Inhibitory proteasomów w terapii onkologicznej
Wioletta Romaniuk 1 , Agnieszka Ewa Ołdziej 1 , Justyna Zińczuk 2 , Janusz Kłoczko 1Abstrakt
Proteasomy to wieloenzymatyczne kompleksy wykazujące aktywność chymotrypsynopodobną, trypsynopodobną i kaspazopodobną, których podstawową funkcją jest udział w degradacji nieprawidłowych białek. Inhibicja proteasomów powoduje nagromadzenie patologicznych białek, aktywację kaspaz i śmierć komórki. Zależność wykorzystano w terapii chorób nowotworowych. Jako pierwszy na rynek został wprowadzony bortezomib u chorych z nawrotowym/opornym szpiczakiem plazmocytowym. Przedstawicielem drugiej generacji inhibitorów proteasomu jest karfilzomib, zatwierdzony przez FDA w 2012 r. W fazie badań klinicznych znajdują się cztery nowe inhibitory: ixazomib (MLN9780/MLN2238), delanzomib (CEP-18770), oprozomib (ONX0912/PR-047) i marizomib (NPI-0052).
Inhibitory proteasomów w terapii onkologiczne
Patogeneza chorób nowotworowych jest związana m.in. z zaburzeniem homeostazy między syntezą a degradacją poszczególnych białek komórkowych. Odkrycie mechanizmu degradacji białek za pomocą szlaku ubikwityna-proteasom (UPS, ubiquitin proteasome system) umożliwiło lepsze poznanie procesów zachodzących w komórce oraz mechanizmów, które je kontrolują. Układ ubikwityna-proteasom odpowiada za degradację białek o nieprawidłowej strukturze, wirusowych oraz białek o krótkim okresie półtrwania będących regulatorami cyklu komórkowego, apoptozy, sygnalizacji komórkowej czy ekspresji genów. Proces proteolizy jest skomplikowany i wymaga udziału wielu enzymów, nakładów energii pochodzącej z ATP, a także proteasomów – wieloenzymatycznych kompleksów, wewnątrz których odbywa się proteoliza [40].
Degradacji nie ulegają przypadkowe białka, lecz te, które wcześniej zostały naznaczone przez ubikwitynę (Ub, ubiquitin) w procesie ubikwitynacji. Proces składa się z kilku etapów, w których biorą udział enzymy: E1 (aktywujący ubikwitynę), E2 (przyciągający ubikwitynę) i E3 (wiążący ubikwitynę) zdolne do bardzo selektywnego rozpoznania substratu [27]. W pierwszym etapie E1 aktywuje ubikwitynę z udziałem ATP tworząc wysokoenergetyczne wią- zanie między glicyną na C-końcu ubikwityny z grupą –SH reszty cysteinowej w centrum E1. Następnie cząsteczka Ub zostaje przeniesiona na substrat. Powstaje wiązanie izopeptydowe między aktywowanym C-końcem Ub i grupą ε-aminową jednej z reszt lizynowych obecnych w białku. Proces powtarza się aż do utworzenia łańcucha poliubikwitynowego, który zostaje rozpoznany przez proteasom [32]. W komórkach eukariotycznych wyróżnia się proteasomy 20S i 26S. Jedynie proteasomy 26S (1500- 2000 kDa) są zdolne do degradacji ubikwitynowanych bia- łek. Składają się z rdzeniowego kompleksu katalitycznego o stałej sedymentacji 20S (proteasom 20S, około 700 kDa) i dwóch kompleksów regulatorowych PA700 (19S) umiejscowionych na obydwu końcach rdzenia. Proteasom 20S jest zbudowany z 4 pierścieni, które ułożone jedne na drugim tworzą strukturę przypominającą beczułkę. Każdy pierścień składa się z 7 różnych podjednostek, których masa waha się 20-35 kDa. Pierścienie zewnętrzne są utworzone z podjednostek α, natomiast wewnętrzne z podjednostek β [2,34]. Jedynie podjednostki β są enzymami proteolitycznymi i wykazują odpowiednio: aktywność chymotrypsynopodobną (podjednostka β5), trypsynopodobną (β2) i kaspazopodobną (β1) [20].
W narządach układu immunologicznego w odpowiedzi na działanie cytokin uwalnianych z komórek we wczesnych stadiach zakażenia wirusowego (INF-γ bądź TNF-α), powstają odpowiedniki proteasomów, zwane immunoproteasomami (20Si ) [28,30]. Analogicznie do proteasomów zawierają podjednostki katalityczne: β1i (LMP-2), β2i (LMP-10, MECL1), β5i (LMP-7) oraz kompleks aktywatora PA28 (11S). Podjednostki β2i i β5i wykazują większą aktywność proteolityczną niż podjednostki β2 i β5 proteasomów [28]. Immunoproteasomy degradują głównie białka powstałe podczas stresu oksydacyjnego oraz wytwarzają polipeptydy, które są prezentowane jako antygeny w ramach MHC I [28,30].
Podwyższone stężenie immunoproteasomów wykazano w wielu chorobach zapalnych i immunologicznych (choroba Crohna, wrzodziejące zapalenie okrężnicy, choroba zapalna jelit i zapalenie wątroby), a także w chorobach nowotworowych (szpiczak plazmocytowy, nowotwór płuc i stercza). W nowotworach nerek, przełyku, skóry, a także głowy i szyi, zaobserwowano obniżone stężenie immunoproteasomów. Badania z wykorzystaniem modeli zwierzęcych choroby Alzheimera oraz choroby Huntingtona, wykazały zwiększoną ekspresję podjednostek β1i i β5i [30]. W grasicy wykryto swoisty podtyp immunoproteasomu tzw. tymoproteasom, którego jednostka katalityczna β5t, wykazuje swoistą aktywność enzymatyczną oraz bierze udział w selekcji tymocytów [28].
