TGF-β является мощным иммуносупрессивным цитокином с плейотропными эффектами на некоторые гематопоэтические клоны
. Критическая роль TGF-β в поддержании гомеостаза иммунной системы подчеркивается мультифокальными воспалительными заболеваниями, которые возникают в результате генетических нарушений TGF-β1 аллеля у мышей
. Элиминация передачи сигналов TGF-β в T клетках с использованием трансгена доминантно-негативного типа II рецептора
также даёт в результате мультфокальную воспалительную реакцию. Секреция TGF-β опухолевыми клетками или клетками в микроусловиях м. супрессировать противоопухолевые иммунные реакции и тем самым способствовать развитию опухолей. Терапевтический потенциал модуляции передачи сигналов TGF-β в иммунной системе продемонстрирован с помощью трансгенной экспрессии доминантно-негативного типа II рецептора, особенно в T клетках. Животные, несущие трансген, д. уничтожать рост клеток thymoma и melanoma
Клеточный контекст является ключевым детерминантом ультимативного исхода передачи сигналов TGF-β как в нормальных, так и опухолевых клетках. Дифференциальная экспрессия гена в ответ на передачу сигналов TGF-β на уровнях экспрессии TGF-β рецепторного комплекса, уровнях белков SMAD, профилирует экспрессию кооперирующих транскрипционных факторов и состояния активации конкурирующих путей ростовых факторов. Суммарный эффект этих разнообразных импульсов предопределяет продолжительность нахождения SMAD-комплекса в ядре и диктует паттерн индукции или репрессии гена
30. Баланс SMAD2- и SMAD3-зависимых реакций, отвечающих на и общающихся с митогенным и выживаемости путями, м.б. затронут с помощью межбелковых взаимодействий с AKT
31,32, TRAP1-подобным белком (
TLP)
33, 34, и forkhead box O (FOXO) и forkhead box G1 (FOXG1)
35. Пост-трансляционные модификации белков SMAD с помощью циклин-зависимых киназ 2 или 4 (
CDK2/
CDK4) фосфорилирования
36 или независимого от протеолиза убиквитилирования с помощью ITCH E3 ligase
37 также влияет на внутриклеточную реакцию на TGF-β. Более того, понимание жизнено необходимой природы клеточного контекста по предопределению TGF-β реакции подчёркивается открытием, что путь JUN-N-terminal kinase (JNK) м. потенциировать
38, 39 или противодействовать передаче внутриклеточных сигналов GF-β
40, 41. Недостаток JNK, как было установлено, вызывает выраженную ауторегуляторную индукцию экспрессии TGF-β, приводящей к усилению пролиферации, миграции и инвазии JNK
-/- эмбриональных фибробластов мышей
42. В дополнение, имеются доказательства реципрокного антагонизма между путями передачи сигналов TGF-β и bone morphogenetic protein (BMP). TGF-β противодействует BMP-зависимой остеобластной дифференцировке, это частично обусловлено конкуренцией за co-SMAD4белок
43, и усиливает
BMP4-зависимую транскрипционную реакцию
44. Более того,
BMP7 противодействует TGF-β-зависимому фиброгенезу в mesangial клетках
45 и напротив меняет TGF-β-зависимый почечный фиброгенез и EMT в эпителиальных клетках почечных канальцев
46. Следовательно, антагонизм передачи сигналов TGF-β с помощью или низко-молекулярных ингибиторов киназ, которые нацелены на рецепторный комплекс, крупно-молекулярных антагонистов лигандов (напр., растворимых рецепторов или нейтрализующих антител) или антисмысловых олигонуклеотидов, нацеленных на мРНК TGF-β лиганда, сможет влиять на передачу сигналов TGF-β сверхсемейства и др. пути внутри сложной сигнальной сети в нормальных и опухолевых клетках.
