Ohjelmoidulle solukuolemalle herkistävät lääkkeet tehokkaita akuutissa lymfaattisessa leukemiassa ex vivo

Helena Hohtari | Tammi 2019 | Onkologia ja Hematologia |

Helena Hohtari
LL
Hematologinen tutkimusyksikkö,
Helsingin yliopisto
ja HYKS Syöpäkeskus

Aikuisten akuutin lymfaattisen leukemian (ALL) hoidot ovat kehittyneet viime vuosien aikana muun muassa tyrosiinikinaasiestäjien ja immunologisten syöpähoitojen ansiosta sekä laajentamalla pediatristen hoito-ohjelmien kohderyhmää nuoriin aikuisiin.1 Lapsipotilaisiin verrattuna aikuisten ALL:n hoitotulokset ovat kuitenkin edelleen jäljessä ja yli puolet potilaista menehtyy tautiinsa.1,2 Uusia hoitomuotoja kaivataan etenkin iäkkäämmille ja huonokuntoisille potilaille, joille kantasolusiirron tai perinteisten monisolunsalpaajahoitojen haitat nousevat kohtuuttomiksi. Projektin tavoitteena oli tutkia lääkevasteita tutkimuskäytössä olevalla ex vivo -lääkeseulamenetelmällä keskittyen lääkemolekyyleihin, jotka eivät tällä hetkellä ole osa ALL:n tavanomaista hoitoa.

Tutkimusmenetelmät
Analysoimme 19 luuydinnäytettä B-soluista ALL:ia sairastavilta aikuispotilailta. Näytteet olivat diagnoosivaiheessa pakastettuja mononukleaarisoluja. Potilaiden mediaani-ikä oli 43 vuotta (vaihteluväli 22–68 vuotta) ja 53 % (n=10) potilaista oli Philadelphia-kromosomipositiivisia. Tutkimuksessa käytettävä lääkeseula sisälsi 65 lääkeainetta viidessä eri konsentraatiossa. Lääkeseulaan kuului lääkeaineita muun muassa glukokortikoidien, MDM2-antagonistien sekä BCR-ABL1-, VEGFR-, BCL-2-, BCL-XL-, BET-, MEK-, JAK-, aurorakinaasi-, PI3K-, MTOR-, IGF1R-, ERK-, STAT3-, STAT5-, HSP90- ja NAMPT-estäjien ryhmistä. 

Solujen elinvoimaisuus mitattiin heti lääkelevyille jakamisen sekä kolmen päivän inkubaation jälkeen mittaamalla solukuolemaa CellTiter-Glo®-menetelmällä. Tuloksista laskettiin DSS-pisteytys (drug sensitivity score), joka ottaa huomioon annosvastekäyrän alapuolisen pinta-alan.3 Karkeasti jaoteltuna DSS-pisteet >10 tulkitaan tehokkaaksi lääkevasteeksi ja DSS-pisteet >20 erittäin tehokkaaksi lääkevasteeksi. 

Tuloksia
Huomioiden ALL:n heterogeenisen molekyyligeneettisen taustan4 monet lääkeaineet osoittivat odotetusti tehoa ainoastaan yksittäisten potilaiden kohdalla. ALL:n hoidon peruspilarina käytettävät glukokortikoidit tehosivat odotetusti laaja-alaisesti5 ja tyrosiinikinaasiestäjät puolestaan Philadelphia-positiivisessa taudissa.6 Laaja-alaista tehoa oli myös idasanutliinilla (MDM2-estäjä), luminespibilla (HSP90-estäjä), daporinadilla (NMPRT-estäjä) sekä plikamysiinillä (RNA-synteesin estäjä). Edellä mainituista lääkeaineista idasanutliini on parhaillaan kliinisissä tutkimuksissa. Idasanutliini estää MDM2-proteiinin interaktion kasvua rajoittavan p53-proteiinin kanssa, jolloin p53 aktivoituu edistäen syöpäsolujen apoptoosia.7 Tutkimuskohortistamme 67 % oli erittäin herkkiä (DSS>20) idasanutliinille ja 83 % sai ylipäätänsä vastetta kyseiselle lääkeaineelle (DSS>10). 

Peräti 89 % (n=17) tutkimuskohortistamme oli erittäin herkkiä (DSS >20) navitoklaksille, joka estää lukuisia solukuolemaa estäviä proteiineja (BCL-2, BCL-XL, BCL-W).8 Sen sijaan venetoklaksi, selektiivinen BCL-2-estäjä,9 oli erittäin tehokas (DSS >20) vain kolmasosalla (32 %, n=6) potilaista. Venetoklaksille vastaavat potilaat olivat kaikki Philadelphia-negatiivisia, mutta eivät eronneet muista potilaista ikänsä, diagnoosivaiheen valkosolumäärän tai muun karyotyypin perusteella.

Tutkiaksemme antiapoptoottisten proteiinien geeniekspression eroavaisuutta Philadelphia-negatiivisten ja -positiivisten potilaiden välillä analysoimme B-ALL:ia sairastavien aikuispotilaiden geenien ilmentymistä avoimesta tietokannasta (www.ebi.ac.uk/arrayexpress, E-MTAB-5035). Potilaista 41 oli positiivisia Philadelphia-kromosomin suhteen ja 96 negatiivisia. Philadelphia-positiiviset potilaat ilmensivät enemmän BCL-W:tä (P=0,0066), kun taas Philadelphia-negatiivisilla potilailla BCL-2-taso oli korkeampi (P=0,0039). BCL-XL vaikutti myös ilmentyvän enemmän Philadelphia-positiivisilla potilailla, mutta tulos ei ollut tilastollisesti merkitsevä. Philadelphia-positiivinen tauti vaikuttaa olevan riippuvainen useammasta antiapoptoottisesta proteiinista selittäen selektiivisen BCL-2-estäjä venetoklaksin heikomman tehon verrattuna Philadelphia-negatiivisiin potilaisiin.

