Wnt-signalointireitin kohdentaminen syöpään: näkymiä ja vaaroja

Wnt-reitti – kaksiteräinen miekka

Yksi monisoluisten organismien kiehtovimmista piirteistä on solujen tarkka ja tiukasti hallittu kommunikaatio solujen välillä, joka on välttämätön sekä yksittäisten elinten että koko elimistön kehitykselle, koordinoinnille ja toiminnalle. Voidakseen kommunikoida solut käyttävät kemiallisia signaaleja, jotka vastaanottajasolut vastaanotettuaan laukaisevat määritellyt solunsisäiset signaalireitit välittääkseen tiedon ja antaakseen asianmukaisen vastauksen ulkoisiin ärsykkeisiin. Näin elimistö voi koordinoida mallinnusta ja elinten kehitystä alkionmuodostuksen aikana, pitää elimistön homeostaasissa ja reagoida ulkoisiin rasituksiin ja ärsykkeisiin sekä regeneroitua vammojen jälkeen. Solutasolla signaalikaskadin käynnistävät erittyvät ligandit (esim. hormonit, sytokiinit, välittäjäaineet, kasvutekijät), joita yksi solu tuottaa ja jotka sitten sitoutuvat toisen solun reseptoriin. Useimmissa tapauksissa reseptorit sijaitsevat solun pinnalla, ja signaali välittyy sitten solunsisäisten reitin komponenttien, ns. transduktoreiden ja kakkoslähettiläiden, kautta, mikä johtaa vastaavaan soluvaikutukseen, esimerkiksi kohdegeenin transkriptioon tai entsyymiaktiivisuuden muutoksiin .

Wnt-reitti on yksi tärkeimmistä signalointikaskadeista alkionkehityksen varhaisissa tapahtumissa, joissa se ohjaa solujen proliferaatiota ja erilaistumista . Tähän mennessä Wnt-signalointia ei ole vielä täysin ymmärretty. Tämä johtuu pääasiassa siitä, että se koostuu monimutkaisesta verkostosta, joka koostuu yhteensä kymmenestä GPCR-homologista Frizzled (FZD) -reseptorista , kolmesta transmembraanisesta tyrosiinikinaasista Ryk, ROR ja PTK7, lihaksen luurankotyrosiinikinaasista (MuSK) , yhteisreseptoreista LRP5/6 ja 19 glykolipoproteiinista Wnt-ligandeista . Ligandi-reseptori-vuorovaikutukset ovat hyvin vaihtelevia, vaikka tietyillä Wnt-reseptoreilla on suurempi affiniteetti tiettyihin FZD-reseptoreihin ja yhteisreseptoreihin . Asiaa mutkistaa entisestään se, että lisäksi on olemassa sekretoituja antagonisteja, kuten sekretoituja FZD:hen liittyviä proteiineja (Sfrp1, 2, 4 ja 5), Wnt:n inhiboivaa tekijää (Wif) ja Dickkopf 1:tä (Dkk1), jotka vähentävät signalointiaktiivisuutta, ja agonisteja R-spondiini 1-4, jotka voimistavat Wnt-signalointia reseptoriensa Lgr4, 5 ja 6 kautta .

Wnt-signalointi jaetaan yleensä kolmeen erilliseen haaraan: kanoniseen β-kateniini/TCF-reittiin, tasosolupolariteettireittiin (PCP) ja Ca2+-reittiin. Jotkin ligandit kuuluvat yhteen erilliseen haaraan, kun taas toiset ligandit voivat käynnistää signaalinvälityksen useissa haaroissa reseptori-ligandiyhdistelmästä riippuen. On myös osoitettu, että tietyissä olosuhteissa β-kateniini-haara ja PCP-haara toimivat vastakkain.