Proof of concept for TGF-β antagonism
В течение последних нескольких лет некоторые важные исследования пролили свет на терапевтический потенциал противодействующих TGF-β путей
23,47,48. Оценка потенциальной токсичности, ассоциированной с модуляцией TGF-β, параллельно с определением эффективности конечных итогов была осуществлена на мышиных моделях рака
47. В этих исследованиях использовались разные антагонисты TGF-β рецепторов и разные мышиные модели для изучения влияния модуляции передачи сигналов TGF-β на биологию опухолей
29, 49-52. В противоположность предсказаниям тяжелой токсичности при ингибировании передачи сигналов TGF-β
27, 28, 53-57, и SR2F
47 и pan-TGF-β-нейтрализующие антитела (1D11)
58 оказались хорошо переносимыми. Антагонист SR2F обладает мощной, антиметастатической активностью в отсутствие дисфункции иммунной системы
47.
Однако, в противоположность терапевтическому потенциалу ингибирования передачи сигналов TGF-β, выявляемому в этих исследованиях, имеется множество сообщений, которые подчёркивают важность опухоль-супрессирующей роли TGF-β, и то, как в отсутствие передачи сигналов TGF-β м. обостряться туморогенез
59-64. Это подчеркивает необходимость тщательного выбора популяции пациентов, у которых способствующая туморогенезу роль TGF-β сигналов превалирует.
Важной явилась генерация
FLOXED TGFBR2 аллеля у мышей, который делает возможным тканеспецифический условный нокаут гена TGF-β типа II рецепторной киназы. Итак, передача сигналов TGF-β в специфических клеточных линиях на разных стадиях развития от эмбриона до взрослого м. анализироваться систематически
65. Эта модель уже пролила некоторый свет на роль TGF-β в прогрессировании опухолей и на его роль в модуляции опухолевых микроусловий
66, 67. Более того, она оказалось неоценимой для изучения молекулярной природы и стадий опухолей, которые чувствительны к TGF-β antagonism, и, напротив, для идентификации стадий, на которых опухоль-супрессирующая роль передачи сигналов TGF-β остаётся оперативной
67.
Potential for combination therapy
Ductal carcinoma
in situ (DCIS) человека является ранней стадией рака молочных желез, которая характеризуется избыточной экспрессией
ERBB2 (HER2/Neu)
68. TGF-β , как было установлено, избыточно экспрессируется при раке молочных желез, а раковые клетки обычно резистентны к ингибированию TGF-β-обеспечиваемого роста. Способность передачи сигналов ERBB2 активировать Ras
69 и кооперация передачи сигналов TGF-β с активацией Ras при инвазии и метастазировании опухолей
13 привела к интригующей серии экспериментов, которые продемонстрировали потенциал комбинирования ингибиторов TGF-β с ERBB2/HER2 терапией для рака молочных желез.
GENETIC MODIFIER SCREEN в клетках MCF10A идентифицировал TGF-β1 и -β3 в качестве факторов, которые м. кооперировать с ERBB2, чтобы индуцировать миграцию и инвазию
70. Устойчивая, повышенная активация внеклеточной extracellular signal-regulated kinase (ERK) необходима для наблюдаемой кооперации, указывая тем самым на точку конвергенции для путей сигнальной рансдукции ERBB2 и TGF-β.
Независимое исследование выявило, что trastuzumab (Herceptin; Genentech) противодействует про-миграторной активности TGF-β в клетках MCF-10A/HER2. Дополнительные нижестоящие пути фармакологически вовлечены в этот TGF-β/ERBB2-зависимый миграторный путь, включая phosphatidylinositol 3-kinase (PI3K), MAPK, MAPK14 (p38) и
RAC2 (71).
