PŮL STOLETÍ PROTINÁDOROVÉ CHEMOTERAPIE A JEJÍ DALŠÍ PERSPEKTIVY Pavel Klener 1. Interní klinika VFN 1. lékařské fakulty UK - ÚHKT, Praha

Vývoj počtu hlášených onemocnění novotvary bez dg. C44 Vývoj úmrtnosti na novotvary bez dg. C44 500 350 450 300 400 250 350 200 300 150 250 100 200 150 50 1985 1990 1991 1992 1993 1994 1995 1996 1997 1998 1999 1985 1990 1991 1992 1993 1994 1995 1996 1997 1998 1999 případy na 100 000 mužů zemřelí na 100 000 mužů případy na 100 000 žen zemřelé na 100 000 žen svět. standard - muži zemřelí - svět. standard - muži svět. standard - ženy zemřelé - svět. standard - ženy

starověk arzenik kolchicin (Discorides) 1860 podofylotoxin (Eisenmann) arzén u CML (Lissauer) aktinomycin (Woodrof a Wachsmann) 1940 – 1945 dusíkatý yperit 1945 – 1950 antifolika 1960 – 1990 „ zlatý věk chemoterapie“ 1990 – 2000 ojedinělá nová cytostatika

ROK ZAVEDENÍ DO KLINICKÉ PRAXE 1940 1950 1960 1970 1980 1990 Fludarabin Taxol 2-Chlorodeoxyadenosin Amsacrin Mitoxantron Pentostatin Carboplatin Ifosamid/Mesna Etoposid Estramustin Streptozotocin Aminoglutethimid Tamoxifen Cisplatin Bleomycin Doxorubicin Teniposid Dacarbazin Asparaginasa Hexamethylmelamin Daunorubicin Cytarabin Procarbazin Lomustin Hydroxyurea Melphalan Carmustin Vincristin Vinblastin Mitotan Cyclophosphamid 5-Fluorodeoxyuridin 5-Fluorouracil Mitomycin C Busulfan Dactinomycin 6-Thioguanin Thio-TEPA Chlorambucil 6-Mercaptopurin Methotrexat Prednison Aminopterin Dusíkatý yperit 1940 1950 1960 1970 1980 1990

MECHANISMY ÚČINKU CYTOSTATIK purinové aminokyseliny a pyrimidinové báze 1 4 nukleotidy peptidy 2 2 DNA RNA PROTEINY transkripce translace 2 3 2 DNA MITÓZA replikace poškození mikrotubulů

HLAVNÍ TÉMATA DNEŠNÍHO SDĚLENÍ   Principy racionální terapie Možnosti posílení účinku chemoterapie Perspektivy pro nové století

NEJVÝZNAMNĚJŠÍ POZNATKY, KTERÉ UMOŽNILY RACIONÁLNÍ POUŽITÍ CHEMOTERAPIE Cytostatika působí neselektivně na normální i nádorové proliferující buňky Jedna dávka chemoterapie (léčebná kúra) zničí vždy stejnou frakci proliferujících buněk Cytostatika působí převážně na buňky proliferující (nacházející se v buněčném cyklu) Buněčný cyklus normálních proliferujícíh buněk je kratší ve srovnání s nádorovými buňkami Dosažení klinické remise neznamená úplnou eliminaci nádorových buněk V období klinicky zjevného nádoru ubývá proliferujících nádorových buněk citlivých k chemoterapii

RŮST NÁDORU B A počet zdvojení 10 20 27 30 40 růst nádoru pomalý rychlý buněk 103 106 108 109 1012 hmotnost 1µg 1mg 1g 1kg neovaskularizace možnost vzniku prvních metastáz hranice rtg diagnostiky hranice klinické diagnostiky letální hranice

TAKTIKA RACIONÁLNÍ LÉČBY Ch letální hranice 10 12 Ch a relaps Ch b 10 10 Ch 10 8 Ch Ch počet nádorových buněk remise 10 6 imunoterapie Ch Ch 10 4 10 2 vyléčení c c 10 čas

