Anonim

Temaer

Abstrakt

Humane karsinomer uttrykker ofte høye nivåer av reseptorer i EGF-reseptorfamilien, og overekspresjon av minst to av disse reseptorene, EGF-reseptoren (EGFr) og nært relatert ErbB2, har vært assosiert med en mer aggressiv klinisk oppførsel. Videre kan transfeksjon eller aktivering av høye nivåer av disse to reseptorene i ikke-maligne cellelinjer føre til en transformert fenotype. Av disse grunner har terapier som er rettet mot å forhindre funksjonen av disse reseptorene, potensialet til å være nyttige anti-kreftbehandlinger. I de siste to tiårene har monoklonale antistoffer (MAbs) som blokkerer aktivering av EGFr og ErbB2 blitt utviklet. Disse MAbs har vist lovende preklinisk aktivitet og "kimære" og "humaniserte" MAbs er blitt produsert for å eliminere problemet med vertsimmunreaksjoner. Klinisk aktivitet med disse antistoffene er dokumentert: trastuzumab, en humanisert anti-ErbB2 MAb, er aktiv og ble nylig godkjent i kombinasjon med paklitaksel for behandling av pasienter med metastatisk ErbB2-overuttrykkende brystkreft; IMC-C225, en kimær anti-EGFr MAb, har vist imponerende aktivitet i kombinasjon med strålebehandling og reverserer motstand mot kjemoterapi. I tillegg til antistoffer har forbindelser som direkte hemmer reseptortyrosinkinaser, vist preklinisk aktivitet, og tidlig klinisk aktivitet er rapportert. En serie fase III-studier med disse antistoffene og direkte tyrosinkinasehemmere er pågående eller planlagt, og vil videre adressere rollen til disse aktive anti-reseptormidlene ved behandling av pasienter med kreft.

Introduksjon

Humane svulster uttrykker høye nivåer av vekstfaktorer og deres reseptorer, og mange typer maligne celler ser ut til å utvise autokrin eller parakrine-stimulert vekst. Blant de best studerte vekstfaktorreseptorene har vært EGF-reseptorfamilien (også kjent som type I-reseptortyrosinkinaser eller ErbB-tyrosinkinase-reseptorer). Denne familien består av fire homologe reseptorer: den epidermale vekstfaktorreseptoren (ErbB1 / EGFr / HER1), ErbB2 (HER2 / neu), ErbB3 (HER3) og ErbB4 (HER4) (gjennomgått i Klapper et al., 2000; Olayioye et al., 2000). Disse reseptorene er sammensatt av et ekstracellulært bindende domene, et transmembran-lipofilt segment og et intracellulært proteintyrosinkinase-domene med et regulatorisk karboksalterminalsegment. ErbB3 er imidlertid forskjellig fra de andre medlemmene fordi den har et mangelfullt tyrosinkinase-domene.

ErbB-reseptorene blir aktivert ved dimerisering mellom to identiske reseptorer (homodimerisering) eller mellom forskjellige reseptorer av samme familie (heterodimerisering) (Lemmon og Schlessinger, 1994). Mekanismene som fremmer dannelsen av reseptor dimerer innbefatter ligandbinding og høy reseptor densitet på grunn av overekspresjon (Lemmon og Schlessinger, 1994). Det er en rekke ErbB-reseptorligander som danner dannelsen av homo- eller heterodimere komplekser blant de fire ErbB-reseptorene (Lemmon og Schlessinger, 1994; Klapper et al., 2000; Olayioye et al., 2000).

Minst seks forskjellige ligander, kjent som EGF-lignende ligander, binder til EGFr (ErbB1). Disse ligander inkluderer epidermal vekstfaktor (EGF), transformerende vekstfaktor alfa (TGF-a) og amphiregulin, som bare binder til EGFr og heparinbindende EGF (HB-EGF), betacellulin og epiregulin som kan binde til både EGFr og ErbB4 (Klapper et al., 2000; Olayioye et al., 2000). EGF-lignende ligander induserer dannelse av ErbB1 / ErbB1 homodimerer og ErbB1 / ErbB2 heterodimerer, selv om ErbB1 / ErbB3 og ErbB1 / ErbB4 heterodimerer kan detekteres av og til. En andre klasse ligander, kollektivt betegnet neureguliner (også kjent som neu-differensieringsfaktorer og hereguliner) binder direkte til ErbB3 og / eller ErbB4 (Holmes et al., 1992; Lupu et al., 1992; Tzahar et al., 1994). Neuregulin-1 og neuregulin-2 binder til enten reseptor, mens neuregulin-3 (Zhang et al., 1997) og neuregulin 4 (Harari et al., 1999) bare binder til ErbB4. Neureguliner induserer dannelsen av ErbB3 / ErbB3 eller ErbB4 / ErbB4 homodimerer og ErbB2 / ErbB3 eller ErbB2 / ErbB4 heterodimerer (Klapper et al., 1999, 2000).

I motsetning til de andre ErbB-reseptorene, har en løselig ligand for ErbB2-reseptoren ikke blitt identifisert hittil. Imidlertid er ErbB2 nå kjent for å være den foretrukne co-reseptor for ErbB1, ErbB3 og ErbB4 (Klapper et al., 1999, 2000). Denne preferansen for heterodimerisering i ErbB-reseptorfamilien forklarer hvordan ErbB2 signalerer i fravær av en kognitiv ligand. Heterodimerer mellom ErbB2 og de andre ErbB-reseptorene har relativt høy ligandaffinitet, kraftig signalaktivitet og er synergistiske for celletransformasjon (Klapper et al., 1999). Disse egenskapene kan være relatert til ErbB2s evne til å decelerere frekvensen av liganddissosiasjon (Sliwkowski et al., 1994, Karunagaran et al., 1996), som kan forårsake en langvarig signalering av alle ErbB-familieligander. Totalt sett er ErbB2 foreslått som en masterkoordinator for signalnettverket som fungerer som en delt medreceptor for ErbB-ligander, snarere enn som en reseptor som medierer virkningen av en spesifikk (uidentifisert) ligand (Klapper et al., 1999, 2000 ; Olayioye et al., 2000). Imidlertid er kombinatoriske muligheter i rekkevidden av erbB-reseptor-familien, og hver homo- og heterodimerreceptorkompleks kan aktivere forskjellige signalveier som fremkaller spesifikke cellulære responser, noe som resulterer i en enorm signaldiversitet.

Etter reseptor-dimerisering skjer aktivering av selve protein tyrosinkinaseaktiviteten og tyrosin autofosforylering. Disse hendelsene fører til rekruttering og fosforylering av flere intracellulære substrater, som fører til mitogen signalering og andre cellulære aktiviteter (Pawson and Schlessinger, 1994; Alroy and Yarden, 1997; Riese and Stern, 1998). Det er et krav til reseptortyrosinkinaseaktivitet i reseptormediert cellulær signalering, siden reseptorer som mangler kinasefunksjon som et resultat av mutasjoner av ATP-bindingsstedet, ikke viser et komplett spekter av biokjemiske responser etter ligandbinding (Chen et al., 1987 ; Pawson og Schlessinger, 1994). Tilsynelatende er en stor signalvei for ErbB-familien Ras-Raf-MAP-kinaseveien som har blitt undersøkt i over tiår (Alroy og Yarden, 1997). En annen viktig vei i erbB-reseptorsignalisering er den som utgjøres av PI-3-kinase og nedstrøms proteinkinase Akt (Burgering and Coffer, 1995; Liu et al., 1999; Muthuswamy et al., 1999). Aktiverer Akt etter signaler som regulerer flere biologiske prosesser, inkludert apoptose, genuttrykk og cellulær proliferasjon (gjennomgått i Chan et al., 1999). Akt er sannsynlig å sende overlevelses (anti-apoptotiske) signaler ved fosforylering av flere mål, inkludert BCL-2-familiemedlemmet BAD (Datta et al., 1997) og celledødspassens enzym caspase-9 (Cardone et al., 1998) . Akt har også en fremtredende rolle i reguleringen av cellecyklusprogresjon (Chan et al., 1999). I lymfoide celler transduserer Akt PI-3-kinaseavhengige IL-2-signaler som fosforylerer Rb og fremmer aktiveringen av E2F (Brennan et al., 1997). Fosforyleringen av Rb ved Akt-transduserte signaler kan være resultatet av en kombinasjon av mekanismer, inkludert nedregulering av den cyklin-avhengige kinaseinhibitor p27 KIP og forbedret ekspresjon av G1-sykliner (Chan et al., 1999 og referanser deri). Det er økende bevis på at anti-erbB-reseptorstrategier kan i det minste delvis utøve sine antitumoraktiviteter ved å forstyrre MAPK- og Akt-veiene.