Degradacja białek przez UPS stanowi wewnątrzkomórkowy system kontroli zapobiegającej nagromadzeniu się defektywnych białek. W przebiegu chorób nowotworowych komórki nowotworowe stają się niestabilne genetycznie i syntetyzują ogromne ilości nieprawidłowych białek. Zablokowanie rozkładu takich białek przez inhibicję proteasomów powoduje ich nagromadzenie w świetle siateczki śródplazmatycznej doprowadzając do aktywacji kaspaz i śmierci komórki. Dlatego też związki hamujące aktywność proteasomów są obecnie wykorzystywane w terapii nowotworowej [40]. Istnieją przesłanki aby wykorzystać pomiar stężenia i aktywno- ści proteasomów do monitorowania wyników leczenia pacjentów. Wstępne doniesienia literaturowe wykazują obniżenie stężenia i aktywności proteasomów po zastosowaniu chemioterapii w stosunku do wartości uzyskanych przed włączeniem leczenia u pacjentów chorych na szpiczaka plazmocytowego odpowiadających na leczenie [22,33].
Pierwszym inhibitorem proteasomów zastosowanym u pacjentów z chorobami nowotworowymi jest bortezomib. Lek jest pochodną kwasu boronowego, odznacza się dużą swoistością oraz szybko i odwracalnie hamuje chymotrypsynopodobną aktywność kompleksu proteasomalnego 20S. Aktywność bortezomibu wykazano w wielu typach nowotworów. Okazało się, że jest on bardziej cytotoksyczny dla proliferujących komórek nowotworowych niż komórek prawidłowych [1]. Bortezomib hamuje aktywność czynnika transkrypcyjnego NF-κB indukując tym samym apoptozę komórek nowotworowych. W wyniku pobudzania komórek, np. przez cytokiny, stres środowiskowy, chemioterapię, radioterapię, dochodzi do aktywacji kaskady sygnałów, które aktywują kinazę białkową IKK. Następnie IKK fosforyluje dwie reszty serynowe w N-końcowej domenie regulatorowej inhibitora i zostaje rozpoznany przez ligazę ubikwitynową E3, która poddaje inhibitor ubikwitynacji. Tak naznaczone białko jest degradowane w proteasomie. Degradacja inhibitora I-κB wywołuje aktywację NF-κB, który przemieszcza się z cytoplazmy do jądra komórkowego, gdzie nasila transkrypcję genów odpowiedzialnych za syntezę cytokin prozapalnych, białek antyapoptotycznych, molekuł adhezyjnych, białek biorących udział w procesie angiogenezy. NF-κB hamuje także transkrypcję genów odpowiedzialnych za syntezę białek proapoptotycznych [16,23]. Inhibitory proteasomów hamują aktywność NF-κB przez blokowanie degradacji jego inhibitora, co prowadzi do zmniejszenia ekspresji białek odpowiadających za przeżycie, rozwój i proliferację komórek nowotworowych.
Bortezomib jest zarejestrowany do leczenia chorych na szpiczaka plazmocytowego (MM, multiple myeloma), którzy byli poddani przynajmniej jednemu cyklowi leczenia, a od niedawna do leczenia pacjentów z nowo rozpoznanym szpiczakiem plazmocytowym [42]. Należy jednak podkreślić, iż bortezomib indukuje apoptozę nie tylko komórek nowotworowych szpiczaka plazmocytowego [21], ale również raka trzustki [7,46], stercza, jajnika [17] oraz raka głowy i szyi [52]. Trwają badania nad zastosowaniem tego inhibitora w różnego typu chłoniakach oraz nowotworach złośliwych, takich jak czerniak złośliwy, mięsak, niedrobnokomórkowy rak oskrzela, rak stercza, jajnika, piersi, płuc, nerek, okrężnicy, żołądka i nowotwór centralnego układu nerwowego [53].
Druga generacja inhibitorów proteasomów
Po wprowadzeniu na rynek bortezomibu, jego zastosowanie w praktyce klinicznej przyniosło ogromny sukces, jednak występujące w czasie jego przyjmowania neuropatia obwodowa, trombocytopenia oraz oporność skłoniły badaczy do poszukiwania nowych związków, równie skutecznie hamujących aktywność proteasomów, ale mniej toksycznych dla prawidłowych komórek. Doprowadziło to do opracowania nowych związków należą- cych do tzw. drugiej generacji inhibitorów proteasomów. Trwają badania oceniające farmakodynamikę, dawkę, schemat podania oraz profil ich bezpieczeństwa. Przedstawicielem tej grupy jest karfilzomib, który w 2012 r. został zatwierdzony przez Amerykańską Agencję ds. Żywności i Leków (US FDA, US Food and Drug Administration) do leczenia pacjentów ze szpiczakiem plazmocytowym, u których po zastosowaniu, co najmniej dwóch schematów leczenia, w tym kombinacji bortezomibu i leku immunomodulującego, nastąpił nawrót choroby lub progresja choroby w ciągu dwóch miesięcy od zakończenia terapii. W fazie badań znajdują się cztery inne inhibitory: ixazomib (MLN9780/MLN2238), delanzomib (CEP-18770), oprozomib (ONX0912/PR-047) oraz marizomib (NPI-0052) [1]. Krótką charakterystykę tych związków oraz ich wzory strukturalne przedstawiają: tabela 1 i rycina 1.
