CC BY
350
ОБЗОРЫ ЛИТЕРАТУРЫ МОЛЕКУЛЯРНЫЕ МИШЕНИ ДЛЯ ПРОТИВООПУХОЛЕВОЙ... 17
УДК 615.277.3.015.44:576.367:576.385.5
ДЮ. Блохин, Е.Ф. Чмутин, ПК. Иванов
МОЛЕКУЛЯРНЫЕ МИШЕНИ ДЛЯ ПРОТИВООПУХОЛЕВОЙ ТЕРАПИИ:
ФАКТОРЫ РОСТА, АНГИОГЕНЕЗА И АПОПТОЗА
РОНЦ им. Н.Н. Блохина РАМН, Москва
Контактная информация:
Блохин Дмитрий Юрьевич, д-р мед. наук, заведующий лабораторией фармакоцитокинетики НИИ ЭДиТО aдрес: 115478, Москва, Каширское шоссе, д. 24; тел. +7(495)324-22-64; факс: +7(495)323-53-33 e-mail: blokhin@vandex.ru
Статья поступила 19.04.2011., подписана в печать 05.05.2011.
Резюме
Обзор дает общее представление о новых молекулярных мишенях для противоопухолевой терапии, включая факторы роста, ангиогенеза и апоптоза. Эпидермальный и инсулиноподобный факторы роста, фактор роста гепатоцитов, эндотелиальный фактор роста сосудов и их рецепторы, рецепторы интегрина и средства, разрушающие уже имеющиеся сосуды, а также антиапоптогенные белки Bcl-2 и сурвивин, проапоптогенные лиганды семейства фактора некроза опухоли - новые данные об этих группах мишеней являются темой настоящего обзора. Рассмотрены воздействующие на эти факторы препараты, разрешенные к применению или находящие на разных стадиях клинических испытаний.
Ключевые слова: факторы роста, ангиогенез, апоптоз, противоопухолевая терапия.
D.Y. Blokhin, E.F. Chmutin, P.K. Ivanov
MOLECULAR TARGETS FOR ANTICANCER THERAPY:
GROWTH FACTORS, ANGIOGENESIS AND APOPTOSIS
N.N. Blokhin Russian Cancer Research Center of RAMS, Moscow
Abstract
The review provides a general outook of the promising molecular targets for anticancer therapy with focuse on growth factors and factors regulating angiogenesis and apoptosis. Particularly, the following factors are discussed: epidermal growth factor, insulin-like growth factor, hepatocyte growth factor, vascular endothelial growth factor and their receptors, integrin receptors and vascular disrupting agents, as well as anti-apoptotic proteins Bcl-2 and survivin, and pro-apoptotic tumor necrosis factor-related ligand. A brief description of agents targeting these factors is given with particular emphasis on those approved for clinical use or undergoing late-stage clinical trials.
Key words: growth factors, angiogenesis, apoptosis, anticancer therapy.
Введение
Химиотерапия злокачественных опухолей как самостоятельный метод клинической онкологии ведет свою историю с 1946 г., когда впервые для лечения человека был использован эмбихин, производное азотистого иприта - БОВ Первой мировой войны. За прошедшие полвека арсенал онкологов существенно пополнился противоопухолевыми препаратами, обладающими различными механизмами молекулярного действия на опухолевые клетки-мишени.
В современной онкологической клинике широко применяются лекарственные препараты алки-лирующего типа (хлорэтиламины, нитрозопроизводные, эфиры дисульфоновых кислот) и близкие к ним по механизму действия триазины и комплексные соединения платины. Поражающее действие этих соединений связано с химической модификацией биомакромолекул путем ковалентного присоединения алкильных группировок к нуклеофильным участкам ДНК, РНК и белков, в результате чего нарушаются функции последних, приводя в итоге к замедлению роста, остановке деления и гибели клеток-мишеней. Другим классом противоопухолевых лекарств являются антиметаболиты -синтетические аналоги природных субстратов (фолиевой кислоты, пуриновых и пиримидиновых оснований и нуклеозидов).
Широко используются противоопухолевые антибиотики (антрациклины и их синтетические аналоги, флеомицины), вещества растительного происхождения (алкалоиды барвинка, таксаны, эпи-подофиллотоксины), гормоны и блокаторы рецепторов гормонов, что позволяет комбинировать лекарственные средства разных классов для повышения эффективности проводимой терапии и снижения ее побочных эффектов.
При всем многообразии этих классических средств они условно делятся на две группы: цитостатики и цитотоксины. Подавляющее большинство отобраны в результате массового эмпирического скрининга природных и синтетических химических соединений. Характер поражающего действия и природа поражаемых мишеней изучались уже после доказательства противоопухолевой эффективности. Подробно молекулярные механизмы действия различных противоопухолевых лекарств описаны в [2]. Вместе с тем, на закате ХХ столетия в процессе создания новых потенциальных противоопухолевых лекарств возобладала тенденция к рациональному синтезу соединений с заранее прогнозируемыми свойствами. Их действие в опухолевой ткани направлено (и, в большинстве случаев, ограничено) на поражение совершенно определенной молекулярной мишени, наличие которой в клетках является абсолютно необходимым показанием к применению таких средств.
Созданные в результате этого подхода лекарственные препараты нового поколения получили название «таргетных» (англ. target - мишень), которое, на наш взгляд, является не вполне удачным, но широко используется в мировой научной литературе для обозначения молекулярно-нацеленных лекарств. В отличие от классических цитостатиков и цитотоксинов, «таргетные» препараты воздействуют на молекулярные мишени, осуществляющие внутриклеточную передачу сигналов «смерти» и «выживания», роль которых в индивидуальной судьбе опухолевой клетки описана ранее [1 ].
В этом обзоре приведены сведения о некоторых молекулярных мишенях противоопухолевой терапии и о «таргетных» препаратах, часть которых уже применяется в клинической практике, а другие проходят доклинические исследования или разные фазы клинических испытаний (см. табл.). Внимание уделено ростовым факторам, факторам регуляции ангиогенеза и апоптоза. Рассматриваются эпидермальный и инсулиноподобный факторы роста, фактор роста гепатоцитов, эндотелиальный фактор роста сосудов и их рецепторы, средства, разрушающие уже имеющиеся сосуды, интегрины, а также анти-апоптогенные белки Вс1-2 и сурвивин, и проапопто-генные белки семейства фактора некроза опухоли.