Mange av de fysiologiske aktivitetene i ErbB-signalnettverket for regulering av normal cellevekst og differensiering er følt å involvere mesenkyme-epithelial crosstalk og interaksjoner mellom neuroner og muskel-, glia- og Schwan-celler (Burden og Yarden, 1997; Klapper et al., 2000; Olayioye et al., 2000). I disse situasjonene kan den cellulære kilden til ligand være forskjellig fra cellen som gjennomgår reseptoraktivering. Ekspresjon av både ErbB-reseptorer og deres ligander påvises i humane kreftceller (gjennomgått i Salomon et al., 1995). Flere bevistyper antyder at EGFr og ErbB2 spiller en rolle i mange humane kreftformer og er derfor kandidatmål for kreftterapi. Disse reseptorene blir ofte overuttrykt i humane svulster-EGFr i mange typer kreft, og ErbB2 i tilfelle av bryst-, ovarie- og magekreft (Salomon et al., 1995); Overekspresjonen gir vanligvis en mer aggressiv klinisk oppførsel; og monoklonale antistoffer og direkte tyrosinkinaseinhibitorer rettet mot disse reseptorene hemmer tumorvekst i humane xenograftmodeller. Selv om en alternativ tilnærming ville være å målrette vekstfaktorene, er målingen av reseptorene foretrukket på grunn av mangfoldet av ligander for en gitt reseptor og mangelen på kjente ligander for ErbB2, og muligheten for at andre ukjente ligander blir identifisert. To av disse monoklonale antistoffene, trastuzumab (Herceptin ® ) mot ErbB2 og C225 mot EGFr, har vist aktivitet i avanserte kliniske studier, og trastuzumab ble godkjent i 1998 for behandling av pasienter med ErbB2-overuttrykkende metastatisk brystkreft. I tillegg har nye strategier som involverer spesifikke inhibitorer av tyrosinkinase-delene av disse reseptorene også vist lovende aktivitet i tidlige kliniske studier.

Målrette EGF-reseptoren

Tidlig på 1980-tallet, da vi begynte å vurdere måter å hemme EGF-reseptoraktivitet på, var en spennende tid i reseptorfeltet. Dr Stanley Cohen hadde oppnådd både identifisering av EGF (Cohen, 1962) og rensingen av dets reseptor (Cohen et al., 1980). Dette ga molekylær karakterisering av de to komponentene i en "autokrin" vekstfremmende mekanisme som forklarte den uregulerte proliferasjonen av enkelte kreftceller, som beskrevet i en milepælpublikasjon av dr. Michael Sporn og George Todaro (Sporn og Todaro, 1980). Dr Gordon Sato syntetisert forskning går tilbake mange tiår, ved å vise at behovet for vekstfaktorer stod for kravet til serum i cellekultur (Barnes og Sato, 1980). Og tilsvarende tyrosinkinasefunksjoner av EGFr og src oncogen ble beskrevet (Cooper and Hunter, 1981; Chinkers and Cohen, 1981; Erickson et al., 1981). Det viste seg at EGF-reseptoren var en cellulær onkogen, med direkte homologi til v- erbB- onkogenet (Xu et al., 1984; Lin et al., 1984; Ullrich et al., 1984).

Disse studiene, og observasjonen at EGFr er markert overuttrykt på et stort utvalg av epitelcancer (gjennomgått i Salomon et al., 1995), førte oss til å hypotese at hvis vi kunne blokkere binding av EGF til dets reseptor, kan vi forhindre reseptor aktivering og dermed hemme celleproliferasjon. Kreftceller var på den tiden kjent for å være "dysregulert" i veksten og kunne uhensiktsmessig omgå begrensningspunktet i G 1- fasen (nå kjent som G 1- kontrollpunktet), i situasjoner hvor deprivasjon fra essensielle aminosyrer, energikilder eller bestemt vekst Faktorer forårsaket normale celler i kulturen for å unngå døden ved å gå over vekststans (vurdert i Pardee, 1989). Derfor antydet vi at kreftceller kan være selektivt følsomme overfor deprivasjon fra EGF-mediert vekstsignal, sammenlignet med ikke-maligne celler. Begrunnelsen for anti-reseptorbehandling er blitt vurdert (Baselga og Mendelsohn, 1994; Mendelsohn, 1997, 2000).

Anti-EGFr monoklonale antistoffer som blokkerer reseptorkinase

Produksjon og karakterisering av monoklonale anti-EGF-reseptorer

En serie anti-EGF-reseptor MAbs ble produsert med inhibitorisk aktivitet mot celler som bærer EGF-reseptorer (Kawamoto et al., 1983; Sato et al., 1983; Rodeck et al., 1987; Aboud-Pirak et al., 1988). I samarbeid med Dr Sato produserte vårt laboratorium to murine MAbs, 225 IgG1 og 528 IgG2a, som binder til reseptoren med affinitet som er sammenlignbar med den naturlige liganden (Kd = 1, 5-2 nM), konkurrerer med ligandbinding og blokkaktivering av reseptortyrosinkinase ved EGF eller TGF-a (Kawamoto et al., 1983; Sato et al., 1983; Gill et al., 1984). I tillegg induserer MAb 225 antistoff-mediert reseptor-dimerisering (uten aktivering av tyrosinkinasen) som resulterer i nedregulering av reseptor, og denne effekten synes å være viktig for sin vekstinhiberende kapasitet (Fan et al., 1994). Som et resultat av blokkaden av aktivering av reseptortyrosinkinase, forhindrer disse antistoffene EGF- og TGF-a-indusert stimulering av veksthastighet i en rekke humane celler som uttrykker både EGF-reseptorer og ligand (Kawamoto et al., 1983; Sato et al., 1983; Mendelsohn og Baselga, 1995; Mendelsohn, 1997, 2000).

De hemmende virkningene av disse MAbs i cellekultureksperimenter ble bekreftet in vivo mot humane tumor-xenotater av A431 vulvar-squamous karcinomceller og MDA 468 brystadenokarcinomceller, som begge uttrykker ekstremt høye nivåer av EGF-reseptorer (Masui et al., 1984). Basert på den lovende antitumoraktiviteten, både i kultur og in vivo, ble MAb 225 valgt for klinisk utvikling. En kimær human: murin versjon av MAb 225 (IMC-C225) ble produsert for å eliminere immunresponsen som ble produsert hos mennesker ved gjentakende eksponering for murin MAb 225 (Goldstein et al., 1995). Det kimære antistoff IMC-C225 binder seg til EGF-reseptoren med høyere affinitet (Kd = 0, 39 nM) enn den murine MAb og de naturlige ligander, og er i stand til å indusere komplette regressjoner av veletablerte humane tumor-xenotater som overuttrykker EGF-reseptoren.

Nylig ble en fullt humanisert anti-EGFr MAb, ABX-EGF produsert (Yang et al., 1999). MAb ABX-EGF binder seg til EGFr med høy affinitet (Kd = 0, 5 nM), forhindrer ligandbinding og utrydder veletablerte A431-cellexenotater i nakne mus.

Den forbedrede aktivitet av disse antistoffene mot xenograftede humane kreftceller, som resulterer i fullstendig utryddelse av veletablerte svulster i forhold til den hovedsakelig cytostatiske aktiviteten i cellekultur, antydet at alternative mekanismer kan bidra til deres anti-tumor-effekter in vivo .

Virkningsmekanismer av anti-EGFr monoklonale antistoffer

Anti-EGFr MAbs har en rekke molekylære og biologiske effekter på celler som bærer EGFr, som hver kan bidra til antitumoraktivitet. Syv mulige virkningsmekanismer er oppført i tabell 1, og er oppsummert i denne delen.

Full størrelse bord

  1. 1

    Den direkte virkemekanisme for mAb 225 er inhibering av tyrosinkinaseaktivering. Når A431 squamous karsinomceller inkuberes i kultur aktiverer autokrin TGF-a produsert av cellene EGFr tyrosinkinase. Tilsetning av mAb 225 til kulturer resulterer i en konsentrasjonsavhengig inhibering av reseptortyrosinkinaseaktivitet. Dette kan ikke regnes med av den observerte beskjedne reduksjonen i mengden av EGFr-protein som følge av en økning i reseptorinternalisering og katabolisme mediert av antistoffet (Kawamoto et al., 1983; Sato et al., 1983; Gill et al., 1984 Goldstein et al., 1995). Således virker MAb C225 som et medikament, en tyrosinkinaseinhibitor spesifikk for EGFr.

  2. 2

    Når ikke-transformerte humane celler som vokser i kultur, ble kontinuerlig utsatt for metningskonsentrasjoner av MAb 225, ble cellecykeltransversal arrestert i G 1- fase. Dette har blitt vist med humane forhuden fibroblaster, en kolon adenomcellelinje og MCF10A immortaliserte brystceller (Sato et al., 1983; Markowitz et al., 1990; Chou et al., 1999). Reaksjonen av kultiverte maligne cellelinjer til MAb 225 varierer fra å redusere proliferasjonsraten for å fullføre arrestasjonen i G 1- fasen av cellesyklusen, sjelden etterfulgt av celledød (Wu et al., 1995; Peng et al., 1996). Kontroll MAbs 455 (Sato et al., 1983) og R1 (Waterfield et al., 1982), som begge binder til reseptoren, men blokkerer ikke bindingen av EGF eller TGF-a og inhiberer ikke aktivering av tyrosinkinase, hindret ikke veksten av dyrkede celler (Sato et al., 1983; Markowitz et al., 1990; Wu et al., 1995). I kulturer av A431-squamiske karsinomceller, diFi-kolon-adenokarcinomceller og DU145-prostataadenokarcinomceller behandlet med MAb 225 ble det observert inhibering av syklin-avhengig kinase 2 (CDK2) aktivitet.

    Dette kan skyldes en økning i nivåene av inhibitor p27 Kip1 bundet til CDK (Figur 1) (Peng et al., 1996; Wu et al., 1996; Fan et al., 1997). Det var ingen endring i nivåene av inhibitor p21 Cip1 . Lignende endringer ble observert i MCF10A brystcellelinjen, men med en ytterligere nedgang i syklin D-nivåer (Chou et al., 1999). Vekstarrest eller tumorregresjon ble observert i veletablerte humane tumor-xenotater når mus ble behandlet med MAb C225 (Goldstein et al., 1995). Histologisk farging av humane blærecelletumorer i behandlede nakenmus bekreftet celledyrkningsdataene, som viser en nedgang i prolifererende celleukleant antigen, ledsaget av en økning i p27 Kip1 (Perrotte et al., 1999).

