ХМЛ. Часть 8. Magic bullet?

   Предыдущая серия.
   "Магическая пуля!" - вот первая реакция прессы на введение в практику нового лекарства против хронического миелоидного лейкоза. Лекарство, кстати, назвали "гливек" (Gleevec и Glivec - одно название запатентовано в США, а второе - в Европе).

 

Источники: кликнуть, кликнуть.

   Такая реакция была вполне объяснимой: однодневный пероральный приём 400 мг препарата вызывал клинико-гематологическую ремиссию у 80-90 % пациентов (в хронической стадии заболевания)! Сравните, например, с куда более скромным таксолом, который мурыжили в лабораториях более 30 лет, прежде чем удалось обнаружить, что он помогает в 30-40 % случаев рака яичников.
   
   Но прежде - о той непреднамеренной ошибке, которую я сделал в предыдущей серии. Итак, в киноме, точнее, в условном изображении совокупности киназ человека, я сделал пометку v-Abl, но "v" - это от "virus"! А что это вирусная протеинкиназа делает в человеческом киноме? А? :-).
   Помните, мы с вами, даже не зная ничего о структуре мишени, т.е. об онкобелке Bcr-Abl, предположили два варианта развития событий его взаимодействия с ингибитором. Первый - это вариант, когда потенциальное лекарство ингибирует фермент, выдавая себя за тирозин (к слову, именно так действовали некоторые первые неселективные ингибиторы тирозинкиназ). Второй вариант подразумевал блокирование той части фермента, которая связывается с АТФ. На практике, как оказалось, реализуется именно второй, с виду менее перспективный, вариант.
   Итак, злобный и не в меру активный химерный белок Bcr-Abl (а также его нормальный вариант с-Abl) имеет место, где происходит связывание и активация молекулы АТФ. Такие специфические места решили, не долго думая, называть калькированным неологизмом "сайт". Как вам сайтик? :-)

Гливек в АТФ-сайте с-Abl. Источник: кликнуть.

   Так вот, гливек, нетрудно догадаться, попадает прямёхенько через браузер на сайт связывания АТФ, перекрывая доступ естественному донору фосфатных групп и лишая фермент своей суперфосфорилирующей способности, а клетки, в которых он вырабатывается, - своей злокачественности. Бесконтрольное фосфорилирование заканчивается, злокачественная клетка лишается самоподдерживающегося сигнала к бесконечному делению, срок её жизни сокращается. Постепенно злокачественный клон замещается клетками здоровых клонов, которые не имеют Филадельфийской хромосомы. Болезнь угасает.
   Ну а теперь переходим к одному из моментов, которые я большего всего люблю в своих историко-фармакологических заметках: будем углубляться.
   Как оказалось, многие, если не все, тирозинкиназы, имеют в своём сайте связывания практически одни и те же аминокислоты. Напрашивается вопрос: "Каким же образом стало возможно создание селективных ингибиторов?" А таким, что хоть аминокислоты АТФ-сайта одинаковы (т.е. во всех ферментах АТФ контактирует с остатками одних и тех аминокислот), конформация того кармана, в который залазит АТФ, у каждого фермента своя. Т.е., можно создать вещества, которые бы пролазили и закреплялись в одном кармане, но не могли попасть в другие.
   Те, кто внимательно читал предыдущие выпуски, не мог не обратить внимание на то, что введение метильной группы на одном из этапов конструирования гливека резко увеличило селективность ингибитора. Так вот, это произошло потому, что эта метильная группа стала, как говорят химики, конформационным якорем, заставив принять молекулу одну из множества возможных форм.

Метильный якорь меняет конформацию молекулы 2-аминопиримидина. Источник: J. Zimmermann et al.//Bioorg. Med. Chem. Lett. 1996. Vol. 6, № 11. P. 1221-1226.

