Proteasomy w terapii onkologicznej - rozmowa z prof. dr hab. Jakubem Gołębiem oraz dr Tomaszem Stokłosą

Transkrypt

1 Proteasomy w terapii onkologicznej - rozmowa z prof. dr hab. Jakubem Gołębiem oraz dr Tomaszem Stokłosą Rozmowa z prof. dr hab. Jakubem Gołębiem oraz dr Tomaszem Stokłosą z Zakładu Immunologii Centrum Biostruktury AM w Warszawie. Zastosowanie proteasomów w terapii onkologicznej. RK: Czy inhibitory proteasomów znajdują zastosowanie w terapii onkologicznej? Prof. dr hab. Jakub Gołąb: Obecnie mamy jeden zarejestrowany inhibitor proteasomów, jest to bortezomib. Jest to boronowana pochodna aldehydowa, bardzo skutecznie hamująca proteasom, zarejestrowana do leczenia szpiczaków. Próbuje się ją stosować w innych nowotworach, jednak próby leczenia guzów litych są na razie nieskuteczne. RK: Do czego dokładnie służą proteasomy? Prof. dr hab. Jakub Gołąb: Proteasomy są to bardzo skomplikowane struktury odpowiedzialne za degradację białek wewnątrz komórki. Składają się one z wielu podjednostek, które tworzą coś w rodzaju cylindra, przez który przeciskają się rozwinięte łańcuchy białek przeznaczonych do degradacji. 30%-40% białek wytwarzanych przez rybosomy jest od samego początku, z różnych powodów uszkodzona. Takie białka muszą być usunięte z komórki - do tego właśnie służą proteasomy. RK: Jak proteasom rozpoznaje defektywne białka? Prof. dr hab. Jakub Gołąb: Komórki mają złożony układ enzymów, jest ich co najmniej kilkadziesiąt, odpowiedzialnych za ubikwitynację, czyli za oznakowanie białek, które przeznaczone są do usunięcia. Oprócz uszkodzonych białek również szereg prawidłowych polipeptydów jest ubikwitynowanych w komórce i kierowanych do proteasomów są to np. białka, które regulują cykl komórkowy, procesy związane z apoptozą (samobójczą śmiercią komórek). RK: Dlaczego szpiczaki są wrażliwe na inhibitory proteasomów a guzy lite nie? Prof. dr hab. Jakub Gołąb: Początkowo zakładano, że zahamowanie aktywności proteasomów będzie głównie wpływać na białka odpowiedzialne za regulację cyklu komórkowego, czy też zmuszających komórkę do popełnienia apoptozy. Wiele badań in vitro potwierdzało tę tezę, jednak obecnie wydaje się, że inhibitory proteasomów działają głównie poprzez upośledzenie degradacji defektywnych białek w komórce. Dochodzi do sytuacji, w której przy zablokowanych proteasomach gromadzi się bardzo dużo białek w świetle siateczki śródplazmatycznej. Konsekwencją tego jest to, co nazywamy stresem siateczki śródplazmatycznej. Stan ten rozpoznawany jest przez układy enzymatyczne, doprowadza to między innymi do aktywacji kaspazy-12. Szpiczaki są to nowotwory Activeweb Medical Solutions. Wszelkie prawa zastrzeżone. str. 1/5

2 wywodzące się z różnych etapów rozwoju limfocytów B. Komórki takie wytwarzają duże ilości przeciwciał albo ich fragmentów (np. pojedynczych łańcuchów). Musimy zdać sobie sprawę, że aktywowany limfocyt B, który przekształca się w komórkę plazmatyczną, która jest komórką produkującą największe ilości białka w naszym organizmie (2 tys. przeciwciał na sekundę). Szpiczaki też tworzą tak duże ilości białek w tym również defektywnych. Zablokowanie rozkładu defektywnych białek generuje ogromny stres siateczki - dlatego szpiczaki są tak wrażliwe. W innych guzach litych metabolizm komórek jest również większy niż w komórkach niestransformowanych, więc