    Effekter av MAb 225 på p27 Kip1 og dets tilknytning til CDK2. ( a ) Mengden p27 Kip1 protein i MAb-behandlede DiFi-kolon-adenokarcinomceller i kultur ved forskjellige tidspunkter ble bestemt ved SDS-gelelektroforese av cellelysater fulgt av Western blotting med et kanin anti-p27 Kip1- antistoff. ( b ) DiFi-celler ble inkubert med mAb 225 i kultur i varierende tidsperioder. Cellelysater ble immunpresipitert med anti-p27 Kip1- antistoff, underkastet SDS-gelelektroforese og immunoblottet med anti-CDK2- eller anti-CDK4-antistoffer.

    Mengden p27 Kip1 økte med dyrketid i nærvær av MAb C225 og ble funnet å være assosiert med økende mengder med CDK2. CDK2-aktivitet viste en tilsvarende reduksjon (data ikke vist). Tilpasset fra (Wu et al. (1996)

    Full størrelse bilde

  3. 3

    I tilfelle av diFi-kolon-adenokarcinomceller ble cellesyklusarrest ved 24 timer fulgt av programmert celledød ved 48 timer da kulturer ble behandlet med MAb 225 (Wu et al., 1995). Disse cellene bærer uoppdagelige nivåer av Bcl-2, og i antistoffbehandlede kulturer steg nivåene av Bax innen 8 timer og ble opprettholdt til apoptose oppstod (Mandal et al., 1998). Nylig publiserte studier viste at C225 indusert forhøyning i aktivitetene til caspase-3, -8 og -9 i samspill med induksjonen av apoptose i DiFi-celler (Liu et al., 2000). En økning i Bax i hode og nakke kreftceller behandlet med C225 er rapportert (Huang et al., 1999). En økning i den fosforylerte (inaktive) formen av Bcl-2 i ZR75 brystadeneokarcinomceller ble observert i en studie (Tortora et al., 1999), og en annen studie rapporterte en reduksjon i Bcl-2 nivåer i en hals og hals kreft linje som svar på C225 (Huang et al., 1999). Endelig ble MAb 225 funnet å sensitisere celler til tumornekrosefaktor (Fong et al., 1992). Dermed aktiveres en rekke proapoptotiske mekanismer når EGF-reseptor signaleringsveien blokkeres av MAb 225. EGF og TGF-a ser ut til å fungere delvis som overlevelsesfaktorer, som hemmer nivåene av proapoptotiske molekyler i tillegg til stimulerende celleproliferasjon. Imidlertid ble i de fleste tilfeller som ble studert, da celler i kultur ble utsatt for inhibering av deres EGF-reseptorer, ikke de proapoptotiske veier aktivert til punktet for å starte programmert celledød, og de fleste celler viste kun langsommere proliferasjon eller G 1- arrestasjon.

  4. 4

    En mulig forklaring på effektiviteten av terapi med mAb C225 i xenograftmodeller er inhiberingen av antiangiogenese (Petit et al., 1997; Perrotte et al., 1999; Bruns et al., 2000a). Kulturerte blærekreftceller ble vist å utsette høye nivåer av vaskulær endotelvækstfaktor, interleukin 8 og basisk fibroblastvekstfaktor i kulturmediet, og denne produksjonen av angiogenesefaktorer ble redusert ved tilsetning av MAb C225. Når ortotopiske xenotater av disse blærekreftceller ble skåret ut og undersøkt histologisk, ga 3 ukers behandling med C225 en markert reduksjon i nærværet av nye blodkar og en markert reduksjon i mengdene av vaskulær endotelvækstfaktor, interleukin 8 og basisk fibroblast vekstfaktor tilstede i tumorcellene (Perrotte et al., 1999). Lignende observasjoner ble foretatt med xenograftede A431-plavetiske cervikale karcinomceller (Petit et al., 1997) og en bukspyttkjertelkarcinomcellelinje (Bruns et al., 2000a). Således virker det som aktiviteten til EGF-reseptorsignaltransduksjonsveien er nødvendig for stimulering av angiogenese ved disse maligne celler.

  5. 5

    Når studier med xenografter av blærekarsinomceller ble utført i ortototopmodellen, ble kreftcellene metastasert til lymfeknuter og lunger. Hvis tumorbærende dyr ble behandlet med mAb C225 som begynte 28 dager etter tumorimplantasjon, ble ikke metastaser observert, sammenlignet med nærværet av lymfeknormetastaser hos åtte av åtte ubehandlede kontrolldyr og lungemetastase i tre av åtte kontroller. Histologisk farging viste tilstedeværelsen av høye nivåer av matrise-metalloproteinase 9 i svulstceller fra kontrolldyr og en markert reduksjon i matrise-metalloproteinase 9 i de behandlede dyrene (Perrotte et al., 1999). Disse anti-metastatiske egenskapene til EGFr-blokkad kan legge til effekten som en anti-kreftbehandling.

  6. 6

    Selv om C225 er et kimært antistoff av den humane IgG1-klassen som kan formidle immuncytotoxicitet, er det klart bevis på at immunfunksjon ikke er nødvendig for mAb-mediert inhibering av human tumor-xenotransplantatvekst. Et "avvæpnet" F (ab ') 2 fragment av MAb 225 var i stand til å hemme xenograftvekst, men ikke helt like effektivt som den komplette MAb. Selv om immunforsvar ikke er avgjørende, er det mulig at de kan bidra til aktiviteten til anti-EGFr MAb in vivo .

  7. 7

    Den første rapporten om forbedret antitumoraktivitet når en anti-EGFr MAb ble kombinert med kjemoterapi, kom fra laboratoriet til Dr Michael Sela (Aboud-Pirak et al., 1988). Vi var i stand til å demonstrere synergistisk antitumoraktivitet mot veletablerte humane tumor-xenotater av både adenokarsinom og squaminkarsinomcellelinjer, når murin MAb 255 eller 528 behandling ble kombinert med de maksimale tolererte doser av enten doxorubicin eller cisplatin (Baselga et al., 1993 ; Fan et al., 1993). Behandling enten med legemiddel alene eller med antistoff alene alene reduserte tumorvekst eller hadde liten effekt, mens kombinert terapi utryddet veletablerte xenotomer (Figur 2). En tredje studie viste synergistisk, kurativ antitumoraktivitet når MAb 225 eller 528 behandling ble kombinert med paclitaxel, denne gangen med suboptimale doser av det kjemoterapeutiske middelet (Baselga et al., 1994). Og en annen studie viste synergistisk antitumoraktivitet av mAb C225 når den ble gitt i kombinasjon med topotecan mot en kolon-adenokarsinom-xenotransplantat (Ciardiello et al., 1999). Disse dataene viser at blokkering av EGF-reseptorer med MAb 225 eller MAb C225 kan potensere antitumoraktiviteten til en rekke kjemoterapeutiske midler som har forskjellige virkningsmekanismer.

    ( a ) Antitumoraktivitet av MAb 225 i kombinasjon med doxorubicin på veletablerte A431-plogcellekarcinom-xenotater. Doxorubicin (DOXO) (100 mg / 20 g kroppsvekt) ble gitt intraperitonealt på dag 1 og 2 når tumorer nådde en middels størrelse på 0, 3 cm3. MAb 225 (1 mg) ble gitt intraperitonealt på dag 1 og to ganger i uken etterpå for totalt 10 doser. Behandling med enten doxorubicin alene eller MAb alene resulterte i forbigående hemming av vekst. Doxorubicin i kombinasjon med MAb 225 hadde en uttalt antitumoraktivitet. Pilene viser dager på hvilken behandling ble administrert (Baselga et al., 1993). ( b ) Antitumoraktivitet av MAb 225 i kombinasjon med cisplatin (CDDP) på veletablerte A431-plogcellekarcinom-xenotater. Behandlingen ble startet på dag 8. Cisplatin (150 mg / 25 g kroppsvekt) ble gitt intraperitonealt på dag 8 og 18. MAb 225 (1 mg) ble gitt intraperitonealt på dag 8 og to ganger i uken etterpå for totalt 8 doser. Cisplatin i kombinasjon med MAb 225 hadde en uttalt antitumoraktivitet uten tilbakefall av svulster etter 6 måneders oppfølging. Pilene viser dager hvor behandling ble administrert (Fan et al., 1993)

    Full størrelse bilde

Mekanismen for denne synergismen er under studie. Foreløpige data antyder at reparasjon av medikament-indusert skade kan bli hemmet ved inhibering av EGFr-signalveien. Vi favoriserer muligheten for at EGF eller TGF-a i nærvær av cellulær skade fra kjemoterapi blir en overlevelsesfaktor i stedet for en vekstfaktor, og tipper balansen ytterligere mot legemiddelinducert apoptose. Dette er i samsvar med rollen av vekstfaktorer som overlevelsesfaktorer i kulturer av hematopoietiske celler og i dyrkede epitheliale tumorceller drevet til å proliferere ved ekspresjon av en onkogen (Meikrantz og Schlegel, 1995; Evan et al., 1992). Siden vekstfaktorer generelt ikke tjener som overlevelsesfaktorer for epitelceller, er det sannsynlig at normale epitelceller kan være mindre mottakelige enn maligne celler til cytotoksisitet fra kombinasjonen av anti-EGFr-terapi og kjemoterapi.

