Der Wnt-Signalweg bei Krebs: Aussichten und Gefahren

Der Wnt-Signalweg – ein zweischneidiges Schwert

Eines der faszinierendsten Merkmale mehrzelliger Organismen ist die präzise und streng kontrollierte Kommunikation zwischen den Zellen, die für die Entwicklung, die Koordination und das Funktionieren der einzelnen Organe und des Körpers als Ganzes notwendig ist. Um zu kommunizieren, verwenden die Zellen chemische Signale, die, wenn sie von den Empfängerzellen empfangen werden, bestimmte intrazelluläre Signalwege auslösen, um die Informationen weiterzuleiten und eine angemessene Antwort auf die äußeren Reize zu geben. Auf diese Weise ist der Körper in der Lage, die Musterbildung und Organentwicklung während der Embryogenese zu koordinieren, den Organismus in der Homöostase zu halten und auf äußere Belastungen und Einflüsse zu reagieren sowie nach Verletzungen zu regenerieren. Auf zellulärer Ebene wird eine Signalkaskade durch sezernierte Liganden (z. B. Hormone, Zytokine, Neurotransmitter, Wachstumsfaktoren) ausgelöst, die von einer Zelle produziert werden und dann an einen Rezeptor einer anderen Zelle binden. Die Rezeptoren befinden sich in den meisten Fällen auf der Zelloberfläche, und das Signal wird dann über intrazelluläre Komponenten des Signalwegs, so genannte Transducer und Second Messenger, weitergeleitet, was zu der entsprechenden zellulären Wirkung führt, z. B. zur Transkription von Zielgenen oder zur Veränderung einer enzymatischen Aktivität.

Der Wnt-Signalweg ist eine der wichtigsten Signalkaskaden in den frühen Phasen der Embryonalentwicklung, wo er die Zellproliferation und -differenzierung steuert. Bis heute ist der Wnt-Signalweg noch nicht vollständig verstanden. Dies liegt vor allem daran, dass er sich aus einem komplizierten Netzwerk von insgesamt zehn GPCR-homologen Frizzled (FZD)-Rezeptoren , den drei transmembranen Tyrosinkinasen Ryk, ROR und PTK7, der Muskelskelett-Tyrosinkinase (MuSK) , den Co-Rezeptoren LRP5/6 und 19 Glykolipoprotein-Wnt-Liganden zusammensetzt. Die Wechselwirkungen zwischen den Liganden und den Rezeptoren sind sehr vielfältig, wobei bestimmte Wnts eine höhere Affinität zu bestimmten FZD-Rezeptoren und Korezeptoren aufweisen. Erschwerend kommt hinzu, dass es zusätzlich sezernierte Antagonisten wie Secreted FZD-related proteins (Sfrp1, 2, 4 und 5), Wnt inhibitory factor (Wif) und Dickkopf 1 (Dkk1) gibt, die die Signalaktivität reduzieren, und die Agonisten R-Spondin 1 bis 4, die die Wnt-Signalisierung über ihre Rezeptoren Lgr4, 5 und 6 potenzieren .

Der Wnt-Signalweg wird im Allgemeinen in drei verschiedene Zweige unterteilt: den kanonischen β-Catenin/TCF-Weg, den Planar Cell Polarity (PCP)-Weg und den Ca2+-Weg. Während einige Liganden einem bestimmten Zweig zugeordnet werden, sind andere in der Lage, je nach Rezeptor-Liganden-Kombination die Signalübertragung in mehreren Zweigen zu initiieren. Es hat sich auch gezeigt, dass sich der β-Catenin-Zweig und der PCP-Zweig unter bestimmten Umständen gegenseitig antagonisieren.

Der bei weitem am meisten untersuchte Zweig ist der kanonische β-Catenin/TCF-Weg. Er ist gekennzeichnet durch die Akkumulation des zytoplasmatischen Proteins β-Catenin bei der Initiierung des Weges. Es wandert dann in den Zellkern und bindet die TCF-Familie von Transkriptionsfaktoren, was zu einer spezifischen Genexpression führt. Das Wnt-abhängige Transkriptionsprogramm im Zellkern wird – ähnlich wie die Komplexität an der Zelloberfläche – ebenfalls auf vielfältige Weise kontrolliert. Es hat sich gezeigt, dass β-Catenin, je nachdem, welche Co-Aktivatoren es rekrutiert, entweder Gene hochreguliert, die für Selbsterneuerung und Proliferation verantwortlich sind (z. B. durch Bindung von β-Catenin an CBP), oder zur Hochregulierung von Genen führt, die an der Differenzierung beteiligt sind (Bindung an p300). In Abwesenheit von Wnt-Liganden phosphoryliert ein spezifischer Komplex, der Axin, APC, CK1 und GSK3β enthält, β-Catenin und macht es so dem Abbau zugänglich. In den adulten Geweben ist die Wnt-Signalübertragung im Wesentlichen stumm, mit Ausnahme der Stammzellen, wo der Signalweg die Neubildung und die Regenerationsprozesse reguliert, z. B. in der Darmkrypta, den hämatopoetischen Stammzellen und den Knochen. Diese lebenswichtige Rolle des Wnt-Signalwegs bei der Gesunderhaltung von Geweben steht als eine Seite des Schwertes in scharfem Gegensatz zu der anderen Seite, die die Schlüsselrolle des Signalwegs bei Krankheiten darstellt. Wenn er nicht unter Kontrolle gehalten wird, kann eine abweichende Wnt-Signalisierung zu unkontrollierter Zellproliferation und Krebs führen.