FAKTORY OSLABUJÍCÍ ÚČINNOST CHEMOTERAPIE Přirozená rezistence k cytostatikům Získaná rezistence při opakovaných cyklech Zpomalená regenerace normálních tkání Nutnost snížení dávek nebo prodloužení intervalu podání Toxicita chemoterapie (hematologická, orgánová)

RŮZNÁ CITLIVOST ZHOUBNÝCH NÁDOROVÝCH ONEMOCNĚNÍ K CHEMOTERAPII I. skupina II. skupina III. skupina IV. skupina akutní lymfoblastická leukémie u dětí Burkittův nádor Hodgkinova choroba NHL s vysokým stupněm malignity Wilmsův nádor Ewingův sarkom testikulární nádory ovariální karcinomy choriokarcinom (postgestační) embryonální rhabdomyosarkom retinoblastom (kožní karcinomy) akutní myeloblastická leukémie u dospělých NHL s nízkým stupněm malignity mnohočetný myelom neuroblastom karcinom prostaty bronchogenní karcinom (malobuněčný) karcinom prsu karcinom endometria karcinom kůry nadledvin inzulinom osteosarkom nádory orofaciální oblasti karcinomy trávicího ústrojí nádory CNS maligní melanom karcinoid sarkomy měkkých tkání karcinom močového měchýře Grawitzův nádor karcinom jícnu bronchogenní karcinom (nemalobuněčný) karcinom pankreatu hepatocelulární karcinom karcinom žlučníku karcinom štítné žlázy

MECHANISMY VZNIKU REZISTENCE zvýšené vypuzování snížený průnik cytostatika membránou snížená přeměna zvýšená intracelulární inaktivní látky vazba cytostatika na aktivní (glutathionový systém) zvýšená změněná intenzita intracelulární "opravy DNA" distribuce (např. do lysozomů) zvýšená metabolická přeměna cytostatika alterace specifických na inaktivní metabolit cílových enzymů (např. DHFR u rezistence na MTX)

MOŽNOSTI OVLIVNĚNÍ ZÍSKANÉ REZISTENCE podávat maximální tolerované dávky zahájit léčbu co nejdříve dodržovat intervaly mezi léčebnými cykly farmakologicky inhibitory kalciového kanálu (verapamil) PSC-833 (Valspodar) VX-710 (Biricodar)   buthionin sulfoximin

MOŽNOSTI OMEZENÍ TOXICITY CHEMOTERAPIE zlepšení úrovně podpůrné léčby podpora obnovy poškozené krvetvorby růstové faktory (G-CSF, GM-CSF) autologní transplantace kostní dřeně profylaxe orgánové toxicity dexrazoxan (Cardioxan) mesna (Uromitexan) amifostin (Ethyol)

ZVÝŠENÍ SELEKTIVITY aplikace cytostatika a antidotem chemosenzibilizátory

ZNÁZORNĚNÍ SELEKTIVITY ÚČINKU VYSOKÝCH DÁVEK METOTREXÁTU NA NÁDOROVÉ BUŇKY buňky normální buňky nádorové nízké nízké dávky calcii folinas dávky calcii folinas MTX (leukovorin) MTX (leukovorin) vysoké vysoké dávky calcii folinas dávky calcii folinas MTX (leukovorin) MTX (leukovorin)

PODÍL SAMOSTATNĚ PODÁVANÉ CHEMOTERAPIE NA LÉČBĚ NÁDOROVÝCH ONEMOCNĚNÍ s lokalizovaným onemocněním s metastazujícím vyléčitelní lokálními metodami (chirurgie, radioterapie) nevyléčitelní citliví k léčbě cytostatiky necitliví CHEMOTERAPIE paliativní léčebná adjuvantní

Molekulární chemoterapie PREVENCE profylaktická chemoprevence chirurgie Termoterapie Chirurg. léčba Indukce diferenciace Radioterapie NÁDOR Inhibice metastáz Chemoterapie Inhibice angiogeneze Hormon. léčba Molekulární chemoterapie Biomodulační léčba Transplantace Genová terapie Multimodální léčba Podpůrná léčba

buněčná membrána MAPK - K Ca++ MAPK cytoplasma jaderná membrána jádro Gp b P Ras Ras Ras P Fab PIP2 Src a a GDP P g JAK1 Tyk2 GTP g GDP GTP GDP P P Raf-1 P Src PLCg PLCb AC STAT1 STAT2 P PKC P P STAT1 STAT2 IP3 DG ATP cAMP P P MAPK - K Ca++ Stat-dimer P STAT1 STAT2 P PKC MAPK PKA cytoplasma jaderná membrána jádro STAT1 P STAT2 Myc Jun Fos DNA P P P TRANSKRIPCE

