Prospects for Epigenetic Targeted Therapies of Bone and Soft-Tissue Sarcomas

Jun Wang, Arielle Elkrief, Wei Guo, Neerav Shukla, Mrinal Gounder, Marc Ladanyi, "Prospects for Epigenetic Targeted Therapies of Bone and Soft-Tissue Sarcomas", Sarcoma, vol. 2021, Article ID 5575444, 7 pages, 2021. https://doi.org/10.1155/2021/5575444

Перспективы эпигенетической таргетной терапии сарком костей и мягких тканей

Появление таргетной терапии значительно повлияло на результаты лечения большинства злокачественных заболеваний. В настоящей статье авторами приводится обобщение данных о применении эпигенетических молекулярно-нацеленных препаратов при саркомах мягких тканей и костей в виде обзора клинических исследовании (таблица 1). Приводим краткое содержание настоящей работы, которая, несомненно, является интересной с учетом поиска новых препаратов, который идет параллельно с изучением патогенеза сарком.

 Авторы перевода и редактирования: Тарарыкова А.А., Фалкина П.А.

Учредитель и член АСИС, соответственно.

ФГБУ «НМИЦ онкологии им. Н.Н.Блохина» Минздрава России

Ингибиторы ДНК-метилтрансферазы.

ДНК-метилтрансферазы (DNA methyltransferases, DNMT) - это семейство ферментов, ответственных за метилирование ДНК за счет добавления метильной группы к пятому атому углерода (carbon atom number five, C5) цитозина. Учитывая роль DNMT в клеточной дифференцировке, модификации функции DMNT также были связаны с онкогенезом.

Ингибитор ДНК-метилтрансферазы следующего поколения (DNMTi) SGI-110 (гвадецитабин) представляет собой новый низкомолекулярный агент DNMTi, устойчивость которого к цитидиндезаминазе привела к более длительному периоду полужизни в водном растворе по сравнению с DNMTis первого поколения. Предполагается, что благодаря своим превосходным фармакокинетическим характеристикам новый препарат DNMTi гвадецитабин продемонстрирует превосходную противоопухолевую активность.

Основываясь на использовании гвадецитабина при гематологических злокачественных новообразованиях, Fischer et al обнаружили, что гвадецитабин был эффективен в снижении выживаемости клеток лейомиосаркомы в доклиническом исследовании[4]. В клеточной линии альвеолярной рабдомиосаркомы Darvishi et al. обнаружили, что лечение гвадецитабином снижает пролиферацию клеток, а также экспрессию FGFR4, ключевой рецепторной тирозинкиназы в рабдомиосаркоме. Помимо своей способности влиять на метилирование ДНК, также гвадецитабин индуцирует экспрессию провоспалительных антигенов на опухолевых клетках, обеспечивая обоснование ее роли в комбинации с агентами иммунотерапии. Действительно, Coral et al. проанализировали несколько линий опухолевых клеток, включая линию клеток остеосаркомы, MG63, и их результаты продемонстрировали способность гвадецитабина индуцировать экспрессию различных связанных с иммунитетом антигенов на раковых клетках человека. Этот эффект может улучшить иммуногенность этих опухолей с потенциальным применением в комбинациях в химио- и иммунотерапии сарком на основе этих доклинических данных в модели остеосаркомы [19].

Ингибиторы EZH2.

Энхансер Zeste Homolog 2 (Enhancer of Zeste Homolog 2, EZH2) представляет собой гистоновую метилтрансферазу и центральную ферментативную субъединицу репрессивного комплекса polycomb 2 (polycomb repressive complex 2, PRC2). EZH2 катализирует триметилирование гистона H3 по Lys 27 (H3K27me3), что может негативно регулировать экспрессию гена. Он также может модулировать регуляцию клеточного цикла, восстановление повреждений ДНК, дифференцировку клеток и апоптоз. Аберрантная экспрессия EZH2 была обнаружена в различных подтипах саркомы, а также ассоциирована с плохим прогнозом.