Im Gegensatz zu den kanonischen Signalwegen ist β-Catenin nicht Teil der PCP- und Ca2+-Signalwege. Der PCP-Signalweg, an dem kleine GTPasen und die JUN-N-terminale Kinase beteiligt sind, steuert die Zellpolarität, die Umgestaltung des Zytoskeletts, die gerichtete Zellmigration und die c-Jun-abhängige Transkription. Der Ca2+-Signalzweig führt zur Aktivierung von Phospholipase C (PKC), gefolgt von der Öffnung intrazellulärer Ca2+-Speicher, was wiederum zur Aktivierung nachgeschalteter Effektoren wie NFAT und CREB-Transkriptionsfaktoren führt, die ebenfalls die Zellmigration und das Zellüberleben steuern. Da diese beiden Zweige mit Veränderungen des Zytoskeletts und der Zellmigration einhergehen, ist es nicht überraschend, dass sie mit der Zellinvasion und Metastasierung bei Krebs in Verbindung gebracht werden.

Die vom Wnt-Signalweg abhängigen Krebsarten lassen sich unterteilen in solche, die Mutationen in Komponenten des Signalwegs aufweisen, und solche, die eine Dysregulation des Wnt-Signalwegs aufgrund einer epigenetisch bedingten Hoch- oder Herunterregulierung der Expressionsniveaus der Komponenten des Signalwegs aufweisen. Das bekannteste Beispiel für Mutationen in diesem Signalweg ist der Wnt-Suppressor APC. Sie wurde erstmals mit Patienten mit familiärer adenomatöser Polyposis (FAP) in Verbindung gebracht und tritt in >80 % der kolorektalen Karzinome auf.

Immunhistologische Analysen von Geweben kolorektaler Patienten zeigen, dass die Relokalisierung von β-Catenin ein typisches Zeichen für die Aktivierung des kanonischen Signalwegs ist. In der Tat ist der Verlust von β-Catenin in der Membran (wo es Wnt-unabhängige Funktionen ausübt) signifikant mit einer schlechten Prognose verbunden, wenn man das Gesamtüberleben als Endpunkt verwendet, wie in einer Studie mit 720 kolorektalen Patientenproben gezeigt wurde. Weitere Berichte haben gezeigt, dass der Verlust von membranösem β-Catenin in der invasiven Front bei Darmkrebs besonders ausgeprägt ist und dass die membranöse Lokalisation im Allgemeinen und in der invasiven Front im Besonderen beides prognostische Marker für ein längeres krankheitsfreies Überleben sind, während eine hohe nukleäre Akkumulation bei Darmkrebs mit einem schlechteren krankheitsfreien und Gesamtüberleben und einer höheren Wahrscheinlichkeit der Entwicklung von Lymphknotenmetastasen in Verbindung gebracht wurde .

Neben der mutationsbedingten Aktivierung des Wnt-Signalwegs kann dieser auch durch eine Überexpression von Komponenten des Signalwegs, wie z. B. Wnts oder deren FZD-Rezeptoren, fehlgeleitet werden. Die Analyse von Tumorgewebe von 201 Patienten mit kolorektalem Karzinom ergab eine hohe Wnt1- und eine niedrige Expression des nicht-kanonischen Wnt5a, die mit zytoplasmatischem und nukleärem β-Catenin korreliert; alle drei Merkmale sind ein Hinweis auf ein verkürztes krankheitsfreies Überleben. Eine hohe Expression von Wnt1 und nukleärem β-Catenin korrelierte ebenfalls mit einem geringeren Gesamtüberleben. Bei nicht-kleinzelligem Lungenkrebs ist das zytoplasmatische Wnt1 ebenfalls deutlich hochreguliert und korreliert mit einer Überexpression von β-Catenin, c-myc und Cyclin D1. Obwohl es keinen Zusammenhang zwischen einer hohen Wnt1/β-Catenin-Expression und dem Krankheitsstadium gab, korrelierte eine hohe Expression signifikant mit einer niedrigeren 5-Jahres-Überlebensrate .