Pochodne kwasu boronowego
MLN9780 oraz CEP-18770, podobnie jak bortezomib, są pochodnymi kwasu boronowego i hamują głównie podjednostkę β5 proteasomu, a wynik inhibicji w tkance nowotworowej wydaje się dłuższy w porównaniu z bortezomibem [12]. Ponadto MLN9780 oraz CEP-18770 hamują angiogenezę, osteoklastogenezę oraz aktywację czynnika jądrowego NF-κB. Wykazują silne działanie antyszpiczakowe, jak również wykazują dużą aktywność w stosunku do innych nowotworów wywodzących się z układu krwiotwórczego, co zostało potwierdzone w badaniach in vitro i in vivo [12,26]. Oba inhibitory mogą być podawane doustnie, co znacznie ułatwia ich dozowanie.
MLN9708
MLN9708 (cytrynian ixazomibu) ulega hydrolizie do postaci aktywnej farmakologicznie, MLN2238 (ixazomib), która głównie hamuje podjednostkę β5 proteasomu [3,18], a przy większym stężeniu również podjednostki β1 i β2 [3]. Jest to pierwszy doustny inhibitor proteasomów, który poddano badaniom klinicznym. W badaniach przeprowadzonych na bioptatach tkankowych różnych nowotworów litych wykazano znaczną dystrybucję ixazomibu do tkanek nowotworowych [5]. W monoterapii, wykazał przeciwnowotworowe działanie, z dobrym profilem bezpieczeństwa, u pacjentów ze szpiczakiem plazmocytowym, chłoniakami oraz guzami litymi [25,29,48]. Przezwyciężał oporność na bortezomib, bez wpływu na żywotność zdrowych komó- rek oraz wykazywał synergistyczne działanie z lenalidomidem, vorinostatem i deksametazonem u pacjentów z nowo rozpoznanym szpiczakiem plazmocytowym [41]. Ponadto ixazomib u pacjentów z MM hamuje tworzenie osteoklastów, resorpcję kości oraz nasila osteoplastogenezę i aktywność osteoblastów [19]. U chorych na przewlekłą białaczkę limfocytową (CLL) MLN9708 powodował, zależne od dawki, obniżenie stężenia białka bcl-2 oraz zmniejszoną żywotność komórek nowotworowych spowodowaną zwiększoną przepuszczalnością błony mitochondrialnej komórek [37]. Obecnie prowadzi się 29 badań klinicznych z udziałem tego związku. Trwają badania III fazy, w których MLN9708 podawany jest chorym z nawrotowym szpiczakiem plazmocytowym łącznie z lenalidomidem i deksametazonem. Wyniki tych badań nie zostały jeszcze opublikowane. Trwają również badania mające na celu zastosowanie MLN9780 do leczenia chorych na amyloidozę [3].
CEP-18770
CEP-18770 (delanzomib), równie silnie jak bortezomib, hamuje proteasomy cechując się przy tym mniejszą aktywnością cytotoksyczną [38]. W przeciwieństwie do bortezomibu wykazuje aktywność przy podawaniu doustnym [3]. W mysim modelu szpiczaka plazmocytowego przełamywał oporność na melfalan oraz zwiększał przeciwnowotworowe działanie bortezomibu zarówno w warunkach in vitro, jak i in vivo [45]. Pierwsza faza badań klinicznych z udziałem delanzomibu wykazała jego korzystny profil bezpieczeństwa przy braku neurotoksyczności i liniową farmakokinetyką w osoczu. W związku z długim okresem półtrwania CEP-18770, tygodniowy plan dawkowania może zmniejszać ryzyko jego kumulacji w organizmie [18]. W ostatnich badaniach wykazano, iż delanzomib w połączeniu z deksametazonem i/lub lenalidomidem skuteczniej redukuje liczbę komórek nowotworowych i dłużej hamuje ich wzrost w porównaniu z działaniem delanzomibu w monoterapii lub w dublecie z deksametazonem lub lenalidomidem [45]. Obecnie prowadzone są dwa badania z udziałem chorych z opornym/nawrotowym szpiczakiem plazmocytowym. Badanie dotyczące dozowania delanzomibu pacjentom z chłoniakiem nieziarniczym i guzami litymi zostało zakończone, lecz wyników dotąd nie opublikowano [53].
Epoksyketony
Karfilzomib oraz oprozomib w budowie zawierają epoksydowy keton, który stereoselektywnie reaguje z katalityczną resztą treoniny, obecną w cząsteczce proteasomu blokując ją nieodwracalnie. Przywrócenie aktywności tej struktury jest możliwe wyłącznie przez syntezę nowej postaci. W badaniach przedklinicznych oba związki wykazują działanie antyresorpcyjny oraz anaboliczne związane z wytwarzaniem i mineralizacją kości przez osteoblasty [10].
Karfilzomib
Karfilzomib silnie hamuje aktywność chymotrypsynopodobną, a także nieco słabiej kaspazopodobną proteasomu 20S [15]. W badaniach in vitro na liniach komórkowych wywodzących się z różnych typów nowotworów ludzkich wykazuje działanie przeciwnowotworowe porównywalne z bortezomibem, pokonując oporność na ten lek [24]. W przeciwieństwie do bortezomibu, karfilzomib nie hamuje proteaz serynowych o działaniu neuroprotekcyjnym, dlatego nie wywołuje polineuropatii obwodowej [4]. Wykazuje synergiczne działanie z inhibitorami deacetylaz histonów: vorinostatem oraz SNDX- 275 u pacjentów z chłoniakiem z komórek płaszcza [14]. W mysim modelu raka płuc i raka odbytu z docetakselem (rak płuca) lub lizosomalną doksorubicyną (rak odbytu), karfilzomib znacznie ograniczał wzrost guza [13].
