ВОЗМОЖНОСТИ ХРОНОМОДУЛИРУЮЩЕЙ ТЕРАПИИ В ОНКОЛОГИИ
М.М. Константинова
Медицинская Академия Последипломного Образования, Санкт-Петербург
Значительное число фундаментальных исследований направленно на поиск новых рациональных подходов к лекарственной терапии злокачественных опухолей. Тем не менее, основу лекарственной терапии опухолей все еще составляет принцип использования фармакологических средств цитотоксического или цитостатического действия, повреждающих опухолевые клетки посредством прямого взаимодействия с ДНК, либо через ферменты, ответственные за синтез и функцию ДНК. Вычисление доз цитостатиков осуществляется на основании данных экспериментальных исследований "in vitro" на моделях клеточных линий посредством построения логарифмических кривых соотношения доза/выживаемость и справедливых только для не цикличных, фазово-специфичных препаратов. Наиболее распространенная клиническая стратегия, предусматривает использование комбинированных режимов, разработанных таким образом, чтобы при назначении цитостатиков в максимально толерантной дозе (МТД) уничтожить максимальное число опухолевых клеток. При этом для достижения баланса между эффективностью и токсичностью предусмотрено назначение цитотостатиков в высоких дозах, однократно или на протяжении нескольких дней с последующим 3-4-х недельным интервалом для восстановления быстро пролиферирующих клеток нормальных тканей.
Фундаментальное изучение механизмов возникновения, роста, пролиферации, ангиогенеза, метастазирования и гибели опухоли определило возможные границы использования цитостатиков в стандартных химиотерапевтических режимах. Клинически выявляемая солидная опухоль содержит порядка 109-1011 клеток, подлежащих уничтожению для достижения излечения. Если в результате лекарственной терапии гибнет 90% или даже 99,9% опухолевых клеток, результат лечения - всего лишь частичный регресс и временная задержка роста опухоли. Поэтому при большинстве солидных опухолей, хотя и наблюдается временное уменьшение числа опухолевых клеток, излечение достигается в редких случаях, поскольку рост опухоли возобновляется в интервалах между введениями цитостатиков. Кроме того, использование химиотерапии в стандартных режимах нередко сопровождается серьезными нежелательными дозозависимыми кумулятивными эффектами и снижением качества жизни больных.
Большинство солидных опухолей развивается в результате множественной генетической патологии и представлено гетерогенными субпопуляциями опухолевых клеток с различной кинетикой, способностью к ангиогенезу, инвазивным и метастатическим потенциалом. Поэтому даже среди пациентов с одинаковым гистотипом вследствие ядерного полиморфизма, наличия или отсутствия в геноме различных мишеней лекарственной терапии, различий в путях метаболизма ответ на лечение может существенно различаться.
Другой нерешенной проблемой лекарственной терапии опухолей остается проблема резистентности к цитостатикам, вызывающим повреждение или нарушение репликации ДНК. Наконец, стандартные режимы химиотерапии более эффективны в отношении первичной опухоли, но не метастазов, поэтому назначение цитостатиков в комбинации и максимально толерантных дозах позволяет получить всего лишь паллиативный эффект. Таким образом, стратегия терапии гетерогенного заболевания должна предусматривать использование комбинации лекарственных средств, действующих на множественные и различные мишени.
Принципиально новое направление лекарственной терапии, основанное на использовании молекулярно-биологических различий между клетками опухоли и нормальной ткани, предполагает достижение длительного контроля над ростом опухоли. Новая концепция предусматривает использование фармакологических средств, избирательно ингибирующих определенные молекулярные мишени в опухолевой клетке и, таким образом, влияющих на продукцию ферментов, цитокинов, молекул, передатчиков сигналов, то есть веществ, участвующих в процессах регуляции пролиферации, ангиогенеза, миграции, метастазирования и апоптоза опухолевых клеток.