Die FZD-Expression wurde ebenfalls in verschiedenen Studien untersucht (Übersichtsarbeit von ). Wie erwartet zeigen Tumorgewebe im Vergleich zu gesundem Gewebe eine erhöhte Expression des FZD-Rezeptors. Die Expression ist in späteren Stadien der Krebsentwicklung sogar noch stärker. Bei Magenkrebs beispielsweise korreliert eine hohe FZD7-Expression signifikant mit der Tumorinvasion, der Metastasierung und dem späten Krebsstadium. In einer Analyse der 5-Jahres-Überlebensrate hatten Patienten mit hoher FZD7-Expression eine Überlebensrate von 30,3 % (mediane Überlebenszeit 23,5 Monate) gegenüber 65,4 % bei Patienten mit niedriger oder keiner FZD7-Expression (mediane Überlebenszeit 77 Monate).

Die Analyse einzelner Marker des Wnt-Signalwegs, wie z. B. ausgewählter Liganden und Rezeptoren, ist ein nützliches Instrument für Kliniker, um die Prognose vorherzusagen, und für Forscher, um die molekularen Mechanismen hinter dem Tumor zu bestimmen. Solche Analysen geben jedoch oft keinen Aufschluss über das Gesamtbild. Ein umfassenderer Blick auf das Krebstranskriptom des gesamten Signalwegs und seiner zahlreichen Zielgene ist in dieser Hinsicht besser geeignet, wie wir es kürzlich für Brustkrebs getan haben. Eine eingehende Analyse der TCGA- und GTex-Datenbanken hat gezeigt, dass nicht die Hochregulierung einzelner Gene für die abweichende Signalübertragung bei den Patienten verantwortlich ist, sondern eine epigenetische Dysregulierung des gesamten Wnt-Systems. Eine solche allgemeine Dysregulation ist die Ursache für die konsequente Überaktivierung der Signalwege, die bei Brustkrebspatientinnen zu einer unkontrollierten Vermehrung der Krebszellen führt. Die Analyse der Netzwerkkorrelation ermöglichte es uns darüber hinaus, Signalknoten innerhalb des Wnt-Signalwegs hervorzuheben, die sich als neue vielversprechende Arzneimittelziele und Biomarker für klinische Studien und personalisierte medizinische Behandlungen erweisen.

Stammzellen und Therapieresistenz bei Wnt-abhängigen Krebserkrankungen

Neben seiner Beteiligung an der Tumorentstehung und Zellproliferation trägt der Wnt-Signalweg zur Chemoresistenz und zur Vermehrung von Krebsstammzellen (CSC) bei, den beiden Faktoren, die letztlich für das Wiederauftreten von Tumoren nach der Therapie, die Metastasierung und das schlechte Überleben der Patienten verantwortlich sind. Krebsstammzellen sind eine Subpopulation von Krebszellen; ähnlich wie normale Stammzellen können sie sich selbst erneuern oder differenzieren. Wenn der Wnt-Signalweg in CSCs aktiviert ist, wird die Transkription von Genen hochreguliert, die für die Proliferation (z. B. c-myc), den Zellzyklus (z. B. Cyclin-D), die Anti-Apoptose (z. B. Survivin), die Umstellung des Stoffwechsels auf aerobe Glykolyse (PDK1, MCT-1) sowie Invasion und Metastasierung (SLUG, MMP) erforderlich sind. Die Rolle der aktiven Wnt-Signalgebung bei der Chemo- und Strahlenresistenz hängt mit dem Überleben von CSCs zusammen: Da sie relativ untätig sind, können sie die Therapie besser überstehen und den geschrumpften Tumor neu besiedeln, was zu einem Wiederauftreten des Tumors führt. Es gibt auch einen anderen Mechanismus der Beteiligung des Wnt-Signalwegs an der Chemoresistenz von Krebs, der durch das berühmt-berüchtigte Multidrug Resistance Protein 1 (MDR1, auch bekannt als ABCB1 oder P-Glykoprotein) vermittelt wird. Bei Darmkrebs im Frühstadium wurde erstmals nachgewiesen, dass MDR1 ein Zielgen des Wnt/β-Catenin/TCF4-Stoffwechselweges ist, so dass die Aktivierung des Stoffwechselweges zu erhöhten MDR1-Spiegeln, erhöhtem Medikamenten-Efflux und Medikamentenresistenz führt. In ähnlicher Weise wurde festgestellt, dass eine erhöhte MDR1-Expression bei Neuroblastomen durch FZD1 vermittelt wird, und es wurde eine signifikante Korrelation zwischen den Expressionsniveaus von FZD1 und MDR1 bei Patienten festgestellt, die nach einer Chemotherapie einen Rückfall erlitten. Auch andere an der Chemoresistenz beteiligte Medikamentenpumpen, ABCG2 (BCRP) und MRP2, werden nachweislich durch den Wnt-Signalweg induziert. Schließlich wird ein weiterer Beitrag des Wnt-Signalwegs zur Arzneimittelresistenz durch das DNA-Reparaturgen O6-Methylguanin-DNA-Methyltransferase (MGMT) in CSCs vermittelt. MGMT repariert spezifisch alkylierte DNA, weshalb eine Hochregulierung des Proteins zur Ineffizienz von DNA-Alkylierungsmitteln und PARP-Inhibitoren führt .