Changchien et al. сообщили, что низкодифференцированная синовиальная саркома имеет более высокую экспрессию EZH2 по сравнению с монофазными и двухфазными синовиальными саркомами и что уровни EZH2 коррелируют с экспрессией Ki-67 и, как и ожидалось, H3K27me3. Кроме того, Yalcinkaya et al. подтвердили эти открытия и показали, что мутация или сверхэкспрессия EZH2 в саркомах мягких тканей была связана с большим размером опухоли и худшим прогнозом. Потенциальная клиническая эффективность применения этой мишени изучена при эпителиоидной саркоме, редкого гистологического и агрессивного подтипа саркомы мягких тканей.

INI1 (SMARCB1) представляет собой ген-супрессор опухоли, расположенный на хромосоме 22q11, который кодирует субъединицу комплекса ремоделирования хроматина SWI/SNF. Потеря INI1 характерна для эпителиоидной саркомы и играет решающую роль в ее патогенезе, нарушая функцию SWI / SNF, что вызывает аберрантную активность PRC2 и зависимость опухоли от активации EZH2 [30]. Ингибиторы EZH2 (EZH2i), как было показано, уменьшают рост опухоли и способствуют апоптозу и аутофагии на доклинических моделях различных гистологических типов опухолей, характеризующихся наличием активирующих EZH2 мутаций или измененной экспрессией EZH2. Ранняя активность была подтверждена в клинических испытаниях таземетостата у пациентов с солидными опухолями, несущими нарушение регуляции EZH2. Недавнее исследование фазы II продемонстрировало клиническую эффективность (частота общих ответов) у 26% пациентов со средней общей выживаемостью 19 месяцев. Это привело к одобрению FDA таземетостата для пациентов с метастатической или местнораспространенной эпителиоидной саркомой.

Таземетостат также продемонстрировал активность в отношении низкодифференцированных хордом, исключительно редкой подгруппы INI1-отрицательных опухолей. В продолжающемся исследовании фазы I у пациентов детского возраста устойчивый ответ наблюдался у 2 из 4 пациентов с хордомой. Исследование NCT04705818 будет оценивать добавление дурвалумаба к таземетостату в когорте пациентов с солидными опухолями, включая пациентов с антрациклинорезистентной саркомой мягких тканей. Интересно, что некоторые пациенты с аберрантным EZH2 или INI1 оказываются устойчивыми к терапии EZH2i.

В одном исследовании аутофагия была предложена как возможный механизм лекарственной устойчивости к терапии ингибитором EZH2. Другой потенциальный механизм устойчивости к терапии ингибированием EZH2 может быть эпигенетически перекрестное взаимодействие между метилированием и ацетилированием. Huang et al. показали, что усиление ацетилирования H3K27 и онкогенное перепрограммирование влияют на ответ EZH2i и ограничивают противоопухолевую активность ингибиторов EZH2.

Ингибиторы LSD1.

KDM1A (LSD1/BHC110) - первая флавинадениндинуклеотидная (FAD-) зависимая лизин-специфическая деметилаза, идентифицированная как катализирующая деметилирование моно- и диметилированного K4 или K9 на гистоне H3 (H3K4me1/2 и H3K9me1/2) . Аберрантная сверхэкспрессия LSD1 наблюдалась при различных злокачественных заболеваниях, в том числе саркомах, и тесно связана с дифференцировкой, пролиферацией, миграцией и инвазией опухоли, а также плохим прогнозом. Bennani-Baiti et al. исследовали роль экспрессии LSD1 в более чем 500 образцах сарком. При помощи оценки профилирования экспрессии генов и иммуногистохимии, авторы продемонстрировали, что LSD1 может быть сверхэкспрессирован в нескольких гистологических подтипах костных сарком и сарком мягких тканей, включая хондросаркому, саркому Юинга, остеосаркому, рабдомиосаркому и синовиальную саркому. Ингибирование экспрессии LSD1 с использованием малых молекул приводит к подавлению дифференцировки опухолевых клеток, пролиферации, инвазии и миграции.

