżycie AML poprawiło się u młodszych pacjentów z 5-letnim wskaźnikiem przeżycia większym niż 60% dla dorosłych w wieku poniżej 45 lat, prawdopodobnie dzięki poprawie chemioterapii indukcyjnej i konsolidacyjnej, allogenicznemu przeszczepowi hematopoetycznych komórek macierzystych (HSCT) i opieki podtrzymującej. Terapia po remisji za pomocą schematów opartych na dużych dawkach cytarabiny po indukcji opartej na cytarabinie i antracyklinie poprawiła przeżycie wolne od choroby i całkowite przeżycie kosztem zwiększonej śmiertelności związanej z leczeniem, co ogranicza jej stosowanie u wielu starszych pacjentów i tych z istotnymi chorobami współistniejącymi. Chociaż allogeniczny HSCT pozostaje standardem opieki nad pacjentami z AML o niskim ryzyku lub chorobą nawrotową, zaawansowany wiek, choroby współistniejące i dostępność dawcy wykluczają tę opcję dla dużej liczby pacjentów, co czyni poprawę tolerancji i skuteczności terapii indukcyjnej ważnym celem.

Ponad połowa nowo zdiagnozowanych pacjentów z AML ma ponad 65 lat, a jedna trzecia ma ponad 75 lat. W przeciwieństwie do młodszych pacjentów, rokowania u pacjentów w podeszłym wieku z AML są nadal ponure, a pięcioletnie przeżycie wynosi mniej niż 10% u pacjentów w wieku powyżej 65 lat. Przez ostatnie trzydzieści lat terapia indukcyjna standardową dawką cytarabiny z antracykliną pozostaje standardem opieki nad starszymi pacjentami z AML. U osób w podeszłym wieku wskaźniki całkowitej odpowiedzi na chemioterapię indukcyjną są niższe niż u młodszych pacjentów i wynoszą od 40 do 60%, a mediana przeżycia zbliża się do 12 miesięcy. Nowe strategie wykorzystujące nowe środki do zwiększania wrażliwości złośliwych prekursorów mieloidalnych na standardową chemioterapię indukcyjną mogą poprawić całkowitą odpowiedź i wskaźniki nawrotów bez zwiększania śmiertelności związanej z leczeniem.

Zespoły mielodysplastyczne (MDS)

Zespoły mielodysplastyczne to nowotwory hematopoetycznych komórek progenitorowych charakteryzujące się nieefektywną hematopoezą i zwiększonym ryzykiem transformacji do AML. Klinicznie u pacjentów rozwijają się objawy związane z cytopenią, typowo postępującą niedokrwistością z małopłytkowością lub neutropenią lub bez lub bez niej, która jest niezwiązana z określoną odwracalną przyczyną, taką jak niedobory żywieniowe. Histologicznie MDS sugeruje obecność dysplazji w >10% komórek w jednej lub więcej linii mieloidalnej w ocenie szpiku kostnego. Charakterystyczne nieprawidłowości cytogenetyczne również pomagają w postawieniu diagnozy MDS.

Częstość występowania MDS w USA oszacowano na 3,4 przypadków na 100 000 osób rocznie, przy czym zapadalność wzrasta 10-krotnie u osób w wieku powyżej 70 lat. Czynniki ryzyka rozwoju MDS obejmują zaawansowany wiek, płeć męską i wcześniejszą ekspozycję na chemioterapię lub radioterapię uszkadzającą DNA, zazwyczaj stosowane w leczeniu innych nowotworów złośliwych. Jako grupa, pacjenci z zaawansowanym MDS i ci z MDS przechodzącym w AML mają chorobę oporną na leczenie z niskim odsetkiem odpowiedzi i krótkim czasem trwania odpowiedzi po terapii indukcyjnej.