Der Wnt-Signalweg spielt bei der Strahlenresistenz von Tumoren mehrere Rollen. Erstens induziert die Strahlentherapie die Hochregulierung einer Reihe von Wachstumsfaktoren, darunter Wnts, sowohl im Tumor als auch im umgebenden Stroma, was zu einer Anreicherung der CSC-Population führt. Zweitens kann der Wnt-Signalweg direkt vor strahleninduzierten DNA-Schäden schützen, indem er die Expression der DNA-Ligase 4 (LIG4) in Darmkrebszellen fördert. Darüber hinaus kann der Histon-Modifikator High-Mobility-Group-Box-1-Protein (HMGB1), der am Chromatin-Umbau und an der DNA-Reparatur beteiligt ist, durch Wnt/TCF4-Signale induziert werden; es wurde festgestellt, dass die Blockierung von HMGB1 in Plattenepithelkarzinomzellen der Speiseröhre die Wnt1-abhängige Radioresistenz unterdrückt .

Ein Angriff auf den Wnt-Signalweg ist daher auf mehreren Ebenen vorteilhaft: Hemmung des Tumorwachstums und des Überlebens mit minimalen Auswirkungen auf somatische Zellen, Hemmung der Aufrechterhaltung von CSC (und damit des Tumorrezidivs) und Verhinderung der Entwicklung einer Tumorresistenz gegenüber Chemo- und Radiotherapie. Inhibitoren des Wnt-Signalwegs sind daher therapeutisch sehr gefragt, und es werden Plattformen benötigt, die sich der Suche und Entwicklung solcher Inhibitoren widmen. Obwohl noch keine Wnt-gerichteten Medikamente auf den Markt gekommen sind, befinden sich einige in präklinischen und frühen klinischen Entwicklungsphasen.

Wnt-Inhibitoren in der klinischen Entwicklung

Die pathologische und physiologische Rolle der Wnt-Signalübertragung sowie die Komplexität dieses Signalwegs mit seinen zahlreichen Unterzweigen, die in verschiedenen Zelltypen genutzt werden, sind der Grund für die praktischen Schwierigkeiten bei der Suche nach therapeutisch relevanten, auf Wnt zielenden Wirkstoffen. Die Gesamtzahl der in vitro aktiven Wnt-Signalweg-Inhibitoren beläuft sich auf etwa fünfzig, von denen viele verschiedene Stadien der präklinischen Entwicklung erreicht haben, aber bisher haben nur wenige die frühe Phase der klinischen Prüfung erreicht.

Abbildung 1 zeigt die Anti-Wnt-Wirkstoffe, die klinische Studien erreicht haben. Es ist zu erkennen, dass diese Wirkstoffe den Signalweg auf den Ebenen angreifen, auf denen sich der Signalweg in mehrere Teilwege aufspaltet (vielleicht mit Ausnahme der gegen Porcupine gerichteten Wirkstoffe, aber siehe unten). Eine solche Aufspaltung in Unterwege ist sowohl auf der Ebene der Plasmamembran als auch im Zellkern zu finden; im Gegensatz dazu sind die Vorgänge im Zytoplasma wenig diversifiziert und für alle Wnt-Signaltypen ziemlich gleich. Für einen Wirkstoffkandidaten, der für klinische Studien ausgewählt werden soll, halten wir es für entscheidend, dass er auf Wnt-Signal-Subtypen wirkt, die spezifisch in pathologischen Geweben aktiv sind, anstatt auf alle Wnt-Signal-Subtypen einzuwirken. In der Tat zeigen Pan-Wnt-Inhibitoren in der Präklinik kein akzeptables Sicherheitsprofil und können nicht weiter entwickelt werden, wie die Versuche zur Entwicklung von Tankyrase-Inhibitoren oder Dickkopf-1 als Biologikum zur Blockierung des Wnt-Signalwegs zeigen.