Pohdinta
BCL-2-estäjät (navitoklaksi, venetoklaksi) herkistävät syöpäsolut ohjelmoidulle solukuolemalle, ja ne ovat tutkimuksissa estäneet tehokkaasti eri syöpäsolujen kasvua.10 Sekä navitoklaksi että venetoklaksi olivat tutkimuksessamme tehokkaita B-ALL-potilasnäytteissä. Näistä venetoklaksi on hyväksytty kroonisen lymfaattisen leukemian hoitoon.11 Navitoklaksin kliinistä käyttöä on estänyt sivuvaikutuksena ilmaantuva annosriippuvainen trombosytopenia.8 Tutkimuksessamme navitoklaksi osoitti yhtenäisempää tehoa ja arvelemme terapeuttisen ikkunan löytyvän lääkkeen turvalliselle käytölle etenkin yhdistelemällä lääkettä muiden lääkeaineiden kanssa. Esimerkiksi MDM2-estäjä yhdistettynä BCL-2-estäjään vaikuttaa hiirimallien perusteella olevan erittäin lupaava kombinaatio.12

Yhteenveto

Aikuisten ALL on huonon ennusteen tauti, ja erityisesti iäkkäille potilaille on tarjolla vain rajallinen määrä tehokkaita ja haittavaikutuksiltaan siedettäviä hoitoja. Testasimme B-ALL-potilasnäytteiden herkkyyttä 65:lle eri lääkeaineelle, joita ei tavanomaisesti käytetä ALL:n hoidossa. Ohjelmoidulle solukuolemalle herkistävät BCL-2-estäjät sekä MDM2-estäjä idasanutliini osoittivat lupaavaa tehoa mallissamme. Antiapoptoottisiin proteiineihin kohdentuva lääkehoito vaikuttaa kiinnostavalta vaihtoehdolta aikuisten B-ALL:n hoidon tehostamisessa.

Sidonnaisuudet: Incyte (tutkimusapuraha).

Alkuperäinen tutkimusabstrakti: 
Targeting BCL-2, BCL-XL, BCL-W and MDM2 in B-Cell Acute Lymphoblastic Leukemia Is Highly Effective Ex Vivo. Helena Hohtari,1,2 Shady Awad,1,2 Olli Dufva,1,2 Swapnil Potdar,3 Caroline A Heckman,3 Krister Wennerberg,3,4 Satu Mustjoki1,2,5 and Kimmo Porkka1,6

 

1Hematology Research Unit Helsinki, University of Helsinki, Helsinki, Finland 
2Helsinki University Hospital Comprehensive Cancer Center, Helsinki, Finland
3Institute for Molecular Medicine Finland (FIMM), University of Helsinki, Helsinki, Finland
4Biotech Research and Innovation Centre (BRIC), University of Copenhagen, Copenhagen, Denmark.
5Department of Clinical Chemistry, University of Helsinki, Helsinki, Finland.
6Department of Hematology, Helsinki University Hospital Comprehensive Cancer Center, Helsinki, Finland.

 

Blood 2018 132:3975; 
doi: https://doi.org/10.1182/blood-2018-99-110610

Lähteet

1. Terwilliger T, Abdul-Hay M. Acute lymphoblastic leukemia: a comprehensive review and 2017 update. Blood Cancer J 2017;7(6):e577. 2. Bassan R, Hoelzer D. Modern therapy of acute lymphoblastic leukemia. J Clin Oncol 2011;29(5):532–543. 3. Yadav B, Pemovska T, Szwajda A, et al. Quantitative scoring of differential drug sensitivity for individually optimized anticancer therapies. Sci Rep 2014;4:5193. 4. Iacobucci I, Mullighan CG. Genetic Basis of Acute Lymphoblastic Leukemia. J Clin Oncol 2017;35(9):975–983. 5. Kruth KA, Fang M, Shelton DN, et al. Suppression of B-cell development genes is key to glucocorticoid efficacy in treatment of acute lymphoblastic leukemia. Blood 2017;129(22):3000–3008. 6. Leoni V, Biondi A. Tyrosine kinase inhibitors in BCR-ABL positive acute lymphoblastic leukemia. Haematologica 2015;100(3):295–299. 7. Shangary S, Wang S. Targeting the MDM2-p53 interaction for cancer therapy. Clin Cancer Res 2008;14(17):5318–5324. 8. Gandhi L, Camidge DR, Ribeiro de Oliveira M, et al. Phase I Study of Navitoclax (ABT-263), a Novel Bcl-2 Family Inhibitor, in Patients With Small-Cell Lung Cancer and Other Solid Tumors. Journal of Clinical Oncology 2011;29(7):909–916. 9. Leverson JD, Sampath D, Souers AJ, et al. Found in Translation: How Preclinical Research Is Guiding the Clinical Development of the BCL2-Selective Inhibitor Venetoclax. Cancer Discov 2017;7(12):1376–1393. 10. Adams JM, Cory S. The BCL-2 arbiters of apoptosis and their growing role as cancer targets. Cell Death Differ 2018;25(1):27–36. 11. Stilgenbauer S, Eichhorst B, Schetelig J, et al. Venetoclax for Patients With Chronic Lymphocytic Leukemia With 17p Deletion: Results From the Full Population of a Phase II Pivotal Trial. J Clin Oncol 2018;36(19):1973–1980. 12. Pan R, Ruvolo V, Mu H, et al. Synthetic Lethality of Combined Bcl-2 Inhibition and p53 Activation in AML: Mechanisms and Superior Antileukemic Efficacy. Cancer Cell 2017;32(6):748–760.e6.