International Prognostic Scoring System (IPSS) dla pierwotnego MDS przypisuje cztery kategorie ryzyka MDS (niskie, INT-1, INT-2, wysokie) na podstawie odsetka mieloblastów szpiku kostnego, swoistych nieprawidłowości cytogenetycznych i liczby cytopenii w celu oszacowania przeżycia i ryzyka przekształcenie w AML. Pacjenci z MDS niskiego ryzyka i INT-1 mają medianę przeżycia odpowiednio 5,7 i 3,3 roku przy braku terapii. Pacjenci z zaawansowanym MDS w grupach ryzyka IPSS INT-2 i High radzą sobie znacznie gorzej z medianą przeżycia odpowiednio 1,1 i 0,4 roku. INT-2 i MDS wysokiego ryzyka wiąże się również z wyższym ryzykiem transformacji do AML. Ponadto prekursory hematopoetyczne od pacjentów z zaawansowanym MDS częściej eksprymują glikoproteinę P produktu genu oporności wielolekowej (MDR1), prawdopodobnie wyjaśniając niskie wskaźniki odpowiedzi i krótki czas trwania odpowiedzi w tej grupie po konwencjonalnych terapiach indukcyjnych. Badanie fazy III inhibitora P-glikoproteiny walspodaru w połączeniu z mitoksantronem, etopozydem i cytarabiną w nawrotowej lub opornej AML i MDS wysokiego ryzyka nie wykazało lepszych wyników z hamowaniem P-glikoproteiny. W związku z tym potrzebne są nowe strategie terapeutyczne w celu przezwyciężenia wewnętrznej oporności na chemioterapię obserwowanej w zaawansowanym MDS, aby ulepszyć chemioterapię indukcyjną jako terapię podstawową i jako pomost do allogenicznego przeszczepu komórek krwiotwórczych.

Biorąc pod uwagę stosunkowo długie przeżycie i niski wskaźnik progresji do AML obserwowany u pacjentów z chorobą o niskim ryzyku IPSS i INT-1, przeszczep allogeniczny jest zwykle zarezerwowany dla tych, u których leczenie zachowawcze zawodzi środkami stymulującymi erytropoezę, G-CSF, środkami hipometylującymi, takimi jak azacytydyna lub decytabina, lenalidomid lub terapia immunosupresyjna. Dla pacjentów w wieku 60 lat i młodszych z zaawansowanym MDS (INT-2, wysoki) allogeniczny przeszczep komórek krwiotwórczych jest najbardziej odpowiednią terapią, ponieważ wydłuża oczekiwaną długość życia. Ze względu na zaawansowany wiek i istotne choroby współistniejące, allogeniczny przeszczep układu krwiotwórczego nie jest odpowiednią metodą leczenia dużej liczby pacjentów z zaawansowanym MDS. Ponadto dawcy komórek macierzystych nie są dostępni dla wszystkich pacjentów. W przypadku pacjentów z zaawansowanym MDS, odpowiednie opcje leczenia to środki hipometylujące lub włączenie do badań klinicznych, biorąc pod uwagę słabe wyniki w tej populacji pacjentów. Otwarte, randomizowane badanie III fazy porównujące azacytydynę z konwencjonalnymi schematami leczenia w zaawansowanym MDS wykazało lepsze przeżycie całkowite u pacjentów leczonych azacytydyną (24,5 vs 15,0 miesięcy, HR 0,58; 95% CI 0,43-0,77). Chociaż decytabina wykazuje aktywność w MDS, jak dotąd nie wykazano, aby przedłużała przeżycie w zaawansowanym MDS. W badaniu fazy III porównującym decytabinę z leczeniem podtrzymującym, decytabina wykazała lepszy wskaźnik odpowiedzi i opóźniła czas do rozwoju AML.