Aktivace buněčného cyklu Inhibice růstových faktorů Inhibice receptorů pro růstový faktor Inhibice receptorových kináz TK TK PI3K Akt Inhibice Ras Ras Inhibice COX-2 Inhibice CDK Raf Inhibice PKC PKC COX-2 MEK ERK ?? NF- KappaB Flavopiridol CDK Změna genové exprese Aktivace buněčného cyklu Indukce apoptózy Inhibice angiogeneze apoptóza metastazování proliferace angiogeneze

RŮZNÉ MOŽNOSTI CÍLOVÉ PROTINÁDOROVÉ LÉČBY Inhibice růstových faktorů Inhibice receptorů pro růstové faktory Inhibice signálního přenosu Inhibice telomerázy Inhibice regulačních proteinů buněčného cyklu Inhibice transkripce Inhibice proteasomu Indukce apoptózy Inhibice angiogeneze Inhibice metastazování

INHIBICE RECEPTORŮ PRO RŮSTOVÉ FAKTORY generický název obchodní přípravek cílová struktura použití trastuzumab cetuximab bevacizumab rituximab ibritumombab tositumomab epratuzumab apolizumab alemtuzumab gemtuzumab oregovomab edrecolomab Herceptin Erbitux Avastin Mabthera Zevalin (90Yt) Bexxar (131I) MabCampath Mylotarg Ovarex Panorex HER-2-neu EGFr VEGF CD-20 CD-22 human. HLA-DR CD-52 CD-33 CA-125 karcinom prsu NSCLC, ORL různé nádory NHL CLL AML Ca ovaria kolorektum

INHIBICE SIGNÁLNÍHO PŘENOSU generický název obchodní přípravek indikace Inhibice tyrozinkináz imatinib gefitinib erlotinib semaxanib Glivec Iressa Tarceva (SU-5416) CML, GIST NSCLC, ORL NSCLC Inhibice přenosu zprostředkovaného ras proteiny (inhibitory farnesyltransferázy) onafarnib tipifarnib ISIS 2503 iovastatin Sarasar Zarnestra NSCLC AML Inhibice proteinkinázy A GEM-231 Hybridon

INHIBICE SIGNÁLNÍHO PŘENOSU generický název obchodní přípravek indikace Inhibice proteinkinázy C staurosporin bryostatin ISIS 3521 Afinitac (antisense) Inhibice MAP kinázy depsipeptid trichostatin trapoxin Inhibuje histidin deacetylázu Inhibice proteinkinázy m-TOR rapamycin CCI - 799

imatinib gefitinib semaxanib H H N N N N N O N N F H O Cl N N O N MeO CH3 CH3 N H O N H

aktivaci signalizační Inhibice EGFR-TK uvnitř buňky zabrání aktivaci signalizační kaskády nezávisle na způsobu aktivace receptoru GEFITINIB Inhibice apoptózy Proliferace Invazivita Metastazování Angiogeneze

EGFR V LIDSKÝCH NÁDORECH Tumory s vysokou expresí EGFR Vysoká exprese je spojena s NSCLC Prostata Žaludek Prs Kolorekt. Ca Pankreas Ovaria 40-80% 33-74% 14-91% 25-77% 30-50% 35-70% Invazivitou Metastazováním Pokročilým stadiem onemocnění Rezistencí k chemoterapii Rezistencí k hormonální léčbě Celkově špatným stavem Zatím nelze odpovědět na otázku, do jaké míry je efekt intracelulární blokády EGFR závislý na expresi receptoru – to je předmětem klinických studií. pozn. Exprese ne vždy odpovídá aktivací receptoru, receptor se může aktivovat i jinak, než navázáním ligandu na ECT část