inhibitory proteasomów w badaniach in vitro działają przeciwnowotworowo, ale stres siateczki nie jest tak wielki, co jest równoznaczne z niskim efektem terapeutycznym. Dr Tomasz Stokłosa: Musimy pamiętać, że mechanizm, o którym mówił prof. Gołąb jest jednym z najbardziej prawdopodobnych wariantów, tak naprawdę nie wiemy w stu procentach jak działają inhibitory proteasomów. Możemy sobie wyobrazić, że proteasomy są swoistym recycling centers w komórce. Naukowcy pokładali nadzieje, że nowotwór będąc niestabilny genetycznie ma dużo więcej defektywnych białek. Generalnie pomysł był taki, że jeżeli zablokujemy to recycling center w komórce zdrowej to ona sobie przez pewien czas poradzi z tym problemem, natomiast komórka nowotworowa, która tych,,śmieci" ma o wiele więcej, szybciej się zasypie i przestanie istnieć. Wadą tej teorii jest to, że mechanizm ten nie tłumaczy dlaczego lek jest skuteczny klinicznie tylko w przypadku szpiczaka. Również w naszym zakładzie prowadziliśmy badania nad mechanizmami działania przeciwnowotworowego inhibitorów proteasomów, w tym ich działaniu antyangiogennym. Myślę, że jest to jeden z wielu leków, który wszedł do kliniki zanim poznaliśmy w pełni mechanizm jego działania. RK: Czy cząsteczki inhibitorów są wystarczająco małe aby mogły dobrze penetrować tkanki? Dr Tomasz Stokłosa: Inhibitory proateasomów są lekami niskocząsteczkowymi i bez problemu docierają do wszystkich tkanek. RK: Panie Doktorze czy te związki obciążone są dużą ilością działań niepożądanych? Dr Tomasz Stokłosa: Niestety bortezomib obciążony jest dużą ilością działań niepożądanych głównie jedną z przyczyn jest atom boru w cząsteczce leku. Bortezomib jest neurotoksyczny - powoduje neuropatie obwodowe, działa też toksycznie na szpik. Także nie jest to na pewno lek idealny i też nie jest to lek celowany. Jest to raczej przeciwieństwo leku celowanego, ponieważ proteasomy są obecne we wszystkich komórkach. Trzeba tu dodać, że poszukiwanie nowego leku nie musi wiązać się zawsze z poszukiwaniem konkretnego celu. Sukces bortezomibu pokazuje, że leki nieswoiste również mogą okazać się skuteczne w terapii onkologicznej. RK: Czy u Panów w ośrodku badawczym przeprowadzano badania nad inhibitorami proteasomów? Prof. dr hab. Jakub Gołąb: Tak, przez kilka lat prowadziliśmy badania nad właściwościami przeciwnowotworowymi inhibitorów proteasomów. RK: Czy takie badania generują duże koszty i czy w Polsce są na to środki finansowania? Prof. dr hab. Jakub Gołąb: Badania przedkliniczne nie są tak drogie jak badania kliniczne jednak jak na warunki polskie generują bardzo duże koszty. Trzeba sobie zdawać sprawę, że oprócz nowoczesnego sprzętu w badaniach tych wykorzystywane są coraz droższe, bo coraz Activeweb Medical Solutions. Wszelkie prawa zastrzeżone. str. 2/5

3 nowocześniejsze, odczynniki. Utrzymanie nowoczesnej aparatury badawczej to dodatkowe, niekiedy bardzo wysokie koszty. W Polsce finansowanie badań nie przekracza 0,6% PKB. To kropla w morzu potrzeb. Część z tych pieniędzy i tak nie trafia do nauki, a różnymi drogami np. do wspomagania przemysłu. Na pewno plusem jest to, że możemy starać się, o granty z Unii Europejskiej, prócz tego wspiera nas Fundacja Nauki Polskiej oraz prywatni sponsorzy - których cały czas szukamy. Dr Tomasz Stokłosa: Wszystko zależy jak głęboko chcemy wejść w dany temat. Możemy na