Наконец, способность TGF-β кооперировать с HER2/Neu у мышей, моделирующих метастатический рак молочных желез, была изучена у
BIGENIC MICE, которые экспрессируют онкогенные Neu мутации и или активированные TGF-β type I рецепторы или доминантно-негативные типа II рецепторы в молочных железах, используя промотор mouse mammary tumour virus (MMTV)
52. В то время как активированные типа I рецепторы задерживали рост первичных опухолей и ускоряли легочное метастазирование, то доминантно-негативные типа II рецепторы ускоряли рост первичных опухолей и снижали легочное метастазирование. Эти результаты указывают на то, что TGF-β является опухоль-супрессирующим при первичных повреждениях, но способствует метастатическому обсеменению, что подчёркивает его двойную роль в биологии рака.
В противоположность способствующим опухолям эффектам у животных, трансгенных по доминантно-негативному типа II рецепторам, MMTV-управляемая трансгенная доставка антагониста SR2F передачи сигналов растворимым TGF-βв молочные железы MMTV/Neu мышей задерживала метастазирование без усиления роста первичной опухоли
47. Способность SR2F ингибировать метастатическое обсеменение без усиление роста первичной опухоли устанавливает
THERAPEUTIC INDEX между опухоль-усиливающим и опухоль-супрессирующим действием TGF-β для этого крупно-молекулярного антагониста, Др. словами, возможно терапевтически модулировать передачу сигналов TGF-β , чтобы влиять на метастазирование, не затрагивая опухоль-супрессирующей природы TGF-β в первичных опухолях у этих модельных животных с раком молочных желез. Дифференциальные пороги передачи сигналов TGF-β участвуют в ингибировании роста и в усилении роста опухолей, позволяя предопределять therapeutic index
30. Изучение этих дифференциальных порогов м. оказаться критическим для развития низко-молекулярных ингибиторов TGF-β рецепторных киназ, чтобы достичь сходного терапевтического индекса.
Large-molecule TGF-β signalling inhibitors
Наиболее успешными антагонистами передач сигналов TGF-β в клинике оказались крупные молекулы, включая моноклональные антитела и антисмысловые олигонуклеотиды (Табл. 1), большинство из которых получены для лечения fibrotic нарушений. Это является обнадёживающим примером терапевтического потенциала модулирования передачи сигналов TGF-β при болезнях людей и показательным потенциальным успехом антагонистов передач сигналов TGF-β при раке. Lerdelimumab (CAT-152/Trabio; Cambridge Antibody Technology), рекомбинантные immunoglobulin G
4 TGF-β
2 моноклональные антитела человека, которые получены с использованием
PHAGE DISPLAY TECHNOLOGY, сейчас находятся в Phase III испытаний по предотвращению пост-оперативного рубцеобразования после хирургии по поводу глаукомы и имеют статус Orphan Drug в Европе. В преклинических испытаниях lerdelimumab нейтрализовал TGF-β
2 с IC
50 из 0.9 nM, но не обнаруживал связывания с TGF-β
1, и в то же время выявлялось сильное связывание с TGF-β
3 (IC
50 = 10 nM). У кроликов, подвергнутых модифицировнной хирургии глаукомы, подконъюктивальные инъекции lerdelimumab (1 mg ml
-1), сравнимые с 5-fluorouracil (50 mg ml
-1), существенно улучшали подконъюктивное рубцевание и минимизировали побочные эффекты в роговице
72. В рандомизированной placebo-контролируемой Phase I клинических испытаний lerdelimumab (100
g) вводили 56 пациентам после хирургии по поводу глаукомы. Наблюдались незначительные нежелательные эффекты спустя 6 мес.
73.
Вторым человеческим моноклональным антителам, которые нацелены на TGF-β1, metelimumab (CAT-192), также дан статус Orphan Drug в Европе для лечения
SCLERODERMA, они сейчас в Phase I/II испытаний. В преклинических исследованиях у крыс, моделирующих диабет, комбинация ингибитора angiotensin-converting enzyme (ACE) lisinopril с metelimumab, или мышиные внти-TGFβ антитела 1D11, уменьшали протеинурию и почечные повреждения, которые характерны для диабетической нефропатии
74. Терапия др. человеческими мноклональными антителами находится в разработке, включая GC-1008, пан-специфические человеческие анти-TGF-β антитела, которые готовятся к Phase I испытаний в отношении idiopathic pulmonary fibrosis.