Antracykliny w terapii AML

Chemioterapeutyki antracyklinowe (daunorubicyna, idarubicyna, mitoksantron) są wysoce aktywne w AML i stanowią zasadniczą część wstępnej terapii indukcyjnej u osób kwalifikujących się do intensywnej chemioterapii. Wciąż trwa ustalanie optymalnej dawki antracykliny, aby zmaksymalizować odpowiedź i przeżycie przy jednoczesnym zachowaniu bezpieczeństwa. W przypadku daunorubicyny randomizowane badanie fazy III z udziałem młodszych pacjentów w wieku od 17 do 60 lat z AML wykazało, że standardowa dawka cytarabiny 100 mg/m2 pc. na dobę przez 7 dni w skojarzeniu z daunorubicyną w dawce 90 mg/m2 pc. m2 dziennie przez 3 dni z poprawą wskaźników całkowitej remisji (70,6% vs. 57,3%, p<0,001) i mediana przeżycia całkowitego (23,7 vs. 15,7 miesiąca, p=0,003). Toksyczność nie różniła się istotnie między dwiema grupami. W podobnym badaniu III fazy z udziałem pacjentów z AML w wieku 60 lat lub starszych porównywano daunorubicynę w dawce 45 mg/m2 pc. do 90 mg/m2 pc. przez 3 dni w skojarzeniu z cytarabiną w dawce 200 mg/m2 pc. na dobę przez 7 dni. Chociaż wskaźnik całkowitej remisji był wyższy u pacjentów otrzymujących daunorubicynę w dawce 90 mg/m2 pc. (64% vs 54%, p=0,002), nie zaobserwowano różnicy w przeżyciu. Warto zauważyć, że pacjenci w wieku 60-65 lat otrzymujący wyższą dawkę daunorubicyny mieli lepsze wskaźniki całkowitej remisji, przeżycia wolnego od zdarzeń i przeżycia całkowitego. Do tej pory nie opublikowano bezpośrednich porównań daunorubicyny w dawce 60 mg/m2 z 90 mg/m2.

Deacetylazy histonowe i ich inhibitory w AML i MDS

Inhibitory HDAC wykazały aktywność w badaniach I fazy monoterapii AML i zaawansowanego MDS. Badanie fazy I panobinostatu stosowanego w monoterapii, głównie w AML, dało przejściową odpowiedź hematologiczną ze zmniejszeniem liczby blastów we krwi obwodowej u 8 z 11 pacjentów, zgodnie z udokumentowanym działaniem leku in vitro. Główne działania toksyczne obejmowały nudności, biegunkę, hipokaliemię, anoreksję, małopłytkowość i odwracalne wydłużenie odstępu QTcF. Podobne odpowiedzi z rzadkimi całkowitymi odpowiedziami obserwowano również w przypadku inhibitorów HDAC, romidepsyny i MGCD0103 w AML i MDS.

Synergia między inhibitorami HDAC i antracyklinami

Jest mało prawdopodobne, aby inhibitory HDAC stosowane w monoterapii miały wpływ na leczenie AML i zaawansowanego MDS, chociaż istnieje silne biologiczne uzasadnienie stosowania tych środków w terapiach skojarzonych. Hamując deacetylację histonów, inhibitory HDAC generują bardziej otwartą strukturę chromatyny, bardziej podatną na uszkadzające DNA działanie chemioterapeutyków antracyklinowych, w niektórych przypadkach, gdy są podawane 48 godzin po inhibitorze HDAC. In vitro inhibitory HDAC nasilają cytotoksyczne działanie antracyklin w liniach komórkowych białaczki. W szczególności panobinostat działa synergistycznie z antracykliną doksorubicyną, indukując uszkodzenie DNA, zwiększając acetylację histonów i aktywując zaprogramowaną śmierć komórkową w liniach komórkowych AML i pierwotnych komórkach AML. Przewiduje się, że podawanie antracykliny daunorubicyny z panobinostatem będzie działać synergistycznie in vivo i może poprawić całkowitą odpowiedź i odsetek nawrotów AML.

