Rozwój wiedzy na temat mechanizmów karcinogenezy i molekularnych
podstaw funkcjonowania komórki nowotworowej pozwala na obieranie
nowych celów biologicznych dla nowoczesnych terapii. Do budzących
największe oczekiwania należą: modyfikatory aktywności cząsteczek bio-
rących udział w przekazywaniu sygnałów, regulatory cyklu komórkowego,
czynniki kontrolujące angiogenezę i aktywność przerzutową, mechanizmy
warunkujące lekooporność, onkogeny, czynniki stymulujące odpowiedź
immunologiczną przeciwko komórkom nowotworowym.
Opracowanie nowego leku onkologicznego jest wyzwaniem zarówno
pod względem koncepcyjnym, jak i technicznym oraz ekonomicznym.
Droga od wyselekcjonowania nowej, potencjalnie aktywnej substancji
do ustalenia jej skuteczności terapeutycznej wymaga olbrzymiego nakła-
du pracy i długiego czasu. Większość aktualnie wprowadzanych leków
przeciwnowotworowych to nowe struktury chemiczne, projektowane
według spodziewanego mechanizmu działania, zgodnie z teoretycznym
komputerowym modelem struktury substancji. Inną metodą pozyskiwa-
nia nowych terapeutyków jest modyfikacja leków już istniejących pod
kątem optymalizacji skuteczności, lepszej biodostępności, optymalnej
drogi podania, a także zmniejszenia toksyczności. Istotnym źródłem
nowych związków o aktywności przeciwnowotworowej są też mikroor-
ganizmy (głównie bakterie i grzyby), w mniejszym stopniu – organizmy
morskie i rośliny wyższe.
Pozyskanie nowej substancji terapeutycznej wymaga potwierdzenia jej
aktywności biologicznej na liniach komórkowych i in vivo na modelach
zwierzęcych oraz przeprowadzenia badań farmakokinetyki i toksyczności.
W ten sposób wstępnie określa się procentową biodostępność i stabilność
związku w organizmie oraz dawkę wyjściową do badań klinicznych.
W badaniach klinicznych I fazy ustalone zostają wczesna toksyczność,
maksymalna dawka tolerowana (MTD – maximal tolerated dose) oraz głów-
ne parametry farmakokinetyczne. Badania kliniczne II fazy mają na celu
wykazanie skuteczności przeciwnowotworowej badanego leku. III faza
badań klinicznych to ustalenie miejsca badanego leku w schematach
leczenia. Oceniane są: odsetek odpowiedzi na leczenie, długość trwania
odpowiedzi, czas przeżycia do progresji, czas całkowitego przeżycia,
objawy niepożądane terapii i jakość życia pacjenta.
Znalezienie nowej substancji o aktywności przeciwnowotworowej jest
niezwykle pracochłonne. Amerykański National Cancer Institute bada
corocznie około 10 000 związków chemicznych. Jedynie 5% kwalifiko-
wane jest do badań in vivo. Średni czas od rozpoczęcia badania do wpro-
wadzenia leku do praktyki klinicznej wynosi kilka lat. Badania kliniczne
uwarunkowane są licznymi ograniczeniami prawnymi i bioetycznymi, co
ma na celu zminimalizowanie narażenia na potencjalne efekty toksyczne
lub nadużycia natury ekonomiczno-marketingowej.
Rozwój wiedzy medycznej i doskonalenie technik biotechnologicz-
nych pozwalają na dokładne poznanie coraz większej ilości mechani-
zmów transformacji nowotworowej. Wyjaśnienie natury poszczególnych
procesów onkogenezy umożliwia umieszczenie ich na liście potencjal-
nych celów terapii przeciwnowotworowej. Mnogość badanych zjawisk
molekularnych ma odbicie w liczbie badanych obecnie potencjalnych
terapeutyków.