Vollbild

Vantictumab, Ipafricept und Rosmantuzumab

Der einzige Wirkstoff, der direkt auf FZD abzielt und in die klinische Entwicklung gelangt ist, ist der humanisierte Antikörper Vantictumab (OMP-18R5). Ursprünglich gegen die Wnt-bindende CRD-Domäne von FZD7 entwickelt, wurde festgestellt, dass er auf FZD1, 2, 5, 7 und 8 wirkt – fünf der zehn FZDs, die im menschlichen Genom kodiert sind. Aufgrund des präklinischen Aktivitätsprofils gegen eine Reihe von Tumorzellen wurde es in klinische Studien der Phase I aufgenommen (NCT01345201, NCT01973309, NCT02005315 und NCT01957007). Alle Studien sind inzwischen abgeschlossen, und für die ersten drei liegen Berichte vor. In der ersten Phase-Ia-Studie wurden die Auswirkungen der Dosiseskalation nach intravenöser Verabreichung von Dosen zwischen 0,5 mg/kg wöchentlich und 2,5 mg/kg einmal in drei Wochen gemessen. Das wichtigste Ergebnis war eine Knochentoxizität, die sich bei einem Patienten an Tag 110 in Form eines Knochenbruchs manifestierte. Weitere unerwünschte Ereignisse waren Müdigkeit, Erbrechen, Bauchschmerzen, Verstopfung, Durchfall und Übelkeit der Grade 1 und 2, wobei bei einem Patienten Durchfall und Erbrechen des Grades 3 gemeldet wurden. Um die Knochentoxizität in den Griff zu bekommen, überwachte die Studie das β-C-terminale Telopeptid (β-CTX), einen Marker für den Knochenabbau, und war in der Lage, seine Werte durch die Verabreichung von Zolendronsäure zu kontrollieren. Die beiden anderen Studien der Phase Ib bei Bauchspeicheldrüsen- und Brustkrebs, in denen Vantictumab in Kombination mit Paclitaxel (90 g/m2) oder nab-Paclitaxel (125 g/m2) eingesetzt wurde, verfolgten dieselbe Strategie zur Bekämpfung der Knochenbrüchigkeit und berichteten über ähnliche unerwünschte Wirkungen vom Grad 2, wie sie in Phase Ia beobachtet wurden, sowie über wenige zusätzliche Ereignisse vom Grad 3 (Neutropenie, Leukopenie, Beckenschmerzen, Müdigkeit und Übelkeit). In beiden Studien wurden höhere Vantictumab-Dosierungen (zwischen 3,5 und 14 mg/kg) verwendet und weitere Knochenfragilitätsereignisse gemeldet, die eine Verbesserung des Verabreichungsschemas von Zolendronsäure erforderten und zu einem vorübergehenden Abbruch der Studien im Jahr 2014 führten.

Ähnliche Ergebnisse wurden für Ipafricept (OMP-54F28) erzielt – ein weiteres Anti-Wnt-Biologikum von OncoMed, das die CRD-Domäne von FZD8 darstellt, die mit einem konstanten IgG1-Fragment fusioniert ist. Aufgrund des Mechanismus ist davon auszugehen, dass dieser Wirkstoff eine gewisse Selektivität gegenüber einer Untergruppe von Wnt-Proteinen besitzt, obwohl seine Spezifität unter den 19 Wnts, für die das menschliche Genom kodiert, unklar ist, da keine umfassenden Daten über die gegenseitigen Affinitäten von Wnt- und FZD-Proteinen vorliegen. Für Ipafricept wurden vier klinische Studien eingeleitet (NCT01608867, NCT02092363, NCT02069145 und NCT02050178), von denen zwei über die Ergebnisse berichten. Wie bei Vantictumab wurde in den Studien das Schema mit Zolendronsäure verwendet, um den knochenbezogenen unerwünschten Wirkungen entgegenzuwirken, offenbar mit größerem Erfolg, da bei 20 mg/kg nur eine Fraktur verzeichnet wurde; die Zieldosis wurde auf >10mg/kg geschätzt. Zu den nicht knochenbezogenen unerwünschten Ereignissen mit dem Präparat gehörten Dysgeusie der Grade 1 und 2, verminderter Appetit, Müdigkeit, Muskelkrämpfe, Alopezie und Erbrechen sowie Ereignisse des Grades 3 wie Anämie, Hypophosphatämie, Neutropenie und Gewichtsverlust.

Schließlich hatte Oncomed einen weiteren Anti-Wnt-Wirkstoff in seinem Portfolio – den auf R-Spondin 3 abzielenden Antikörper Rosmantuzumab (OMP-131R10). R-Spondine sind lösliche Liganden, die die Wnt-Signaltransduktion, insbesondere den kanonischen Zweig, durch verschiedene Mechanismen verstärken. Die klinische Studie der Phase Ia/b (NCT02482441) zu diesem Wirkstoff zeigte eine Reihe von unerwünschten Wirkungen, die denen der beiden anderen Wirkstoffe des Unternehmens ähneln: Dosierungen von 2,5 bis 15 mg/kg alle zwei Wochen führten zu Übelkeit, vermindertem Appetit, Durchfall, Erbrechen und Gewichtsabnahme in nicht näher bezeichnetem Ausmaß. Darüber hinaus führte die Behandlung zu Veränderungen der Knochenumsatzmarker – was etwas unerwartet ist, da R-Spondin 3 (im Gegensatz zu den verwandten R-Spondin 1 und 2) nicht dafür bekannt ist, an der Knochenbildung und -erhaltung beteiligt zu sein. Dies könnte ein Hinweis auf eine unzureichende Spezifität von Rosmantuzumab sein, die schwer zu beurteilen ist, da für diesen Wirkstoff kein präklinischer Bericht veröffentlicht wurde.

