В каждой киназе связывающий карман в АТФ-связывающем сайте был изменён; специфически, законсервированный остаток треонина, аминокислоты с небольшой боковой цепью был замещён разными др. крупными аминокислотами, которые блокируют доступ к полости в АТФ-связывающем сайте. Уже было установлено, что замена Thr315 в ATФ-связывающем сайте ABL киназы на крупные аминокислоты ведет к нечувствительности к STI571, a эквивалентный треонин EGFR, Thr766, является критическим структурным детерминантом чувствительности к низкомолекулярному ингибитору PD153035, который структурно сходен с gefitinib.
Daub и др. нашли, что эквивалентные треонины предопределяют чувствительность нескольким классам тестируемых ингибиторов, за исключением indolinone ингибиторов (которые не нуждаются в проникновении (extend past) крупного остатка в задний карман АТФ-связывающего сайта для осуществления своих эффектов). Замена треонина крупным остатком делает киназы нечувствительными к ингибиторам, но не влияет на их киназную активность. Особый интерес представляет замена Thr766 в EGFR на methionine, что ведет к нечувствительности к gefitinib. Нуклеотидные изменения в гене
EGFR, которые ведут к такой замене происходят в мутационной горячей точке, тем самым увеличивается вероятность возникновения этих мутаций; клиническое значение этого ещё предстоит определить.
Это исследование открывает возможность того, что протеин киназы в целом м. страдать от проблемы возникновения устойчивости к лекарствам, как это имеет место в случае STI571. Могут или нет indolinone-based лекарства обходить эту проблему в клинических условиях, пока остаётся открытым вопросом.
Протеин киназы рассматриваются как вторая наиболее важная группа лекарств, направленная против G-protein-coupled рецепторов(1,2). Аберрантная активность киназ участвует в разнообразных заболеваниях человека, особенно в тех, которые сопровождаются воспалительными или пролиферативными реакциями, таких как рак, ревматоидные артриты, сердечнососудистые и нейрологические заболевания, астма и псориаз. Непосредственно или косвенно, но более чем 400 болезней у людей связаны с протеин киназами. Способность модулировать активность киназ, следовательно, м.б. привлекательной терапевтической стратегией. Однако, несмотря на изобилие потенциальных мишеней, наиболее продвинутые соединения на рынке или в клинической разработке представляют лишь пригоршню хорошо охарактеризованных киназ.
Модулирование киназной активности м.б. достигнуто путём нескольких стратегий: ингибирование фосфориляционной активности путём блокирования связывания АТФ; нарушение межбелковых взаимодействий и подавление экспрессии киназных генов с помощью антисмыслового или RNA interference подходов.
Targeting ATP binding
| | |
Imatinib mesylate inhibits the profibrogenic activity of TGF-β and prevents bleomycin-mediated lung fibrosis.
Daniels, C. E. et al. J. Clin. Invest. 114, 1308–1316 ( 2004)
Profibrotic цитокины, такие как TGF-β и platelet-derived growth factor (PDGF) важны для патогенеза idiopathic pulmonary fibrosis (IPF), прогрессивного и фатального фиброзного заболевания лёгких. Установлено, что фибробласты отвечают на TGF-β, стимулируя активность c-ABL киназы. Imatinib (Gleevec; Novartis), который ингибирует киназы семейства ABL и PDGF рецепторную тирозин киназу, как было показано, устраняет фибротические изменения в мышиных моделях лёгочного фиброза и м.б. потенциальным лекарством для IPF.
|
|
Imatinib mesylate (Gleevec; Novartis) является ингибитором протеин киназ, он ингибирует Bcr-Abl киназу, блокируя связывание АТФ. Bcr-Abl является конституитивной аномальной тирозин киназой при chronic myeloid leukaemia (CML) и при острой лимфобластной лейкемии. Imatinib является также киназным ингибитором рецепторов platelet-derived growth factor, рецепторов фактора стволовых клеток и c-kit. Imatinib был одобрен для лечения пациентов с Bcr-Abl-позитивной CML и пациентов с Kit (CD117)-позитивными желудочнокишечными стромальными опухолями. Imatinib появился на рынке в 2001 и быстро достиг статуса блокбастера с продажами в US $1.128 billion в 2003 и US $1.168 billion YTD (2004).
Epidermal growth-factor receptor (EGFR) является рецепторной тирозин киназой, которая избыточно экспрессируется или неправильно регулируется при многих широко распространённых solid опухолях. Gefitinib (Iressa; AstraZeneca) и erlotinib (Tarceva; Genentech/OSI Pharmaceuticals/Roche) являются тирозин киназными ингибиторами, которые нацелены на связывание АТФ с помощью EGFR. Gefitinib был разрешен в США в 2002 в качестве монотерапии для лечения третьей линии пациентов с запущенными non-small-cell lung cancer (NSCLC). Эффективность gefitinib базируется на объективных скоростях реакции; не проводилось контролируемых клинических испытаний, продемонстрировавших улучшение связанных с заболеванием симптомов или увеличение выживаемости. Около 10% пациентов имели строгий и быстрый позитивный ответ на gefitinib. По-видимому, эти пациенты имели гетерозиготные мутации избыточной функции в тирозин киназном домене EGFR. Скрининг таких мутаций при раковых опухолях лёгких д. идентифицировать тех пациентов, которые, скорее всего, будут отвечать на gefitinib.