przykład zatrzymać się na pewnym etapie i zaproponować jeden prawdopodobny mechanizm, który niekoniecznie okaże się tym najważniejszym. Klasyczny przykład to teoria działaniu inhibitorów proteasomu poprzez hamowanie czynnika transkrypcyjnego NFkappa B. Naukowcy kurczowo trzymali się tej teorii, a na dzień dzisiejszy wiadomo już, że ten mechanizm nie może być jedynym odpowiedzialny za działanie przeciwnowotworowe tych substancji. RK: Panie Profesorze czy istnieją bardziej swoiste mechanizmy, leki trafiające w bardziej konkretny cel? Prof. dr hab. Jakub Gołąb: Cały czas poszukuje się niskocząsteczkowych inhibitorów poszczególnych kinaz, enzymów uczestniczących w najbardziej kluczowych szlakach przekazywania sygnału. Poszukiwane są inhibitory receptorów dla czynników wzrostu, inhibitory czynników transkrypcyjnych, czy też innych białek zaangażowanych w progresję nowotworów. Dr Tomasz Stokłosa: Tak naprawdę,,gorączka" wokół tego rodzaju leków zaczęła się od zarejestrowanego w 2001 roku imatynibu (Glivec). Lek ten hamuje swoiście kinazę tyrozynową BCR/ABL, jak się później okazało hamuje on również kilka innych kinaz receptorowych. Onkogenna kinaza tyrozynowa BCR/ABL jest produktem genu bcr/abl który powstaje wskutek translokacji fragmentów chromosomów (i zawartych na nich genów). BCR/ABL jest jednym z najlepiej poznanych białek onkogennych, jest ono odpowiedzialne za transformację nowotworową komórek macierzystych szpiku i rozwój przewlekłej białaczki szpikowej. Niedawno zostały opublikowane badania z pięcioletnim stosowaniem imatynibu, które dowiodły, że jest to lek, który nie tylko indukuje remisję białaczki na poziomie hematologicznym i cytogenetycznym, ale wydłuża życie chorych. Tutaj kolejny raz spotykamy się z przykładem, nauki na błędach. Na początku wydawało się, że możemy bezkarnie zahamować, BCR-ABL imatynibem, ponieważ sądzono, że prawidłowa kinaza cabl potrzebna jest normalnej komórce tylko w bardzo specyficznych przypadkach, kiedy na przykład uszkodzona jest nić DNA. Reasumując sądzono, że normalna zdrowa komórka nie potrzebuje kinazy cabl zbyt często. Niestety kilka tygodni temu opublikowano badania pokazujące, że imatynib jest może być kardiotoksyczny. To świadczy, że jeszcze niewiele wiemy o kinazie cabl. Prawdopodobnie pośredniczy ona w hamowaniu stresu siateczki i kiedy poprzez działanie imatynibu wywołamy stres siateczki może to spowodować działania niepożądane. Wprawdzie nie przekreśla to przyszłości imatynibu, którego miejsce w terapii jest niepodważalne, ale na pewno stawia pod dużym znakiem zapytania wiarę, że opracowany zostanie swoisty lek, który niszczyłby komórki nowotworowe nie uszkadzając zdrowych. Śladem imatynibu poszła cała lawina badań nad inhibitorami kinaz tyrozynowych (zarówno receptorowych jak i niereceptorowych). Pojawiają się już następcy Glivecu - silniejsze inhibitory kinazy BCR-ABL, które przy okazji mogą hamować inne kinazy na przykład dasatinib hamujący przy okazji inną kinazę - Src. Przykładami inhibitorów kinaz receptorowych są inhibitory EGF - gefitynib i erlotynib. Oba te inhibitory wzbudziły wielkie nadzieje, jeżeli chodzi o leczenie raka płuc. Niestety okazały się skuteczne klinicznie tylko u niewielkiego odsetka chorych Activeweb Medical Solutions. Wszelkie prawa zastrzeżone. str. 3/5