Два примера такого подхода были применены и для терапии рака. NovaRx проходит Phase I/II клинических испытаний в отношении вакцины из TGF-β
2 antisense-modified аллогенных опухолевых клеток. В преклинических исследованиях крысы с диагнозом внутричерепные глиомы иммунизировались п/к генетически модифицированными 9L gliosarcoma клетками, которые содержали антисмысловой плазмидный вектор, предназначенный для ингибирования экспрессии TGF-β
2 и , следовательно, элиминирующий TGF-β-обусловленную иммуносупрессию. Все обработанные животные выживали в течение 12 недельного периода по сравнению лишь с 13% контрольных животных
75. Сходные результаты получены у C6 крыс, моделирующих глиомы
76. Др. антисмысловой олигонуклеотидный подход представлен AP-12009 (Antisense Pharma), крупно-молекулярным агентом, который разрабатывается для лечения глиом. В нескольких Phase I/II dose-escalation исследованиях, AP-12009 вводился внутрь опухоли с помощью
CONVECTION-ENHANCED DELIVERY пациентам с глиомами высокой степени. Достоверное увеличение времени выживаемости наблюдалось как у пациентов с
ANAPLASTIC ASTROCYTOMAS так и у тех, что с glioblastomas по сравнению с терапией temozolomide (on the basis of historical data), причём у одного пациента достигнута полная реакция во всех местах опухолей после одного цикла AP-12009, а у некоторых пациентов достигалось уменьшение опухолей более чем на 80%. Наблюдался лишь у одного побочный эффект (undisclosed) из 24 пациентов
77. Antisense Pharma имеет также TGF-β1-специфический phosphorothioate антисмысловой олигонуклеотид в преклинических исследованиях, AP-11014, который разрабатывается для лечения рака non-small-cell лёгких, colorectal и простаты у человека
78.
Small-molecule TGF-β RI kinase inhibitors
Экстенсивные исследования, связанные с TGF-β-обусловленной, ALK5-зависимой передачей сигналов и с SMAD2/SMAD3 фосфорилированием в качестве ближайших событий в гетеромерном рецепторном комплексе, были сфокусированы первоначально на открытии лекарств, нацеленных на типа I рецепторные киназы в качестве терапевтических мишеней
79,80. Этот подход не д. был нарушать путей, независимых от типа I рецепторов, которые м. возникать из типа II рецепторов. Хотя такие пути ещё не идентифицированы для TGF-β type II рецепторов, но LIM kinase 1 взаимодействует непосредственно с BMP типа II рецепторами и активируется в результате стимуляции BMP4
7. Хотя TGF-β типа II рецепторы лишены длинного С-терминального хвоста, который ответственен за взаимодействие с LIM kinase 1, но формальное подтверждение, что нет аналогичного пути для TGF-β типа II рецепторов отсутствует. Селективные ингибиторы типа I рецепторов м. помочь решить этот вопрос.