   Вторым немаловажным моментом для перехода к следующей смысловой части моего повествование будет то, что тирозинкиназы семейства Abl (равно как и многие остальные) существуют в двух конформациях - активной и, соответственно, неактивной, которые отличаются положением одной белковой петли (А-петли). Так вот, путём рентгеноструктурного анализа выяснили, что гливек связывается с онкобелком именно в его неактивной конформации.

Неактивная (слева) и активная конформации c-Abl. Стрелкой показано положение А-петли. Источник: кликнуть

   Несмотря на то, что гливек существенно (на годы и десятки лет, у 93 % пациентов прогерссирования заболевания, если лечение начато в хронической стадии, не происходит более 5 лет) продлял жизнь больных с ХМЛ и стал одним из самых успешных и продаваемых лекарств в мире, он не избавляет человека от злокачественного клона на все 100 %. Особенно если этот клон стал очень агрессивным, что происходит на продвинутых стадиях заболевания (прогрессирующей и стадии бластного криза), когда эффективность гливека низка. Дремлющие злокачественные клетки-предшественницы миелопоэза, на которые гливек не действует (но, как вы помните, в какой-то мере на них действует комбинация интерферон+цитарабин), могут в любой момент проснуться и после прекращения приёма лекарства возродить болезнь, что, увы, как правило, и происходит. Гливек не убивает злокачественные клетки, как многие классические цитостатики, а лишь лишает их главного преимущества - бесконтрольного деления, давая возможность организму вернуться к нормальному кроветворению.
   При длительном многолетнем приёме лекарства часто случается, что в какой-то момент оно перестаёт действовать, т.е. происходит нарастание количества миелоцитов с Филадельфийской хромосомой в крови. И связана такая резистентность с тем, что лейкозная клетка перестаёт быть восприимчивой к гливеку. Это может произойти по многим причинам.

Механизмы устойчивости к иматинибу. А - мутации в ферменте, В - увеличение уровня белка. С - включение PGP - мембранного белка переносчика, выкачивающего иматиниб из клетки. D, Е - физиологические сигналы роста, поступающие в клетку в независимости от активности Bcr-Abl. F - клетка в покоящемся состоянии. Источник: кликнуть.

   Так, например, многие раковые клетки запускают ферменты-насосы, которые начинают интенсивно выкачивать из цитоплазмы лекарственные вещества. В других клонах может появиться вторая Филадельфийская хромосома. Это приведёт к увеличению количества мутантного химерного белка, и лекарства просто не хватает для того, чтобы инактивировать все его молекулы. Известны вещества, блокирующие насосы, да и со второй проблемой достаточно легко (по крайней мере, чисто теоретически) справиться: надо увеличить дозу лекарства. Однако куда более страшным является то, что может видоизмениться сам онкобелок. В результате мутаций появляются такие формы Bcr-Abl, в которых произошли аминокислотые замены АТФ-связывющего сайта или которые изменили конформацию кармана, куда залазит гливек. И тут увеличение дозировки помочь, увы, не в силе. Особенно опасны мутации АТФ-сайта, связанные с заменой 315-ого остатка треонина на большую и малополярную аминокислоту изолейцин (так называемая T315>I замена). Изолейцин буквально выталкивает гливек из АТФ-сайта, не давая возможности заблокировать работу химерного фермента.

Иматиниб в АТФ-сайте "дикого" (слева) и T315>I-мутантного фермента. Источник: кликнуть.

   Но ценность всей той работы, которая привела к созданию гливека, к счастью, этим модифицированным 2-аминоприримидином не заканчивается. Не успели, как говорится, пропеть ему дифирамбы, на рынке появились аналоги, которые смогли в какой-то мере противостоять многим резистентным формам химерного белка. Самыми известными из таких лекарств являются нилотиниб (оригинальное название) и дазатиниб (оригинальное название). Так, нилотиниб в 20-30 раз активнее гливека, т.е. ингибирует нужный фермент при концентрации в 20-30 раз меньшей. Дазатиниб активнее гливека в 300 раз. Однако ни нилотитиб, ни его более продвинутый аналог дазатиниб не в состоянии заблокировать T315>I мутантную форму Bcr-Abl.