Факторы роста и их рецепторы
ФР - естественные вещества полипептидной природы, стимулирующие рост и пролиферацию клеток путем активации специфических рецепторов на их поверхности, что приводит к генерированию рецептором митогенного сигнала. K настоящему времени обнаружено и охарактеризовано большое количество ФР, действующих на разные типы клеток, и значительное количество рецепторов, лигандами которых они являются.
Установлено, что в неопластических тканях часто наблюдается заметное повышение экспрессии рецепторов ФР, которое сопровождается усилением генерируемых ими митогенных и антиапоп-тогенных сигналов.
Медикаментозное подавление такой сигнальной активности рецепторов ФР может оказать цитостатическое действие на опухолевые клетки, что позволяет рассматривать эти рецепторы как потенциальные мишени для противоопухолевой терапии. Основная стратегия воздействия на эти мишени - предотвращение связывания ФР с рецепторами и/или блокада генерации и передачи мито-генного сигнала от рецепторов к исполнительным механизмам, в связи с чем, помимо собственно рецепторов, в качестве мишеней рассматриваются многочисленные участники нижестоящей цепи каскадной передачи сигналов, поражение которых блокирует сигнальную трансдукцию.
Семейство рецепторов
эпидермального фактора роста (EGFR)
Семейство EGFR (иначе ErbB или HER) состоит из 4 структурно родственных трансмембранных белков: EGFR1 (HER1, erbB 1), HER2/neu (erbB2), HER3 (erbB3) и HER4 (erbB4) [7].
Связывание лиганда с внеклеточным доменом EGFR (кроме HER2/neu, лиганд для которого не обнаружен) вызывает образование гомо- и гетеродимеров рецептора, что повышает тирозинкиназную активность его внутриклеточного домена и вызывает каскад последовательных реакций передачи мито-генного сигнала по нескольким сигнальным путям, в том числе - через митоген-активируемые протеин-
киназы (МАРК) и путь ИЗКАМшТОК, что приводит к стимуляции пролиферации, повышению выживаемости клеток, усилению клеточной адгезии и подвижности [48].
Экспрессия ЕСРЫ1 и НЕЫ2/пеи усилена в клетках многих типов злокачественных опухолей эпителиального происхождения, поэтому данные рецепторы как мишени для терапевтического воздействия привлекают большое внимание исследователей и изучены лучше других.
Являясь трансмембранным белком, ЕСРЫ содержит по крайней мере две принципиально различные потенциальные мишени для воздействия на его функции: внеклеточный рецепторный и внутриклеточный тирозинкиназный домены. С первым способны связываться специфичные моноклональные антитела (МКА), а со вторым - низкомолекулярные ингибиторы протеинкиназ.
Опыт терапевтического использования МКА к поверхностным рецепторам клеток начался в 1980-е гг. с создания муромонаба (Ортоклон ОКТ31) - мышиного МКА к 003 Т-лимфоцитов человека, оказывающего иммуносупрессорное действие на клеточное звено иммунитета и по сей день применяющееся для купирования острой реакции отторжения трансплантата.
Следующим препаратом на основе МКА к клеточным рецепторам стал ритуксимаб (Мабте-ра), химерное антитело, специфичное к антигену 0020 В-лимфоцитов, который с 1997 г. разрешен для лечения В-клеточных НХЛ. Этот опыт был использован при разработке терапевтических МКА к рецепторам ФР.
Связывание МКА с рецептором ФР сопровождается блокадой связывания с ним естественных лигандов, препятствует димеризации рецепторов, а также, возможно, активирует процесс антителозависимой и комплементзависимой цитотоксичности [46]. Благодаря широкому поиску средств, подавляющих активность ЕСРЫ1 и НЕЫ2/пеи, сегодня ряд таких препаратов уже рутинно используются в клинике. Так, МКА к НЕЫ2/пеи трастузумаб (Герцеп-тин) более 10 лет применяется для лечения НЕЫ2+ РМЖ; за этот период во всем мире лечение препаратом прошли более 750 000 пациентов; в январе 2010 г. Европейская комиссия утвердила трастузумаб в комбинации с химиотерапией (фторпиримидины, цисплатин) для применения у больных раком желудка с гиперэкспрессией НЕЙ2/пеи (частота составляет 16-22 % всех случаев заболевания). В 2004 г. разрешено применение химерных МКА против ЕСРЫ1 цетуксимаба (Эрбитукса) для лечения колоректального рака (КРР), а в 2006 г. - препарата полностью человеческих МКА против ЕСРШ пани-тумумаба (Вектибикса) по этому же показанию.
Низкомолекулярные ингибиторы протеин-киназ могут связываться с каталитическим участком внутриклеточного домена, ингибируя его ферментативную активность, или с иным участком, вызывая изменение конформации белка и его инактивацию [36].
Ингибиторы тирозинкиназного домена дублируют действие МКА, реализуя альтернативный способ блокирования активности нативной формы ЕСРЫ.
'Здесь и далее по тексту: международное непатентованное наименование препарата выделено полужирным шрифтом, в скобках приведено торговое название (или шифр при испытаниях - выделено полужирным курсивом)
Таблица
Противоопухолевые препараты, разрешенные для клинического применения, или проходящие поздние стадии клинических испытаний
Препарат Мишень Показания к применению
Разрешены к применению:
Цетуксимаб (Эрбитукс) EGFR1 КРР (без мутации K-RAS), рак органов головы и шеи
Панитумумаб (Вектибикс) EGFR1 КРР (без мутации K-RAS)
Гефитиниб (Иресса) EGFR1 НМРЛ (с мутацией в гене ErbBl),
Эрлотиниб (Тарцева) рак поджелудочной железы
Трастузумаб (Герцептин) HER2 ИЕК2+-РМЖ, HER2+, рак желудка
Лапатиниб (Тайверб) HER2 HER2+, РМЖ
Бевацизумаб (Авастин) VEGF РМЖ, КРР, НМРЛ, рак почки
Сорафениб (Нексавар) VEGFR/PDGFR/Raf Рак почки, рак печени
Сунитиниб (Сутент) VEGFR/PDGFR/c-Kit Рак почки, GIST
Пазопаниб (Votrient) VEGFR/PDGFR Рак почки
Иматиниб (Гливек) Brc/Abl, c-Kit, PDGFR РИ+-ХМЛ, РИ+-ОЛЛ, GIST, дерматофибросаркома, системный масто-цитоз (без мутации D816V)
III фаза испытаний
Фигитумумаб (CH-721,571) IGF-R НМРЛ
Ваталаниб (РТК-87) VEGFR/PDGFR/c-Kit ОТР
Афлиберцепт® VEGF Рак яичника, ОТР
Вадимезан (ASA404) Индукция апоптоза эндотелиоцитов по неясному механизму НМРЛ
Облимерсен (Genasense)© Bcl-2 Рецидивирующий резистентный ХЛЛ, меланома, ММ
Серым фоном обозначены препараты терапевтических МКА, белым - низкомолекулярные ингибиторы ферментов. ® - растворимый рецептор УЕСР; © - антисмысловой олигонуклеотид.