Хотя разработано много индивидуальных молекулярных поддержек, таких как низко-молекулярные ингибиторы ALK5 рецепторных киназ, большинство из них располагают распознаваемыми свойствами, которые сходны с таковыми у единственного известного pharmacophore. Напр., представительные низко-молекулярные ATP-конкурентные соединения LY550410 (81), LY580276 (81) и SB-505124 (82) (Рис. 3a) , каждое из которых содержит разные наборы heteroaryl колец, выступающих из центрального гетероциклического стержня (scaffold), обладают также ключевыми функциями, предназначенными для мощного связывания с киназным доменом активного сайта. В общем, большинство функциональных предназначений согласуется с критической 'warhead' группой, которая содержит адекватные акцепторы водородных связей. В случае LY580276, группа 4-fluorophenyl играет роль боеголовки (warhead), с атомом fluorine действующим как акцептор водородных связей. Др. часто встречающейся боеголовкой является quinoline, содержащий атом азота в качестве акцептора водородного мостика, который используется в соединении LY550410 и родственных структурах, таких как compound 1 на Рис. 3b (87). Выдающиеся взаимодействия этих боеголовок осуществляются посредством специфических водородных связей с АТФ-связывающими сайтами связи N-H остатка гистидина 283, и обнаруживаются в рентгеновской кристаллической структуре LY550410 и LY580276 связи с конформационно активными T204D мутациями в ALK5 kinase домене (Рис. 4a). В случае naphthyridine-substituted pyrazole 2, это взаимодействие связывания водорода происходит посредством дистального азота системы naphthyridine кольца
(Рис. 4b). Др. взаимодействие, обнаруживаемое в обеих структурах, это близость lysine 232 активного сайта к одному из азотов pyrazole кольца. также ключевая водородная связь образуется между азотом pyridyl каждого ингибитора и молекулой воды, закрепленной с помощью дополнительных водородных связей на активном сайте остатка glutamic acid 245 и tyrosine 249. В случае LY550410 и LY580276, киназа приспосабливает присутствующую extra steric массу в форму dihydropyrrolo кольца, частично посредством передислокации carboxyl боковой цепочки aspartic кислоты 351. Кристаллическая структура compound 2 демонстрирует pyrazole поддержки без этого добавочного кольца, обычно признака добавочных взаимодействий со связыванием водорода между Asp351 carboxyl группой и одним из азотов pyrazole80, 84-86.
Поддержки, которые пространственно сходны с dihydropyrrolopyrazole ингибиторами, также были разработаны. Стержневым кольцом систем, таких как imidazopyridine и pyrazolopyridine, разработанных Biogen Idec (compound 3; 83) и Lilly Research Laboratories (compound 1; 87), соотв., характерной чертой являются заместители pyrimidinyl и quinolinyl в качестве боеголовок (Рис. 3b). Помимо pyrazole стержня, найденного в compound 2, дальнейшей характерной чертой является выбор гетероциклических поддержек (scaffolds), таких как triazole, pyridopyrimidine и isothiazole, в compounds 4-6 (88-90). Интересно было бы сравнить X-ray co-crystallization структуры соединений, таких как 5 и 6 с таковой соединения 2, когда они станут доступными. Соединения, родственные 5, на базе quinazoline heterocyclic сердцевины, м. также иметь разные способы связывания. Соединение NPC-30345 , как полагают, относится к этому классу, а X-ray кристаллографические исследования сообщают о связи ингибирования с неактивной конформацией ALK5, но т.к. они выявляют только электронные плотности молекулы, то точный характер связывания остаётся неизвестным
91.
Некоторые исследования выявили эффективность использования низко-молекулярных молекул для ингибирования TGF-β типа I рецепторной киназы ALK5. Представители dihydropyrrolopyrazole серии, напр., выявили замечательную активность и в подходе ингибирования энзима и в клеточном: LY580276 ингибируется ALK5 с IC
50 из 175 nM, и высокая активность наблюдалась также в TGF-β-зависимом luciferase (p3TP Lux) reporter assay (IC
50 = 96 nM). Это соединение обнаруживало также высокую избирательность в панели из 40 киназ, включая p38 MAP kinase (IC
50 > 10 μM)
44,81. Более того, pyrazole 2 (Рис. 3b) как сообщалось, имеет IC
50 из 4 nM в ALK5 autophosphorylation assay, и IC
50 из 18 nM в TGF-β-зависимом клеточном подходе и обнаруживает высокую избирательность в отношении p38 MAP kinase (IC
50 >16 μM)
84.