Som ved kjemoterapi har prekliniske studier også vist at anti-EGFr mAbs øker antitumor-effekten av strålebehandling (Huang et al., 1999; Milas et al., 2000). I A431 humane tumor-xenotater ble responsen på stråling forbedret med en faktor på 3, 6 med samtidig bruk av IMC-C225. Disse funnene har et stort klinisk løfte siden de fleste epiteliale svulster som for tiden er behandlet med strålingsuttrykk, høye nivåer av EGFr. Eksempler inkluderer karsinomer i hode- og nakkeområdet, ikke-småcellet lungekreft, esophageal carcinoma, cervix cancer og rektal kreft, blant andre. Resultatene fra en klinisk fase I / II studie av IMC-C225 pluss stråling hos pasienter med avanserte hode- og nakke-maligniteter, tyder på at lignende effekter vil bli sett hos pasienter.

En nyere tilnærming til å øke aktiviteten til anti-EGFr MAbs er deres bruk i kombinasjon med inhibitorer av relaterte vekstfaktorreceptorer. I laboratoriet resulterer den kombinatoriske bruken av anti-EGFr og anti-ErB2 mAbs i additiv anti-proliferative effekter, noe som tyder på en potensiell fordel ved denne kombinerte terapi ved behandling av humane kreft stimulert av EGFr- og ErbB2-signaler (Ye et al. 1999). Andre tilnærminger for å øke aktiviteten til anti-EGFr MAbs er deres bruk i kombinasjon med inhibitorer som virker på nedstrøms signalmolekyler, slik som farnesyltransferasehemmere designet for å undertrykke rasaktivitet (Sepp-Lorenzino et al., 1996) eller med inhibering av protein kinase A (Ciardiello et al., 1996).

Klinisk erfaring med monoklonale anti-EGF-reseptorer

Denne diskusjonen vil fokusere på IMC-C225, som er den eneste anti-EGFr MAb som har nådd kliniske fase II og III-nivåer. I en innledende fase studerte jeg at en enkeltdose murin MAb 225 var sikker og tilfredsstillende lokalisering til svulster ble oppnådd (Divgi et al., 1991). Alle pasienter produserte imidlertid humane antimusantistoffer som kunne ha utelukket den påfølgende administrering av flere doser av antistoff. For å unngå immunresponsen ble den kimære human-murine versjonen av MAb 225 (IMC-C225) produsert (Goldstein et al., 1995). En første serie av fase I-studier med IMC-C225 alene eller i kombinasjon med cisplatin ble utført hos pasienter med avanserte, EGFr-overuttrykkende svulster (Baselga et al., 2000a). Et primært mål i disse forsøkene var å definere optimal dose og tidsplan hvor fullstendig og vedvarende reseptormetning ble oppnådd. Analyse av data fra tre av fase I-studiene har vist at IMC-C225 farmakokinetikk ikke er lineær, med metning av legemiddelelimineringsbaner som forekommer ved doser mellom 200 og 400 mg / m2. Den første definisjonen av optimal dose ble basert på prekliniske studier med MAb 225 og IMC-C225. I cellekultur resulterte tilsetning av MAbs 225 eller IMC-C225 ved nivåer minst 20 ganger reseptorbindingsaffiniteten i reseptormetning og maksimal inhibering av vekst (Sato et al., 1983; Kawamoto et al., 1984; Goldstein et al., 1984;, 1995). I nakne musemodeller ga mettende nivåer av MAb 225 i blodet optimal antitumoraktivitet mot xenografene (Masui et al., 1984). Disse observasjonene viste i utgangspunktet å definere den optimale biologiske dosen av IMC-C225 som den laveste dosen som kontinuerlig ville opprettholde serumkonsentrasjoner av antistoffet over 30 nM. Mens dette kriteriet ble oppfylt i forsøk med den ukentlige dosen på 100 mg / m 2, var systemisk clearance av IMC-C225 ikke mettet på dette dosenivået (Figur 3). Ytterligere eskalering av dosen av IMC-C225 ble gjennomført til fullstendig metning av antistoffklarering ble observert ved ukentlige doser på mellom 200 og 400 mg / m2. Ved disse dosene ble de gjennomsnittlige sirkulerende IMC-C225 nivåene opprettholdt over 200 nM (figur 3), som ligger langt over den optimale konsentrasjon av antistoff som hemmer EGFr-avhengige tumorceller ex vivo . Disse dataene foreslo sterkt at konsentrasjonen av antistoffet som kreves for EGFr-metning i prekliniske modeller, kanskje ikke direkte korrelerer med det som kreves hos mennesker. Faktisk uttrykkes EGFr generelt i vanlige vev (f.eks. Hud og lever), og gir ytterligere konkurrerende antistoffbindingssteder. Dosen og tidsplanen som kreves for metning av disse reseptorene, kunne ikke ha blitt spådd fra studier med humane xenografter i nakne mus, på grunn av mangelen på MAb 225 eller IMC-C225 binding til den murine reseptor. Som et resultat ble den optimale dosen omdefinert som doseringsplanen som fullstendig metter IMC-C225 systemisk clearance. I tillegg opplevde mange pasienter behandlet med høyere doser IMC-C225 et hudutslett som føltes å være en biologisk effekt relatert til inhibering av EGFr siden denne reseptoren har en kritisk rolle i hudvekst. Denne observasjonen foreslår videre at EGFr kan velges målrettet og funksjonelt modulert in vivo av IMC-C225.

( a ) C225 clearance i forhold til de forskjellige dosenivåer. Data fra de tre fase I-studiene ble samlet, og gjennomsnittsverdien oppnådd er presentert i grafen. Klarering redusert med økende C225 doser inntil doseringsnivået på 200 mg / m 2 . Det var liten, om noen forskjell i stoffklarering mellom doseringsnivåene 200 og 400 mg / m 2 ( P = 0, 179, t- test). ( b ) Gjennomsnittlig serumnivå i sirkulerende C225 med doser på 200 og 400 mg / m2 vist på en semilogaritmisk plotteskala. Gjennomsnittlige serumnivåer på C225 ble opprettholdt over ca. 200 nM gjennom behandlinger ved doseringsnivåer 200 og 400 mg / m2 (Baselga et al., 2000a)

Full størrelse bilde

Behovet for å finne en optimal biologisk dose for pasienter behandlet med disse antistoffene understreker betydningen av å utvikle pålitelige biologiske markører i forsøk som evaluerer midler som virker på EGFr. Although these early phase I trials with IMC-C225 did not include the analysis of biological markers, other trials with anti-EGFr antibodies and follow up studies with C225 and other anti-EGFr MAbs have shown that antibody binding to tumor EGFr and saturation of the receptors can be achieved (Modjtahedi et al., 1996; Perez-Soler et al., 1994, 1998). The pharmacokinetic findings with C225 are in agreement with a prior phase I single dose clinical trial with a different murine anti-EGFr MAb, RG 83852, in patients with non-small cell lung cancer or head and neck tumors (Perez-Soler et al., 1994). In that study, EGFr status in biopsied tumor samples assessed by immunohistochemistry and assays of EGFr tyrosine kinase activity showed receptor saturation of ⩾ 50% at doses ⩾ 200 mg/m 2 (Perez-Soler et al., 1994). In vivo receptor saturation in patients treated with IMC-C225 has been documented (Perez-Soler et al., 1998). Overall, the results from these studies support the hypothesis that saturation of antibody binding to the EGFr in humans will occur only when complete saturation of drug clearance (ie zero order kinetics) is achieved.

In another Phase I trial, the rat anti-EGFr MAb ICR62 was evaluated in 20 patients with head and neck or lung cancer (Modjtahedi et al., 1996). This antibody effectively blocks the binding of EGF, TGF-α and HB-EGF to the EGFr, inhibits the growth of cultured human tumor cell lines which overexpress the EGFr, and eradicates such tumors when grown as xenografts in nude mice. In that trial, no serious toxicity was observed and four patients developed human anti-rat antibodies. Biopsies obtained from metastatic lesions showed localization of MAb ICR62 to the membranes of tumor cells, more prominently at higher doses (Modjtahedi et al., 1996). The fully human anti-EGF receptor mAb, ABX-EGF, has now entered phase I clinical trials (Yang et al., 2000).

A series of phase I/II studies of IMC-C225 given alone or in combination either with chemotherapy or radiation have now been completed. Bonner et al. (2000) recently reported an update of clinical results with IMC-C225 when given in combination with radiation therapy in patients with head and neck tumors. In the study, escalating doses of IMC-C225 were added to conventional radiation therapy in patients with unresectable head and neck carcinomas. Among 15 evaluable patients there was a 100% response rate, and 13 out of 15 patients achieved a complete remission. Further, the median duration of response has not been reached at a follow up time of 17 months. These results were considered to be highly encouraging, taking into consideration that the expected response rate in this patient population with radiation alone would have been in the 60% range. The results of this phase I/II study, have led to the initiation of a phase III randomized study of radiation ±IMC-C225.