Ингибиторы ангиогенеза. Впервые принципы терапевтических подходов, направленных на подавление ангиогенеза, важнейшего компонента роста и метастазирования опухолей, сформулированы в работах Falkman J., когда молекулярные механизмы патологической неоваскуляризации были неизвестны (Falkman J., 1971). Исследование механизмов ангиогенеза на молекулярном и клеточном уровнях позволило определить молекулярные мишени и избирательные подходы к ингибированию различных звеньев ангиогенеза.
Эндотелий опухоли - уникальная мишень для лекарственной терапии. Клетки эндотелия имеют на своей поверхности рецепторы к фактору роста эндотелия (EGF). Клетки опухоли, продуцируя фактор роста эндотелия (VEGF), стимулируют деление и ускоряют формирование капилляров в ткани опухоли, а, продуцируя ферменты матричные металлопротеиназы, разрушают внеклеточный матрикс, упрощая инвазию клеток эндотелия и образование капилляров в опухолевой ткани. Инвазия сосудов в опухоль и способность опухолевых клеток с помощью металлопротеиназ растворять базальные мембраны обеспечивает им проникновение в кровоток и метастазирование в различные органы и ткани (Falkman J., 1995; Nelson A.R. et al., 2000) В "активированных" эндотелиальных клетках солидных опухолей наблюдается гиперэкспрессия 46 и супрессия 33 генов. Вследствие этого эндотелиальные клетки опухоли, качественно отличаясь от эндотелия нормальной ткани, имеют несколько молекулярно-генетических мишеней, на которые можно воздействовать фармакологическими средствами (S.T Croix. et al., 2000).
В экспериментальных исследованиях было показано, что подавление ангиогенеза возможно при назначении определенных цитостатиков. Причем, как оказалось, частое введение цитостатиков в сверхнизких разовых дозах намного эффективнее, чем в высоких, но однократных дозах, назначаемых через продолжительные интервалы времени (BrowderT. et al., 2000). Этот факт может быть объяснен тем, что, в отличие от находящихся в покое клеток эндотелия зрелых кровеносных сосудов нормальных тканей, эндотелиальные клетки сосудов опухоли быстро пролиферируют и уязвимы для цитостатиков. Однако во время продолжительных интервалов между циклами традиционной химиотерапии пролиферация клеток эндотелия возобновляется, что способствует сохранению опухолевого ангиогенеза (Kerbel R.S., 1999; 2001). Таким образом, длительная терапия сверхнизкими дозами цитостатиков оказывает более выраженные антиангиогенный и апоптотический эффекты как в опухолевых, так и в эндотелиальных клетках. Преимущество такого режима введения цитостатиков заключается в возможности сведения к минимуму нежелательных эффектов, что позволит использовать широкий спектр обладающих синергизмом селективных ингибиторов ангиогенеза в комбинациях. Для описания режимов химиотерапии, предусматривающих регулярное использование сверхнизких доз цитостатиков с целью подавления ангиогенеза, предложен термин "хронометрическое" дозирование или "хрономодулирующая" терапия.
Результаты экспериментальных исследований. В экспериментальных исследованиях установлено, что назначение определенных цитостатиков в хрономодулирующем режиме предотвращает пролиферацию опухолевых и эндотелиальных клеток и ингибирует развитие микрокапилляров в опухоли. Аналоги камптотецина, ингибитора топоизомеразы I, в дозе 359 нмоль/кг (210 мг/кг) при введении на протяжении 6 и более последовательных дней подавляют ангиогенез у мышей. Причем потенциал аналогов камптотецина и топотекана в низких (порядка нмоль) дозах in vitro и in vivo сравним с эффектом TNP-470 - вещества, нарушающего процесс деления клеток эндотелия (O'Leary J.J. et al.; Clements M.T. et al., 1999). Аналог пурина 6-метилмеркаптопуринрибозид in vitro ингибирует ангиогенез, стимулируемый фактором роста фибробластов 2 типа, а in vivo при введении в дозе 100 нмоль дважды в сутки в течение 10 дней или однократно в дозе 25 мкмоль оказывает выраженное подавление ангиогенеза (Presta M. et al., 1999). Винбластин в низких дозах (порядка 0,1-10 пмоль/л) in vitro и in vivo подавляет ангиогенез, не оказывая цитотоксичного эффекта (Vacca A. et al., 1999). Наиболее высокая доза