Однако при неопластическом росте часто возникают так называемые активирующие мутации ЕгЬВ1, в результате чего синтезируются конформа-ционно измененные «мутантные» формы рецепторов ЕСРШ, постоянная активность которых никак не связана с присутствием лиганда. В отношении таких активных рецепторов ингибиторы тирозин-киназы являются единственным инструментом подавления их активности. Ингибитор протеинкиназы ЕСРЫ гефитиниб (Иресса) используется в клинической практике с 2003 г. как препарат 2-3 линий при лечении НМРЛ, а в 2007 г. продемонстрировано, что по достигаемым результатам общей выживаемости он не уступает стандартной химиотерапии, значительно превосходя последнюю по безопасности и показателям качества жизни. Другой ингибитор ЕСРШ эрлотиниб (Тарцева) разрешен для лечения НМРЛ и рака поджелудочной железы (в комбинации с гемцитабином), а неселективный ингибитор протеинкиназ ЕСРШ/НЕК2 лапатиниб (Тайверб, Тайкерб) - для лечения НЕЫ2+-РМЖ (в комбинации с капецитабином у больных, ранее получавших Герцептин). Позднее было установлено, что близкие по структуре и механизму действия гефитиниб (Иресса) и эрлотиниб (Тарцева) значительно эффективнее подавляют активность «мутантной» формы рецептора ЕСРШ, чем его «дикий тип», в связи с чем сегодня определена категория больных НМРЛ, для которых гефетиниб (Иресса) показан в 1-й линии лечения: делеция в 19 экзоне или точечная мутация в 21 экзоне ЕгЬБ1, приводящая к замене Ь858К (замена лейцина на аргинин в положении 858) тиро-зинкиназного домена, значительно повышают чувствительность рецептора к ингибитору. Исследователи отмечают, что к обратимым ингибиторам протеинкиназ, к которым относятся указанные препараты, достаточно быстро развивается резистентность, связанная с нестабильностью БгЬБІ. Предполагается, что проблему удастся решить применением необратимых ингибиторов [3]. Перспективным подходом представляется воздействие одновременно на несколько протеинкиназ, опосредующих передачу сигнала по разным путям. Так, БїБШ-2992-ингибитор протеинкиназ ЕСРШ/НЕК2 - проходит II фазу клинических испытаний для лечения НМРЛ, а полифункциональный ингибитор ХЬ-647 протеинкиназ ЕСРШ/НЕК2/НЕК4/УЕСРК2/ЕрЬВ4 находится на той же стадии разработки для лечения ряда других солидных опухолей [26]. Несколько подобных препаратов также проходят I фазу клинического изучения. Рецептор инсулиноподобного фактора роста ЮЕ-Ш Семейство инсулинподобных ростовых факторов включает сам инсулин и инсулиноподобные факторы роста (ІСР) -1 и -2, которые имеют соответствующие рецепторы. При разработке противоопухолевых средств основное внимание уделяется ІСР-1 и его рецептору, для которых показано участие в развитие и прогрессировании разных типов опухолей [38]. Рецептор ІСР-Ш - это гетеротетрамер, состоящий из двух а-субъединиц (внеклеточных доменов) и двух Р-субъединиц (внутриклеточных доменов с тирозинки-назной активностью) [35]. После связывания лиганда рецептор претерпевает конформационное изменение и фосфорилируется, что приводит к трансактивации белков Бге и БИе с последующей передачей пролиферативного, митогенного и антиапоптогенного сигналов по уже упоминавшимся сигнальным путям через МАРК и РІЗК/А^тІШ.
Нарушение передачи сигнала через IGF-1R в моделях in vitro и in vivo тормозит рост и метастази-рование опухолей, а гиперэкспрессия IGF-1R сопровождается негативным прогнозом при многих типах опухолей, включая множественную миелому, рак предстательной железы, НМРЛ и рак почки [32].
Среди средств, влияющих на передачу сигнала через IGF-1R, дальше всего продвинулась разработка МКА. Так, полностью человеческие МКА против IGF-1R фигитумумаб (СР-751,871) проходят III фазу клинических испытаний для лечения поздних стадий НМРЛ [14]. На II фазе изучения было показано, что добавление этих МКА к комбинации карбоплатин + доцетаксел улучшает частоту эффекта и выживаемость без прогрессирования [23]. Также в рамках II фазы клинических испытаний изучается возможность применения фигиту-мумаба при ряде других солидных опухолей [47]. Однако эти исследования показали, что недостаточная селективность фигитумумаба в отношении рецептора IGF-lR может сопровождаться в качестве побочного эффекта нарушением функций инсулина и метаболизма глюкозы, в связи с чем продолжаются работы по созданию более селективных МКА против IGF-1R, а также поиск ингибиторов тирозинкиназы этого рецептора. Эти препараты пока находятся на ранних стадиях доклинического изучения и клинических испытаний [18].
