Mimo ogromnego postępu w dziedzinie onkologii leczenie pacjentów nowotworowych wciąż stanowi wyzwanie współczesnej medycyny. Zabiegi chirurgiczne, radioterapia, chemioterapia, hormonoterapia... Arsenał, jakim dysponujemy w walce z nowotworami, wciąż się powiększa. Duże nadzieje wiązane są z leczeniem ukierunkowanym molekularnie, le i tutaj napotykamy problemy. Tak jak sprytne komórki bakteryjne wytwarzają oporność na stosowane antybiotyki, tak samo i komórka nowotworowa potrafi zareagować wobec prowadzonej terapii.

Terapia ukierunkowana molekularnie

Terapia ukierunkowana molekularnie, zwana też terapią celowaną, korzysta z dwóch dużych grup leków: przeciwciał monoklonalnych, wiążących się z określonym białkiem, prowadząc albo do jego zniszczenia, albo do zainicjowania dalszych reakcji (jeśli białko to jest np. receptorem) oraz inhibitorów kinaz, którym przyjrzymy się bliżej. Kinazy są jednym z elementów receptorów komórkowych. Polem ich działania jest wnętrze komórki, gdzie porównywane jest ono do swoistego przełącznika „włącz/wyłącz” dla całego ciągu dalszych reakcji i tym samym przekazania sygnału płynącego z receptora do wnętrza komórki.

Jak łatwo zauważyć, jest to kluczowy proces dla komunikacji między komórką a resztą organizmu. Nieprawidłowa kinaza (powstała na skutek mutacji w DNA komórki) sprawia, że dany proces na stałe zachodzi w trybie „włączenia” bądź „wyłączenia”, bez względu na „rozkazy” dochodzące do receptora. Jeśli taka nadmierna aktywacja dotyczy np. receptora dla czynników wzrostu, komórka będzie dzielić się poza jakąkolwiek kontrolą organizmu. Skutkiem zaś będzie powiększający się guz – nowotwór.

Inhibitory kinaz, jak nazwa wskazuje, mają zahamować wyrwane spod kontroli kinazy. Lekiem z tej grupy jest np. vemurafenib, stosowany u pacjentów z mutacją BRAF^V600E, jedną z najpowszechniej występujących mutacji w nowotworach, w tym nowotworach w obrębie mózgu. W piękną teorię ingeruje jednak pewien szkopuł – wspomniana już wyżej oporność powodująca utratę wrażliwości guza na leczenie.

Postępowanie w takich przypadkach nie daje wielkiego pola manewru: guz wytwarza oporność, więc w drugim rzucie terapii pacjent dostaje inny inhibitor. Niestety, skuteczność nie jest taka, jak byśmy sobie życzyli. Guzy często posiadają więcej niż jeden mechanizm oporności albo prezentują oporność krzyżową – uodparniając się na jeden lek, jednocześnie uodparniają się na inne, działające w zbliżony sposób. Konia trojańskiego zastępujemy bykiem trojańskim oraz kozą trojańską, ale ileż razy można nabierać się na tę samą sztuczkę?

Dlatego grupa badaczy pod kierownictwem J.M.M. Levy proponuje zmianę podejścia do problemu oporności. Pochylając się nad nowotworami mózgu u dzieci, wykazującymi mutację BRAF^V600E oraz oporność na leczenie vemurafenibem, badacze na cel obrali sobie zupełnie inny, niezależny od kinaz proces: zdolność komórki do trawienia własnych elementów i odzyskiwania z nich energii oraz niezbędnych dla przeżycia związków, co umożliwia jej przeżycie w ciężkich warunkach – zjawisko autofagii. Zespół Levy nie jest jedyną grupą badawczą interesującą się autofagią w aspekcie oporności nowotworów na terapię – podobne badania prowadzone są choćby w odniesieniu do również odpowiadającego na vemurafenib czerniaka (Ma i inn, 2014, za: Levy i inn, 2017) czy grona nowotworów wrażliwych na inny lek będący inhibitorem kinazy – sorafenib (Heqing, Bin, Xuemei i Linfa, 2016).

Opisywane badanie prowadzone było na dwóch liniach hodowlanych oraz na próbkach pobranych od pacjentów. Do zahamowanie autofagii zastosowano chlorochinę (CQ) – znany lek przeciwmalaryczny wykazujący właściwości neutralizacji autolizosomów – pęcherzyków wypełnionych enzymami umożliwiającymi rozkład przeznaczonych do autofagii struktur, w stopniu zależnym od dawki. Co więcej, CQ użyto w dawce możliwej do osiągniecia klinicznie.

Próby in vitro wydają się potwierdzać teorię badaczy.

Oporne na vemurafenib komórki nowotworowe odpowiedziały wyraźnym zahamowaniem wzrostu w obecności CQ. Zastosowanie CQ w połączeniu z vemurafenibem wykazało wręcz synergistyczną zależność między obiema substancjami - zastosowane razem leki te zadziałały silniej, niż wynikałoby to z sumowania wyników osiąganych w monoterapii.