Для саркомы Юинга характерно слияние EWSR1-FLI1, которое имеет решающее значение для эпигенетического патогенеза саркомы Юинга из-за его участия в аномальном ремоделировании хроматина через ДНК-связывающие домены EWSR1-FL1. Они распознают микросателлиты с повторами GGAA, что, в свою очередь, приводит к рекрутированию гистон-ацетилтрансфераз в нуклеосому, вызывая разрыхление третичной структуры ДНК и транскрипцию генов. LSD1 связывается с EWSR1-FLI1 для изменения экспрессии генов и способствует прогрессированию заболевания. На сегодняшний день разработаны множественные ингибиторы LSD1 для лечения гематологических злокачественных новообразований и солидных опухолей, включая RG6016, GSK-2879552, INCB059872, IMG-7289, CC-90011, SP-2509 и SP-2577. Клиническое исследование SP-2577 при рецидиве саркомы Юинга (NCT03600649) в настоящее время открыто для набора пациентов. В доклинических исследованиях ингибирование KDM1A / LSD1 с помощью SP-2509, обратимого ингибитора, подавляло рост клеток в клеточной линии саркомы Юинга. Однако вторая группа исследователей обнаружила, что ингибирование активности каталитической деметилазы KDM1A было недостаточным при саркоме Юинга. Анализируя механизмы устойчивости к ингибиторам LSD1 при саркоме Юинга, Pishas и Lessnick сообщили, что клетки, устойчивые к SP-2509, сверхэкспрессируют гены множественной лекарственной устойчивости ABCB1, ABCC3 и ABBC5 после лечения SP-2509. Даже через несколько месяцев после отмены SP-2509 резистентность к SP-2509 все еще была очевидна, что указывает на необратимую природу эпигенетических состояний, вызванных лекарством. Pishas и Lessnick пришли к выводу, что резистентность к SP-2509 при саркоме Юинга могла быть связана с другими эпигенетическими механизмами. Комбинированные схемы ингибиторов LSD1 и других эпигенетических препаратов могут иметь большую активность, чем только ингибиторы LSD1. Haydn et al. обнаружили, что сопутствующее ингибирование LSD1 и HDAC синергетически индуцировало гибель клеток в клетках рабдомиосаркомы, сдвигая соотношение про- и антиапоптотических белков семейства BCL2 в пользу апоптоза, задействовав внутренний путь апоптоза. Эти результаты дают основание для оценки комбинации ингибиторов LSD1 с ингибиторами HDAC при саркомах мягких тканей.

Модификация ацетилирования.

Ацетилирование гистонов - важная модификация контроля экспрессии генов. Гены-супрессоры опухоли подавляются в основном за счет увеличения активности HDAC и / или снижения активности гистоновых ацетилтрансфераз (HAT). Повышение активности HDAC и подавление активности HAT также может контролировать гены, связанные с апоптозом. Существует несколько ингибиторов HDAC (HDACi), действующих либо как ингибиторы пан-HDAC, либо как соединения, специфичные для отдельных ферментов HDAC класса 1 и 2. Было начато множество клинических испытаний препаратов, связанных с эпигенетическим ацетилированием, для лечения гематологических заболеваний и солидных опухолей. Таким образом, большое количество ингибиторов HDAC было разработано и широко исследовано на предмет их противоопухолевого потенциала. Примечательно, что FDA одобрило Zolinza (вориностат), Istodax (ромидепсин) и Beleodaq (белиностат) для лечения кожной и периферической Т-клеточной лимфомы и Farydak (панобиностат) для лечения множественной миеломы. Хотя разработка HDACi для лечения сарком костей и мягких тканей отстает от его применения при гематологических злокачественных новообразованиях, существует несколько клинических исследований, оценивающих использование HDACi для лечения сарком мягких тканей.