Рецепторы с-Мвt, c-Kit и PDGFR Рецептор с-Меt - трансмембранный белок с тирозинкиназной активностью, который выделяют по его способности связывать фактор роста гепато-цитов (HGF), являющийся его единственным известным лигандом. Этот рецептор участвует в передаче сигналов, регулирующих пролиферацию, выживаемость и метастазирование опухолевых клеток [4]. После связывания HGF рецептор с-Меt подвергается аутофосфорилированию, что сопровождается передачей сигнала по путям Ras-Raf-MAPK, через белки Grb2, Gabl и далее на PI3K, фосфолипазу C-y, Shc, Src, Shp2, Shipl и STAT3. Ген с-Met является прото-онкогеном и его мутации, вызывающие перманентную активность рецептора, обнаружены в клетках рака желудка и почки [10; 50]. Гиперэкспрессия с-Met, вызванная транслокацией t(7;l), при которой ген попадает под контроль мощного промотора Trp, часто наблюдается при карциноме желудка, а также выявлена в клетках разных типов опухолей, в том числе эпителиального и мезенхимального происхождения, и в клетках гемобластозов [33]. Функция рецептора c-Met изучена недостаточно, однако его экспрессия в неопластических тканях позволяет рассматривать c-Met как потенциальную мишень для терапевтического воздействия. На начальных стадиях клинических испытаний находятся МКА AMG-102 против HGF и ряд других МКА и ингибиторов протеинки-назы с-Ме^ которые предполагается применять при раке почки и злокачественной глиоме [9].
c-Kit (CD117) - рецептор фактора стволовых клеток SCF (stem cell factor) - в норме высоко экспрессирован на гемопоэтических стволовых клетках, мультипотентных и миелоидных предшественниках; на общих лимфоидных предшественниках, клетках эндотелия, меланоцитах, герминальных клетках половых желез и интерстициальных клетках рецептор экспрессирован слабо. Высокий уровень экспрессии с-Kit часто сопровождает малигни-зацию: при лейкозах, меланоме, семиноме, GIST
оверэкспрессия c-Kit нередко сопровождается активирующими мутациями в 9; ll; l3 и l7 экзонах.
Рецепторы тромбоцитарного ФР PDGFR существуют в виде двух мономерных изоформ (PDGFR-a и PDGFR-Р), их лигандами являются го-мо- и гетеродимеры семейства PDGF: PDGF-A, -B, -C и -D, не активные в мономерном состоянии. После связывания рецептора с лигандом формируется го-мо- или гетеродимер рецептора (PDGFR-aa, -аР или -РР), состав которого зависит от состава димера лиганда (-AA, -AB, -BB, -CC или -DD). Димеризация сопровождается фосфорилированием молекулы рецептора, приводящим к появлению ее собственной тирозинкиназной активности. Подобно рецепторам EGFR, рецепторы PDGFR регулируют множество клеточных функций, генерируемые ими сигналы передаются по тем же сигнальным путям и активируют сходные исполнительные механизмы; общий вектор их действия направлен на активацию деления и подавление программы клеточной гибели.
Как и в отношении рецептора c-Met, пригодные для терапевтического использования МКА к рецепторам PDGFR и c-Kit, так же как их специфические ингибиторы, пока не созданы. Но мультифункцио-нальный ингибитор тирозинкиназ иматиниб (Гли-век), подавляющий в ряду прочих активность и этих рецепторов, показал клиническую эффективность при лечении ранее считавшихся инкурабель-ными GIST. На II фазу клинических испытаний перешел другой неселективный ингибитор проте-инкиназ XL-880, подавляющий тирозинкиназную активность рецепторов с-Мє^ PDGFR-p, с-Kit, VEGF-R2, FLT3, Tie-2 и Ron. Препарат испытывается для лечения рака почки, желудка и органов головы и шеи [47].
Ангиогенные/антиангиогенные факторы
и их рецепторы
Еще в 1970-х гг. было обнаружено, что опухоль не вырастает размером более 2 мм3 без формирования новых кровеносных сосудов, питающих опухолевую ткань [l2]. Это послужило толчком для активного исследования факторов, регулирующих процесс ангиогенеза, с целью разработки новых противоопухолевых средств. Был обнаружен эндотелиальный фактор роста сосудов (VEGF) и его рецептор VEGF-R, который также передает в клетку стимулирующие сигналы фактора роста фиб-робластов (FGF) и фактора роста гепатоцитов (HGF). Важную роль в адгезии новых эндотелиальных клеток к базальной мембране и друг к другу, необходимой для роста сосудов, играют рецепторы молекул клеточной адгезии - интегрины a5pl и avp3 (альфа-ню бета-три). Поиск ингибиторов указанных факторов привел к созданию нескольких противоопухолевых лекарств. Помимо препаратов, воздействующих на факторы регуляции ангиогене-
за, были разработаны средства, разрушающие уже сформировавшиеся сосуды.
Ингибиторы VEGF/VEGF-R
Как и описанные выше рецепторы EGFR, VEGF-R имеют несколько подтипов (-l, -2, -3) и содержат внеклеточный домен, связывающий лиганд, и внутриклеточный домен, обладающий тиро-зинкиназной активностью. Для блокады функций этих рецепторов разрабатываются низкомолекулярные ингибиторы протеинкиназ: на фармацевтический рынок уже выведено несколько лекарственных средств, другие проходят последние стадии клинических испытаний.
Так, неселективный ингибитор протеинкиназ сорaфениб (Нексавар) подавляет активность рецепторных тирозинкиназ VEGF-R и PDGFR, а также нерецепторной киназы Raf. Препарат разрешен для клинического применения при поздних стадиях рака почки и при неоперабельном раке печени. Решение об одобрении препарата принято на основании весьма скромных результатов его клинической эффективности [24], но она касается опухолей, ранее считавшихся абсолютно рефрактерными к лекарственному лечению. Аналогичный ингибитор VEGF-R/PDGFR/c-Kit сунитиниб (Сутент) разрешен для лечения рака почки и GIST’s. Недавно для лечения распространенного почечно-клеточного рака разрешен еще один ингибитор VEGF-R/PDGFR - na3ona-ниб (Votrient) [б], который также проходит исследования в рамках II и III фаз клинических испытаний для лечения различных солидных опухолей [З7]. Ингибитор VEGF-R/PDGFR/c-Kit вити, іиііиб (РТК-S7) находится на III фазе клинических испытаний для лечения КРР, а в рамках II фазы изучается возможность его применения при других типах солидных опухолей [45]. II фазу клинических исследований проходит ряд неселективных ингибиторов протеинкиназ, активных в отношении VEGF-R [47].