X X STI-571 tyrozinkináza bcr-abl tyrozinkináza bcr-abl ATP ATP ADP PO4 tyrozinkináza bcr-abl tyr tyr substrát substrát X

translokace bcr bcr/abl Ph1 - chromosom 22 abl 9

AKTIVITY GENU BCR-ABL OD BCR ABL kináza ABD kaskáda: ras jak/STAT Pl3 ROS F - actin nukleární faktor kappa B stimulace proliferace inhibice apoptózy genová nestabilita cytoskeletální abnormality defekty imunity progrese onemocnění

INHIBIČNÍ ÚČINKY IMATINIBU A MOŽNÉ VYUŽITÍ V LÉČBĚ NÁDORŮ cílová tyrozinkináza klinické využití bcr-abl c-kit PDGF FIPILI-PDGFr CML, GIST SCLC gliomy dermatofibrosarcoma protuberans prostata fibrosarkomy chronické myeloproliferace hypereosinofilní syndrom, CEL

RŮZNÉ MOŽNOSTI CÍLOVÉ PROTINÁDOROVÉ LÉČBY Inhibice růstových faktorů Inhibice receptorů pro růstové faktory Inhibice signálního přenosu Inhibice telomerázy Inhibice regulačních proteinů buněčného cyklu Inhibice transkripce Inhibice proteasomu Indukce apoptózy Inhibice angiogeneze Inhibice metastazování

INHIBITORY REGULAČNÍCH PROTEINŮ BUNĚČNÉHO CYKLU Inhibitory cdk flavopyridol olomoucin bohemin roscovitin 7-hydroxystaurosporin bengamid Inhibitory histon deacetylázy trichostatin trapoxin

INHIBICE PROTEASOMU bortezomib (boronic acid dipeptid) Obchodní název: VELCADE Indikace: mnohočetný myelom, NHL Dávkování: 1,6 mg/m2 i.v. Nežádoucí účinky: trombocytopenie, periferní neurotoxicita, rash

FRAGMENTACE ZJEDNODUŠENÉ SCHÉMA MECHANISMU VZNIKU APOPTÓZY Receptory TNF/NGF TGF- b Poškození DNA Cytoplazmatické »death« domény inhibice proliferace P53 P21 Inhibice PCNA Inhibice cdk bax bax bcl-2 bax Kaspázy FRAGMENTACE fagocytóza apoptolických tělísek ZJEDNODUŠENÉ SCHÉMA MECHANISMU VZNIKU APOPTÓZY APOPTÓZA

VLIV PROAPOPTOTICKÝCH A ANTIAPOPTOTICKÝCH GENŮ NA TZV VLIV PROAPOPTOTICKÝCH A ANTIAPOPTOTICKÝCH GENŮ NA TZV. bcl-2/bax reostat bax bcl-2 ANTIAPOPTOTICKÉ GENY PROAPOPTOTICKÉ GENY bcl-2 Bcl-X2 mcl-1 bak-1, bfl-1 brag-1 Rb bax bak bad bcl-X3 c-jun hrk p53 brání homodimerizaci bax bax usnadňují homodimerizaci bax bax

x Bcl-2 BLOKÁDA APOPTÓZY PŘI ZVÝŠENÉ KONCENTRACI BCL-2 chemoterapie radioterapie bax signál pro zánik buňky x Bcl-2 aktivace kaspáz zánik buňky apoptózou

INDUKCE APOPTÓZY generický název obchodní přípravek zkoušené indikace TRAIL oblimersen arsentrioxid ------ Genasense Trisenox NHL, NSCLC, prostata, CLL APL, myelom, MDS thapsigarin exisulind apomin SAHA (suberoyl hydroxamid acid) salicin silandefil Aptosyn Viagra

MECHANISMUS ÚČINKU ARSENTRIOXIDU indukuje apoptózu aktivuje kaspázy zvyšuje exprexi bax-proteinu inhibuje NF-kB poškozuje cytoskeletární proteiny zvyšuje intracelulární koncentraci RONS působí uvolnění cytochromu c omezuje účinnost bcl-2 snižuje výdej adhezních molekul omezuje sekreci IL-6 má antiproliferační účinky zvyšuje expresi inhibitorů cdk (p21, p27) má antiangiogenní účinky inhibuje VEGF