Karfilzomib jest pierwszym inhibitorem drugiej generacji inhibitorów proteasomów zatwierdzonym przez FDA. Jego skuteczność potwierdziło głównie badanie II fazy PX-171-004, w którym był podawany 266 chorym z nawrotowym/opornym szpiczakiem plazmocytowym. Pacjenci wcześniej leczeni byli schematami w skład, których wchodziły m.in. bortezomib, lanalidomid oraz talidomid [47]. Karfilzomib zastosowany w monoterapii spowodował 23,7% całkowitych odpowiedzi przy medianie czasu trwania odpowiedzi u tych pacjentów 7,8 miesiąca. Całkowity czas przeżycia wyniósł 15,6 miesięcy. Ponadto karfilzomib był aktywny w grupach pacjentów z niekorzystnymi prognostycznie aberracjami cytogenetycznymi. Najczęstszymi działaniami niepożądanymi karfilzomibu były powikłania hematologiczne: niedokrwistość i małopłytkowość, rzadziej obserwowano neuropatię obwodową głównie I i II stopnia. U chorych na opornego/nawrotowego szpiczaka plazmocytowego, poddawanych nie więcej niż trzem liniom leczenia i nieotrzymujących wcześniej bortezomibu, po zastosowaniu karfilzomibu w monoterapii uzyskano 52,5% całkowitych odpowiedzi [54]. W początkowym okresie jest badanie III fazy FOCUS, które obejmuje 315 pacjentów z opornym/ nawrotowym szpiczakiem plazmocytowym. Pacjenci zostali losowo przydzieleni do jednego z dwóch schematów leczenia: karfilzomib w monoterapii i steroid podawany opcjonalnie w kombinacji z cyklofosfamidem. Wstępne doniesienia wykazały, iż nie ma statystycznie znaczącej różnicy całkowitego przeżycia między tymi dwoma grupami [51]. Ostatnie badania wykazały, że nie jest konieczne dostosowywanie dawkowania karfilzomibu u pacjentów z upośledzonym funkcjonowaniem nerek. Trwają badania w celu potwierdzenia i rozszerzenia dotychczasowych ustaleń, w tym ocena upośledzenia funkcji nerek w terapii skojarzonej (karfilzomib z lenalidomidem i małą dawką deksametazonu, CRd) [6]. Opublikowane wyniki badania II fazy PX-171-006 potwierdziły skuteczność podawania karfilzomibu z lenalidomidem i małą dawką deksametazonu chorym z nawrotowym/ postępującym szpiczakiem plazmocytowym. Wykazano szybkie i trwałe klinicznie działanie leczenia CRd, które musi zostać jeszcze potwierdzone w badaniach III fazy [55]. Opierając się na roli karfilzomibu w połączeniu z lekami immunomodulującymi oceniano kombinację karfilzomib z pomalidomidem i deksametazonem (Car- -Pom-d). W I/II fazie badań schemat był dobrze tolerowany i osiągnął wysoki odsetek całkowity odpowiedzi (ORR 64%). Przedmiotem badań są również nowe kombinacje wykorzystujące karfilzomib m.in. z ARRY-520, inhibitora białka wrzeciona kariokinetycznego [51]. Ostatnio opublikowane zostały wyniki podsumowujące badanie III fazy ASPIRE. Analizie poddano 792 chorych na opornego/nawrotowego szpiczaka plazmocytowego. Pacjenci poddani byli terapii wg jednego z dwóch schematów leczenia: karfilzomib, lenalidomid, deksametazon vs lenalidomid i deksametazon. Mediana czasu prze- życia wolnego od progresji wyniosła odpowiednio 26,3 miesięcy vs 17,6 miesiąca w przypadku grupy kontrolnej (p=0,0001). Świadczy to o tym, że dodanie karfilzomibu do lenalidomidu i deksametazonu spowodowało znaczną poprawę przeżycia wolnego od progresji i korzystny stosunek korzyści do ryzyka [50].
Oprozomib (ONX-0912)
Oprozomib jest analogiem karfilzomibu, selektywnie hamuje aktywność chymotrypsynopodobną proteasomu 20S oraz wykazuje silne działanie przeciwnowotworowe [10]. Najnowsze badania przedkliniczne dowodzą, że oprozomib pobudza komórki NK i nie wykazuje toksyczności w stosunku do zdrowych komórek hematopoetycznych [3,10]. Oprozomib podawany doustnie równie skutecznie jak karfilzomib hamuje wzrost nowotworu. Lek indukuje apoptozę linii komórkowej nowotworów głowy i szyi przez zwiększenie ekspresji białek proapoptotyczny BIK [3]. Trwają badania fazy Ib/II u pacjentów ze szpiczakiem plazmocytowym, makroglobulinemią Waldenströma i chłoniakiem z komórek płaszcza [53]. Zakończono badanie I fazy z zastosowaniem oprozomibu podawanego doustnie, w dniach 1-5 w 14-dniowym cyklu, pacjentom z zaawansowanymi guzami litymi. Najczęściej obserwowane objawy niepożądane dotyczyły układu pokarmowego i były zbliżone do tych obserwowanych na modelach zwierzęcych [35]. Wyniki badań nie zostały do tej pory opublikowane.