Терапевтические МКА против VEGF-R пока находятся на ранних стадиях изучения, но эффективным оказался противоположный подход - не блокада рецептора, а «ловушка» циркулирующего лиганда, VEGF, активно продуцируемого многими опухолями, что снижает концентрацию свободного ростового фактора и конкурентно ингибирует его связывание с рецептором. Препарат МКА к VEGF бевaцизумaб (Авастин) разрешен для лечения РМЖ (в комбинации с паклитакселом), КРР (в комбинации с фторпиримидинами), НМРЛ (в комбинации с препаратами платины) и светлоклеточного рака почки (в комбинации с интерфероном альфа-2а), а аналогичный по механизму действия препарат на основе химерного белка aфлиберцепт, представляющий собой растворимую форму рецептора и имеющий значительно большее сродство к VEGF, чем МКА, проходит III фазу клинических испытаний для лечения рака яичника [27] и КРР. Другие МКА против VEGF находятся на ранних стадиях клинической разработки [20].
Блокаторы интегринов
Интегрины - обширное семейство трансмембранных гликопротеинов, общее название которых произведено от выполняемой ими функции клеточной интеграции - обеспечении межклеточной и клеточно-матриксной адгезии. Структурно интегрины являются облигатными гетеродимерами, состоящими из одной а- и одной p-субъединицы одной из нескольких форм каждой: al-б (CD49a-f); aL, -M, -X (CDlla, b, c); av (CD51); pl (CD29), p2 (CD18), РЗ (CD61) и др. Конкретная субъединичная композиция димера определяет его специфичность. Всего у человека известно 24 вида интегринов, экс-трацеллюлярные домены которых могут выполнять двойную функцию: с одной стороны, они являются рецепторами компонентов внеклеточного матрикса (фибронектина, витронектина, коллагена, ламини-на), сывороточных адгезионных белков (компонентов системы комплемента, фибриногена) или молекул клеточной адгезии (ЮАМ - intracellular adhesion molecules: CD50, CD54 и др.), а с другой -формируют функционально-ассоциированные антигены (например, LFA-1), являющиеся лигандами для иных молекул межклеточного взаимодействия.
Являясь рецепторами молекул клеточной адгезии, интегрины лишены собственной протеинкиназ-ной активности [22], они выполняют роль молекулярного посредника между вне- и внутриклеточными белками. Так, экстрацеллюлярные Ы-концевые домены интегринов связываются с КСО-сайтами (трипеп-тид Ащ-СІу-Азр) лиганда, после чего С-концевые внутриклеточные участки формируют кластеры с цитозольными киназами, белками-адапторами и компонентами цитоскелета. Таким образом интегрины обеспечивают проведение сигналов в обе стороны клеточной мембраны: от внешнего окружения в клетку (инициируемое киназами фокальной адгезии деление фибробластов происходит только после их прикрепления к внеклеточному матриксу; напротив, утрата эпителиоцитом контакта с клеточным окружением активирует программу его гибели - анойкиз) и в противоположном направлении - инициация апопто-за (см. ниже) сопровождается разрушением адгезионных взаимодействий клетки с матриксом.
Таким образом интегрины участвуют в регуляции пролиферации, выживания, миграции клеток; их блокада подавляет метастазирование опухолей и ангиогенез, активирует клеточную гибель. Блокаду интегринов можно осуществить экранированием их центров связывания с КСО-сайтами лиганда путем применения соответствующих МКА или пептид-ных/псевдопептидных блокаторов рецепторов - неактивных ЫСО-содержащих структурных аналогов природных лигандов. Критичными для васкуляриза-ции опухоли мишенями являются экспрессированные на поверхности эндотелиоцитов интегрины абрі и отрЗ. Препарат МКА против интегрина абрі волоциксимаб прошел II фазу клинических испытаний для лечения метастатического светлоклеточного рака почки [49] и в настоящее время в рамках той же фазы изучается возможность его применения для лечения поздних стадий рака яичника и метастатического рака поджелудочной железы (в комбинации с гемцитабином) [47]. На этой же фазе испытаний находится препарат МКА против интегрина аvр3 этарацизумаб (Уіїяхігі) для лечения метастатической меланомы [17] и пептидный блокатор интегрина avр3 - циклический пентапептид циленгитид для лечения глиобластомы и рака предстательной железы [б; 42]. В целом антиинтегриновая терапия является относительно новым направлением в лекарственном лечении опухолей, оценивать клиническую эффективность и перспективу которого в настоящий момент преждевременно.
Средства, разрушающие сосуды (СРС)
СРС действуют путем нарушения кровоснабжения опухоли через уже существующие кровеносные сосуды. В предклинических исследованиях было показано, что эти препараты вызывают некроз ядра опухолевого очага, но при этом сохраняется жизнеспособное периферическое кольцо опухолевых клеток, которое, однако, доступно для воздействия высокомолекулярных противоопухолевых средств, например, цитостатиков и МКА [І9; 43]. Большинство СРС действуют путем нарушения стабильности тубулино-вого цитоскелета эндотелиоцитов, в результате чего нарушается способность эндотелиальных клеток к пролиферации, подвижности и межклеточному взаимодействию. В итоге между эндотелиальными клетками образуются щели, в которые выходит плазма крови. Локальная вязкость крови увеличивается, и при контакте тромбоцитов с обнаженной базальной мембраной запускается процесс свертывания с образованием тромбов и развитием некроза ткани.
Среди СРС наибольшее развитие получили препараты группы комбретастатинов - производные колхицина, которые вызывают деполимераризацию микротрубочек. Кроме того, они разрушают комплекс VE-кадхерин/р-катенин, необходимый для поддержания межклеточного контакта. Первый препарат этой группы - комбретастатин А4 фосфат (СА4Р) проходит II фазу клинических испытаний для применения в комбинации с цитостатиками при раке щитовидной железы, НМРЛ и некоторых других солидных опухолях [40]. На той же фазе находится еще несколько производных комбретастатина.
II фазу клинических исследований проходит препарат соблидотин (TZT-1027) - синтетическое производное токсина доластатина, выделенного из обитающего в Индийском океане моллюска Dolabela auricularia. Этот препарат предполагается применять для лечения НМРЛ и сарком [41]. Кроме того, производное флавоноидов вадимезан (ASA404, 5,6-ди-метилксантенон-4-уксусная кислота), в доклинических исследованиях вызывавший апоптоз эндотелиальных клеток по неясному механизму с участием транскрипционного фактора NF-kB, фактора некроза опухоли TNFa и сигнальной молекулы оксида азота [8], в настоящее время проходит III фазу клинических испытаний в комбинации с карбоплатином/доцетаксе-лом во 2-й линии терапии поздних стадий НМРЛ [25]. В рамках II фазы изучается эффективность этого препарата при раке яичника и гормонрезистентном раке предстательной железы [16].