Inhibitory cząsteczek biorących udział
w przekazywaniu sygnałów
Jedną z charakterystycznych cech komórek nowotworowych jest za-
burzenie szlaku przekazywania sygnałów komórkowych, prowadzące do
promowania niekontrolowanego wzrostu, blokowania apoptozy, promocji
nabywania zdolności do inwazji i tworzenia przerzutów. Podstawową
rolę w procesie przekazywania sygnałów odgrywają białka regulatorowe
o aktywności kinaz tyrozynowych. Funkcję ligandów aktywujących kinaz
tyrozynowych pełnią substancje sygnałowe (czynniki wzrostu, cytokiny,
hormony, peptydy), wywołując kaskadę fosforylacji białek receptorowych,
wykazujących aktywność kinaz tyrozynowych. Efektami pobudzenia są
przekazanie sygnału do jądra komórkowego oraz bezpośrednia aktywacja
transkrypcji odpowiednich genów lub aktywacja transkrypcji genów przez
cytoplazmatyczne kinazy białkowe. Szlak przekazywania sygnałów komór-
kowych jest układem złożonym, wieloelementowym, co daje możliwość
wpływania na jego wydolność na wielu poziomach.
lek. med. Magdalena Ząbek
Klinika Nowotworów Głowy i Szyi
Instytut Onkologii im. M. Skłodowskiej-Curie
e-mail: mzabek@wp.pl
Streszczenie
Nowoczesne onkologiczne terapie celowane kierowane są na hamo-
wanie molekularnych szlaków onkogenezy oraz na wprowadzanie
substancji aktywnych selektywnie do komórek nowotworowych.
Do leków budzących największe oczekiwania należą: modyfikatory
aktywności cząsteczek biorących udział w przekazywaniu sygnałów,
regulatory cyklu komórkowego, czynniki kontrolujące angiogenezę
i aktywność przerzutową, mechanizmy warunkujące lekooporność
oraz onkogeny. Kluczową rolę w nowoczesnej terapii odgrywają
przeciwciała stymulujące odpowiedź immunologiczną przeciw
nowotworowi oraz doprowadzające lek do komórki nowotworowej.
Summary
The promising way of achieving better results of anticancer treat-
ment may be the use of modern target therapies and monoclonal
antibodies. The idea of target therapies is to modify the exact
mechanisms of oncogenesis: signal transduction pathways, cell
cycle regulation, angiogenesis, oncogenes, multidrug resistan-
ce. Anticancer antibodies are used as immunological response
modifiers or as a tool to deliver therapeutic agents (cytostatics
or radioisotopes) directly to cancer cell. This therapeutic strategy
aims to improve the effectiveness of anticancer treatment with
reducing its toxicity.
Słowa kluczowe
nowe leki onkologiczne, terapie celowane, przeciwciała mono-
klonalne
Key words
modern oncological treatment, target therapy, monoclonal an-
tibodies
Nowoczesne leki onkologiczne
laboratorium medyczne
Laboratorium |
10
/2007
38
Czynniki modulujące aktywność kinaz tyrozynowych
Przedmiotem zainteresowania badaczy w aspekcie modulowania
aktywności kinaz tyrozynowych są substancje hamujące aktywność
ligandów, blokujące białka receptorowe oraz wpływające na cytopla-
zmatyczne przekaźniki drugiego rzędu.
1. Blokery ligandów:
Bewacyzumab jest humanizowanym przeciwciałem monoklonal-
nym, wiążącym się z czynnikiem wzrostu śródbłonka naczyń (VEGF
– ang. vascular endothelial growth factor), stosowanym u chorych na
raka jelita grubego, niedrobnokomórkowego raka płuc, zaawanso-
wanego raka piersi, a także zaawansowanego raka nerki.
2. Inhibitory receptorów:
Cetuksymab to rekombinowane przeciwciało monoklonalne klasy IgG,
blokujące wiązanie naskórkowego czynnika wzrostu (EGF – ang. epi-
dermal growth factor) i czynnika wzrostu guza α (TNFα – tumor growth
factor α) z receptorem dla naskórkowego czynnika wzrostu (EGFR
– epidermal growth factor receptor). Stymuluje on usunięcie receptora
z powierzchni komórki w drodze internalizacji, uniemożliwiając jego
interakcje z ligandem. Badania kliniczne I-III fazy wykazały jego skutecz-
ność w leczeniu raka jelita grubego, nabłonkowych nowotworów terenu
głowy i szyi, niedrobnokomórkowego raka płuca i raka trzustki.
Trastuzumab jest rekombinowanym przeciwciałem monoklonalnym
o powinowactwie do zewnątrzkomórkowej domeny receptora HER2/
neu (c-erbB-2), należącego do rodziny EGFR. Wykazuje skuteczność
w leczeniu chorych na raka piersi z nadekspresją białka HER2.
