Studies on the bioavailability and pharmacokinetics of EGF-conjugates in breast and non-small cell lung cancer
Authors: Δουκατάς Άρης 
Published: September 2021

Παρά τα χρόνια έρευνας, ο καρκίνος εξακολουθεί να αποτελεί μία από τις πιο δύσκολες ασθένειες για θεραπεία. Η εκτεταμένη έρευνα έχει οδηγήσει στην εξέλιξη της θεραπείας του καρκίνου με βάση στοχευμένες και μη τοξικές θεραπείες. Οι χημειοθεραπείες του καρκίνου αρχικά βασίστηκαν σε ουσίες που σκότωναν ταχέως διαιρούμενα κύτταρα. Αυτά τα φάρμακα παραμένουν η ραχοκοκαλιά της τρέχουσας θεραπείας, αλλά περιορίζονται από ένα στενό θεραπευτικό δείκτη, σημαντικές τοξικότητες, προβληματικές φαρμακοκινητικές ιδιότητες και ενώ συχνά οι ασθενείς αναπτύσσουν αντίσταση έναντι των συγκεκριμένων φαρμάκων. Πρόσφατα, μια καλύτερη κατανόηση της παθογένειας του καρκίνου έχει δώσει νέες θεραπευτικές επιλογές, συμπεριλαμβανομένων των στοχευμένων θεραπειών και της ανοσοθεραπείας του καρκίνου. Ο µη-µικροκυταρρικός καρκίνος του πνεύµονα (NSCLC) χαρακτηρίζεται από υψηλά ποσοστά θνησιµότητας καθώς είναι υπεύθυνος για το 85% των συνολικών περιπτώσεων καρκίνου του πνεύµονα. Παροµοίως, ο καρκίνος του µαστού (BrCa) είναι ο δεύτερος πιο συνήθης καρκίνος στη Δυτική Ευρώπη και είναι υπεύθυνος για 91.000 θανάτους το χρόνο. To μοριακό προφίλ του BrCa και NSCLC έχει δείξει βασικές πρωτεΐνες, οι οποίες εμπλέκονται σε μονοπάτια σηματοδότησης που συνήθως ενεργοποιούνται σε πολλές φυσιολογικές αποκρίσεις όπως οι κινάσες τυροσίνης υποδοχέα αυξητικού παράγοντα (RTKs). Ένα ευρέως γνωστός RTK με σημαντικό ρόλο στην παθογένεση του καρκίνου είναι ο υποδοχέας επιδερμικού αυξητικού παράγοντα (EGFR). Ο EGFR υπερεκφράζεται σε ποσοστό περισσότερο από 65% των περιπτώσεων NSCLC. Αντίστοιχα, στον καρκίνο του µαστού 18% των ασθενών είναι θετικοί στον EGFR και από αυτούς το 25% παρουσιάζουν υπερέκφραση του HER2 υποδοχέα ο οποίος σχετίζεται µε δυσχερή πρόγνωση και συχνότερη επανεµφάνιση. Αυτή η συσχέτιση των δύο µορφών καρκίνου µε τον υποδοχέα EGFR παρουσιάζει ενδιαφέρουσες προοπτικές για την ανάπτυξη βελτιωµένων θεραπευτικών προσεγγίσεων για την στοχευµένη θεραπεία του BrCa και του NSCLC. Ο στόχος της συγκεκριμένης διδακτορικής διατριβής ήταν η αξιολόγηση νέων ενώσεων βάση δύο στρατηγικών. Η πρώτη θεραπευτική προσέγγιση βασίστηκε στην σύνθεση συµπλόκων χηµειοθεραπευτικών φαρµάκων µε πεπτίδια τα οποία στοχεύουν ειδικά τον επιδερµικό αυξητικό παράγοντα EGFR (τον ΗΕR1 για το NSCLC και ΗΕR2 για τον BrCa) με πρωταρχικό στόχο τη βελτίωση της συνολικής αντικαρκινικής δράσης. Η σύνθεση επιτεύχθηκε µε την σύζευξη κατάλληλων προσδετών (ligands) του EGFR µε αντικαρκινικά φάρµακα που ήδη χρησιµοποιούνται για την κλινική πράξη (γεμσιταβίνη, σουνιτινίμπη), µέσω κατάλληλων συνδετών. Τα σύµπλοκα χηµειοθεραπευτικών φαρµάκων µε πεπτίδια αξιολογήθηκαν ως προς τις φυσικοχηµικές ιδιότητές τους και τις επιδράσεις τους in vitro. Τα θεραπευτικά συζεύγματα EGF-γεμσιταβίνης μελετήθηκαν όσον αφορά την κυτταροτοξικότητα τους, τη σταθερότητα τους και μεταβολισμό σε διαφορετικές κυτταρικές σειρές καρκίνου του μαστού και μη-μικροκυτταρικού καρκίνου του πνεύμονα. Συνοψίζοντας τα αποτελέσµατα των µελετών δραστικότητας των τριών συµπλόκων H1P1SG, H2P1SG και H1P2SG έναντι του αντικαρκινικού φαρµάκου γεµσιταβίνης µπορεί να εξαχθεί το συµπέρασµα ότι τα µόρια αυτά έχουν αξιόλογη αντικαρκινική δράση στις καρκινικές σειρές που δοκιμάστηκαν. Το σύµπλοκο H1P2SG, έδειξε την καλύτερη αποτελεσματικότητα με παρόµοια δραστικότητα µε τη γεµσιταβίνη στην καρκινική σειρά του µαστού MDA-MB-231 καθώς η τιµή IC50 ήταν 567 nM (±90) ενώ της γεµσιταβίνης 489 nM (±186). Το συγκεκριμένο μόριο