Про-/антиапоптогенные факторы
и их рецепторы
Апоптоз или запрограммированная гибель клеток - процесс, имеющий ключевое значение не только для развития организма в периоды эмбрио-и онтогенеза, но и для обеспечения его нормальной жизнедеятельности. Некоторые авторы полагают, что одним из признаков опухолевой трансформации является способность клеток избегать апоптоза [15]. Это утверждение спорное, но экспериментально доказано: снижение способности опухолевых клеток к апоптозу приводит к повышению их химио- и радиорезистентности.
Программа апоптоза представляет собой каскад последовательных биохимических реакций, приводящий в действие механизм планомерного разрушения клеточной архитектуры с последующей утилизацией останков соседствующими макрофагами. Программа запускается различными факторами, действующими как внутри клетки, так и приходящими из внеклеточной среды. К первым относятся факторы внутриклеточного неблагополучия, в том числе неисправимые повреждения биомакромолекул - ДНК и белков - которые возникают при действии цитоток-сических соединений, окислительном стрессе, ионизирующем облучении и др. Ко вторым - опосредованные трансмембранными рецепторами сигналы цитокинов суперсемейства фактора некроза опухоли (TNFSF), нарушение адгезии и межклеточного взаимодействия, недостаток ростовых факторов. Оба пути передачи апоптогенного сигнала конвергируют в единый исполнительный механизм - каскадную активацию эффекторных каспаз - семейства цис-теиновых протеиназ, ключевыми субстратами которых являются белки ядерной ламины, поли-(АДФ-рибозо)-полимераза, белки цитоскелета, транскрипционный фактор NFkB, гистон Н1 и ингибитор ДНК-фрагментирующего фактора DFF (другое название -каспаза-активируемая ДНКаза CAD). В результате протеолиза этих субстратов разрушается ядерная
стенка, прекращаются репаративные процессы в ядре, дезинтегрируется цитоскелет и активированный DFF производит межнуклеосомную фрагментацию ДНК. На финальной стадии процесса погибающая клетка распадается на «апоптозные тела», фагоцитируемые ее соседями [1].
Однако начальные события формирования апоптогенного сигнала для альтернативных сигнальных путей принципиально различаются. Активированные TNF-подобные рецепторы непосредственно трансактивируют каспазный каскад, а сигналы внутреннего неблагополучия, исходящие от многочисленных и разнообразных внутриклеточных сенсоров, изменяют свойства мембран митохондрий, в результате чего происходит падение их трансмембранного потенциала и открытие транзи-торных пор, сквозь которые в цитозоль выходит ряд митохондриальных белков, в том числе белок дыхательной цепи цитохром с, флавопротеид AIF и белок SMAC/Diablo, каждый из которых является самостоятельным эффектором в выполнении программы апоптоза. Проницаемость мембраны митохондрий контролируется балансом про- и анти-апоптогенных белков соответственно семейств Bax (Bax, Bad, Bid, Bod, Bim, Bcl-XS, Noxa, Puma, BNip1) и Bcl-2 (Bcl-2, Bc1-Xl, Bcl-W, Bfl-1).
Наличие альтернативных путей активации апоптоза определило два направления поиска средств, перспективных таргетной терапии.
Проапоптогенные факторы
Экспрессия на поверхности опухолевых клеток специальных рецепторов смерти (DR - death receptors), запускающих программу гибели клетки по сигналу цитокинов суперсемейства TNFSF, может быть использована для медикаментозной активации апоптоза. Однако уже начальные клинические исследования TNFa и Fas-лиганда показали их высокую токсичность [39], связанную с широкой распространенностью рецепторов смерти TNFR-1 и Fas/Apo-1/CD95 на клетках большинства нормальных тканей. Впоследствии внимание было сконцентрировано на рецепторах группы Аро-2 другого цитокина суперсемейства TNFSF - лиганда TRAIL (TNF-related apoptosis inducing ligand), включающей функционально активные рецепторы DR4 и DR5, а также «рецепторы-обманки» DcR1 и DcR2, связывающие лиганд, но не генерирующие сигнал смерти. Первые два экспрессированы преимущественно в опухолевых клетках, в то время как на поверхности нормальных преобладают «обманки», в связи с чем для нормальных тканей TRAIL малоактивен [51]. Изучается противоопухолевая эффективность рекомбинантного TRAIL, а имитирующие действие природного лиганда активирующие МКА к DR4 (мапатуму-маб, HGS-ETR1) и к DR5 (AMG-655и лексатумумаб, HGS-ETR2) проходят II фазу клинических испытаний: первые - по показанию резистентного КРР [44] и НХЛ, а вторые - для лечения НМРЛ, КРР, рака поджелудочной железы и сарком [47].
Анти-апоптогенные факторы
Ген Bcl-2 - прото-онкоген, гиперэкспрессия которого является частой причиной развития резистентности опухолей к химиотерапии [11]. Степень экспрессии гена коррелирует со стадией прогрессии опухоли, а подавление биосинтеза его белкового продукта - митохондриального белка Bcl-2 - с помощью антикомплементарных олигонуклеотидов оказывает самостоятельное цитотоксическое действие на клетки лейкоза и лимфомы in vitro, а также усиливает эффект цитостатиков.
В исследованиях по III фазе добавление обли-мерсена (Сешзеике), препарата антикомплементарных олигонуклеотидов против МРНК Вс1-2, к комбинации флюдарабин + циклофосфан увеличивало частоту и длительность эффекта у больных рецидивирующим/резистентным ХЛЛ, а также увеличивало 3- и 5летнюю безрецидивную выживаемость [29]. В рамках II фазы изучается его эффективность при ряде солидных опухолей и гемобластозов [47]. На Ш фазах клинических испытаний находится неселективный ингибитор белков семейства Вс1-2 обатоклакс (0X015-070), который предполагается применять при НМРЛ, лимфомах, множественной миеломе, миелодисплазии [30]. В последнее время привлекает внимание другой эндогенный ингибитор апоптоза - белок сурвивин, кодируемый геном Вкс5. Он экспрессирован в клетках самых разных опухолей, но отсутствует в нормальных, дифференцированных тканях [28]. Его высокая экспрессия является фактором прогрессирования опухоли, рецидива и негативного прогноза [31], а подавление экспрессии анти-комплементарными олигонуклеотидами тормозит пролиферацию опухолевых клеток и вызывает их апоптоз [21]. Препарат ЬУ2181308, антикомплементарных олигонуклеотидов против Вж5, проходит II фазу клинических испытаний для лечения ХЛЛ и рака предстательной железы [34], а ингибитор сурвивина УМ-155 на той же фазе изучается для лечения поздних стадий НМРЛ [13].