Panitumumab, matuzumab, pertuzumab to przeciwciała mono-
klonalne anty-EGFR, będące w początkowych etapach badań
klinicznych.
3. Inhibitory receptorowych kinaz tyrozynowych:
3a. Inhibitory EGFR (HER1):
– lapatynib – odwracalny inhibitor kinazy tyrozynowej HER1
i HER2, stosowany u chorych na raka piersi, płuca i nowo-
twory terenu głowy i szyi z nadekspresją obu receptorów;
– gefitynib i erlotynib – stosowane u chorych na niedrobnoko-
mórkowego raka płuca, raka piersi, nabłonkowe nowotwory
terenu głowy i szyi, raka przełyku, raka żołądka.
3b. Inhibitory VEGFR:
– watalanib – inhibitor kinazy tyrozynowej receptorów VEGF1
i VEGF2, skuteczny w terapii raka jelita grubego, nerki, ostrej
białaczki szpikowej, zespołu mielodysplastycznego.
3c. Inhibitory VEGFR, PDGFR, c-KIT:
– imatynib – pierwszy lek tej grupy o zastosowaniu klinicznym,
aktywny w mechanizmie hamowania onkogennej, fuzyjnej
kinazy tyrozynowej BCR/ABL, białka c-KIT i receptorowej
kinazy tyrozynowej PDGFRβ. Stosowany jest w leczeniu
przewlekłej białaczki szpikowej (z mutacyjną formą fuzyjnej
kinazy BCR/ABL, będącej produktem chromosomu Phila-
delphia), w leczeniu chorych na nieoperacyjne mięsaki pod-
ścieliska przewodu pokarmowego (GIST – ang. gastrointestinal
stromal tumor) z ekspresją c-KIT oraz w badaniu skuteczności
leku w terapii nowotworów ze zwiększoną aktywnością
PDGFR, takich jak przewlekła białaczka mieloblastyczna,
glejaki, rak gruczołu krokowego;
– SU11248 – inhibitor kinaz tyrozynowych o szerokim spektrum
działania, wykazuje aktywność antyangiogenną i przeciwno-
wotworową, jest inhibitorem receptorów VEGFR1, VEGFR2,
PDGFRα, PDGFRβ, KIT, FLT-3, kinaz serynowo-treoninowych
Raf-B i Raf-C. Wykazano jego skuteczność w leczeniu raka
nerki, badana jest rola leku w leczeniu mięsaków GIST;
– sorafenib – inhibitor kinaz związanych z receptorami VEGF,
PDGF, KIT, FLT-3; hamuje proliferację komórek oraz wyka-
zuje działanie antyangiogenne, stosowany jest w raku nerki
i czerniaku złośliwym.
Inhibitory cytoplazmatycznych przekaźników drugiego rzędu:
1. Inhibitory szlaku Ras/Raf/MAPK – to związki hamujące na
różnych etapach szlak Ras/Raf/MAPK odpowiedzialny za kontrolę
wzrostu i przeżywalności komórek. Mutacja RAS obserwowana jest
w około 30% ludzkich nowotworów (w tym w raku jelita grubego,
niedrobnokomórkowym raku płuca, raku trzustki). Badania nad
zahamowaniem ekspresji białka Ras zaowocowały konstrukcją
antysensownego oligonukleopeptydu ISIS2503, który, wiążąc się
z fragmentem mRNA, blokuje jego transkrypcję i ekspresję biał-
ka Ras. Do inhibitorów tych zaliczamy również tipyfarnib. Jest to
inhibitor farnezylotransferazy, enzymu umożliwiającego połączenie
białka Ras z błoną cytoplazmatyczną, obecnie w trakcie badań
klinicznych wśród pacjentów chorych na ostrą białaczkę szpikową,
przewlekłą białaczkę szpikową, zespoły mielodysplastyczne.
2. Inhibitory szlaku PI3-K/Akt (inhibitory m-TOR):
– rapamycyna, temsirolimus, everolimus – inhibitory kinazy sery-
nowo-treoninowej m-TOR (ang. mammalian target of rapamycin),
należącej do szlaku PI3-K, mającego wpływ na kontrolę wzrostu
i przeżywalności komórek. Kinaza m-TOR bierze udział w regulacji
inicjacji translacji, transkrypcji i procesu degradacji białek. Zablo-
kowanie m-TOR uniemożliwia komórce przejście z fazy G1 do S.