Similarly confirming preclinical data, a phase I/II study has reported six complete plus partial responses in nine evaluable patients with advanced head and neck carcinomas and reversal of cisplatin resistance in three of these patients, when cisplatin was given in combination with IMC-C225 (Mendelsohn et al., 1999). In two of the three remaining patients there was stabilization of disease. This initial series has now been expanded and confirmed (Rubin et al., 2000). A follow-up phase II study of cisplatin plus IMC-C225 in patients with cisplatin refractory head and neck tumors and a randomized phase III trial of cisplatin with or without IMC-225 are currently ongoing to further document this interaction. The addition of IMC-C225 to CTP-11 in patients with metastatic colon carcinoma that previously failed CTP-11 resulted in several responses to therapy and, hence, reversal of CPT-11 resistance (Rubin et al., 2000). This observation is now being followed up with a confirmatory phase II study of C225 plus CTP-11 in patients with advanced, CTP-11 refractory colorectal carcinoma.

Across nine clinical trials involving over 500 patients, IMC-C225 has been shown to possess low immunogenicity: Human Antibodies against Chimeric Antibodies (HACAs) have been detected in only 4% of the patients (Khazaeli et al., 2000); notably, none of these patients with HACA experienced allergic or anaphylactic reactions, and the HACA responses had no clinically limiting effect following repeated weekly infusions of MAb. The most clinically relevant adverse events were allergic reactions and skin toxicities. Seven per cent of patients have experienced IMC-C225-related allergic reactions, all of which occurred during the first infusion, and 4% experienced grade 3/4 reactions. All patients responded to standard treatment and recovered without sequelae (Cohen et al., 2000). Skin reactions, which are now considered to be expected events associated with IMC-C225 treatment, tend to moderate with repeated administration and resolve without sequelae after cessation of treatment. In summary, co-administration of IMC-C225 with chemotherapy or radiation has been well tolerated.

Inhibitors of EGF receptor tyrosine kinase acting intracellularly

The tyrosine kinase activity of the EGFr is required for the biochemical responses induced by this receptor (Pawson and Schlessinger, 1994; Chen et al., 1987). Over the last decade drug discovery efforts have produced a variety of chemical structures that inhibit the EGFr tyrosine kinase (Levitzki and Gazit, 1995; Table 2). These EGFr tyrosine kinase inhibitors differ among themselves in their potency, degree of specificity against the EGFr, reversibility of action, and bioavailability–with orally bioavailable compounds usually being preferred for clinical development.

Full størrelse bord

Quinazoline compounds represent a class of competitive inhibitors of the ATP binding site that can be highly selective for the EGF receptor tyrosine kinase (Fry et al., 1994; Klohs et al., 1997). One of the initial compounds, PD153035, has been extensively used as a lead to creating new and more clinically suitable drugs of this family (Fry et al., 1994). PD153035 reversibly inhibits the EGFr tyrosine kinase at picomolar concentrations and inhibits EGFr autophosphorylation at nanomolar concentrations (Fry et al., 1994). PD153035 also blocks EGF-mediated mitogenesis and oncogenic transformation in fibroblasts overexpressing EGFr. We further studied the capacity of PD153035 to inhibit ligand-induced EGFr phosphorylation and cell growth in a panel of human carcinoma cell lines with various levels of EGFr and/or ErbB2 overexpression (Bos et al., 1997). In our studies, PD153035 suppressed proliferation and clonogenicity with greater efficacy in cell lines expressing greater numbers of receptors and did not significantly affect proliferation of cells expressing high levels of ErbB2 and normal levels of EGF receptor. PD153035 was cytostatic, and cells regained their growth capacity and ligand-sensitivity upon drug removal. These findings suggest that continuous drug exposure would be required to achieve clinical efficacy and in the design of ongoing clinical studies this need for prolonged drug exposure has been taken into account.

Preclinical studies with several quinazolines, CP-358, 774 (Moyer et al., 1997), AG-1478 (Busse et al., 2000) and ZD1839 (Budillon et al., 2000) have shown that treatment of EGFr expressing cancer cells with these agents results in blockade of cell cycle progression at the G 1 phase. This G 1 arrest is preceded by accumulation of p27 KIP1 and a marked accumulation of hypophosphorylated Rb protein (Moyer et al., 1997; Budillon et al., 2000; Busse et al., 2000). The role of p27 KIP1 in quinazoline-mediated G 1 arrest appears critical since p27 KIP1 antisense oligonucleotides resulting in a decrease of p27 protein levels markedly attenuated the quinazoline-induced G 1 arrest (Busse et al., 2000). The G 1 arrest and p27 KIP1 upregulation have been shown to be due to interruption of the PI-3-kinase pathway and not of the MAPK pathway (Busse et al., 2000). In general, these results confirm and extend the previous observations on the results of EGFr blockade with MAb.

A new class of quinazolone derivates, the acrylamido-4-aminiloquinilines, that specifically inactivate both the EGFr and ErbB2 in an irreversible manner, has been produced. Irreversibility can be achieved through selective covalent binding to an individual cysteine located within the ATP binding site of the EGFr, and is consistent with its activity against ErbB2, which has an analogue cysteine residue in its ATP binding pocket (Fry et al., 1998). PD168393 is a prototype of these compounds, and comparison with an equally potent but reversible analogue showed that the irreversible inhibitor has stronger in vivo antitumor activity against A431 xenografts (Fry et al., 1998). CI-1033, a compound that similarly inhibits both the EGFr and erb B2 in an irreversible fashion, has demonstrated potent antitumor activity in xenografts models expressing both the EGFr and erb B2, and is currently being evaluated in phase I studies (Smaill et al., 1999). These agents, which inhibit two receptors of the same family of receptors, are known as 'pan-HER' inhibitors.

Two quinazolones, ZD1839 and CP-358, 774, have been evaluated in phase I and II trials. So far, studies with ZD1839 have progressed rapidly in the clinic and a more detailed description of its preclinical and clinical activity is provided.

Laboratory studies with ZD1839

ZD1839 er et lavmolekylært, syntetisk anilinoquinazolin. In vitro inhiberte ZD1839 potensielt tyrosinkinaseaktivitet av EGFr isolert fra humane vulvar-squamous karcinomceller, med en IC50 på 0, 023 til 0, 079 μM (Woodburn et al., 2000). I kontrast viste ZD1839 minimal aktivitet mot andre tyrosinkinaser, slik som erb B2, KDR, c- flt eller mot serin / treoninkinaser, inkludert proteinkinase C, MEK-1 og ERK-2, med IC50-verdier minst 100- fold høyere enn for EGFR. ZD1839 forhindret autofosforylering av EGFr i en rekke tumorcellelinjer i kultur (IC 100 0, 16-0, 8 μM) (Woodburn et al., 1997). En videre studie undersøkte effekten av ZD1839 på mRNA for nukleær transkripsjonsfaktor, c- fos, som har blitt foreslått som en nedstrøms biomarkør for EGFr tyrosinkinaseaktivering (Woodburn et al., 2000). I tillegg, i mote lik MAb IMC-C225 (Peng et al., 1996, Fan et al., 1997) og andre tyrosinkinaseinhibitorer (Moyer et al., 1997; Busse et al., 2000) har ZD1839 vært vist seg å forårsake en forsinkelse i cellecyklusprogresjonen i humant hode- og nakke-skivepitelcellekarcinomcellelinjer som er forbundet med en dose- og tidsavhengig oppregulering av CDK-hemmeren, p27 Kip1 . Ekspresjon av p27 Kip1 nådde en topp etter 24 timer, sammenfallende med en doseavhengig nedregulering av CDK2-aktivitet (Budillon et al., 2000). Dette antyder at p27 Kip1 spiller en nøkkelrolle i ZD1839-indusert cellesyklusforstyrrelse ved å redusere CDK2-aktivitet, noe som fører til G 1 vekstarrest.

Ytterligere støtte til utviklingen av ZD1839 som et anticancermiddel ble tilveiebrakt ved studier med tumorcellelinjer i kultur og humane tumor-xenotransplantater i nakne mus. ZD1839 hemmet EGF-stimulert vekst av KB orale karcinomceller (Woodburn et al., 2000) og vekst av eggstokk, kolon og brystkreftceller i myk agar (Ciardiello et al., 2000). Daglig oral administrasjon av single-agent ZD1839 til atymiske mus ga markert reduksjon av tumorvekst i en rekke humane tumor-xenotransplantater. I en studie induserte ZD1839 (200 mg / kg / dag) tumorregresjon i A431 xenografter i opptil 4 måneder; Dette var reversibel ved uttak av behandling (Woodburn et al., 2000). ZD1839 demonstrerte også antitumoraktivitet i nakne mus som bærer humant GEO kolonkreft xenografter (Ciardiello et al., 2000). Den antiproliferative aktiviteten til ZD1839 i kombinasjon med en rekke cytotoksiske stoffer (cisplatin, karboplatin, oksaliplatin, paclitaxel, docetaxel, doxorubicin, etoposid, topotecan og raltitrexed) er blitt vurdert mot en rekke humane kreftcellelinjer (Ciardiello et al., 2000 ; Sirotnak et al., 2000; Woodburn et al., 2000). Samtidig administrering av ZD1839 ble funnet å forbedre de vekstinhiberende virkningene av alle testet cytotoksiske stoffer. Disse resultatene gir bevis som bekrefter tidligere studier med MAbs, som viste at forstyrrelser med EGFr-signalering er en gyldig tilnærming for å forbedre effekten av kjemoterapi.

Anti-EGFr strategier kan også spille en rolle i tumor forebygging. EGFr er viktig i utvikling av brystkirtelkanal (vurdert av Olayioye et al., 2000). Interessant nok har ZD1839 behandling vist seg å resultere i en reduksjon i proliferasjon og økt apoptose av xenografter av kirurgisk fjernet ductal carcinoma in situ (DCIS) brystvev implantert til nakne mus, mens anti- erb B2 MAbs ikke hadde noen effekt (Chan et al., 2000).