Соединение SB-505124 ингибирует очищенный киназный домен ALK5 (IC
50 value = 47 nM). Его imidazole-based структура происходит из более раннего набора соединений, которые первоначально относились к известной серии p38 MAP kinase ингибиторов
92. Byfield
et al. показали, что SB-505124 ингибирует также киназный домен
ALK4 (IC
50 = 129 nM) и
ALK7, но не
ALK2, в концентрация выше 10 μM. Кроме того, SB-505124 ингибирует стимулированную TGF-β, но не стимулированную epidermal growth factor (EGF), активацию MAP kinase пути и блокирует TGF-β-индуцированную клеточную гибель в клетках FaO зависимым от концентрации способом
82. Способность SB-505124 ингибировать ALK4 указывает на то, что помимо влияния на передачу сигналов TGF-β это соединение м. модулировать activin-зависимую активацию SMAD2 и SMAD3. Это воздействие на опухолевую биологию пока неясно.
Эти соединения оказались также эффективными в отношении TGF-β-индуцированного EMT, которое, как указывалось выше, ведет к инвазии и метастазированию опухолевых клеток. В NMuMG (normal murine mammary epithelial) клетках, a 1-μM концентрация quinazoline-производного ингибитора SD-093 (структурно родственного NPC-30345), и 2-μM концентрация соединения LY580276, оба, как установлено, ингибируют EMT
44, 93. Более того, SD-093 м. ингибировать базовый миграторный и инвазивный фенотип, который генерируется с помощью аутокринной передачи сигналов TGF-β в SMAD4-дефицитных BxPC-3 панкреатических раковых клетках, не нарушая при этом морфологических характеристик этих клеток
94.
Др. ингибитор , SD-208, как недавно было показано ингибирует рост внутричерепных SMA-560 глиом у syngeneic мышей, и
in vivo осуществляет ингибирование киназ в селезенке и головном мозге
95. Анализ эффективности на SMA-560 модели показал преимущества в выживании у SD-208-обработанных животных. Интересно, что противоопухолевая эффективность в этой модели не коррелировала с изменениями в ангиогенезе, пролиферации или апоптозе, а вместо этого коррелировала с инфильтрацией иммунных клеток в чувствительных опухолях. Это подчеркивает терапевтический потенциал комбинирования TGF-β-обусловленной иммуносупрессии с генерацией достоверных иммунологических реакций. Более того, имеется потенциал комбинирования ингибиторов передачи сигналов TGF-β иммуномодуляторами в клинике для достижения синергичных ответов.
Combination therapy with TGF-β inhibitors
Первоначальные усилия по разработке антагонистов передачи сигналов TGF-β были сфокусированы на крупно-молекулярных подходах, т.к. гетеромерные сигнальные комплексы являются киназами и избирательность, как полагают, недостижимы для этого класса мишеней. Следовательно, крупно-молекулярные антагонисты передачи сигналов TGF-β являются более предпочтительными, чем низко-молекулярные. Возможно, что уникальные механизмы действия для такой терапии д.ж влиять на состояние болезни, а , следовательно, на клиническую популяцию, в которой они используются. mechanisms of action for these therapies will influence the disease states, and therefore the clinical populations, in which they are useful. Вопрос доставки при антисмысловой терапии и вопрос проникновения в ткани, включая гематоэнцефалический барьер для терапии антителами, м. ограничивать их использование при определенных болезненных состояниях. Способность TGF-β передавать сигналы аутокринным способом м. ограничивать эффективность терапии антителами в solid опухолях. Хотя орально биодоступные низко-молекулярные ингибиторы киназ преодолевают вопрос доставки и проникновения в ткани, они исходно менее избирательны, чем антисмысловая или антителами терапия. Кроме того, предполагается, что фармакокинетические свойства антител и низко-молекулярных ингибиторов киназ б. вызывать значительные различия в продолжительности модуляции передачи сигналов TGF-β. Терапия антителами д. иметь продолжительное действие по сравнению с низко-молекулярными ингибиторами киназ. Эти различия в механизмах действия и в фармакокинетических свойствах делают будущую комбинированную терапию низко-молекулярными ALK5 kinase ингибиторами и нейтрализующими антителами более привлекательной.