Insgesamt kann man zu dem Schluss kommen, dass Vantictumab, Iafricept und Rosmantuzumab, Biologika, die in die Wnt-Signalübertragung auf der Ebene der Liganden, Rezeptoren und extrazellulären Verstärker eingreifen und die so konzipiert wurden, dass sie selektiv auf verschiedene Subtypen der Wnt-Signalübertragung abzielen, letztlich eine geringere Spezifität aufweisen als beabsichtigt. Die ähnlichen unerwünschten Wirkungen der drei Wirkstoffkandidaten in den klinischen Sicherheitsprüfungen deuten darauf hin, dass der Wnt-Signalweg zu pauschal ausgeschaltet wird, anstatt den im Tumor aktiven Subtyp des Signalwegs selektiv zu hemmen. Diese unerwünschten Wirkungen waren wahrscheinlich der Grund für die strategischen Entscheidungen in Bezug auf die Medikamente: 2017 verzichtete Bayer aus „strategischen Gründen“ auf die Lizenzierung von Vantictumab oder Ipafricept von Oncomed; bei Rosmantuzumab hieß es, es habe „keine zwingenden Beweise für einen klinischen Nutzen“ gegeben. Diese Entscheidungen führten dazu, dass die klinische Entwicklung der drei Kandidaten eingestellt wurde. Da die Moleküle nicht über die Sicherheitsprüfungen hinausgekommen sind, konnten keine Schlussfolgerungen über die Wirksamkeit der Präparate am Menschen gezogen werden.

Porcupin-Inhibitoren WNT974 (LKG974) und ETC-159 (ETC-1922159)

Ein weiterer klinisch relevanter Versuch, die Wnt-Signalübertragung auf den vorgelagerten Ebenen zu hemmen, wird derzeit von zwei konkurrierenden Inhibitoren von Porcupin angeführt, der Acyltransferase, die für die posttranslationale Modifikation aller Wnt-Proteine verantwortlich ist. Nach ihrer Konzeption sollten Moleküle dieses Typs Pan-Wnt-Inhibitoren sein, die sowohl die autokrine als auch die parakrine Signalübertragung verhindern, da die Acylierung als absolute Voraussetzung für die Sekretion und Aktivität des Wnt-Proteins gilt. Wie weiter unten beschrieben, weisen beide Moleküle jedoch recht akzeptable präklinische und klinische Sicherheitsprofile auf, was durch neue Erkenntnisse über die Signalübertragung durch nicht acylierte Wnts erklärt werden könnte, was bedeutet, dass die Hemmung der Acylierung den Signalweg möglicherweise nur teilweise beeinflusst. Beide Konkurrenten von Novartis (WNT974) und dem Singapore State D3 Konsortium (ETC-159) haben die präklinischen Untersuchungen erfolgreich durchlaufen, mit einer signifikanten Verringerung der Tumorlast und keiner Toxizität – weder offenkundig noch auf der Ebene der Gewebemorphologie nach der Analyse mehrerer Wnt-abhängiger Gewebe. In klinischen Studien der Phase I (NCT01351103 für WNT974 und NCT02521844 für ETC-159) wurden beide in ähnlichen Dosierungen getestet – 5 bis 30 mg/Tag für WNT974 und 1 bis 30 mg für ETC-159. Die repräsentativere Studie zu WNT974, an der bis 2017 94 Patienten teilnahmen, zeigte, dass WNT974 Dysgeusie der Grade 1 und 2, verminderten Appetit, Übelkeit, Müdigkeit, Durchfall, Erbrechen, Hyperkalzämie, Alopezie, Asthenie und Hypomagnesiämie auslöst. Darüber hinaus traten bei einer kleinen Anzahl von Patienten (3-4 %) Nebenwirkungen der Grade 3 und 4 auf, darunter Asthenie, Müdigkeit, Appetitlosigkeit und Enteritis. Die Analyse von Tumorproben auf verschiedene Marker hat eine tiefgreifende Wnt-hemmende Wirkung gezeigt; außerdem wurde der Wirkstoff bei einigen Patienten in Kombination mit Spartalizumab (einem Anti-PD-1-Antikörper) eingesetzt, was einen positiven Ausblick auf eine mögliche Kombination der Anti-Wnt- und Immuntherapie gibt. Überraschenderweise berichten die Autoren über keinerlei Ereignisse oder auch nur über Versuche, knochenbezogene Auswirkungen zu verfolgen, was im Gegensatz zur ETC-159-Studie steht. An der letztgenannten Studie nahmen 16 Patienten teil, und in der Studie wurden Erbrechen, Anorexie, Müdigkeit, Dysgeusie und Verstopfung als unerwünschte Ereignisse unspezifizierten Grades bei >20 % der Patienten festgestellt. Die Beta-CTX-Spiegel wurden analysiert und bei zwei Patienten als erwartungsgemäß erhöht befunden, was mit einem Verlust der Knochendichte einherging, dem durch Vitamin-D- und Kalziumpräparate entgegengewirkt wurde.