Вориностат и EDO-S101

Вориностат - один из наиболее широко используемых ингибиторов HDAC. В многоцентровое исследование фазы II рефрактерной саркомы мягких тканей было включено 40 пациентов, получавших вориностат после неэффективности 1 ( n = 8, 20%), 2 ( n = 10, 25%) или ≥3 ( n = 22, 55%) предшествующих линий химиотерапии. В этом исследовании медиана выживаемости без прогрессирования и общая выживаемость составляли 3,2 и 12,3 месяца соответственно. Показатели ВБП через 3 и 6 месяцев составили 58% и 29% соответственно, а подгруппа из шести пациентов имела длительно стабильное заболевание при сроке до десяти циклов лечения. Хотя объективный ответ на вориностат был низким в подгруппе, получавшей интенсивное предшествующее лечение, небольшая подгруппа пациентов имела длительную стабилизацию заболевания. Исследование фазы II, сочетающее вориностат и ингибитор протеасом бортезомиб, не продемонстрировало значительной активности у пациентов с СМТ. В настоящее время проводится несколько клинических исследований, направленных на оценку терапевтического эффекта комбинированных схем с вориностатом.

EDO-S101 (тиностамустин) - это новая гибридная молекула, состоящая из алкилирующего бендамустина и ингибитора HDAC - вориностата. До сих пор EDO-S101 исследовался преимущественно при гематологических злокачественных новообразованиях, и доклинические и ранние клинические результаты его эффективности при множественной миеломе обнадеживают. Исследования EDO-S101 при солидных злокачественных опухолях продолжаются.

AR-42 (OSU-HDAC42)

AR-42 (OSU-HDAC42) представляет собой новый ингибитор HDAC класса I / IIB на основе фенилбутирата, который в основном используется при лечении гематологических злокачественных новообразований. Доклинические исследования показали, что AR-42 может проявлять активность при саркомах опорно-двигательного аппарата. Murahari et al. проанализировали терапевтическое действие AR-42 при остеосаркоме in vitro и выявили, что он является мощным ингибитором жизнеспособности клеток остеосаркомы. Кроме того, было обнаружено, что этот агент индуцирует апоптоз клеток через активацию внутреннего митохондриального пути посредством активации каспазы 3/7 и подавления передачи сигналов AKT и BCL-XL. Murahari et al. сравнили два ингибитора HDAC, вориностат и AR-42, на клетках остеосаркомы и обнаружили, что AR-42 более эффективен. AR-42 до сих пор не проходил клиническую оценку в лечении сарком мягких тканей и костей, хотя экспериментальное исследование (NCT02282917), в которое набраны пациенты с вестибулярной шванномой и менингиомами, было начато.

Панобиностат (LBH589)

Панобиностат (LBH589) - новый ингибитор гистондеацетилазы гидроксамовой коричной кислоты, активный в отношении изоформ HDAC класса I и II при наномолярных концентрациях. Контроль заболевания панобиностатом впервые наблюдался у пациента с саркомой Юинга. Французская саркомная группа начала исследование фазы II панобиностата у 47 пациентов с распространенной СМТ различных подтипов. В этом исследовании у девяти пациентов (20%) не было прогрессирования заболевания через 3 месяца, а у шести пациентов - через 6 месяцев. К сожалению, ни у одного пациента не было частичного ответа, и только у 17 пациентов (36%) наблюдалась стабилизация заболевания как лучший ответ. Эти результаты демонстрируют, что, хотя у некоторых пациентов может наблюдаться стабилизация заболевания, эффективность монотерапии панобиностатом при поздних стадиях СМТ ограничена. Bauer et al. изучали эффективность комбинации панобиностата с иматинибом у 11 пациентов с рефрактерными метастатическими стромальными опухолями желудочно-кишечного тракта в исследовании фазы I. У одного из 11 оцениваемых пациентов был частичный ответ (ЧО), у 7 - стабилизация заболевания (СЗ), а у 3 – прогрессирование (ПЗ). Thomas et al. исследовали комбинацию панобиностата и эпирубицина в исследовании фазы I, в котором участвовали 20 пациентов с саркомами. У 12 из 20 пациентов отмечался эффект на лечение (1 - ЧО, 11 - СЗ, медиана общей выживаемости 8,3 месяца), в том числе у 8 из 14 пациентов, у которых ранее наблюдалось прогрессирование на терапии антрациклинами. Это исследование продемонстрировало, что режим лечения панобиностатом в сочетании с эпирубицином хорошо переносится и может проявлять активность в отношении опухолей, устойчивых к антрациклину (NCT00878904).

Таблица 1. Избранные клинические исследования эффективности эпигенетических препаратов при саркомах мягких тканей и костей.