Klinisk erfaring med ZD1839

Studier hos mennesker har vist at etter administrering av enkelte og gjentatte orale doser av ZD1839 ble topp plasmakonsentrasjoner nådd etter 3-7 timer og deretter falt bifasisk, med en terminal halveringstid på mellom 27 og 49 timer (Kelly et al., 1998). Eksponering for ZD1839 (C max og AUC 0-24 ) økte omtrent lineært med dose over doseområdet 10-700 mg, og det var ingen tilsynelatende endring i terminal halveringstid ettersom dosen økte eller ved gjentatt dosering. Stabil tilstand ble oppnådd ved dag 7 med gjentatt daglig administrasjon, og det var en 2-7 ganger økning i eksponering (AUC 0-24 ) på dag 14 i forhold til dag 1. Disse data viste at ZD1839 er egnet for oral bruk en gang daglig administrering og at potensielt biologisk relevante konsentrasjoner (dvs. konsentrasjoner høyere enn IC 90 for in vitro EGFr-tyrosinkinaseinhibering) av medikament er oppnåelige.

Både intermitterende og kontinuerlige doseringsplaner for oral ZD 1839 har blitt godt tolerert. De vanligste bivirkningene var hudutslett og diaré, som var dosisbegrensende toksisitet ved 700 mg / dag i en av rapportene. De foreløpige resultatene tyder på at ZD 1839 har lovende antitumoraktivitet, spesielt mot ikke-småcellet lungekreft (NSCLC). I en intermittent dose-studie av 16 pasienter med NSCLC hadde to delvise responser (Ferry et al., 2000), og fire andre hadde noen regresjon eller stabilisering av sykdom. Responses har også blitt sett i kontinuerlig administrasjon og japanske studier (Baselga et al., 2000a, Nakagawa et al., 2000).

En fase III randomisert klinisk studie i NSCLC evaluerer effekten av tilsatt ZD 1839, gitt i kombinasjon med standard kjemoterapi regime av enten gemcitabin / cisplatin eller paclitaxel / karboplatin.

Et uoppløst problem med denne nye klassen av forbindelser er hvordan man identifiserer den optimale dosen, dvs. dosen som resulterer i fullstendig inhibering av reseptortyrosinkinasen, i stedet for den maksimalt tolererte dosen (MTD) som er blitt brukt på vanlig måte med standard cytotoksiske midler. Til støtte for mangel på samsvar mellom optimal dose og MTD er observasjonen at klinisk fordel og respons ikke var begrenset til høyeste dosenivå. En mulig nyttig strategi for å definere optimal dose ville være bruk av farmakodynamiske endepunkter i hud- og tumorbiopsier før og under eksponering for stoffet. Foreløpig analyse av hudbiopsier fra pasienter som deltok i fase I-studiene, har vist at ZD1839 resulterer i betydelige endringer i EGFr-avhengige molekyler som fosfor-MAPK, p27 KIP1, fosfat -STAT3 og andre (Baselga et al., 2000b). Det ville være viktig å avgjøre om en dose-effekt kan observeres og for å identifisere den minste dosen som resulterer i fullstendig reseptorinhibering.

Utfordringer i den kliniske utviklingen av anti-EGFr-midler til behandling av pasienter med kreft

IMC-225 har sterk aktivitet i klinikken og har ikke vist dosebegrensende toksisiteter. Det har også vært kliniske responser på ZD1839, med diaré som dosisbegrensende toksisitet. Selv om disse resultatene er svært oppmuntrende, forblir utfordringer som bare vil bli løst ved nøye gjennomførte kliniske studier.

For det første er det uklart om EGFr må overuttrykkes for å oppnå klinisk nytte av anti-EGFr-forbindelser. Selv om det kan være fristende å etablere en paralelisme mellom effekten av trastuzumab, der det er behov for HER2 overekspresjon for aktivitet i brystkreft, og effekten av IMC-C225 eller ZD1839, er biologien til EGFr forskjellig fra den for erb B2. I kliniske studier vil det være viktig å bestemme nivåene av EGFr-ekspresjon i svulsten, så vel som nivåene av ekspresjon av utvalgte ligander, slik som TGF-a, som føltes å være nødvendige for vedlikehold av en aktiv EGFr-autokrin-sløyfe. Da vil vi kunne bestemme om responsen på terapi korrelerer med enten ekspresjon av høye EGFr-nivåer eller produksjon av TGF-a (eller begge).

For det andre må de mest aktive kombinasjonene med konvensjonelle kjemoterapeutiske midler mot spesifikk kreft defineres i velkontrollerte kliniske studier. Prækliniske data viser at tilsetning av IMC-C225 eller ZD1839 resulterer i en markert forbedring av antitumoraktiviteten til et bredt utvalg av kjemoterapeutiske midler mot mange typer av humane kreftceller. Derfor har en praktisk tilnærming vært å designe tumor-spesifikke fase II eller randomiserte fase III-studier, kombinere de mest aktive kjente kjemoterapeutiske midler mot en spesifikk svulstype med et anti-EGFr-middel. I tilfelle av IMC-C225, tester en alternativ og ny tilnærming til responsen på EGFr-blokkering pluss et kjemoterapeutisk middel umiddelbart etter at pasientene har sviktet på det spesielle kjemoterapeutiske middel.

ErbB2-reseptor som et terapeutisk mål

ErbB2 i menneskelig kreft

ErbB2 har vist seg å være overuttrukket, oftest ved genforsterkning, i en rekke menneskelige maligniteter, inkludert bryst, ovarie og mage, og nylig, kolon og ikke-småcellet lungekarsinom (gjennomgått i Salomon et al., 1995). De mest omfattende studiene har blitt gjennomført i brystkreft, noe som viser at erb B2 overuttrykkes hos 25-30% av humane brystkreft, og at dette er prediktiv for en verre prognose hos pasienter med primær sykdom (Slamon et al., 1987, 1989) . I tillegg støtter flere andre linjer eksperimentelt bevis en rolle for erb B2 i patogenesen og klinisk aggressivitet av erb B2-overuttrykkende tumorer: introduksjonen av erb B2 i ikke-neoplastiske celler forårsaker deres ondartede transformasjon (DiFiore et al., 1987; Hudziak et al., 1987), transgene mus som uttrykker erb B2 utvikler brysttumorer (Guy et al., 1992) og MAbs rettet mot erb B2 hemmer veksten av svulster og transformerte celler som uttrykker høye nivåer av denne reseptoren (Drebin et al., 1985, 1986; Lewis et al., 1993; Hynes and Stern, 1994). Et tydelig trekk ved erb B2-reseptoren i forhold til EGFr er at den ekstracellulære delen av reseptoren kan spaltes og frigjøres i media (Codony-Servat et al., 1999). Dette er en regulert prosess med ukjent betydning, selv om høye nivåer av ekstracellulær erb B2 i serum hos pasienter med avansert brystkreft har vært assosiert med en mer aggressiv klinisk oppførsel og med redusert sensitivitet for endokrin terapi og kjemoterapi (Leitzel et al., 1995, Harris et al., 2000; Colomer et al., 2000; Lipton et al., 2000).

Prækliniske studier med anti-erbB2 monoklonale antistoffer

Laboratoriestudier med anti-erbB2 monoklonale antistoffer som et enkelt middel

Flere MAbs rettet mot erb B2 ectodomain er blitt utviklet som spesifikt hemmer veksten av tumorcellelinjer som overuttrykker erb B2 (Drebin et al., 1985, 1986; Hudziak et al., 1989; McKenzie et al., 1989; Fendly et al. ., 1990; Hancock et al., 1991; Stancovski et al., 1991; Kasprzyk et al., 1992). Genentech produserte en serie murine MAbs mot ErbB2 som hemmer proliferasjonen av dyrkede bryst- og eggstokkumorceller som overuttrykker ErbB2 (Hudziak et al., 1989; Fendly et al., 1990; Lewis et al., 1993). I deres omfattende studier ble det observert et klart forhold mellom nivået av ErbB2-ekspresjon og følsomhet overfor antistoffets veksthemmende effekter. En av de mest potente vekstinhiberende anti-ErbB2 MAbs, 4D5, ble "humanisert" for videre klinisk utvikling (Carter et al., 1992). Det resulterende rekombinante humaniserte anti-ErbB2 MAb, trastuzumab (Herceptin®), har en høyere bindingsaffinitet for ErbB2 (Kd = 0, 1 nM) enn den murine 4D5, har en cytostatisk vekstinhiberende effekt mot brystkreftceller overuttrykkende ErbB2 og er mye mer effektiv til å støtte antistoff-avhengig cellulær cytotoksisitet mot humane tumorcellelinjer i nærvær av humane perifere mononukleære celler (Carter et al., 1992; Baly et al., 1997; Pegram et al., 1997a).

I den første rapporten som brukte trastuzumab mot humane tumor-xenotater, hemmet en enkelt dose antistoff tumorvekst med 50% (Tokuda et al., 1996). Deretter bekreftet vi in vivo antitumoraktiviteten til trastuzumab mot brystkreft BT-474 xenografter, som overexpresser ErbB2 (Baselga et al., 1998). Gjentatte administreringer av antistoffet gitt ved doser lik eller større enn 1 mg / kg resulterte i sterk vekstundertrykkelse og utryddelse av svulster hos en betydelig andel av dyrene. Dette foreslo at doser på 1 mg / kg gitt to ganger i uken i vår dyremodell resulterer i maksimal hemming av vekst (figur 4). Dette doseringsnivået ligner det som administreres i kliniske studier hos pasienter med avansert brystkreft (2 mg / kg × uke).