Obwohl gezeigt wurde, dass WNT974 bei Tieren die Knochenstruktur beeinflusst, scheint sich die Wirkung klinisch nicht zu manifestieren. Vielleicht ist dies ein Grund dafür, dass WNT974 derzeit der am weitesten fortgeschrittene Anti-Wnt-Wirkstoff ist und als einziger in eine Phase-II-Studie (NCT02649530) übergegangen ist und somit der erste Anti-Wnt-Wirkstoff mit einer umfassenden Bewertung der klinischen Pharmakodynamik werden könnte.

Wnt5a-mimetisches Foxy-5

Einen interessanten Ansatz zur Wnt-Hemmung verfolgt das schwedische Start-up-Unternehmen WntResearch, das ein Wnt5a-mimetisches Peptid namens Foxy-5 als wirksames Anti-Metastasenmittel identifiziert hat. Das Besondere an diesem Wirkstoff ist, dass er in den nicht-kanonischen Wnt-Signalweg eingreift und die Migration und Adhäsion von Brustkrebszellen unterdrückt. Daher zielt dieser Ansatz nicht auf die Tumormasse ab, sondern ist eher auf die Verhinderung von Metastasen ausgerichtet und wird in Kombination mit einer Operation, Bestrahlung und anderen Medikamenten eingesetzt. Der Wirkstoff hat eine klinische Studie der Phase I bestanden. Den spärlichen Informationen zufolge soll Foxy-5 bei jeder Dosis „nicht toxisch“ sein und eine gute Pharmakokinetik sowie eine Stabilisierung der Spiegel zirkulierender Tumorzellen bei Patienten mit metastasierendem Brust-, Dickdarm- oder Prostatakrebs zeigen. Derzeit hat das Unternehmen die Rekrutierung des ersten Patienten für die Phase-II-Studie gemeldet. In dieser Studie werden Patienten, die sich einer Dickdarmkrebsoperation unterziehen, gefolgt von einer 6-monatigen Behandlung mit FOLFOX, mit Patienten verglichen, die vor und nach der Operation bis zum Beginn der FOLFOX-Behandlung eine Behandlung mit Foxy-5 erhalten (NCT03883802).

Inhibitoren von Komponenten des Downstream-Signalwegs PRI-724 und CWP232291

Diese beiden Arzneimittelkandidaten nutzen das „Downstream-Target-Fenster“, um die erforderliche Spezifität zu erreichen (Abb. 1). Beide Wirkstoffe beeinflussen den Signalweg auf der Transkriptionsebene, jedoch über völlig unterschiedliche Mechanismen: Das kleine Molekül PRI-724 beeinflusst die Interaktion von β-Catenin mit dem Transkriptions-Koaktivator CBP, während das Peptidomimetikum CWP232291 (manchmal auch CWP-291 genannt) an Sam68 bindet, ein RNA-bindendes Protein, das das alternative Spleißen des Transkriptionsfaktors TCF-1 in einem Komplex mit CBP reguliert. Diese Selektivität der Verbindungen gegenüber den Komponenten des Wnt-Signalwegs, die von Krebszellen genutzt werden, ermöglichte es sowohl PRI-724 (als sein frühes Analogon ICG-001) als auch CWP-232291, in der Präklinik erfolgreich zu sein und in die klinischen Versuche der Phase I einzutreten.