β-LAKTONY
NPI-0052 (Marizomib, Salinosporamid A) jest naturalnym β-laktonem otrzymywanym ze szczepu morskiego promieniowca Salinispora tropica. Pierścień β-laktonowy w sposób nieodwracalny hamuje trzy aktywności proteasomu: chymotrypsynopodobną, trypsynopodobną oraz kaspazopodobną [9]. W odróżnieniu od bortezomibu który aktywuje apoptozę głównie za pośrednictwem kaspazy-9, NPI-0052 aktywuje ją szlakiem zależnym od kaspazy-8. NPI-0052 w komórkach MM wrażliwych i opornych na bortezomib indukuje apoptozę oraz skuteczniej niż bortezomib hamuje NF-κB [39]. Wykazuje ponadto silne działanie synergistyczne z lenalidomidem oraz bortezomibem, co może być wykorzystane w przyszłości w terapii szpiczaka plazmocytowego [11]. Zaletą tego inhibitora jest możliwość podawania go doustnie. Obecnie znajduje się w I fazie badań klinicznych, w któ- rych uczestniczą pacjenci z zaawansowanymi nowotworami hematologicznymi oraz guzami litymi. Wstępne badania, w których podawano inhibitor dożylnie, jeden raz w tygodniu, wykazały, iż charakteryzuje się dobrym profilem bezpieczeństwa i skutecznością, bez znaczącej polineuropatii, neutropenii oraz trombocytopenii [49]. W innym badaniu, w którym podawano 0,5 mg/m2 NPI- 0052 dożylnie, dwa razy w tygodniu, przez trzy miesięce chorym na MM opornym na leczenie bortezomibem, NPI-0052 wykazywał silne działanie anty-szpiczakowe, wydłużał znacząco przeżycie chorych oraz czas wolny od progresji [43]. Obecnie planowane są dalsze badania mające na celu ocenę skuteczności leczenia NPI-0052 w skojarzeniu z lenalidomidem oraz deksametazonem u chorych na szpiczaka plazmocytowego.
Podsumowanie
Odkrycie ubikwityno-proteasomalnej degradacji białek przez Avrama Hershko i Aarona Ciechanovera z Izraela oraz Irwina Rose z USA, zostało uhonorowane w 2004 r. Nagrodą Nobla w dziedzinie chemii [8]. Odkrycie stworzyło nowe możliwości terapeutyczne i zapoczątkowało badania nad związkami, które aktywują lub hamują szlak degradacji białek. Nieprawidłowości w funkcjonowaniu szlaku ubikwityna-proteasom odgrywają istotną rolę w patogenezie chorób neurodegeneracyjnych (choroba Alzheimera, Parkinsona, Huntingtona), genetycznych (mukowiscydoza, zespoły Angelmana, Liddle’a) oraz nowotworowych (rak jajnika, płuc, okrężnicy, białaczka mieloblastyczna) [36]. W chorobach nowotworowych wzrasta aktywność proteasomów, dlatego też wyzwaniem stało się stworzenie związków hamujących funkcjonowanie tych struktur.
Wieloletnie badania nad swoistymi, niskocząsteczkowymi inhibitorami proteasomów, zaowocowały wprowadzeniem na rynek bortezomibu, pierwszego inhibitora zarejestrowanego do leczenia nawrotowego/opornego szpiczaka plazmocytowego. Trwające obecnie próby oceniają skutki jego działania w połączeniu z innymi lekami u pacjentów z nowotworami układu krwiotwórczego oraz u pacjentów z guzami litymi. Z powodu obserwowanej podczas przyjmowania bortezomibu neuropatii obwodowej oraz trombocytopenii rozpoczęto poszukiwanie innych związków, mniej toksycznych oraz bardziej swoistych, które równie skutecznie hamują proteasom. Trwają badania kliniczne czterech nowych inhibitorów należących do drugiej generacji. W 2012 r. karfilzomib został zarejestrowany do leczenia pacjentów z MM.
Wstępne badania wskazują, iż inhibitory drugiej generacji w porównaniu z bortezomibem cechują się mniejszą cytotoksycznością, pokonują oporność na konwencjonalną chemioterapię, a możliwość podawania ich doustnie znacznie ułatwia ich dozowanie.
Wyniki badań przedklinicznych i klinicznych oceniających działanie nowych inhibitorów proteasomów są bardzo obiecujące i wskazują na ich dużą skuteczność w leczeniu pacjentów z chorobami nowotworowymi.
Przypisy
- 1. Adams J.: Development of the proteasome inhibitor PS-341. Oncologist,2002; 7: 9-16
Google Scholar - 2. Adams J.: The proteasome: structure, function, and role in thecell. Cancer Treat. Rev., 2003; 29 (Suppl. 1): 3-9
Google Scholar - 3. Allegra A., Alonci A., Gerace D., Russo S., Innao V., Calabrò L.,Musolino C.: New orally active proteasome inhibitors in multiplemyeloma. Leuk. Res., 2014; 38: 1-9
Google Scholar - 4. Arastu-Kapur S., Anderl J.L., Kraus M., Parlati F., Shenk K.D., LeeS.J., Muchamuel T., Bennett M.K., Driessen C., Ball A.J., Kirk C.J.:Nonproteasomal targets of the proteasome inhibitors bortezomiband carfilzomib: a link to clinical adverse events. Clin. Cancer Res.,2011; 17: 2734-2743
Google Scholar - 5. Bacco A.D., Berger A., Gupta N., Gao F., Blakemore S., Qian M.,Chen S., Stringer B., Yang Y., Liu R., Tirrell S., Bowman D., SmithD.C., Sullivan D., Infante J.R. i wsp.: Tumor drug distribution andtarget engagement of MLN9708, an investigational proteasome inhibitor,in patients with advanced solid tumors. J. Clin. Oncol., 2012; 30 (Suppl.): 3077 (abstr.)