винбластина, при которой наблюдался антиангиогенный эффект, составляет всего 1 пмоль/л, что эквивалентно введению 16 мкг винбластина взрослому человеку весом 70 кг либо низким многократным дозам цитостатика, используемым в процессе противоопухолевой терапии. Klement G. et al. (2000), используя винбластин в микродозах (1/10-1/20 МТД), наблюдали антиангиогенный эффект и частичный регресс опухолей у мышей (Klement G. et al., 2000). Хрономодулирующая терапия циклофосфамидом в дозе 170 мг/кг (около 1/3 MTД) каждые 6 дней эффективно подавляла ангиогенез, в то время традиционное однократное введение препарата в высокой дозе 150 мг/кг каждые 3 дня было безуспешно. Если же трансплантированная карцинома легкого Льюиса и клетки рака молочной железы EMT 6 ранее подвергались лекарственным воздействиям, хрономодулирующие режимы ингибировали опухолевый рост в 3(!) раза эффективнее традиционных (Browder T. et al., 2000). Итогом исследования стал вывод о том, что при традиционном режиме в интервалах между циклами назначения цитостатиков возобновляется пролиферация клеток эндотелия опухоли.
Наряду с этим было показано, что интерферон a, помимо антипролиферативного эффекта, обладает антиангиогенным потенциалом (Hertzog P.J. et al., 1994). Slaton J.W. et al. (1999) высказали предположение, что для подавления ангиогенеза препарат должен использоваться в хрономодулирующем режиме, поскольку его назначение в дозах >10000 МЕ/сут. не влияет на ангиогенез, в то время как ежедневное введение в дозе 5000-10000 МЕ/сут. ингибирует выработку металлопротеиназы 9, уменьшает плотность микрокапилляров и снижает уровень основного фактора роста фибробластов в сыворотке крови животных.
Оценивая результаты экспериментальных исследований необходимо остановиться на некоторых важных моментах. Прежде всего, работы Browder et al.; Klement et al выполнены на моделях быстро пролиферирующих опухолей. Проведение подобных исследований на медленнорастущих, самопроизвольно пролиферирующих опухолях не выполнялось. Поскольку основной мишенью хрономодулирующей терапии является стромальный компонент опухоли, ее эффективность может существенно различаться в зависимости от локализации опухоли и ее типа. Кроме того, Klement et al. не включили в свои выводы результаты сравнения хрономодулирующего и традиционного режимов введения цитостатика. В противоположность исследованию Browder et al., в работе Klement et al. эффект хрономодулирующей терапии был кратковременным. Наконец, ни в одном сообщении не опровергается возможность развития приобретенной резистентности к цитостатикам, используемым в качестве ингибиторов ангиогенеза в хрономодулирующих режимах. Поэтому, прежде чем переходить к клиническим испытаниям, следует провести соответствующие экспериментальные исследования. Наконец, хотя in vitro цитостатики оказывают действие на эндотелиальные клетки опухоли, только весьма незначительное число из них (циклофосфамид, винбластин и паклитаксел) подавляет ангиогенез in vivo.
Хронотерапия и режим "плотности" доз. Концепция 'high-time' химиотерапии подразумевает длительную экспозицию цитостатика в максимальной концентрации и на протяжении максимально возможного периода времени. Она весьма эффективна в клинических ситуациях, когда необходимо длительное лечение, но требует тщательной оценки фармакокинетики и фармакодинамики используемых лекарственных средств. Основанная на "плотности доз" химиотерапия в корне отличается. Ее концепция включает назначение многократных циклов химиотерапии с использованием еженедельного или двухнедельного режимов введения стандартных доз цитостатиков с короткими интервалами между циклами. Целью лечения является достижение максимально возможных доз, предотвращение пролиферации опухолевых клеток в интервалах между введениями цитостатиков и снижение вероятности развития приобретенной резистентности к ним (Norton L. et al., 1997). Исследование эффективности различных режимов химиотерапии продолжается, хотя предварительные клинические результаты весьма противоречивы и зависят от используемого препарата и типа опухоли (Johnson D.H. et al., 1997; Seidman A.D. et al., 1998).