A targeted drug discovery model
АТФ-конкурентная природа современных низко-молекулярных ингибиторов TGF-β рецепторных киназ, которые находятся в разработке, нуждаются в понимании механизмов их действия
in vivo. Хотя эти соединения высоко избирательны их селективные профили меняются с увеличением концентрации лекарства и возрастает склонность к перекрёстной реакции с дополнительными киназами и некиназными мишенями. Следовательно, модель открытия целенаправленно лекарств приложима к их разработке.
Чувствительность опухолей и токсичность являются ключевыми параметрами для ранней разработки раковых лекарств
96-98. Внимание к токсичности является правилом при выборе общих мишеней, таких как ДНК, микротрубочки, которые существенны для жизнеспособности клеток, а также к разработке лекарств, чьи эффекты направлены непосредственно на быстро делящиеся клетки. Эффекты этих т. наз. цитотоксических агентов обычно измеряются временем, от периода воздействия и наступлением токсичности, это первое доказательство, что используется биологически активная доза. Учёт этой модели гарантирует, что каждое противораковое лекарство будет иметь узкую полоску безопасности
96.
Целью противоопухолевой терапии является перевод модели лечения с острого, промежуточного режимов в хронический режим на бызе биологически оптимальных доз скорее, чем максимально переносимых доз
99. Этот подход нуждается в идентификации и применении имеющих отношение к делу биомаркёров, чтобы продемонстрировать ингибирование специфических мишеней и модулирование клеточных функций, с началом преклинической оценки лекарств-кандидатов. Биомаркёрами при разработке лекарств от рака являются 4 разных категории (Табл. 2). Ни один одиночный биомаркёр недостаточен для всех этих причин
100. Клинические эксперименты с gefitinib (Iressa; AstraZeneca), imatinib (Gleevec; Novartis) и trastuzumab были начаты для оценки использования таких биомаркёров
101. Более того, обязательно выявление популяции чувствительных пациентов для оценки целенаправленной терапии было изучено в отношении trastuzumab, при этом только раковые пациенты с избыточной экспрессией HER2 обнаруживали успех от лечения
102,103, и imatinib, при котором наблюдалась резистентность у CML пациентов с мутациями в Bcr-Abl слитом белке
104. Чувствительность к gefitinib коррелировала с мутациями в EGF рецепторе(
EGFR), которые вызывали усиление сигнальной активности и чувствительность к терапии
105,106. Проспективные испытания с gefitinib у пациентов, которые были охарактеризованы в отношении статуса мутаций EGFR, необходимы для клинической оценки этой привлекательной гипотезы.
Избыточная экспрессия TGF-β наблюдается при озлокачествлении у людей и часто коррелирует с прогрессированием заболевания и прогнозом
107-109. Двойная роль TGF-β в супрессии и усилении опухолей и доказательства того, что клеточный контекст важен для ответа на TGF-β, требует, чтобы подходы к модулированию мишеней и эффекты биологию опухолей использовались для стратегии разработки антагонистов TGF-β рецепторов. TGF-β-зависимая биология у раковых пациентов д. продолжать использоваться для проведения разработок этих интересных агентов и для идентификации профилей пациентов, которые помогут предсказывать чувствительность или резистентность к этим агентам.