Ylivoimaisesti eniten tutkittu haara on kanoninen β-kateniini/TCF-reitti. Sille on ominaista sytoplasmaproteiini β-kateniinin kertyminen polun käynnistyessä. Se siirtyy edelleen tumaan sitoutumaan TCF-perheen transkriptiotekijöihin, mikä johtaa spesifiseen geeniekspressioon. Wnt-riippuvaista transkriptionaalista ohjelmaa tuman sisällä – solun pinnalla tapahtuvaa monimutkaisuutta muistuttavalla tavalla – ohjataan jälleen monipuolisesti. On osoitettu, että riippuen siitä, mitä koaktivaattoreita β-kateniini rekrytoi, se joko säätelee itsestään uusiutumisesta ja proliferaatiosta vastaavia geenejä (esimerkiksi sitoutumalla CBP:hen) tai johtaa erilaistumiseen osallistuvien geenien säätelyyn (sitoutuminen p300:aan). Wnt-ligandien puuttuessa erityinen kompleksi, joka sisältää Axinia, APC:tä, CK1:tä ja GSK3β:tä, fosforyloi β-kateniinia ja kohdistaa sen hajotettavaksi. Aikuisten kudoksissa Wnt-signalointi on pääosin hiljaista lukuun ottamatta kantasoluja, joissa reitti säätelee täydennys- ja regeneratiivisia prosesseja, esimerkiksi suoliston kryptassa , hematopoieettisissa kantasoluissa ja luussa . Tämä Wnt-reitin elintärkeä rooli kudosten terveenä pitämisessä on miekan toisena teränä jyrkässä ristiriidassa sen toisen terän kanssa, joka on reitin keskeinen rooli sairauksissa. Jos poikkeava Wnt-signalointi ei pysy kurissa, se voi johtaa hallitsemattomaan solujen lisääntymiseen ja syöpään .

Toisin kuin kanoninen signalointi, β-kateniini ei kuulu PCP- ja Ca2+-reitteihin. PCP-reitti, johon osallistuvat pienet GTPaasit ja JUN-N-terminaalinen kinaasi, kontrolloi solupolariteettia, sytoskeletin uudelleenmuokkausta, solujen suuntautuvaa migraatiota ja c-Jun-riippuvaista transkriptiota. Ca2+-signalointihaara johtaa fosfolipaasi C:n (PKC) aktivoitumiseen, jota seuraa solunsisäisten Ca2+ -varastojen avautuminen, mikä puolestaan johtaa seuraavien efektoreiden, kuten NFAT:n ja CREB:n kaltaisten transkriptiotekijöiden aktivoitumiseen, mikä ohjaa myös solun migraatiota ja solujen selviytymistä. Koska näihin kahteen haaraan liittyy sytoskelettimuutoksia ja solumigraatiota, ei ole yllättävää, että ne on yhdistetty solujen invaasioon ja metastaasiin syövässä .

Wnt-signaloinnista riippuvaiset syövät voidaan jakaa syöpiin, joissa on mutaatioita reitin komponenteissa, ja syöpiin, joissa Wnt-signalointi on häiriintynyt epigeneettisesti ohjattujen reitin komponenttien ekspressiotasojen nousu- tai laskusäätelyn vuoksi. Tunnetuin esimerkki reitin mutaatioista on Wnt-reitin suppressorin APC:n mutaatio. Se yhdistettiin ensimmäisen kerran potilaisiin, joilla on familiaalinen adenomatoottinen polypoosi (FAP), ja sitä esiintyy >80 prosentissa paksusuolen karsinoomista .

Kolorektaalipotilaiden kudosten immunohistologiset analyysit osoittavat, että β-kateniinin relokalisaatio on tyypillinen merkki kanonisen reitin aktivoitumisesta. Itse asiassa kalvojen β-kateniinin häviäminen (jossa sillä on Wnt:stä riippumattomia tehtäviä) liittyy merkittävästi huonoon ennusteeseen, kun loppupisteenä käytetään kokonaiselossaoloaikaa, kuten 720 kolorektaalipotilaan näytteistä tehdyssä tutkimuksessa osoitettiin . Muissa raporteissa on osoitettu, että kalvomaisen β-kateniinin häviäminen on erityisen merkittävää kolorektaalisyövän invasiivisessa rintamassa ja että kalvomainen lokalisaatio yleensä ja erityisesti invasiivisessa rintamassa ovat molemmat pidemmän tautivapaan elossaolon ennusteellisia markkereita, kun taas runsas ydinkertymä kolorektaalisyövässä on yhdistetty huonompaan tautivapaaseen eloonjäämiseen ja kokonaiseloonjäämiseen sekä suurempaan todennäköisyyteen sairastua lymfasyövän etäpesäkkeisiin .

Wnt-signalisaation mutaatioaktivaation lisäksi reitti voi aktivoitua poikkeavasti myös reitin komponenttien, kuten Wnts:n tai niiden FZD-reseptorien, yliekspressiolla . Analyysi 201 kolorektaalisyöpäpotilaan kasvainkudoksista osoitti korkeaa Wnt1:n ja matalaa ei-kanonisen Wnt5a:n ilmentymistä, joka korreloi sytoplasmisen ja nukleaarisen β-kateniinin kanssa; kaikki kolme ominaisuutta viittaavat lyhentyneeseen taudittomaan eloonjäämiseen. Korkea Wnt1:n ja nukleaarisen β-kateniinin määrä korreloi myös alhaisemman kokonaiselossaoloajan kanssa. Ei-pienisoluisessa keuhkosyövässä sytoplasminen Wnt1 on myös merkittävästi säännelty ja korreloi β-kateniinin, c-myc:n ja sykliini D1:n yliekspression kanssa. Vaikka korkean Wnt1/β-kateniini-ekspression ja taudin vaiheen välillä ei ollut yhteyttä, korkea ekspressio korreloi merkitsevästi alhaisemman 5 vuoden eloonjäämisasteen kanssa .