Co ciekawe efekt zaobserwowano pomimo faktu, że linie oporne nie wykazywały większego poziomu autofagii niż ich rodzicielskie, wrażliwe na vemurafenib, hodowle. Oznacza to, że zahamowanie autofagii poprawia wyniki terapii inhibitorami kinaz, nawet kiedy to nie ten mechanizm odpowiada za rozwinięcie oporności.

Jedna z linii uzyskała oporność krzyżową na inny lek – trametinib. Jest to najczęściej występująca oporność krzyżowa do oporności na vemurafenib. Także w tym przypadku, połączenie trametinib + CQ skutkował istotnym zahamowaniem wzrostu. Sugeruje to, że obie linie uzyskały oporność poprzez inne mechanizmy. Mimo to w obu przypadkach inhibicja autofagii poprawiła wyniki leczenia.

Dla sprawdzenia, czy za zaobserwowane wyniki faktycznie odpowiadają mechanizmy autofagii, zespół Levy przeprowadził próbę analogiczną do poprzednich, jednak do zahamowania autofagii posłużyli się metodami genetycznymi, uzyskując wyniki zbliżone do prób z użyciem CQ.

Co zatem z testami ex vivo?

Badania przeprowadzone na komórkach nowotworowych pobranych od dwóch pacjentów z klinicznie wytworzoną opornością w przebiegu prowadzonej terapii oraz jednego, demonstrującego brak wrażliwości na vemurafenib od początku leczenia, po dołączeniu CQ powtórzyły sukces prób in vitro. Dla porównania próbki od dwójki pacjentów z mutacją inną niż BRA^FV600E (mianowicie WT BRAF) nie wykazały skuteczności terapii łączonej z CQ (co zgadza się z wcześniejszymi doniesieniami, negującymi wrażliwość  komórek w tej mutacji na inhibicję autofagii [Levy i inn, 2014; Levy i Thorburn, 2012, za: Levy i inn, 2017]).

Następnym krokiem było uzyskanie hodowli komórek z mutacją BRAF^V600E o różnych, znanych mechanizmach oporności. Również te próby wypadły korzystnie dla zastosowania CQ.

Wreszcie badacze przeszli także do próby in vivo. Terapię łączoną zastosowano u dwóch pacjentów, obserwując zarówno kliniczną poprawę ich stanu jak i zmniejszanie ogniska nowotworowego w badaniu MRI, do momentu przerwania leczenia z innych przyczyn medycznych. U jednego z pacjentów ponownie podjęto leczenie z wykorzystaniem CQ, raz jeszcze uzyskując poprawę tak parametrów klinicznych jak i obrazowych.

Podsumowując

Zarówno przedkliniczne, jak i kliniczne badania rysują przyszłość terapii z zahamowaniem autofagii w optymistycznych barwach. Efekt synergistyczny chlorochininy oraz inhibitorów kinaz obserwuje się w przypadku różnych mechanizmów oporności wykształcanych przez guzy z mutacją V600E (co jest istotne, bo dany pacjent często prezentuje więcej niż jeden mechanizm oporności), w tym również w przypadku ponownego podjęcia przerwanej terapii. CQ jest łatwo dostępnym, tanim i bezpiecznym lekiem; trwają również prace nad wprowadzeniem na rynek kolejnych leków hamujących autofagię.

Doniesienia te są o tyle istotne, że dotyczą nie tylko guzów mózgu, lecz również wielu innych typów nowotworów.

Na podstawie:

Levy, J.M.M., Zahedi, S., Griesinger, A.M., Morin, A., Davies, K.D., Aisner, D.L., Kleinschmidt-DeMasters, B.K., Fitzwalter, B.E., Goodall, M.L., Thorburn, J., Amani, V., Donson, A.M., Birks, D.K., Mirsky, D.M., Hankinson, T.C., Handler, M.H., Green, A.L., Vibhakar, R., Foreman, N.K., Thorburn, A. (2017). Autophagy inhibition overcomes multiple mechanisms of resistance to BRAF inhibition in brain tumors. eLife 2017;6:e19671., doi: 10.7554/eLife.19671

Bibliografia:

Brecha,  A., Ahlquista, T., Lothea, R.A., Stenmarka, H. (2009), Autophagy in tumour suppression and promotion. Molecular Oncology 3(4), 366-375, doi: 10.1016/j.molonc.2009.05.007

Heqing, Y., Bin, L., Xuemei, Y., Linfa, L. (2016). The role and mechanism of autophagy in sorafenib targeted cancer therapy. Critical Reviews in Oncology/Hematology 100, 137-140, doi: 10.1016/j.critrevonc.2016.02.006

Pieńkowska – Grela, B. (2016). Wykład: Jak personalizować medycynę. Pobrano 20 luty 2016, z http://www.fundacjahilgiera.com/VI_lao_wyklady_2.html

Potemski, P. (2016). Wykład: Zalety i ograniczenia terapii celowanych. Pobrano 20 luty 2016, z http://www.fundacjahilgiera.com/VI_lao_wyklady_2.html

Roberts, P.J., Der, C.J. (2017). Targeting the Raf-MEK-ERK mitogen-activated protein kinase cascade for the treatment of cancer. Oncogene 26, 3291-3310, doi: 0.1038/sj.onc.1210422