Заключение
Благодаря накопленной информации о молекулярных механизмах опухолевого роста и закономерностях прогрессии опухолей, за два последних десятилетия создан и внедрен в клиническую практику целый ряд новых противоопухолевых лекарств патогенетического действия, существенно преобразивший арсенал химиотерапевтических средств.
Вместе с тем, о каких-либо революционных находках для лекарственного лечения опухолей говорить пока рано.
Доклинические исследования и клинические испытания новых лекарственных препаратов сталкиваются с теми же проблемами, какие существовали в химиотерапии ранее: невысокая эффективность, недостаточная избирательность действия, развитие лекарственной устойчивости сопровождают применение «таргетных» препаратов так же, как это наблюдается при использовании классических цито-статиков и цитотоксинов.
Тем не менее, выбранное направление поиска новых средств борьбы с опухолями следует считать перспективным, поскольку расширение арсенала лекарственных средств повышает свободу выбора для наиболее эффективных схем комбинированного лечения.
Литература
1. Блохин Д.Ю. Программированная гибель клеток в механизмах циторедуктивной терапии опухолевых заболеваний: В кн. «Клиническая онкогематология» под ред. проф. М. А. Волковой. - М.: Медицина,
2007. - С.200-16.
2. Герасимова Г.К. Механизм действия противоопухолевых препаратов (ibidem). - С.217-45.
3. Belani C.P. The role of irreversible EGFr inhibitors in the treatment of non-small cell lung cancer: overcoming resistance to reversible EGFR inhibitors // Cancer Invest. - 2010. - 28(4). - Р. 413-23.
4. Birchmeier C, Birchmeier W, Gherardi E., Vande Woude G.F. Met, metastasis, motility and more // Nat Rev Mol Cell Biol. - 2003. - 4. - Р. 915-25.
5. Bradley D.A., DaignaultS., Ryan CJ. etal. Cilengitide (EMD 121974, NSC 707544) in asymptomatic metastatic castration resistant prostate cancer patients: a randomized phase II trial by the prostate cancer clinical trials consortium // Invest New Drugs. - 2010 March 25, [Epub ahead of print] PubMed PMID: 20336348.
6. Bukowski R.M. Pazopanib: a multikinase inhibitor with activity in advanced renal cell carcinoma // Expert Rev Anticancer Ther. - 2010. - 10(5). - Р. 635-45.
7. Carpenter G., Cohen S. Epidermal growth factor // J Biol Chem. - 1990. - 265. - Р. 7709-12.
8. Ching L.M., Cao Z, Kieda C. et al. Induction of endothelial cell apoptosis by the antivascular agent 5,6-Dimethylxanthenone-4-acetic acid // Br J Cancer - 2002. - 86. - Р. 1937-42.
9. Davis I.J., McFadden A.W., Zhang Y. et al. Identification of the receptor tyrosine kinase c-Met and its ligand, hepatocyte growth factor, as therapeutic targets in clear cell sarcoma //Cancer Res. - 2010. - 70(2). -Р. 639-45.
10. Dharmawardana P.G., Giubellino A., Bottaro D.P. Hereditary papillary renal carcinoma type I // Curr Mol Med. - 2004. - 4. - Р. 855-68.
11. Fesik S.W. Promoting apoptosis as a strategy for cancer drug discovery//Nat Rev Cancer. - 2005. -5. - Р. 876-85.
12. Folkman J. Tumor angiogenesis: therapeutic implications // N Engl J Med. - 1971. - 285. - Р. 1182-6.
13. Giaccone G., Zatloukal P, Roubec J. et al. Multicenter phase II trial of YM155, a small-molecule suppressor of survivin, in patients with advanced, refractory, non-small-cell lung cancer // J Clin Oncol. - 2009. -27(27). - Р. 4481-6.
14. Gridelli C., Rossi A., Bareschino M.A. et al. The potential role of insulin-like growth factor receptor inhibitors in the treatment of advanced non-small cell lung cancer // Expert Opin Investig Drugs. -2010. - 19(5). - Р. 631-9.
15. Hanahan D, WeinbergR.A. The hallmarks of cancer // Cell. - 2000. - 100. - P. 57-70.
16. Head M., Jameson M.B. The development of the tumor vascular-disrupting agent ASA404 (vadimezan, DMXAA): current status and future opportunities // Expert Opin Investig Drugs. - 2010. - 19(2). - Р. 295-304.
17. Hersey P., Sosman J., O'Day S. et al. A randomized phase 2 study of etaracizumab, a monoclonal antibody against integrin alpha(v)beta(3), + or - dacarbazine in patients with stage IV metastatic melanoma // Cancer - 2010. - 116(6). - Р. 1526-34.
18. Hewish M., Chau I., Cunningham D. Insulin-like growth factor 1 receptor targeted therapeutics: novel compounds and novel treatment strategies for cancer medicine // Recent Pat Anticancer Drug Discov. - 2009. -4(1). - Р. 54-72.
19. Hinnen P., Eskens F.A. Vascular disrupting agents in clinical development // Br J Cancer. - 2007. - 96. - P. 1159-65.
20. Hsu J.Y., Wakelee H.A. Monoclonal antibodies targeting vascular endothelial growth factor: current status and future challenges in cancer therapy // BioDrugs. - 2009. - 23(5). - P. 289-304.
21. Hunter A.M., LaCasse E.C., Korneluk R.G. The inhibitors of apoptosis (IAPs) as cancer targets//Apoptosis. -
2007. - 12. - P. 1543-68.
22. Jin H., Varner J. Integrins: roles in cancer development and as treatment targets // Br J Cancer. - 2004. - 90. -P. 561-5.
23. Karp D.D, Paz-Ares L.G., Novello S. et al. High activity of the anti-IGF-IR antibody CP-751,871 in combination with paclitaxel and carboplatin in squamous NSCLC [abstract] // J Clin Oncol. - 2008. - 26(suppl). - P. 8015.