ÚČINKY NUKLEÁRNÍHO FAKTORU KAPPA B aktivace VEGF aktivace ICAM, VCAM aktivace osteoklastů omezení BAX NF kappa B zvýšená exprese bcl-2 exprese c-myc, ras exprese cyklinu D alterace p 53, GADD

PŘEHLED ANGIOGENNÍCH A ANTIANGIOGENNÍCH FAKTORŮ Angiogenní faktory Antiangiogenní faktory Rodina VEGF FGF HGF matrixmetaloproteázy stromelyzin kolagenázy gelatinázy angiopoetiny angiopoetin-1 angiogenin PDGF integriny Trombospondin angiostatin endostatin TGF-beta PF-4 interferony alfa a beta inhibitory proteolýzy TIMPs PAI (plasminogen activator)

1 2 3 angiogenní nádorové buňky makrofág endotel proliferující a migrující endotel

HLAVNÍ ZPŮSOBY INHIBICE VEGF (vascular endothelial growth factor) inhibice angiogenních faktorů monoklonálními protilátkami 1 2 inhibice blokádou extracelulární domény receptoru monoklonálními protilátkami VEGF-receptor 3 nejúčinnější inhibicí angiogenních faktorů je inhibice receptorových tyrosinkináz receptorové tyrosynkinázy buněčná membrána

RŮZNÉ METODY K POTLAČENÍ ANGIOGENEZE Blokáda angiogenních faktorů Aplikace přirozených antagonistů suramin protilátky proti VEGF (bevacizumab) protilátky proti receptoru pro VEGF inhibitory proteinkináz receptoru pro VEGF (semaxanib, SU6668, ZD4190) ABT-510 (trombospondin mimetic peptid) neovastat angiostatin endostatin rekombinanatní PF4 Inhibice endoteliální proliferace Stabilizátory bazální membrány fumagilin AGM-1470 interferony alfa a beta thalidomid linomid prinomastat marimastat batimastat

terapie cílená na signální pochody POTENCIÁL PRO VYUŽITÍ „MOLEKULÁRNÍ CHEMOTERAPIE“ VE VŠECH STADIÍCH ONEMOCNĚNÍ Před vznikem nádoru Lokalizovaný nádor Lokálně nebo regionálně pokročilý nádor Pokročilé metastatické onemocnění chemoprevence ? CH (RT / HT) CT / HT + RT (CH) CT / HT terapie cílená na signální pochody CH - chirurgická léčba, RT – radioterapie, CT – chemoterapie, HT – hormonální terapie

ČASOVÝ SLED KURATIVNÍ, PALIATIVNÍ A SYMPTOMATICKÉ LÉČBY rezistence na léčbu úmrtí nemocného diagnóza podpůrná léčba paliativní léčba symptomatická léčba kurativní léčba ČASOVÝ SLED KURATIVNÍ, PALIATIVNÍ A SYMPTOMATICKÉ LÉČBY

LIMITY (KONTRAINDIKACE) ZÁKLADNÍCH METOD PROTINÁDOROVÉ LÉČBY Chirurgická léčba metastazující onemocnění vyjímka: odstranění solitární metastázy stenty, bypasy, stomie analgetické výkony Radioterapie generalizace onemocnění vyčerpání přípustné dávky záření vyjímka: analgetické ozáření ozáření metastázy (kosti, CNS aj.) Chemoterapie útlum kostní dřeně kachexie, polymorbidita mnohočetné metastázy chemorezistentního nádoru vyjímka: chemosenzitivní nádory (např. lymfomy)

MOŽNÉ POSTUPY ? ? DYSTHANASIE EUTHANASIE SYMPTOMATICKÁ LÉČBA

ZÁVĚREČNÁ DOPORUČENÍ Nemocného v žádném případě nepřestáváme léčit Nemocnému nezastíráme vážnost situace, ale nebereme mu naději Neměníme úroveň komunikace lékař – ošetřující personál Informujeme příbuzné Nezamítáme přijatelné způsoby alternativních metod, pokud si je nemocný nebo rodina přeje aplikovat Preferujeme domácí ošetřování nebo hospicovou péči