Właściwe sekwencjonowanie inhibitorów HDAC z antracyklinami będzie prawdopodobnie ważne dla powodzenia tych kombinacji. Wstępne traktowanie inhibitorami HDAC przed ekspozycją na antracyklinę może również zapewnić efekty synergistyczne poprzez zwiększenie ekspozycji jądrowego DNA na antracyklinę. W hodowanych komórkach raka piersi MCF-7 leczenie inhibitorem HDAC worinostatem prowadzi do dekondensacji chromatyny, która jest maksymalna po 48 godzinach leczenia inhibitorem HDAC. W tym systemie jednoczesne podawanie worinostatu i epirubicyny nie prowadziło do zwiększenia apoptozy, podczas gdy 48-godzinna wstępna inkubacja z worinostatem doprowadziła do synergistycznego wzrostu apoptozy związanego ze zwiększoną akumulacją epirubicyny w jądrze i zwiększonym uszkodzeniem DNA. W AML maksymalne efekty epigenetyczne wydają się również występować po około 48 godzinach po ekspozycji na inhibitor HDAC.

Działanie przeciwnowotworowe inhibitorów DAC

Zmiany w strukturze chromosomów odgrywają kluczową rolę w kontroli transkrypcji genów. Te zmiany epigenetyczne obejmują modyfikację histonów i innych białek przez acetylację i/lub fosforylację. Zwykle te modyfikacje są dobrze zrównoważone i są wysoce odwracalne w normalnych tkankach, ale mogą być niezrównoważone i dziedziczne w komórkach nowotworowych. Inhibitory DAC zwiększają acetylację histonów, modulując w ten sposób ekspresję podzbioru genów w skoordynowany sposób. Kilka genów supresorowych nowotworów związanych z fenotypem złośliwym jest tłumionych przez mechanizmy epigenetyczne w sporadycznych nowotworach. Zatem terapia inhibitorami DAC może zmieniać fenotyp guza i hamować wzrost takich guzów.

Wiele cech charakterystycznych raka jest regulowanych przez acetylację / deacetylację:

• Hamowanie DAC dotyczy zarówno białek histonowych, jak i niehistonowych. Celowanie w stan acetylacji niehistonowych białek związanych z nowotworem, które pośredniczą w proliferacji, może być podstawowym mechanizmem przeciwnowotworowym inhibitorów DAC.
• Białka niehistonowe regulowane przez acetylację obejmują α-tubulinę, p53, HIF-1α i HSP90. Białka te są substratami DAC.
• Zdolność pojedynczego środka do celowania w wiele cech molekularnych komórek nowotworowych może skutkować dobrą skutecznością przeciwko szeregowi różnych typów nowotworów.
• HSP90 bierze udział w stabilności i degradacji białek; hamowanie HSP90 wpływa na obrót białka w chorobach, takich jak szpiczak mnogi i nowotwory z komórek B.
• Acetylowany HIF-1α ulega degradacji i nie może już działać jako czynnik wzrostu guza. Inhibitory DAC klasy II celują w deacetylazę histonową (HDAC lub DAC) 6, co powoduje zwiększoną acetylację HIF-1α i zmniejszenie czynnika wzrostu śródbłonka naczyniowego (VEGF), hamując w ten sposób angiogenezę.
• Zarówno acetylacja, jak i wszechobecność często zachodzą na tej samej reszcie lizyny, ale procesy te nie mogą zachodzić jednocześnie. Acetylacja pozwala na zwiększenie stabilności, a wszechobecność prowadzi do degradacji białka. Dlatego DAC zmniejszają okres półtrwania białka, wystawiając resztę lizyny na wszechobecność.

Panobinostat (LBH589)

Panobinostat (LBH589) jest inhibitorem deacetylazy (DACi) należącym do strukturalnie nowej klasy związków kwasu cynamonowo-hydroksymowego. Jest silnym inhibitorem pan-DAC klasy I/II (pan-DACi), który wykazał działanie przeciwnowotworowe w modelach przedklinicznych i u pacjentów z rakiem. Deacetylazy (DAC) celują w grupy lizyny na chromatynie i czynniki transkrypcyjne oraz różne białka niehistonowe, takie jak p53, tubulina, HSP90 i Rb. Panobinostat ma postać kapsułki doustnej i roztworu do wstrzykiwań dożylnych (i.v.). Zarówno doustna, jak i i.v. preparaty są obecnie badane w trwających badaniach fazy I i fazy II w zaawansowanych guzach litych i nowotworach hematologicznych.