Хотя gefitinib появился первым на рынке, его разрешение без данных по влиянию на выживаемость остаётся уязвимым в конкуренции с erlotinib, который также был разработан для лечения NSCLC и в настоящее время рассматривается FDA; решение по нему ожидается в январе 2005. В кардинальной Phase III клинических испытаний erlotinib продемонстрировал 42% улучшение средней выживаемости и улучшение выживаемости в течение одного года на 45%. Это делает erlotinib первым и единственным целенаправленным лечением для пациентов с NSCLC. Пациенты, реагирующие на erlotinib, как было отмечено, обладают EGFR-активирующими мутациями.
Blocking receptor protein kinase
Cetuximab (Erbitux; ImClone/Bristol-Myers Squibb) это моноклональные антитела, которые избирательно связываются с внеклеточным доменом EGFR человека и конкурентно ингибируют связывание EGF с этой рецепторной тирозин киназой. Cetuximab сегдоня разрешен для терапии второй линии колоректальных раков. Подобно cetuximab, Amgen и Abgenix's ABX-EGF являются моноклональными антителами, нацеленными на EGFR, но если cetuximab являются химерными антителами, то ABX-EGF полностью humanized. Полностью человеческие антитела, по-видимому, лучше переносятся, чем химерные, так что в этом отношении ABX-EGF м. иметь конкурентные преимущества перед cetuximab, если будет разрешен.
Blocking a ligand
Bevacizumab (Avastin; Genentech) является первым анти-ангиогенным лекарством против рака, разрешенным FDA. Bevacizumab соединяется с vascular endothelial growth factor (VEGF) человека и предупреждает его от соединения с рецепторной тирозин киназой Flt-1/VEGFR1 и KDR/VEGRF2. Путём ингибирования VEGF, bevacizumab влияет на развитие кровеносных сосудов в опухоли, на процесс, критический для роста и метастазирования опухолей. В США bevacizumab разрешен в качестве лекарства первой линии для метастатических колоректальных раковых опухолей в комбинации с 5-fluorouracil-based химиотерапией.
Прогрессивный способом нейтрализации VEGF в разработке у Regeneron Pharmaceuticals в сотрудничестве с Aventis Oncology. VEGF Trap является анти-ангиогенным ингибитором, представляющим собой части внеклеточных доменов VEGF рецептора человека Flt-1 и KDR, слитых с частью Fc immunoglobulin G человека. VEGF Trap служит в качестве белка ловушки, который предупреждает VEGF от связывания его естественных рецепторов, Flt-1 и KDR. VEGF Trap обладает значительно более высоким сродством (100- 1,000 раз) к циркулирующему VEGF, чем моноклональные антитела; является ли он столь же мощным у пациентов, ещё требует проверки. VEGF Trap сегодня находится на ранней клини ческой проверке для лечения пациентов с solid опухолями.
Future outlook
Понимание биологии киназ и их роли при болезнях является критическим для успешной разработки терапии, нацеленной на киназы. Аномалии одного пути передачи сигналов являются наиболее вероятной причиной дисрегуляции и др. каскадов также и это д. приводить к резистентности против киназных лекарств. Это особенно верно при раке, где такая резистентность уже выявлена. Блокада только одной из киназ недостаточна для достижения клинического успеха, очевидно, что мульти-нацеленные киназные ингибиторы м.б. наиболее многообещающими, чем селективные агенты как в отношении эффективности, так предупреждения резистентности. Конечно для преодоления таких трудностей д. использоваться целенаправленные соединения в комбинации или последовательно с традиционной химиотерапией, также как и с др. новыми агентами. Однако, учитывая быстро растущее количество лекарств и огромное количество возможных комбинаций невозможно тестировать все возможные группировки в клинических испытаниях. Компании стремятся разработать предсказывающие преклинические модели, которые позволят им выбирать наиболее обещающие комбинации для клинических испытаний. Как в случае использования gefitinib в определенных субнаборах рака лёгких существует настоятельная необходимость разработки и оценки биомаркёров, которые позволили бы оптимизировать выбор пациентов для лечения.
Market indicators
Modulation of kinase activity for therapeutic purposes represents a multi-billion dollar market opportunity. As already evidenced by sales of imatinib, protein kinase-targeting drugs can achieve blockbuster status. Even recently approved cetuximab and bevacizumab are anticipated to fairly rapidly generate revenues in excess of a billion dollars (Fig. 1) . We expect oncology to be the dominant area of growth for protein kinase-targeting therapeutics, followed by inflammatory disorders, in the future (Table 1).
In oncology, with the exception of imatinib, most of the kinase inhibitors tested so far have demonstrated relatively modest activity as single agents. Therefore, one of the key factors that could differentiate between an active and inactive protein kinase-targeting therapeutic for cancer is the ability of an individual compound to interact with multiple targets (Table 2) .