Badane związki inhibitorowe mają działanie antyproliferacyjne
i antyangiogenne. Ocenia się ich skuteczność w terapii raka piersi,
raka nerki, glejaka wielopostaciowego, nieziarniczego chłoniaka
z komórek płaszcza.
39
laboratorium medyczne
Laboratorium |
10
/2007
39
Inhibitory cytoplazmatycznej kinazy tyrozynowej Src, zaangażo-
wanej w procesy proliferacji, różnicowania i przeżywalności komórek,
zdolności przerzutowania i angiogenezy – w badaniach obecnie kilka
substancji (AZM475271, SKI606).
Inhibitory cyklu komórkowego – obiektem zainteresowania
są głównie modyfikatory aktywności kinaz cyklinozależnych CDK
(ang. cyclin-dependent kinases), m.in. flawopirydol, UCN01, CYC202,
BMS387032.
Inhibitory białek opiekuńczych
Białka opiekuńcze należą do rodziny białek szoku cieplnego HSP
(ang. heat shock proteins), pośredniczą w prawidłowym zwijaniu białek
komórkowych, chronią je przed inaktywacją, uczestniczą w reaktywacji
białek zagregowanych. Mają pod swoją opieką wiele kinaz, czynniki
transkrypcyjne, receptory. Białko HSP90 uczestniczy w prawidłowym
zwijaniu onkoprotein (np. HER2) oraz stabilizuje białka zmutowane
(np. zmutowane p53) i fuzyjne (Bcr-Abl). Silna ekspresja HSP90 ob-
serwowana jest w różnych typach nowotworów. Trwają badania jego
inhibitorów: geldanamycyny, CNF1010 oraz 17-DMAG.
Inhibitory proteasomu
Selektywna eliminacja białek regulatorowych jest istotnym mechani-
zmem regulującym procesy życiowe komórki. Komórki nowotworowe
wykazywać mogą wzmożoną aktywność proteasomu 26S, prowadzącą
do nasilenia aktywności jądrowego czynnika NK-ĸB. Czynnik NK-ĸB
zaangażowany jest w syntezę białek antyapoptotycznych, proliferację,
regulację cyklu komórkowego i ekspresję cząstek adhezyjnych. Zaha-
mowanie aktywności proteasomu w komórce nowotworowej zapobiega
zaplanowanej degradacji ważnych dla komórki białek, prowadząc do
jej śmierci w drodze apoptozy. Do obecnie badanych leków należą:
bortezomib w szpiczaku mnogim, chłoniakach, raku piersi, płuca,
nerki, prostaty.
Inhibitory deacylaz histonów – to grupa potencjalnych leków
przeciwnowotworowych, o mechanizmie działania opartym na
obserwacji, iż deacylacja białek histonowych prowadzi do zahamo-
wania transkrypcji w wyniku kondensacji chromatyny. Do badanych
substancji należą: trichostatyna A, depsypeptyd, krótkołańcuchowe
kwasy karboksylowe, ketony.
Inhibitory angiogenezy
Substancje antyangiogenne stanowią duży odsetek aktualnie bada-
nych czynników przeciwnowotworowych. Należą do nich: przeciwciała
przeciw ligandom VEGFR (bewacyzumab, IMC-1C11), inhibitory
domeny kinazowej receptora VEGFR (SU11248, ZD6474, sorafenib),
inhibitory EGFR, przeciwciała blokujące integrynę avb3 (witaksyna),
inhibitory metaloproteinaz macierzy (marimastat, neovastat), leki
hamujące działanie zasadowego czynnika wzrostu fibroblastów bFGF
(talidomid, TNP-470), inhibitory proliferacji i migracji komórek śród-
błonka (skwalamina), naturalne inhibitory angiogenezy (angiostatyna,
endostatyna, 2-metoksy-estradiol, trombospondyna).
Inhibitory metaloproteinaz macierzy – ich zadaniem jest
hamowanie funkcji enzymów stabilizujących strukturę macierzy
zewnątrzkomórkowej, co prowadzi do utrudnienia inwazji i procesu
przerzutowania nowotworu (w tym przez hamowanie angiogenezy).
Do badanych substancji należą: marimastat, batimastat, neovastat,
BAY12-9566.