Google Scholar - 6. Badros A.Z., Vij R., Martin T., Zonder J.A., Kunkel L., Wang Z.,Lee S., Wong A.F., Niesvizky R.: Carfilzomib in multiple myelomapatients with renal impairment: pharmacokinetics and safety. Leukemia,2013; 27: 1707-1714
Google Scholar - 7. Bold R.J., Virudachalam S., McConkey D.J.: Chemosensitizationof pancreatic cancer by inhibition of the 26S proteasome. J. Surg.Res., 2001; 100: 11-17
Google Scholar - 8. Bury M., Niemierko A.: Proteasomalna degradacja białek komórkowych.Postępy Biol. Kom., 2005; 32: 435-448
Google Scholar - 9. Chauhan D., Catley L., Li G., Podar K., Hideshima T., Velankar M.,Mitsiades C., Mitsiades N., Yasui H., Letai A., Ovaa H., Berkers C., NicholsonB., Chao T.H., Neuteboom S.T., Richardson P., Palladino M.A.,Anderson K.C.: A novel orally active proteasome inhibitor inducesapoptosis in multiple myeloma cells with mechanisms distinct fromBortezomib. Cancer Cell, 2005; 8: 407-419
Google Scholar - 10. Chauhan D., Singh A.V., Aujay M., Kirk C.J., Bandi M., CiccarelliB., Raje N., Richardson P., Anderson K.C.: A novel orally active proteasomeinhibitor ONX0912 triggers in vitro and in vivo cytotoxicityin multiple myeloma. Blood, 2010; 116: 4906-4915
Google Scholar - 11. Chauhan D., Singh A.V., Ciccarelli B., Richardson P.G., PalladinoM.A., Anderson K.C.: Combination of novel proteasome inhibitorNPI-0052 and lenalidomide trigger in vitro and in vivo synergisticcytotoxicity in multiple myeloma. Blood, 2010; 115: 834-845
Google Scholar - 12. Chauhan D., Tian Z., Zhou B., Kuhn D., Orlowski R., Raje N., RichardsonP., Anderson K.C.: In vitro and in vivo selective antitumor activityof a novel orally bioavailable proteasome inhibitor MLN9708against multiple myeloma cells. Clin. Cancer Res., 2011; 17: 5311-5321
Google Scholar - 13. Dajee M, Aujay M, Demo S, Jiang J., Krik C., Lee S., Parlati F., SheildJ., Sun M., Suzuki E.: The selective proteasome inhibitor carfilzomibin combination with chemotherapeutic agents improves anti-tumorresponse in solid tumor xenograft models. Eur. J. Cancer, 2008; 6(Suppl.): 75
Google Scholar - 14. Dasmahapatra G., Lembersky D., Son M.P., Attkisson E., Dent P.,Fisher R.I., Friedberg J.W., Grant S.: Carfilzomib interacts synergisticallywith histone deacetylase inhibitors in mantle cell lymphomacells in vitro and in vivo. Mol. Cancer Ther., 2011; 10: 1686-1697
Google Scholar - 15. Demo S.D., Kirk C.J., Aujay M.A., Buchholz T.J., Dajee M., Ho M.N.,Jiang J., Laidig G.J., Lewis E.R., Parlati F., Shenk K.D., Smyth M.S., SunC.M., Vallone M.K., Woo T.M., Molineaux C.J., Bennett M.K.: Antitumoractivity of PR-171, a novel irreversible inhibitor of the proteasome.Cancer Res., 2007; 67: 6383-6391
Google Scholar - 16. Escarega E.O., Fuentes-Alexandro S., Garcia-Carrasco M., GaticaA., Zamora A.: The transcription nuclear factor-kappa B and cancer.Clin. Oncol., 2007; 19: 154-161
Google Scholar - 17. Frankel A., Man S., Elliott P., Adams J., Kerbel R.S.: Lack of multicellulardrug resistance observed in human ovarian and prostatecarcinoma treated with the proteasome inhibitor PS-341. Clin. CancerRes., 2000; 6: 3719-3728
Google Scholar - 18. Gallerani E., Zucchetti M., Brunelli D., Marangon E., NoberascoC., Hess D., Delmonte A., Martinelli G., Böhm S., Driessen C., DeBraud F., Marsoni S., Cereda R., Sala F., D’Incalci M., Sessa C.: A firstin human phase I study of the proteasome inhibitor CEP-18770 inpatients with advanced solid tumours and multiple myeloma. Eur.J. Cancer, 2013; 49: 290-296
Google Scholar - 19. Garcia-Gomez A., Quwaider D., Canaveses M., Ocio E.M., Tian Z.,Blanco J.F., Berger A.J., Ortiz-de-Solorzano C., Hernández-Iglesias T.,Martens A.C., Groen R.W., Mateo-Urdiales J., Fraile S., Galarraga M.,Chauhan D., San Miguel J.F., Raje N., Garayoa M.: Preclinical activityof the oral proteasome inhibitor MLN9708 in myeloma bone disease.Clin. Cancer Res., 2014; 20: 1542-1554
Google Scholar - 20. Groll M., Heinemeyer W., Jäger S., Ullrich T., Bochtler M., WolfD.H., Huber R.: The catalytic sites of 20S proteasomes and their rolein subunit maturation: a mutational and crystallographic study. Proc.Natl. Acad. Sci. USA, 1999; 96: 10976-10983
Google Scholar - 21. Hideshima T., Richardson P., Chauhan D., Palombella V.J., ElliottP.J., Adams J., Anderson K.C.: The proteasome inhibitor PS-341inhibits growth, induces apoptosis, and overcomes drug resistancein human multiple myeloma cells. Cancer Res., 2001; 61: 3071-3076
Google Scholar - 22. Jakob C., Egerer K., Liebisch P., Türkmen S., Zavrski I., KuckelkornU., Heider U., Kaiser M., Fleissner C., Sterz J., Kleeberg L., FeistE., Burmester G.R., Kloetzel P.M., Sezer O.: Circulating proteasomelevels are an independent prognostic factor for survival in multiplemyeloma. Blood, 2007; 109: 2100-2105