4 RK: Co powoduje, że lek działa na niewielki odsetek pacjentów? Prof. dr hab. Jakub Gołąb: Wynikało to z tego, że lek działał tylko na pacjentów, którzy mieli konkretne mutacje tego receptora. Niemniej niewykluczone, że właśnie taka będzie przyszłość niskocząsteczkowych inhibitorów. Dla każdego z nich będzie znaleziona odpowiednia populacja ludzi, z określoną mutacją, gdzie efekt terapeutyczny będzie wysoce prawdopodobny. To oczywiście będzie się wiązało z bardzo kosztowną diagnostyką, nie tylko trzeba będzie rozpoznać nowotwór, ale również rozpoznać, jakie konkretne mutacje są w nim obecne. RK: Jakie są szanse zastosowania w tej diagnostyce mikromacierzy? Prof. dr. hab.jakub Gołąb: Pojawia się tu nadzieja, że zastosowanie mikromacierzy przyspieszy proces diagnostyczny. Co prawda mikromacierze nie są jeszcze zarejestrowane w diagnostyce onkologicznej, ale jest bardzo wiele prób klinicznych w tej dziedzinie. Zastosowanie mikromacierzy w diagnostyce ma swoich zwolenników i przeciwników, ponieważ nie są to badania wysoce specyficzne. Niektórzy specjaliści twierdzą, że badania takie trzeba powtarzać kilka razy żeby mieć pewność czy jest to odchylenie od normy, czy artefakt powstały podczas badania. Aktualna cena tych badań bardzo ogranicza ich stosowanie. B[Dr Tomasz Stokłosa: Po pierwsze ceny tych badań z roku na rok maleją, kilka lat temu badania takie wykonywane były tylko w kilkunastu klinikach na świecie. W tej chwili już w kilku klinikach w Polsce prowadzi się badania mikromacierzowe. Poszukuje się w tej chwili tak zwanych wzorców, zestawu kilku, kilkunastu tysięcy genów, które dałyby nam nie tylko szanse na rozpoznanie choroby, ale też wytypowanie do konkretnej terapii. Przykładem mogą tu być bardzo heterogenne chłoniaki, wczesne sklasyfikowanie jest kluczowe dla dalszej terapii. Moim zdaniem na przekonywujące wyniki w tej dziedzinie musimy czekać 5 do 10 lat. RK: Czy w terapii przeciwciałami monoklonalnymi stosuje się głównie cele typu receptor na czynnik wzrostu? Dr Tomasz Stokłosa: Najpopularniejsze jest celowanie w jakiś istotny receptor, ale nie zawsze. Przykładami takich przeciwciał stosowanych z sukcesem w klinice są: rytuksymab, przeciwciało anty-cd20 stosowane w chłoniaku, czy trastuzumab, przeciwciało anty-egfr (erbb2), czyli receptorowi z rodziny receptorów dla naskórkowego czynnika wzrostu, stosowane w raku piersi. Tak naprawdę do dzisiaj, mimo olbrzymiego sukcesu klinicznego tych przeciwciał, nie wiadomo na pewno, jak one działają in vivo. Postuluje się dwa mechanizmy działania. Mechanizm immunologiczny, czyli przeciwciało klasycznie opsonizuje komórkę docelową, i ta komórka jest niszczona przez dopełniacz lub przez komórkę potrafiącą wywierać efekt cytotoksyczności zależnej od przeciwciał jak np. komórka NK czy makrofag. Druga teoria zakłada, że mechanizm immunologiczny nie jest tak istotny jak to, że przeciwciała wiążąc się z receptorem przekazując sygnał do apoptozy. Badania in vitro pokazują, że oba te mechanizmy mogą zachodzić. Prof. dr hab. Jakub Gołąb: Na dzień dzisiejszy szala przechyla się bardziej na korzyść działania na układ odpornościowy. Wydaje się, że podstawowym mechanizmem jest aktywacja dopełniacza. Musimy wziąć pod uwagę, że mechanizmów może być bardzo dużo. W zależności od typu przeciwciała od rodzaju nowotworu to może być albo aktywacja układu odpornościowego, cytotoksyczności komórkowej zależnej od przeciwciał, albo mechanizmy blokowania receptorów. Dr Tomasz Stokłosa: W przypadku trastuzumabu, wydaje się przeważać mechanizm polegający Activeweb Medical Solutions. Wszelkie prawa zastrzeżone. str. 4/5