Aktivitet av trastuzumab mot veletablerte BT-474-tumor xenografter i athymiske mus i to separate eksperimenter. Trastuzumab (HER2) ble gitt intraperitonealt to ganger i uken i 4 uker ved doser på 1, 10 og 30 mg / kg. Kontrollgruppen ble behandlet med et ikke-spesifikt rhuMAb IgG i en dose på 30 mg / kg. Trastuzumab i doser lik eller større enn 1 mg / kg undertrykte markant veksten av BT-474 xenotater (Baselga et al., 1998)

Full størrelse bilde

I motsetning til anti-EGF-reseptor MAbs, som virker hovedsakelig ved å hindre ligandbinding, er mekanismen for inhibitorisk virkning av antistoffer rettet mot ErbB2 ikke godt forstått (Sliwkowski et al., 1999). Faktisk stimulerer mAb 4D5 faktisk tyrosinfosforylering av ErbB2 (Kumar et al., 1991). Imidlertid er det flere mekanismer ved hvilke anti-ErbB2 MAbs kan utøve deres tumorinhiberende virkninger. Et viktig trekk ved både murin 4D5 og trastuzumab er induksjonen av en markert nedregulering av ErbB2 (Hudziak et al., 1989; Kumar et al., 1991; Sarup et al., 1991). Antistoff-indusert nedregulering av ErbB2 har vist seg å indusere reversering av den transformerte fenotypen i ErbB2-transformerte celler (Drebin et al., 1985). Forholdet mellom reseptor nedbrytning og antitumor effekter av anti-ErbB2 MAbs støttes av en nylig studie med et stort batteri anti-ErbB2 antistoffer (Klapper et al., 1997). I denne studien ble stimulering av ErbB2-reseptorfosforylering funnet å være uncoupled fra antistoffets veksthemmende virkninger (Klapper et al., 1997). Siden ErbB2 er den foretrukne ko-reseptoren for EGFr, ErbB3 og ErbB4, vil målrettet ErbB2 med MAbs eller spesifikke tyrosinkinaseinhibitorer trolig svekke signalering gjennom de andre tre ErbB-reseptorene i familien. I denne forbindelse har trastuzumab en delvis evne til å forstyrre dannelsen av ErbB2 / ErbB3- og ErbB2 / ErbB4-heterodimerer, men et forhold mellom denne effekten og vekstinhiberingen er ennå ikke fastslått (Reese et al., 1996; Klapper et al., 1997 ). I likhet med aktiviteten til anti-EGFr MAb IMC-C225 ble det nylig vist seg at trastuzumab hemmet cellesyklusprogresjonen ved å indusere p27 Kip1 og dannelsen av p27 Kip1 / Cdk2-komplekser (Sliwkowski et al., 1999; Lane et al., 2000) . Selv om mekanismen for denne økningen i p27 Kip1 ikke er beskrevet, er det en mulighet for at denne prosessen kan være Akt-mediert. I denne sammenheng resulterer behandling med trastuzumab i kultiverte BT-474-celler i en reduksjon i deres høye basale Akt enzymatiske aktivitet (Liu et al., 1999).

Trastuzumab induserer også antistoff-avhengig celle-mediert cytotoksisitet mot ErbB2-uttrykkende tumorceller i dyremodeller. Denne prosessen reguleres av både aktiverende og inhibitoriske reseptorer for antistoffmolekyler på effektorceller (Clynes et al., 2000). Ytterligere mekanismer som er blitt foreslått inkluderer undertrykkelse av trastuzumab av angiogenese (Petit et al., 1997) og metastase (Sliwkowski et al., 1999). Nylig har trastuzumab vist seg å være en potent inhibitor av basal og indusert spaltning av ErbB2 i cellemonteringsmembranen, og for å forhindre generasjon av membranbundet fosforylert, avkortet reseptor (p95) (Codony-Servat et al., 2000).

Laboratorieundersøkelser av kjemoterapeutiske midler i kombinasjon med anti-erbB2 monoklonale antistoffer

Som i tilfelle av anti-EGFr MAbs, er en måte å optimalisere effekten av anti-ErbB2 MAbs å administrere dem i kombinasjon med kjemoterapi. Den tidligste rapporten av denne aktiviteten med en anti-ErbB2 MAb (Hancock et al., 1991) er blitt fulgt av mange laboratorieundersøkelser som viser at anti-ErbB2 MAbs kan markant forbedre eller fremme følsomhet overfor antitumoreffekter av det kjemoterapeutiske middel cisplatin og andre narkotika (Arteaga et al., 1993, 1994; Pietras et al., 1994, 1998; Pegram et al., 1997b, 1999).

Siden paclitaxel og doxorubicin er to av de mest aktive kjemoterapeutiske midler for behandling av brystkreft, antydet vi at det fantes en forbedret antitumoraktivitet av disse legemidlene når kombinert med anti-ErbB2 MAbs ville ha tydelige kliniske implikasjoner (Baselga et al., 1998). I BT-474-tumor-xenograft-musemodellen økte doser av trastuzumab som beskjedent vekst av veletablerte svulster effektivt tumoracidale effekter av paklitaksel, og resulterte i en slående rate av tumorutryddelse (figur 5). Trastuzumab økte også antitumorffekter av doxorubicin, men i mindre grad enn det som ble observert med paklitaxel (Figur 5) (Baselga et al., 1998). En annen rapport fant forbedret antitumoraktivitet ved kombinasjonen av trastuzumab og doxorubicin, selv om det var mindre enn observert med cisplatin (Pietras et al., 1998). Som en mulig virkningsmekanisme for interaksjonen av paclitaxel og trastuzumab, har det vist seg at overekspresjon av ErbB2 aktiverer den cyklinavhengige kinaseinhibitor p21 Cip1, som hemmer p34 cdc2- kinase (Yu et al., 1998). p34 cdc2 kinaseaktivering er nødvendig for paclitaxel-indusert apoptose og overekspresjon av ErbB2-blokker paclitaxel-indusert apoptose ved å hemme p34 cdc2- aktivering (Yu et al., 1998). Dette funnet gir en mekanistisk forbindelse mellom ErbB2 overekspresjon og paclitaxelresistens. Det er mulig at trastuzumab, ved nedregulering av ErbB2, kan forhindre eller hemme p21 Cip1- aktivering og dermed gjenopprette følsomhet over for paclitaxel-indusert apoptose.

Antitumoraktivitet av trastuzumab i kombinasjon med paclitaxel (TAX) eller doxorubicin (doxo) mot veletablerte BT-474-tumor xenotater i athymiske mus. Kontrollgruppen ble behandlet med kontroll rhuMAb IgG, 0, 3 mg / kg to ganger i uken intraperitonealt. Trastuzumab ble gitt intraperitonealt to ganger i uken i 5 uker i en dose på 0, 3 mg / kg. Paclitaxel ble gitt intravenøst ​​i en dose på 10 mg / kg dag 1 og 4. Doxorubicin ble administrert intraperitonealt i en dose på 10 mg / kg kroppsvekt på dag 1. Doxorubicin og paklitaksel gitt hver i kombinasjon med kontrollantistoffet ga i en ekvipotent, men beskjeden, antitumoraktivitet. Trastuzumab (HER2) resulterte i en beskjeden hemming av vekst. Den kombinerte behandlingen med trastuzumab pluss enten paklitaksel eller doxorubicin resulterte i en markert forbedring av antitumor-effektene av begge kjemoterapeutiske midler, med større inhibering av tumorvekst i gruppen av dyr behandlet med paklitaksel og trastuzumab (Baselga et al., 1998)

Full størrelse bilde

Nyere studier med humane brystkreftcellelinjer viser at inhibering av ErbB2-reseptorer med trastuzumab øker de cytotoksiske effektene av strålebehandling i kultur og mot nakne mus-xenotransplantater (Pietras et al., 1999).

Kliniske forsøk med anti-ErbB2 monoklonale antistoffer

Kliniske forsøk med trastuzumab som et enkelt middel

Første fase II effektstudie av trastuzumab ble utført hos pasienter med metastatisk brystkarsinom overuttrykkende ErbB2 (Baselga et al., 1996). Studien omfattet 46 pasienter som generelt hadde omfattende metastatisk sykdom og hadde fått tidligere kjemoterapi. Basert på kliniske forsøk i fase I, fikk pasientene en lastdose på 250 mg trastuzumab på dag 0, og begynte på dag 7, 100 mg ukentlig for totalt 10 doser. Over 90% av den undersøkte befolkningen hadde trastuzumab gjennom serumnivåer over det målrettede 10 μg / ml nivå. Imidlertid ble suboptimale serumkonsentrasjoner funnet hos de pasientene med høyt sirkulerende nivåer av ErbB2 ekstracellulært domene (med mindrehet av pasientene). Antistoffer mot trastuzumab ble ikke påvist hos noen pasienter. Trastuzumab var bemerkelsesverdig godt tolerert. Blant 43 evaluerbare pasienter hadde fem kliniske responser (en fullstendig remisjon og fire delvise tilbakemeldinger), for en samlet responsrate på 11, 6%. En annen viktig observasjon av denne studien var at 37% av pasientene oppnådde mindre respons eller stabil sykdom (Baselga et al., 1996). Median tiden til progresjon hos pasienter med enten mindre respons eller stabil sykdom var 5, 1 måneder, og den uvanlig lange varigheten av sykdomsstabilisering tyder på at denne effekten kan være en autentisk og klinisk relevant refleksjon av stoffets biologiske virkning. Denne studien ga det første kliniske "bevis på konseptet" at anti-vekstfaktorreceptor-rettede strategier er nyttige ved behandling av menneskelig kreft.