Google Scholar - 23. Jurczyszyn A., Skotnicki A.B.: Proteasome inhibition as a noveltherapeutic target in neoplasmatic diseases. Adv. Clin. Exp. Med.,2006; 15: 309-320
Google Scholar - 24. Kuhn D.J., Chen Q., Voorhees P.M., Strader J.S., Shenk K.D., SunC.M., Demo S.D., Bennett M.K., van Leeuwen F.W., Chanan-Khan A.A.,Orlowski R.Z.: Potent activity of carfilzomib, a novel, irreversibleinhibitor of the ubiquitin-proteasome pathway, against preclinicalmodels of multiple myeloma. Blood, 2007; 110: 3281-3290
Google Scholar - 25. Kumar S, Bensinger W, Reeder CB, Zimmerman T.M., BerensonJ.R., Liu G., Berg D., Gupta N., Di Bacco A., Hui A.M., NiesvizkyR.: Weekly dosing of the investigational oral proteasome inhibitorMLN9708 in patients (pts) with relapsed/refractory multiple myeloma(MM): A phase I study. J. Clin. Oncol., 2012; 30 (suppl.): abstr. 8034
Google Scholar - 26. Kupperman E., Lee E.C., Cao Y., Bannerman B., Fitzgerald M.,Berger A., Yu J., Yang Y., Hales P., Bruzzese F., Liu J., Blank J., GarciaK., Tsu C., Dick L., Fleming P., Yu L., Manfredi M., Rolfe M., Bolen J.:Evaluation of the proteasome inhibitor MLN9708 in preclinical modelsof human cancer. Cancer Res., 2010; 70: 1970-1980
Google Scholar - 27. Li W., Tu D., Brunger A.T., Ye Y.: A ubiquitin ligase transfers preformedpolyubiqutin chains from a conjugating enzyme to a substrate.Nature, 2007; 446: 333-337
Google Scholar - 28. Maliński M., Cichocki M.: Inhibicja aktywności proteasomu jakonowa strategia w terapii i chemioprewencji nowotworów. PostępyHig. Med. Dośw., 2013; 67: 90-106
Google Scholar - 29. Martin P., Chang J.E., Rifkin R.M., Hui A.M., Berg D., Gupta N., LiuG., Di Bacco A., Assouline S.E.: MLN9708, an investigational proteasomeinhibitor, in patients (pts) with relapsed/refractory lymphoma:emerging data from a phase I dose-escalation study. J. Clin. Oncol.,2012; 30 (Suppl.): 8064 (abstr.)
Google Scholar - 30. Miller Z., Ao L., Kim K.B., Lee W.: Inhibitors of the immunoproteasome:current status and future directions. Curr. Pharm. Des.,2013; 19: 4140-4151
Google Scholar - 31. Moreau P., Richardson P.G., Cavo M., Orlowski R.Z., San MiguelJ.F., Palumbo A., Harousseau J.L.: Proteasome inhibitors in multiplemyeloma: 10 years later. Blood, 2012; 120: 947-959
Google Scholar - 32. Nagy V., Dikic I.: Ubiquitin ligase complexes: from substrate selectionto conjugational specificity. Biol. Chem., 2010; 391: 163-169
Google Scholar - 33. Oldziej A., Bolkun L., Galar M., Kalita J., Ostrowska H., RomaniukW., Kloczko J.: Assessment of proteasome concentration andchymotrypsin-like activity in plasma of patients with newly diagnosedmultiple myeloma. Leuk. Res., 2014; 38: 925-930
Google Scholar - 34. Orlowski M., Wilk S.: Catalytic activites of the 20S proteasome,a multicatalytic proteinase complex. Arch. Biochem. Biophys., 2000;383: 1-16
Google Scholar - 35. Papadopoulos K.P., Mendelson D., Tolcher A.W., Patnaik A., BurrisH.A., Rasco D., Bendell J.C., Gordon M., Kato G., Wong H., BombaD., Lee S., Gillenwater H.H., Woo T., Infante J.: A phase I, open-label,dose-escalation study of the novel oral proteasome inhibitor ONX
Google Scholar - 36. Paul S.: Dysfunction of the ubiquitin-proteasome system in multipledisease conditions: therapeutic approaches. Bioessays, 2008;30: 1172-1184
Google Scholar - 37. Paulus A., Masood A., Miller K.C., Khan A.N., Akhtar D., AdvaniP., Foran J., Rivera C., Roy V., Colon-Otero G., Chitta K., Chanan-KhanA.: The investigational agent MLN2238 induces apoptosis and iscytotoxic to CLL cells in vitro, as a single agent and in combinationwith other drugs. Br. J. Haematol., 2014; 165: 78-88
Google Scholar - 38. Piva R., Reggeri B., Williams M., Costa G., Tamagno I., Ferrero D.,Giai V., Coscia M., Peola S., Massaia M., Pezzoni G., Allievi C., PescalliN., Cassin M., di Giovine S. i wsp.: CEP-18770 a novel, orally activeproteasome inhibitor with a tumor-selective pharmacologic profilecompetitive with bortezomib. Blood, 2008; 111: 2765-2775
Google Scholar - 39. Potts B.C., Lam K.S.: Generating a generation of proteasomeinhibitors: from microbial fermentation to total synthesis of salinosporamideA (Marizomib) and other salinosporamides. Mar. Drugs,2010; 8: 835-880
Google Scholar - 40. Qureshi N., Vogel S.N., Van Way C.3rd, Papasian C.J., QureshiA.A., Morrison D.C.: The proteasome: a central regulator of inflammationand macrophage function. Immunol. Res., 2005; 31: 243-260
Google Scholar - 41. Richardson P.G., Berdeja J.G., Niesvizky R., Lonial S., Roy V., HariP., Berg D., Liu G., Gupta N., Di Bacco A., Hui A.M., Kumar S.: Oralweekly MLN9708, an investigational proteasome inhibitor, in combinationwith lenalidomide and dexamethasone in patients (pts) withpreviously untreated multiple myeloma (MM): A phase I/II study. J.Clin. Oncol., 2012; 30(Suppl.): 8033 (abstr.)