Хрономодулирующая терапия в комбинации с ингибиторами ангиогенеза и молекулярно-нацеленной терапией. Использование для подавления ангиогенеза микродоз цитостатиков в хрономодулирующем режиме в клинических исследованиях некорректно, поскольку преимущества этой терапии по сравнению с другими ингибиторами ангиогенеза по-прежнему остаются предметом доказательства. KakejiY., TeicherB.A. (1997) in vivo, комбинируя ингибиторы ангиогенеза и стандартные режимы назначения цитостатиков, наблюдали эффект потенцирования или синергизма. Синергизм установлен и при комбинации доцетаксела (в концентрации 0,001 нмоль), in vitro ингибирующего миграцию и пролиферацию клеток эндотелия, и моноклональных антител к рецептору фактора роста эндотелия (МabVEGF) (Sweeney C.J. et al., 2001). Подавлением ангиогенеза отчасти обусловлена противоопухолевая активность ингибиторов циклооксигеназы 2 (COX2) (Tsujii M. et al., 1998; Masferrer J.L. et al., 2000). При приеме внутрь эти соединения обладают умеренными побочными эффектами и идеальны для использования в длительных режимах (Gupta R.A. et al., 2000). Комбинация ингибитора COX 2 сафингола потенцирует апоптоз, вызванный митомицином С (в концентрации 1 мкг/мл) на клеточных линиях MKN 74 рака желудка человека. Ингибитор COX2 нимесулид in vitro подавляет пролиферацию клеток немелкоклеточного рака легкого и значительно снижает значения IC50 таксотера, этопозида и циспластина (Hsueh C.T. et al., 2000; Hida T. et al., 2000).
Комбинация селективных ингибиторов ангиогенеза и хрономодулирующей химиотерапии повышает эффективность воздействия на васкуляризацию опухоли и может способствовать терапевтическому успеху. Назначение вещества, нарушающего процесс деления эндотелия (TNP-470) и хрономодулирующей терапии циклофосфамидом вызывает регресс опухолей у мышей, получавших это лечение (Browder T. et al., 2000). Аналогичные результаты получены при комбинации хрономодулирующей терапии винбластином и моноклонального антитела к рецепторам 2 типа (flk-1/KDR) фактора роста эндотелия (VEGF). Таким образом, комбинации хрономодулирующих режимов химиотерапии и селективных ингибиторов ангиогенеза демонстрируют многообещающие результаты.
Мишень модуляторов трансдукции сигналов - факторы транскрипции, протеины, пептиды и ферменты, участвующие в процессах передачи пролиферативного сигнала, регуляции клеточного цикла, ангиогенезе и апоптозе (Klohs W.D. et al., 1997). Перспективным представляется нарушение функции цитоплазматической части рецептора EGF, представленной тирозинкиназой. Ингибирование тирозинкиназы ведет к изменению активности рецепторов EGF и подавлению пролиферации эндотелиальных клеток опухоли, в которых наблюдается гиперэкспрессия рецепторов EGF. Так, назначение ингибитора тирозинкиназы PKI-166 ведет к апоптозу эндотелия и регрессу опухоли поджелудочной железы, имплантированной мышам, а одновременное назначение с гемцитабином позволяет получить дополнительные противоопухолевые эффекты за счет подавления ангиогенеза (Bruns C.J. et al., 2000) Комбинация ингибитора тирозинкиназы ZD1839 (иресса) с таксанами, антрациклинами, антагонистами фолатов дает схожие результаты (Sirotnak F.M. et al., 2000). Аналогичные результаты получены при назначении паклитаксела и моноклонального антитела IMC225 к рецепторам EGF (Inoue K. et al., 2000). Механизм развития резистентности к ингибиторам рецепторов EGF обусловлен селекцией субпопуляций опухолевых клеток с гиперэкспрессией VEGF (Viloria-Petit A. et al.,2001). Онкоген ERBB2/neuстимулирует ангиогенез посредством регуляции VEGF. У больных распространенным раком молочной железы с позитивным ERBB2/neuонкогеном трастузумаб, моноклональное антитело к ERBB2/neuонкогену, подавляет ангиогенез, а комбинация с паклитакселом обладает более выраженным противоопухолевым эффектом, чем монохимиотерапия (Slamon D.J. et al., 2001).. Терапевтические возможности использования различных ингибиторов ангиогенеза и моноклональных антител в комбинации с хрономодулирующей или традиционной химиотерапией нуждаются в дальнейшей оценке в экспериментальных и клинических исследованиях.