В Lilly Research Laboratories, преклиническая стратегия для разработки специфических ингибиторов передачи сигналов TGF-β сфокусированы на способности dihydropyrrolopyrazoles модулировать активность TGF-β рецепторных киназ и на SMAD2 фосфорилировании в enzyme- и cell-based подходах
44, 81, 110. Сходные подходы используются GlaxoSmithKline
82, 84, 92, 111, 112, Johnson & Johnson (Scios)
93, 94 и Biogen Idec
86 в их поисках низко-молекулярных ингибиторов ALK5 и для характеристики
in vivo механизмов действия этих соединений
95, 113. Идентификация раковых моделей у людей, крыс и мышей, которые постоянно экспрессируют phospho-SMAD2, что позволяет разрабатывать кратковременные подкожные или
ORTHOTOPIC TUMOUR MODELS для оценки pharmacodynamic and pharmacokinetic (PK/PD) свойств ингибиторов ALK5 в опухолевых тканях и моноядерных клетках периферической крови (Рис. 5). Такая модель PK/PD использована для разработки др. киназных ингибиторов, включая и те, что для
MAPK/ERK kinase (MEK) (CI-1040)
114, EGFR/ ERBB2/
KDR (AEE788)
115 и KDR/PDGFR/c-KIT (SU11248)
116.
There are several important advantages inherent in this targeted PK/PD approach. First, the evaluation of target inhibition
in vivo following oral compound administration allows assessment of the drug-like properties of these inhibitors in addition to their target potency. For example, compounds with poor bioavailability or rapid metabolism profiles would be rendered inactive in animal models. Second, compounds with significant toxicology liabilities would cause serious adverse events in the animal before exposures necessary to inhibit the target could be achieved, and would therefore be eliminated from further development. Third, a detailed understanding of the
in vivo exposure that is necessary to modulate the target allows the design of the optimal dosing regimen required for evaluation of traditional antitumour efficacy, and can be used to reduce off-target effects. The aim of targeted therapy is to achieve maximal efficacy at doses that optimally inhibit the target, therefore implying that additional compound administration would not result in enhanced efficacy. This phenomenon has been shown for dihydropyrrolopyrazole ALK5 inhibitors in mouse models of breast cancer
113. A further advantage of using PK/PD approaches preclinically is the experience that is gained with the assays used to assess biochemical inhibition of kinase targets. This experience facilitates translation of the primary biomarker assay to a clinical setting. Finally, PK/PD data from preclinical animal models enable predictive modelling of human exposure and should allow human doses to be more accurately determined, as well as biologically effective dose ranges to be defined.
Further evidence of the promise and power of preclinical PK/PD approaches is provided by Morimoto
et al., who discovered a functional biomarker of SU11248 activity
in vivo by microarray analysis in the Colo-205 and C6 glioma xenograft models
117. Cadherin 11 was found to be significantly upregulated at efficacious doses of SU11248, which were defined by PK/PD evaluation of PDGFR and KDR phosphorylation
116. Availability of pre- and post-treatment biopsies from patients enrolled in a SU11248 clinical trial allowed confirmation of cadherin 11 induction in 3 out of 7 patients. However, the mechanism of cadherin 11 regulation by SU11248 remains unknown and its ultimate use in understanding or predicting patient response awaits further prospective clinical trial evaluation.<
Conclusions and outlook
It is imperative that the efforts expended to understand the complex nature and dual roles of TGF-β biology in cancer be leveraged in pursuit of effective therapies that target only the tumour-promoting activities of TGF-β. The molecular mechanisms responsible for the progressive conversion of TGF-β from a tumour suppressor to a tumour promoter must be explored in preclinical animal models and confirmed in clinical samples to allow appropriate patient stratification and to improve the odds of successfully developing these promising agents. The potential to impede the metastatic potential of tumour cells while simultaneously having an impact on the tumour micro-environment — in terms of angiogenesis, stromal activation and immunosuppression — provides a powerful rationale for evaluating TGF-β signalling inhibitors in cancer therapy8-10. The next several years promise to be filled with new and exciting data as large-molecule therapies are evaluated for clinical efficacy in fibrosis and cancer, and the small-molecule TGF-β receptor-kinase inhibitors enter clinical development and undergo safety evaluation. The complexity of TGF-β biology guarantees that many surprises lie ahead.