Google Scholar - 42. Richardson P.G., Mitsiades C., Schlossman R., Ghobrial I., HideshimaT., Munshi N., Anderson K.C.: Bortezomib in the front-line treatmentof multiple myeloma. Expert Rev. Anticancer Ther., 2008; 8:1053-1072
Google Scholar - 43. Richardson P.G., Spencer A., Cannell P., Harrison S.J., Catley L.,Underhill C., Zimmerman T.M., Hofmeister C.C., Jakubowiak A.J.,Laubach J.P., Palladino M.A., Longenecker A.M., Lay A., Wear S., LloydG.K. i wsp.: Phase I clinical evaluation of twice-weekly marizomib(NPI-0052), a novel proteasome inhibitor, in patients with relapsed/refractory multiple myeloma (MM). ASH Annual Meeting Abstracts,2011; 118: 302
Google Scholar - 44. Sanchez E., Li M., Li J., Wang C., Chen H., Jones-Bolin S., HunterK., Ruggeri B., Berenson J.R.: CEP-18770 (delanzomib) in combinationwith dexamethasone and lenalidomide inhibits the growth ofmultiple myeloma. Leuk. Res., 2012; 36: 1422-1427
Google Scholar - 45. Sanchez E., Li M., Steinberg J.A., Wang C., Shen J., Bonavida B.,Li Z.W., Chen H., Berenson J.R.: The proteasome inhibitor CEP-18770enhances the anti-myeloma activity of bortezomib and melphalan.Br. J. Haematol., 2010; 148: 569-581
Google Scholar - 46. Shah S.A., Potter M.W., McDade T.P., Ricciardi R., Perugini R.A.,Elliott P.J., Adams J., Callery M.P.: 26S proteasome inhibition inducesapoptosis and limits growth of human pancreatic cancer. J. Cell. Biochem.,2001; 82: 110-122
Google Scholar - 47. Siegel D.S., Martin T., Wang M., Vij R., Jakubowiak A.J., Lonial S.,Trudel S., Kukreti V., Bahlis N., Alsina M., Chanan-Khan A., Buadi F.,Reu F.J., Somlo G., Zonder J. i wsp.: A phase 2 study of single-agentcarfilzomib (PX-171-003-A1) in patients with relapsed and refractorymultiple myeloma. Blood, 2012; 120: 2817-2825
Google Scholar - 48. Smith D.C., Sullivan D., Infante J.R., Kauh J.S., Siu L.L., VlahovicG., Thompson J.A., Gupta N., Di Bacco A., Liu G., KalebicT.: MLN9708,an investigational proteasome inhibitor, in patients (pts) with solidtumors: Update phase I results. J. Clin. Oncol., 2012; 30 (suppl.): abstr.e13603
Google Scholar - 49. Spencer A., Millward M., Mainwaring P., Harrison S., Catley L.,Townsend A., Sukumaran S., Longenecker A.M., Palladino M.A., LloydG.K., Neuteboom S., Padrik P., Spear M.A., Price T.: Phase I clinicaltrial of the novel structure proteasome inhibitor NPI-0052. ASH AnnualMeeting Abstract, 2009; 114: 2693
Google Scholar - 50. Stewart A.K., Rajkumar S.V., Dimopoulos M.A., Masszi T., SpickaI., Oriol A., Hájek R., Rosinol L., Siegel D.S., Mihaylov G.G., GoranovaMarinovaV., Rajnics P., Suvorov A., Niesvizky R., Jakubowiak A.J.i wsp.: Carfilzomib, lenalidomide, and dexamethasone for relapsedmultiple myeloma. N. Engl. J. Med., 2015; 372: 142-152
Google Scholar - 51. Sugumar D., Keller J., Vij R.: Targeted treatments for multiplemyeloma: specific role of carfilzomib. Pharmgenomics. Pers. Med.,2015; 8: 23-33
Google Scholar - 52. Sunwoo J.B., Chen Z., Dong G., Yeh N., Crowl Bancroft C., SausvilleE., Adams J., Elliott P., Van Waes C.: Novel proteasome inhibitorPS-341 inhibits activation of nuclear factor-κB, cell survival, tumorgrowth, and angiogenesis in squamous cell carcinoma. Clin. CancerRes., 2001; 7: 1419-1428
Google Scholar - 53. US National Institute of Health. ClinicalTrails.gov. 2014. www.clinicaltrial.gov (13.10.2015)
Google Scholar - 54. Vij R., Wang M., Kaufman J.L., Lonial S., Jakubowiak A.J., StewartA.K., Kukreti V., Jagannath S., McDonagh K.T., Alsina M., BahlisN.J., Reu F.J., Gabrail N.Y., Belch A., Matous J.V. i wsp.: An open-label,signle-arm, phase 2 (PX-171-004) study of single agent carfilzomib inbortezomib-naive patients with relapsed and/or refractory multiplemyeloma. Blood, 2012; 119: 5661-5670
Google Scholar - 55. Wang M., Martin T., Bensinger W., Alsina M., Siegel D.S., KavalerchikE., Huang M., Orlowski R.Z., Niesvizky R.: Phase 2 dose-expansionstudy (PX-171-006) of carfilzomib, lenalidomide, and low-dosedexamethasone in relapsed or progressive multiple myeloma. Blood,2013; 122: 3122-3128
Google Scholar - 912. in patients with advanced refractory or recurrent solid tumors.J. Clin. Oncol., 2011; 29 (Suppl.): 3075 (abstr.)
Google Scholar