24. Llovet J.M, Ricci S., Mazzaferro V. et al. Sorafenib in advanced hepatocellular carcinoma // N Engl. J Med. -
2008. - 359. - P. 378-90.
25. McKeage M.J., Reck M., Jameson M.B. et al. Phase II study of ASA404 (vadimezan, 5,6-dimethylxanthenone-4-acetic acid/DMXAA) 1800mg/m(2) combined with carboplatin and paclitaxel in previously untreated advanced non-small cell lung cancer // Lung Cancer - 2009. - 65(2). - P. 192-7.
26. Minkovsky N, Berezov A. BIBW-2992, a dual receptor tyrosine kinase inhibitor for the treatment of solid tumors // Curr Opin Investig Drugs. - 2008. - 9(12). - P. 1336-46.
27. Moroney J.W., Sood A.K., Coleman R.L. Aflibercept in epithelial ovarian carcinoma // Future Oncol. - 2009. -5(5). - P. 591-600.
28. Nachmias B, Ashhab Y, Ben-Yehuda D. The inhibitor of apoptosis protein family (IAPs): an emerging therapeutic target in cancer // Semin Cancer Biol. - 2004. - 14. - P. 231-43.
29. O'Brien S, Moore J.O, Boyd T.E. et al. 5-year survival in patients with relapsed or refractory chronic lymphocytic leukemia in a randomized, phase III trial of fludarabine plus cyclophosphamide with or without oblimersen // J Clin Oncol. - 2009. - 27(31). - P. 5208-12.
30. Paik P.K., Rudin C.M., Brown A. et al. A phase I study of obatoclax mesylate, a Bcl-2 antagonist, plus topo-tecan in solid tumor malignancies // Cancer Chemother Pharmacol. - 2010 [Epub ahead of print] PubMed PMID: 20165849.
31. Paik S., Shak S., Tang G. et al. A multigene assay to predict recurrence of tamoxifen treated, node-negative breast cancer // N Engl J Med. - 2004. - 351. - P. 2817-26.
32. PollakM. Insulin-like growth factor-related signaling and cancer development // Recent Results Cancer Res. -2007. - 174. - P. 49-53.
33. Rosario M., BirchmeierW. How to make tubes: signaling by the Met receptor tyrosinekinase // Trends Cell Biol. - 2003. - 13. - P. 328-35.
34. Ryan B.M., O'Donovan N., Duffy M.J. Survivin: a new target for anti-cancer therapy // Cancer Treat Rev. -
2009. - 35(7). - P. 553-62
35. SachdevD, Yee D. Disrupting insulin-like growth factor signaling as a potential cancer therapy // Mol Cancer Ther. - 2007. - 6. - P. 1-12.
36. Sawyer T.K. Novel oncogenic protein kinase inhibitors for cancer therapy // Curr Med Chem Anticancer Agents - 2004. - 4. - P. 449-55.
37. Schutz F.A., Choueiri T.K, Sternberg C.N. Pazopanib: Clinical development of a potent anti-angiogenic drug // Crit Rev Oncol Hematol. - 2010 Apr 22. [Epub ahead of print] PubMed PMID: 20456972.
38. Sciacca L., Costantino A., Pandini G. et al. Insulin receptor activation by IGF-II in breast cancers: evidence for a new autocrine/paracrine mechanism // Oncogene - 1999. - 18. - P. 2471-9.
39. Sherman M.L., Spriggs D.R., Arthur K.A. et al. Recombinant human tumor necrosis factor administered as a 5-day continuous infusion in cancer patients: phase I toxicity and effects on lipid metabolism // J Clin Oncol. - 1988. - 6. - P. 344-50.
40. Siemann D. W, Chaplin D.J., Walicke P.A. A review and update of the current status of the vasculature-disabling agent combretastatin-A4 phosphate (CA4P) // Expert Opin Investig Drugs - 2009. - 18(2). - P. 189-97.
41. Singh R., Sharma M., Joshi P, Rawat D.S. Clinical status of anti-cancer agents derived from marine sources // Anticancer Agents Med Chem. - 2008. - 8(6). - P. 603-17.
42. Stupp R., Hegi M.E., Neyns B. et al. Phase I/IIa Study of Cilengitide and Temozolomide With Concomitant Radiotherapy Followed by Cilengitide and Temozolomide Maintenance Therapy in Patients With Newly Diagnosed Glioblastoma // J Clin Oncol. - 2010 May 3. [Epub ahead of print] PubMed PMID: 20439646.
43. TozerG.M, Kanthou C, BaguleyB.C. Disrupting tumour blood vessels // Nat Rev Cancer. - 2005. - 5. - P. 423-35.
44. Trarbach T., Moehler M., Heinemann V et al. Phase II trial of mapatumumab, a fully human agonistic monoclonal antibody that targets and activates the tumour necrosis factor apoptosis-inducing ligand receptor-1 (TRAIL-R1), in patients with refractory colorectal cancer // Br J Cancer. - 2010. - 102(3). - P. 506-12.
45. Wagner A.D, Arnold D, Grothey A.A. et al. Anti-angiogenic therapies for metastatic colorectal cancer // Cochrane Database Syst Rev. - 2009. - 3. - CD005392
46. Weiner G.J. Monoclonal antibody mechanisms of action in cancer // Immunol Res. - 2007. - 39. - P. 271-8.
47. Wen W. Ma and Alex A. Adjei. Novel Agents on the Horizon for Cancer Therapy // CA Cancer J Clin. -2009. - 59. - P. 111-37.
48. Yarden Y, SliwkowskiM.X. Untangling the ErbB signalling network // Nat Rev Mol Cell Biol. - 2001. - 2. -P. 127-37.
49. Yazji S., Bokowski R., Kondagunta V., Figlin R. Final results from phase II study of volociximab, an 5 1 anti-integrin antibody, in refractory or relapsed metastatic clear cell renal cell carcinoma (mCCRCC) [abstract] // J Clin Oncol. - 2007. - 18S(suppl). - P. 5094.
50. Yu J, Miehlke S., Ebert M.P. et al. Frequency of TPR-MET rearrangement in patients with gastric carcinoma and in first-degree relatives // Cancer - 2000. - 88. - P. 1801-6.
51. Ziegler D.S, Kung A.L Therapeutic targeting of apoptosis pathways in cancer // Curr Opin Oncol. - 2008. -20. - P. 97-103.