Inhibitory lekooporności – grupa substancji przeciwdziałających
zjawisku wtórnej (rozwijającej się w czasie leczenia) oporności na wiele
leków cytostatycznych o różnej budowie chemicznej i odmiennych
mechanizmach działania. Za powstanie oporności wielolekowej (MDR
– ang. multidrug resistance) odpowiada P-glikoproteina PGP wchodząca
w skład błony komórkowej, działająca jako pompa usuwająca leki cyto-
statyczne (m.in. antracykliny, taksoidy, alkaloidy barwinka, pochodne
podofilotoksyny). PGP kodowana jest przez gen MDR-1, którego
wysoką ekspresję obserwuje się w wielu nowotworach, m.in. raku jelita
grubego, nerki, raku wątroby. Testowanymi obecnie modyfikatorami
MDR są: PSC833, birykodar, GF120918.
Przeciwciała monoklinalne
Kluczową strategią nowoczesnej terapii onkologicznej jest
zwiększenie skuteczności leczenia przy jednoczesnej maksymalnej
redukcji toksyczności dla zdrowych tkanek. Oznacza to konieczność
dostarczenia terapeutyku dokładnie do komórki nowotworowej. Pod-
stawą opracowywania terapii celowanych jest właściwe rozpoznanie
miejsca przeznaczenia leku, czyli komórki nowotworowej. Służą do
tego obecnie szeroko już stosowane przeciwciała, kierowane prze-
ciw specyficznym antygenom nowotworowym. Ich zadaniem jest
stymulowanie odpowiedzi immunologicznej przeciw nowotworowi
(cytotoksyczność komórkowa zależna od przeciwciał lub cytotok-
syczność zależna od dopełniacza) lub bezpośrednie ,,naprowadzanie”
leku na cel. Do przeciwciała kierowanego do komórek nowotworu
przyłączane są aktywne substancje przeciwnowotworowe, skupiają-
ce swoje działanie dokładnie w guzie. Za pomocą przeciwciał do
komórek nowotworowych wprowadzane są klasyczne cytostatyki,
nowoczesne leki blokujące poszczególne szlaki molekularne lub
izotopy promieniotwórcze (tabela 1).
Terapia genowa
Kolejną grupę nowoczesnych terapeutyków stanowią leki oparte
o terapię genową. Prowadzone obecnie badania skupiają się na naprawie
defektów genowych promujących onkogenezę (zastąpienie zmutowa-
nego genu genem prawidłowym) lub niszczenie komórek nowotwo-
rowych przez wprowadzanie do ich genomu nowych, obcych genów
uczulających komórkę na określone związki (geny samobójcze) lub
wywołujących zwiększoną odpowiedź immunologiczną. Zahamowanie
ekspresji niepożądanego genu uzyskać można też przez wprowadzanie
odpowiedniego oligonukleopeptydu antysensownego, wiążącego się
z RNA lub DNA komórki nowotworowej.
Szansę na osiągnięcie lepszych rezultatów leczenia onkologicznego
zdają się dawać nowoczesne terapie celowane, kierowane na hamowanie
określonych szlaków molekularnych onkogenezy oraz metody wpro-
wadzania substancji przeciwnowotworowych selektywnie do komórek
nowotworowych. Wysoka specyficzność projektowanych terapii stanowi
jednocześnie ograniczenie, zawężając możliwość ich zastosowania tylko
do określonej grupy nowotworów, a nawet do określonej sytuacji bioche-
micznej i molekularnej. Obecnie kluczową rolę odgrywa identyfikacja
grup chorych, którzy odniosą korzyść ze stosowania określonego leku
oraz ustalenie miejsca nowych terapii w schematach leczenia (optymalne
kojarzenie poszczególnych metod).
Przeciwciała
monoklonalne
Nazwa leku
Cel
molekularny
Wskazanie
Rituksymab
CD20
Chłoniaki złośliwe
90
Y-ibritumomab
tiueksetan
CD20
Chłoniaki złośliwe
131
I-tositumomab
CD20
Chłoniaki złośliwe
Alemtuzumab
CD52
Przewlekła
białaczka
limfatyczna
Gemtuzumab
CD33
Ostra białaczka
szpikowa
Trastuzumab
HER2/ERBB2
Rak piersi
Cetuksymab
EGFR
Rak jelita grubego
Rak regionu głowy
i szyi
Bewacyzumab
VEGF
Rak jelita grubego
Tabela 1. Przeciwciała monoklonalne stosowane w terapii celowanej
laboratorium medyczne
Laboratorium |
10
/2007
40