PRI-724 wurde in drei Phase-I-Studien getestet: bei Patienten mit fortgeschrittenen soliden Tumoren (NCT01302405), akuter und chronischer myeloischer Leukämie (NCT01606579) und Bauchspeicheldrüsenkrebs (NCT01764477). In den Phase-I-Studien, an denen 18 Patienten teilnahmen, zeigte der Wirkstoff ein vielversprechendes Sicherheitsprofil mit nur einer dosislimitierenden Hyperbilirubinämie des Grades 3 bei einem Patienten (von sieben Patienten mit Ereignissen des Grades 3) bei der höchsten Dosis des Wirkstoffs (1280 mg/m2/Tag). Zu den unerwünschten Ereignissen des Grades 2 gehörten Durchfall, Bilirubin-Erhöhung, Hypophosphatämie, Übelkeit, Müdigkeit, Anorexie, Thrombozytopenie und Erhöhung der alkalischen Phosphatase. Der Wirkstoff zeigte auch einen Rückgang der Survivin-Expression in zirkulierenden Tumorzellen als Wirksamkeitsnachweis bei Patienten mit Dickdarmkrebs. Bei der gleichen Dosierung wurden bei Patienten mit refraktärer Leukämie keine unerwünschten Ereignisse des Grades 3 verzeichnet, und nur vier Fälle von Übelkeit, Erbrechen und Durchfall des Grades 1 wurden auf das Arzneimittel zurückgeführt. Die Analyse von Patientenproben ergab eine Verringerung der Blastenzahl um 44 % im Median. In der dritten Studie führte das Präparat in Kombination mit Gemcitabin bei 20 Patienten mit Adenokarzinom der Bauchspeicheldrüse zu sieben unerwünschten Ereignissen der Schweregrade 3 und 4: Bauchschmerzen, Neutropenie, Anämie, Müdigkeit und Anstieg der alkalischen Phosphatase. Bei 40 % der Patienten wurde ein stabiler Krankheitsverlauf beobachtet. Trotz dieses etwas schlechteren Abschneidens erfüllte keines der unerwünschten Ereignisse die Definition der Dosisbegrenzung, so dass die Kombination insgesamt als sicher mit „bescheidener klinischer Aktivität“ angesehen wurde. Interessanterweise wurde festgestellt, dass die CBP/β-Catenin-Interaktion bei der Entstehung von Leberfibrose eine wichtige Rolle spielt, weshalb PRI-724 auch gegen diese Krankheit klinisch getestet wird, wobei ähnliche Nebenwirkungen vor dem Hintergrund eines klinischen Nutzens gemeldet wurden. Diese letztere Indikation wird weiter verfolgt, da derzeit eine Phase I/II-Studie für PRI-724 bei Fibrose angekündigt ist, während für seine Anwendung gegen Krebs keine Folgemaßnahmen in Sicht sind.

Das Peptidomimetikum CWP232291 wurde in einer einzigen Phase-I-Studie bei Patienten mit rezidivierter und refraktärer akuter myeloischer Leukämie (AML) und myelodysplastischem Syndrom (MDS) mit 56 Patienten eingesetzt. Zu den unerwünschten Ereignissen der Schweregrade 3 und 4, die 9 % aller erfassten unerwünschten Ereignisse ausmachten, gehörten Fieber, Übelkeit und anaphylaktische Reaktionen, wobei die ersten beiden dosislimitierend waren. Zu den unerwünschten Ereignissen der Grade 1 und 2 gehörten Übelkeit, infusionsbedingte Reaktionen, Erbrechen, Durchfall und Anorexie. Es gab auch einige Hinweise auf die Wirksamkeit, da bei einem Patienten eine Remission und bei anderen Probanden eine Verringerung der Marker β-Catenin und Survivin beobachtet wurde.

Schlussfolgerungen und Perspektiven

Die oben beschriebenen Wirkstoffe resultieren aus verschiedenen Ansätzen zur Hemmung des Wnt-Signalwegs bei Krebs und sind eindeutig durch ein Motiv vereint: Um den Signalweg gezielt zu beeinflussen, müssen krankheitsspezifische Schwachstellen in ihm identifiziert werden, um systemische Toxizität zu vermeiden. Solche spezifischen Schwachstellen im Wnt-Signalweg lassen sich am besten auf den am stärksten voneinander abweichenden Ebenen des Signalwegs finden – an der Plasmamembran und im Zellkern. Es ist anzumerken, dass wir uns in der vorliegenden Übersichtsarbeit auf de novo und speziell auf den Wnt-Stoffwechsel ausgerichtete Wirkstoffe konzentriert haben; es wurde jedoch eine Fülle von Wnt-Inhibitoren unter den bereits zugelassenen Medikamenten gefunden, was zu Versuchen geführt hat, sie gegen Wnt-abhängige Krebsarten neu zu positionieren, wie von uns und an anderer Stelle beschrieben. Unsere eigene, kürzlich durchgeführte präklinische Studie zeigt, dass Clofazimin, ein bekanntes Anti-Lepra-Mittel mit einem gut etablierten Sicherheitsprofil, den Wnt-Signalweg in Dosen, die mit denen gegen Lepra vergleichbar sind, effizient hemmen kann und in Kombination mit einer Chemotherapie sicher zu verabreichen ist. Andere bekannte niedermolekulare Verbindungen wie Niclosamid, Sulindac und Pimozid haben sich in verschiedenen präklinischen Studien als vielversprechend erwiesen und werden hoffentlich bald in klinischen Studien eingesetzt werden. Andere Wnt-Inhibitoren, darunter auch einige Naturstoffe, könnten sich als vielversprechende Mittel gegen ausgewählte Wnt-abhängige Krebsarten erweisen. Die künftige Entwicklung wird zeigen, ob die neue Welle der Bemühungen, den „unheilbaren“ Wnt-Signalweg anzugehen, Früchte tragen wird. Die wichtigste Botschaft unserer Übersichtsarbeit ist, dass solche Bemühungen nicht auf den Wnt-Signalweg als Ganzes abzielen sollten, sondern auf eine bestimmte Variante davon, die in einem Krankheitszustand selektiv aktiv ist, um erfolgreich zu sein.