 

Нилотиниб (слева) и дазатиниб.

   Такое положение вещей, естественно, бросает нехилый вызов создателям лекарств, которые придумывают всё новые и новые фишки, чтобы противостоять ХМЛ. В частности, речь идёт о том, чтобы сменить место фармакотерапевтического воздействия.
   Очерчу лишь несколько подходов.
   1) Кто сказал, что лекарство должно действовать на неактивную конформацию, как гливек?
   Можно блокировать активную конформацию (это успешно делает нилотиниб) или обе (дазатиниб).
   2)Кто сказал, что вообще надо иметь дело с АТФ-связывающим сайтом фермента?
   Белковая молекула - большая и, как правило, содержит кучу других сайтов, блокирование которых будет препятствовать её работе. Так, например, на примете есть вещество ON-012380, которое блокирует сайт, связывающий не АТФ, а тирозин, и ингибирует T315>I мутантные лейкозные клетки. К сожалению, о клинических испытаниях этого вещества ничего не слышно.

ON-012380.

   3) Кто сказал, что нельзя действовать на Bcr-Abl косвенно или вообще не действовать на него? На проблему нужно посмотреть ещё шире.
   Описан новый перспективный препарат тозасертиб (МК-0457), который слабо ингибирует Bcr-Abl, что однако, не мешает ему эффективно действовать на лейкозные клетки при ХМЛ и ОЛЛ (остром лимфоцитарном лейкозе), когда нилотиниб и тем более гливек не помогают (Филадельфийская хромосома присутствует иногда и при ОЛЛ). К сожалению, после клинических испытаний на небольшом количестве пациентов (испытания проводились и в России) информации о дальнейшей судьбе препарата в прессу не поступало. Возможно, что МК-0457 имеет побочные эффекты. Интересно, что он действует на Aurora-киназу, которая регулирует веретено деления. Блокирование Aurora-киназы приводит к тому, что клетка проходит все стадии митоза, кроме последней. В результате образуется нечто с двумя ядрами и 4 наборами хромосом, которое дохнет из-за апоптоза. Судя по картинкам, действие МК-0457 напоминает действие таксола. Кстати, есть сообщения об успехе совместного применения этих препаратов при раке яичников. МК-0457 из-за способности ингибировать несколько киназ, называют мультикиназным ингибитором.

МК-0457.

   Ну и в заключение ещё пару слов о гливеке.
   В современном мире из лекарства стараются выжать всё, что можно. Поэтому я ничуть не удивился, наткнвdшись на ссылку о том, что поводятся испытания гливека на пациентах, страдающих лёгочной артериальной гипертензией.
   Однако первоначально важным оказалось то, что гливек останавливает рост гастроинтестинальных стромальных опухолей - редких опухолей желудочно-кишечного тракта, которые происходят из инерстициальных клеток Кахаля, ответственных за его моторику. Как оказалось, клетки этих опухолей экспрессируют тирозинкиназку c-Kit (или CD 117), которую гливек также успешно ингибирует, продляя жизнь больным с неоперабельными новообразованиями.

Экспрессия CD 117 в клетках гастроинтестинальной стромальной опухоли (коричневый цвет). Источник: кликнуть.

   Вот такая вот длинная история получилась. Спасибо за терпение!
   Хочу добавить немного интерактива. Я планирую продолжить эту рубрику не для вас, так для себя. Небольшое голосование. О создании какого лекарства, по-вашему, было бы интереснее рассказать:
А. О лекарстве против малярии.
Б. О лекарстве, которое применяется при пересадках органов.
   Если есть ещё какие-нибудь предложения, я послушаю. Только, пожалуйста, не предлагайте то, о чём уже было много рассказано, особенно на русском языке.