I en større fase II klinisk studie av trastuzumab som involverte 222 kvinner med ErbB2 positiv metastatisk brystkreft og to tidligere mislykkede kjemoterapi, viste resultatene 2% komplette responser og 12% delvise responser med en medianvarighet på respons på 9, 1 måneder (Cobleigh et al., 1999). Hjertedysfunksjon ble observert hos 10 pasienter, seks av dem symptomatiske, inkludert en død fra en ventrikulær arytmi; alle hadde enten tidligere antracyklin kjemoterapi eller hatt en hjertehistorie. I en nyere studie som analyserte aktiviteten av trastuzumab hos 112 evaluerbare pasienter med ErbB2 positiv metastatisk brystkreft som første linjebehandling, var det seks komplette tilbakemeldinger og 20 delvise tilbakemeldinger, med en samlet responsrate på 23% og en medianvarighet på responsen av 8 måneder (Vogel et al., 2000). Responsresponsen i gruppen av pasienter med høyere ErbB2-overekspresjon (3+) ( n = 85) var 31%.

Kliniske studier med trastuzumab og kjemoterapi

Basert på den prekliniske synergismen som observeres i xenograftstudier, ble en fase II studie av trastuzumab med cisplatin utført hos pasienter med ekstremt forbehandlet avansert brystkreft med overkonsentrasjon av erb B2 og sykdomsprogresjon under standard kjemoterapi (Pegram et al., 1998). Av 37 pasienter som ble vurdert for respons oppnådde ni (24, 3%) en delvis respons, med en median responsvarighet på 5, 3 måneder. Det var ikke noe bevis på at trastuzumab økte toksisiteten av cisplatin. 24% responsrate observert med kombinasjonen er større enn den rapporterte responsfrekvensen med cisplatin alene hos pasienter som tidligere har blitt behandlet med andre kjemoterapeutiske midler for deres metastasiske sykdom (0-7%).

De kliniske svarene som ble observert med trastuzumab alene og i kombinasjon med cisplatin, førte til utformingen av en klinisk klinisk pivotal fase III-studie. På grunn av den kjente høye antitumoraktiviteten til doxorubicin og paclitaxel i brystkreft, og dataene fra xenograftmodellstudier som viser forbedret aktivitet av paklitaksel eller doxorubicin i kombinasjon med trastuzumab, ble disse to kjemoterapeutiske midler valgt for undersøkelse hos pasienter med avansert brystkreft, overuttrykkende ErbB2 og unexposed til tidligere kjemoterapi (Slamon et al., 1998; Norton et al., 1999). Pasientene fikk doksorubicin og cyklofosfamid (AC) ( n = 281) eller paklitaksel ( n = 188) som deres kjemoterapeutiske regime dersom de ikke hadde mottatt tidligere adjuvans doxorubicin eller paclitaxel hvis de tidligere var eksponert for doxorubicin. Halvparten av pasientene (stratifisert av kjemoterapeutisk behandling mottatt) ble randomisert til i tillegg å motta trastuzumab. Et syndrom av myokarddysfunksjon som ligner det som ble observert med antracykliner, ble rapportert hyppigere med AC plus trastuzumab (16% Grad 3/4) enn hos AC alene (3%), paclitaxel alene (1%) eller paklitaxel pluss trastuzumab (2% ). Forklaringen på denne økte hjerte toksisiteten med kombinasjonen av trastuzumab og AC er under studie.

Fordelene ved å legge til trastuzumab i de anvendte kjemoterapeutiske regime er oppsummert i tabell 3. Etter en median oppfølging på 35 måneder ble tilsetning av trastuzumab til kjemoterapi assosiert med signifikant forbedret tid til sykdomsprogresjon (TTP) (7, 4 vs 4, 6 måneder) sammenlignet med med kjemoterapi alene (Slamon et al., 1998; Norton et al., 1999). Økningen var høyere i undergruppene trastuzumab plus paclitaxel (6, 9 mot 2, 7 måneder) enn i undergruppene trastuzumab plus AC (7, 8 mot 6, 1 måneder). Pasienter som fikk kombinationsbehandling hadde også en større total responsrate (50 versus 32%) og en lengre median responsvarighet (9, 1 vs 6, 1 måneder). Det er viktig at tilsetning av trastuzumab til en hvilken som helst form for kjemoterapi også økte median overlevelsestiden med 25%, fra 20-25 måneder ( P <0, 05), sammenlignet med kjemoterapi alene. En forbedret overlevelse ble observert til tross for at 65% av de kjemoterapi-alene pasientene krysset over ved sykdomsprogresjon og senere mottok trastuzumab, et design som normalt ville føre til at man observerte en overlevelsesfordel.

Full størrelse bord

For å ytterligere fastslå rollen som trastuzumab i behandlingen av pasienter med brystkreft, er en rekke tilleggs kliniske forsøk enten i gang eller i planleggingsprosessen. Områder som synes å være av stor interesse for videre utvikling av trastuzumab inkluderer: studier av trastuzumab i kombinasjon med andre kjemoterapeutiske midler og regimer; Nye tidsplaner med taxaner (± platinforbindelser); kombinasjonsstudier med hormonbehandling; adjuvans og neoadjuvant studier; og studier med andre typer kreft som uttrykker ErbB2.

konklusjoner

Det er en stor del prekliniske bevis som viser at målrettet EGFr (ErbB1) eller ErbB2 med MAbs som blokkerer reseptorfunksjonen eller med direkte tyrosinkinasehemmere, er en vellykket tilnærming til å undertrykke malign vekst både i in vitro og in vivo modell systemer . Videre har omfattende studier vist at disse forbindelsene markant forbedrer cytotoksisiteten til vanlige kjemoterapeutiske midler og strålebehandling. De kliniske forsøkene som ble bygd på disse laboratorieundersøkelsene, har bekreftet aktiviteten til anti-vekstfaktorreceptor MAbs som anticancermidler og deres evne til å øke fordelene ved standard kjemoterapi og strålebehandling.

De relative fordelene av anti-reseptor mAbs og direkte tyrosinkinasehemmere vil bli bestemt i klinikken. Generelt er IC 50 av de direkte tyrosinkinasehemmere mot intakte dyrkede tumorceller større enn IC 50 i MAbs. Den orale tyrosinkinaseinhibitoren har fordeler over et antistoff, som må gis intravenøst. Specificiteten av tyrosinkinaseinhibitorer som virker direkte på EGFr-kinasen er imidlertid bare relativt, og disse molekylene påvirker aktivitetene til andre kinaser i cellen. I kontrast tilsvarer antistoff-tilnærmingen fullstendig spesifisitet for EGFr-kinasen. Videre resulterer MAb-behandlingen i reseptor-nedregulering, noe som kan være fordelaktig. MAbs har mindre kapasitet til å nå normalt tarmepitel, noe som ser ut til å være en fordel for MAb-mediert EGFr-blokkeringsterapi siden diaré var en dosebegrensende toksisitet med den orale kinaseinhibitoren, men ble ikke observert med MAb. Til slutt kan Mab arbeide gjennom andre mekanismer, inkludert aktivering av immunresponser, som ikke ville oppstå ved bruk av kinaseaktivitetene med lav molekylvekt-direkte hemmere.

I fremtiden vil det være stor interesse for å kombinere reseptorhemmere med midler som virker på andre veier som styrer celleproliferasjon eller forsterker programmert celledød. I tillegg er det mange andre mål for terapeutisk inngrep blant molekylene som deltar i signaltransduksjonsbanene aktivert av EGFr og erb B2. I dag er det en veritabel eksplosjon av nye agenter som retter seg mot disse veiene og andre involvert i celleproliferasjon, apoptose, celledifferensiering, metastaser og angiogenese.

Suksessen med denne hypotesedrevne utviklingen av målrettede kreftdroger er best underbygget av den nylig godkjente anti-ErbB2 MAb trastuzumab for behandling av pasienter med metastatisk brystkreft hvis tumorer overexpresser ErbB2. Når det gjelder anti-EGFr-midler i kombinasjon med kjemoterapi eller radioterapi, er anti-EGFr MAb IMC-C255 i kliniske forsøk i fase III-fasene, i tillegg til fase II-studier umiddelbart etter stoffssvikt, og den orale EGFr-tyrosinkinaseinhibitoren ZD1839 har gikk inn i fase III-forsøk. En rekke andre MAbs og direkte kinasehemmere undersøkes også. Disse kliniske studiene skal hjelpe oss med å definere rollen som anti-EGF reseptormidler. Derfor, etter nesten to tiår med intensiv forskning på feltet, kan hypotesen om at vekstfaktorreceptorer målrettes til en nyttig strategi i behandling av kreft har vist seg å være riktig for to reseptorer i EGF-reseptorfamilien.

bekreftelser

Dr Mendelsohn har aksjeopsjoner i og er direktør for ImClone Systems, Inc., New York, som utfører de kliniske forsøkene med IMC-C225.

Anbefalt Redaksjonens