Клинические исследования. Число публикаций, посвященных сравнительной оценке хрономодулирующей и традиционной химиотерапии в клинических исследованиях, ограничено, хотя опыт использования режимов, подобных хрономодулирующим, имеется. В исследовании I фазы при введении винбластина в дозе 0,7 мг/м2 ежедневно на протяжении 36 недель больным, резистентным к стандартной химиотерапии, лечебный эффект зарегистрирован в 9 из 20 наблюдений (Retain M.J. et al., 1986). В исследованиях I/II фазы оценивалась эффективность длительного приема внутрь низких доз УФТ/лейковорина, этопозида, фторурацила либо длительных внутривенных инфузий фторурацила, идарубицина, метотрексата, иринотекана, то есть режимов, имеющих сходство с хрономодулирующей антиангиогенной терапией. В исследовании III фазы 10808 EORTC на большом числе наблюдений при сравнении классического режима CMF (циклофосфамид 100 мг/м2, внутрь с 1 по 14 день; метотрексат 40 мг/м2; фторурацил 600 мг/м2, в/в, в 1 и 8 день) с "модифицированным" режимом СMF (600 мг/м2; 40 мг/м2; 600 мг/м2, соответственно, в/в, в 1 день, каждые 3 недели) у больных распространенным раком молочной железы по показателям частоты объективных ответов и выживаемости установлено преимущество "классического" режима (Engelsman E. et al., 1991).
В клинических исследованиях I/II фазы препаратов, не обладающих цитотоксичностью, но используемых в режиме хрономодулирующей терапии, показано, что талидомид в дозе 100-500 мг/сут. при длительном приеме внутрь обладает не только седативным, но и антиангиогенным эффектом у больных, резистентных к традиционной химиотерапии (Gasparini G. et al., 2001; Eisen T. et al., 2000). Ежедневное длительное введение IF-a в низких дозах дает высокую частоту полных регрессий гемангиом у детей. Даже после прекращения терапии большинство пациентов остаются высокочувствительными к лечению, что свидетельствует об отсутствии вторичной резистентности (Ezekowitz R.A.B. et al., 1992).
Перспективные направления. Потенциальные возможности использования хрономодулирующей терапии в комбинированных режимах со средствами молекулярно нацеленной терапии при незначительных побочных эффектах лечения позволяет с оптимизмом смотреть на будущее лекарственной терапии злокачественных опухолей. Однако до начала масштабных клинических исследований комбинированные режимы хрономодулирующей терапии должны быть оценены в экспериментальных исследованиях. Дальнейшее изучение молекулярных и биохимических особенностей опухолей, составление карты экспрессии генов поможет в выделении биологически гомогенных подгрупп пациентов, а идентификация генов, ответственных за резистентность или чувствительность к тем или иным лекарственным средствам, позволит в дальнейшем рекомендовать индивидуально подобранное лечение. Выявление специфичных маркеров позволит осуществлять мониторинг биологических эффектов терапии на ранних и промежуточных этапах лечения. Наконец, необходим мониторинг за возможными нежелательными эффектами молекулярно нацеленной терапии, поскольку целью новой многофункциональной терапевтической стратегии является достижение биологических эффектов, способствующих состоянию устойчивого покоя опухолевых клеток без развития выраженных нежелательных эффектов. Основными вопросами клинических исследований остаются разработка принципов, методики проведения, мониторинга биологических изменений и оценки эффективности хрономодулирующей терапии и ее комбинаций с селективными ингибиторами ангиогенеза и молекулярно нацеленной терапией.