5 na blokadzie receptorów ErbB2 i sygnale do apoptozy., Ciekawostką jest fakt, że nie jest znany fizjologiczny ligand ErbB2, który hetrodimeryzuje (łączy się) z innym receptorem dla EGF-u. Przyłączenie transtuzumabu nie dopuszcza do tej interakcji i do przekazywania sygnału do wnętrza komórki. To jeden z dowodów na to, że nie musimy szukać koniecznie unikalnego celu na komórce nowotworowej, bo receptory dla EGF są obecne na wszystkich komórkach nabłonkowych. Klucz polega na tym, że jest spora grupa nowotworów piersi, które mają zwiększoną ekspresję tego receptora nawet krotnie, wtedy trastuzumab jest skuteczny. Czyli cel może być wspólny na komórce nowotworowej i zdrowej, ale jeżeli komórka nowotworowa jest bardziej narażona na atak to przeciwciało jest skuteczne. Warto podkreślić, że trastuzumab jest przeciwciałem modelowym, jest jedynym przeciwciałem, co do którego wykazano w dużych badaniach klinicznych synergizm w połączeniu z chemioterapią. Mówimy wtedy o immunochemioterapii, jednej z najskuteczniejszych metod leczenia nowotworów. Prof. dr hab. Jakub Gołąb: Próbuje się również modyfikować przeciwciała. Celem tej strategii jest oczywiście zwiększenie ich skuteczności. Do przeciwciał można doczepiać radioizotopy, chemioterapeutyki lub toksyny pochodzenia np. bakteryjnego lub roślinnego. Tu znowu pojawiają się nam przeciwciała anty-cd20, które w połączeniu z radioizotopami są już zarejestrowane. Dr Tomasz Stokłosa: Chodzi tu konkretnie o dwie cząsteczki: ibritumomab i tozytumomab. Jeden jest połączony z radioizotopem itru, drugi z radioizotopem jodu. Są to radioizotopy, które mają stosunkowo krótki okres półtrwania od kilkudziesięciu godzin do kilku dni. Cel jest taki żeby przeciwciało połączyło się z komórką docelową ale zniszczyło również klika warstw komórek poniżej, co w przypadku, chłoniaków tworzących guzy daje efekt terapeutyczny. RK: Jaka będzie przyszłość w leczeniu raka? Prof. dr hab. Jakub Gołąb: W tej chwili dominuje tendencja poszukiwania kombinacji leków o różnych mechanizmach działania. Jeden guz lity zawiera setki miliardów różnych komórek mających przeróżne mutacje. Dlatego poszukuje się kombinacji leków działających na różnych poziomach w komórce. Bardzo ważna przy tym będzie diagnostyka, o której już wspomnieliśmy, pozwoli ona określenie profilu ekspresji genów w komórkach i pod ten konkretny profil będziemy mieli odpowiednią kombinacje leków. Kolejnym wyzwaniem jest opracowywanie takich mechanizmów, które zwiększałyby oporność zdrowych tkanek na działanie toksyczne leków. RK: W mediach mówi się, że jest kwestia lat i powstanie lek na raka, jaki jest to czas zdaniem naukowców? Dr Tomasz Stokłosa: Może to być niestety i dłuższy okres czasu, w perspektywie lat dobrze by było gdyby pojawiły się leki które mogą pomóc w tych nowotworach, w których śmiertelność jest najwyższa, jak rak płuca, mózgu, trzustki czy czerniak. Na pewno jesteśmy bliżej terapii celowanej nowotworów niż kiedykolwiek, ale na mówienie o konkretnym terminie jest za wcześnie. RK: Dziękuje serdecznie za rozmowę Activeweb Medical Solutions. Wszelkie prawa zastrzeżone. str. 5/5