Hamowanie DAC zapewnia nowe podejście do leczenia raka. Histony są częścią białek rdzeniowych nukleosomów, a acetylacja i deacetylacja tych białek odgrywają rolę w regulacji ekspresji genów. Silnie naładowane deacetylowane histony ściśle wiążą się z fosforanowym szkieletem DNA, hamując transkrypcję, prawdopodobnie poprzez ograniczenie dostępu czynników transkrypcyjnych i polimeraz RNA do DNA. Acetylacja neutralizuje ładunek histonów i generuje bardziej otwartą konformację DNA. Ta konformacja umożliwia czynnikom transkrypcyjnym i powiązanemu aparatowi transkrypcyjnemu dostęp do DNA, promując ekspresję odpowiednich genów. Przeciwstawne działania dwóch grup enzymów, acetylotransferazy histonowej (HAT) i DAC kontrolują stopień acetylacji. W normalnych komórkach istnieje równowaga między aktywnością HAT i DAC, która prowadzi do specyficznych dla komórki wzorców ekspresji genów. Zakłócenie równowagi powoduje zmiany w ekspresji genów.

Kilka linii dowodów sugeruje, że nieprawidłowa rekrutacja DAC i wynikająca z tego modyfikacja struktury chromatyny mogą odgrywać rolę w zmianie ekspresji genów obserwowanej w transformowanych komórkach. Na przykład wyciszanie genów supresorowych nowotworów na poziomie chromatyny jest powszechne w nowotworach ludzkich, a wykazano, że kompleksy DAC mają kluczowe znaczenie dla aktywności białek fuzyjnych specyficznych dla AML PLZF-RAR-α, PML-RAR-α i AML1/ETO. Wykazano, że inhibitory DAC (DACi) indukują różnicowanie, zatrzymanie cyklu komórkowego lub apoptozę w hodowanych komórkach nowotworowych oraz hamują wzrost guzów w modelach zwierzęcych. Ponadto wykazano, że DACi indukują ekspresję p21, kluczowego mediatora zatrzymania cyklu komórkowego w fazie G1 i różnicowania komórkowego.

Hamowanie wzrostu guza i apoptoza w odpowiedzi na leczenie DACi może również zachodzić za pośrednictwem zmian w acetylacji białek niehistonowych (np. HSP90, p53, HIF-1α, α-tubulina). Na przykład wykazano, że białko opiekuńcze HSP90 jest acetylowane w komórkach traktowanych DACi. Acetylacja HSP90 hamuje jego zdolność do wiązania nowo syntetyzowanych białek klienta, uniemożliwiając w ten sposób prawidłowe fałdowanie i funkcjonowanie białka klienta. W przypadku braku funkcji HSP90, nieprawidłowo sfałdowane białka są celem degradacji w proteasomie. Wiele białek wymagających asocjacji HSP90 ma kluczowe znaczenie dla wzrostu komórek nowotworowych, w tym ErbB1, ErbB2, AKT, Raf, KDR i BCR-ABL. Acetylacja HSP90 w komórkach traktowanych DACi hamuje funkcję opiekuńczą HSP90, prowadząc do degradacji białek klienta i ostatecznej śmierci komórki.

Potencjalna użyteczność kliniczna stosowania DACi w terapii nowotworowej została po raz pierwszy zasugerowana przez aktywność DACi, fenylomaślanu sodu, przeciwko ostrej białaczce promielocytowej (APL). Nastoletnia pacjentka z nawrotową APL, która nie reagowała już na sam kwas trans-retinowy (ATRA), osiągnęła całkowitą remisję kliniczną po leczeniu skojarzonym ATRA i fenylomaślanem sodu DACi.