έδειξε επίσης καλό προφίλ κυτταρικής πρόσληψης σε σύγκριση με τη γεμσιταβίνη στη κυτταρική σειρά A549 του μη-μικροκυτταρικού καρκίνου του πνεύμονα και αποτελεί ένα καλό μόριο με προοπτικές για περαιτέρω in vivo μελέτες. Τα θεραπευτικά συζεύγματα EGF-σουνιτινίμπης επίσης μελετήθηκαν όσον αφορά την κυτταροτοξικότητα τους. Συνοψίζοντας τα αποτελέσµατα των µελετών δραστικότητας των δύο συµπλόκων H2P1SS και H2P1RSS έναντι του αντικαρκινικού φαρμάκου σουνιτινίμπης µπορεί να εξαχθεί το συμπέρασμα ότι τα µόρια αυτά έχουν αξιόλογη αντικαρκινική δράση στις καρκινικές σειρές που δοκιμάστηκαν. Το σύµπλοκο H2P1SS έδειξε την καλύτερη αποτελεσματικότητα καθώς είχε παρόμοια δραστικότητα µε τη σουνιτινίμπη στην καρκινική σειρά του µαστού HCC-1954 με τιµή IC50 για το H2PSS ήταν 18 nM (±1) ενώ της σουνιτινίμπης ήταν 14 nM (±6). Το SAP είναι ένα νέο ανάλογο του αντικαρκινικού φαρμάκου σουνιτινίμπη με πολλά πλεονεκτήματα έναντι του αρχικού μορίου, όπως η βελτιωμένη διαλυτότητα και οι ενισχυμένες φαρμακοκινητικές ιδιότητες. Επιπλέον, πειραματικές μελέτες έχουν δείξει ότι το SAP διατηρεί τις κυτταροτοξικές και αντιαγγειογόνες ιδιότητες του αρχικού μορίου με αυξημένη συσσώρευση όγκου σε σύγκριση με το sunitinib. Συζεύγματα του SAP σχεδιάσθηκαν και συντέθηκαν για την εκπόνηση της συγκεκριμένης διατριβής. Αυτό που καθιστά τo SAP να είναι ξεχωριστό και ενδιαφέρον είναι ότι μπορεί να δώσει πρόσβαση σε στοχευτικά συζεύγματα μέσω σύζευξής του με βιοδιασπώμενες γέφυρες, κάτι στο οποίο το γονικό μόριο σουνιτινίμπη υστερεί. Μελέτη πρότυπων ενώσεων του SAP με γέφυρες δισουλφιδικής ή διπεπτιδικής (π.χ. Val-Cit) φύσεως έδειξε ότι θα μπορούσε να επιτευχθεί in vivo η απελευθέρωση του SAP από στοχευτικά συζεύγματα με τη χρήση των παραπάνω γεφυρών. Στη συνέχεια, συντέθηκαν συζεύγματα του SAP με πεπτίδια που στοχεύουν τόσο τον υποδοχέα HER-1 όσο και τον HER-2, υποδοχείς που ανήκουν στην ευρύτερη οικογένεια των EGFR υποδοχέων. Η δεύτερη στρατηγική βασίστηκε στο σχεδιασμό και τη σύνθεση νέων υποκατεστημένων ισοστερών πουρίνης, ως δυνητικοί αναστολείς του EGFR. Οι ενώσεις σχεδιάστηκαν ορθολογικά με βιοϊσοστερική αντικατάσταση του κεντρικού πυρήνα κινναζολίνης του lapatinib, ενός εγκεκριμένου φαρμάκου που αναστέλλει τόσο τον EGFR όσο και τον HER2, ένα άλλο σημαντικό μέλος αυτής της οικογένειας υποδοχέων. Τα νέα μόρια στόχοι αξιολογήθηκαν ως αναστολείς της φωσφορυλίωσης του υποδοχέα σε κυτταρικό επίπεδο για την άμεση ανασταλτική τους δράση στην ενδοκυτταρική περιοχή της κινάσης του υποδοχέα και για την κυτταροτοξικότητά τους έναντι της κυτταρικής σειράς Α549 μη-μικροκυτταρικού καρκίνου του πνεύμονα και του καρκίνου του μαστού HCC1954, που σχετίζονται με την υπερέκφραση του EGFR και του HER2 αντίστοιχα. Τα πιο αποτελεσματικά ανάλογα μελετήθηκαν περαιτέρω για τα επίπεδα κυτταρικής πρόσληψης και τις in vivo φαρμακοκινητικές τους ιδιότητες. Ένα μόριο (23) εμφάνισε αξιοσημείωτο φαρμακοκινητικό προφίλ και υψηλότερη ενδοκυτταρική πρόσληψη σε σύγκριση με το lapatinib στα κύτταρα Α549, πιθανώς λόγω της υψηλότερης λιποφιλικότητάς του. Αυτό το μόριο (23) αξιολογήθηκε ως προς την αποτελεσματικότητά του σε ένα ζωικό μοντέλο ξενομοσχεύματος EGFR, όπου ανέστειλε επιτυχώς την ανάπτυξη του όγκου με παρόμοια αποτελεσματικότητα με εκείνη του φαρμάκου lapatinib. Οι δύο νέες θεραπευτικές στρατηγικές, που αναπτύχθηκαν στην παρούσα εργασία, θα δώσουν την ευκαιρία σε έναν αριθμό νέων ενώσεων, αντικαρκινικών μορίων, να χρησιμοποιηθούν ως εναλλακτικές θεραπείες για BrCa και NSCLC μέσω της στόχευσης του EGFR. Τέλος, υπάρχει το ενδεχόμενο να επιτευχθεί βελτίωση για τις θεραπευτικές επιλογές των BrCa και NSCLC.