Myös FZD:n ilmentymistä on analysoitu eri tutkimuksissa (katsaus ). Odotetusti kasvainkudoksissa FZD-reseptorin ilmentyminen on lisääntynyt terveisiin kudoksiin verrattuna. Ekspressio on vielä voimakkaampaa syövän myöhemmissä kehitysvaiheissa. Esimerkiksi mahasyövässä korkea FZD7-ekspressio korreloi merkittävästi kasvaimen invaasioon, metastaasiin ja syövän myöhäisvaiheeseen. Viiden vuoden eloonjäämistä koskevassa analyysissä potilailla, joilla oli korkea FZD7-ekspressio, eloonjäämisaste oli 30,3 % (eloonjäämisen mediaani 23,5 kuukautta) verrattuna 65,4 %:iin potilailla, joilla oli matala FZD7-ekspressio tai ei lainkaan FZD7-ekspressiota (eloonjäämisen mediaani 77 kuukautta) .

Yksittäisten Wnt-reitin merkkiaineiden, kuten valittujen ligandien ja reseptorien, analyysi on hyödyllinen väline kliinisille lääkäreille ennusteen ennustamisessa ja tutkijoille kasvaimen taustalla olevien molekyylimekanismien määrittämisessä. Tällainen analyysi ei kuitenkaan useinkaan paljasta kokonaiskuvaa. Tähän soveltuu paremmin syövän transkriptomin laajempi tarkastelu koko reitin ja sen lukuisten kohdegeenien osalta, kuten olemme hiljattain tehneet rintasyövän osalta. TCGA- ja GTex-tietokantojen perusteellinen analyysi on paljastanut, että potilaiden poikkeava signalointi ei johdu yksittäisten geenien kohoamisesta, vaan pikemminkin koko Wnt-järjestelmän epigeneettisestä säätelyhäiriöstä. Tällainen yleinen säätelyhäiriö on syynä siihen, että rintasyöpäpotilailla esiintyy johdonmukaista reitin yliaktivoitumista, joka johtaa syöpäsolujen hallitsemattomaan lisääntymiseen. Verkkokorrelaatioanalyysin avulla pystyimme lisäksi korostamaan Wnt-reitin signalointisolmuja, jotka nousevat esiin uusina lupaavina lääkekohteina ja biomarkkereina kliinisissä tutkimuksissa ja yksilöllisen lääketieteen hoidoissa .

Kantasolut ja hoitoresistenssi Wnt-riippuvaisissa syövissä

Sen lisäksi, että Wnt-reitti osallistuu kasvainten syntyyn ja solujen lisääntymiseen, se edistää kemoresistenssiä ja syöpäkantasolujen (CSC) lisääntymistä, jotka ovat viime kädessä vastuussa kasvaimen uusiutumisesta hoidon jälkeen, etäpesäkkeiden muodostumisesta ja potilaiden huonosta eloonjäämisestä . CSC-solut ovat syöpäsolujen osapopulaatio; ne voivat normaalien kantasolujen tavoin uudistua tai erilaistua . Kun Wnt-reitti aktivoituu CSC-soluissa, se säätelee ylöspäin sellaisten geenien transkriptiota, jotka ovat välttämättömiä proliferaatiolle (esim. c-myc) , solujen kiertokululle (esim. sykliini-D) , anti-apoptoosille (esim. survivin) , aineenvaihdunnan siirtymiselle aerobiseen glykolyysiin (PDK1, MCT-1) sekä invaasioon ja metastaasiin (SLUG, MMP) . Aktiivisen Wnt-signaalin merkitys kemo- ja radioresistenssissä liittyy CSC-kasvainten eloonjäämiseen: koska ne ovat suhteellisen lepotilassa, ne kestävät paremmin hoitoa ja pystyvät asuttamaan kutistuneen kasvaimen uudelleen, mikä johtaa kasvaimen uusiutumiseen. Wnt-reitillä on myös erillinen mekanismi, jolla Wnt-reitti osallistuu syövän sytostaattien vastustuskykyyn ja jota välittää pahamaineinen monilääkeresistenssiproteiini 1 (MDR1, tunnetaan myös nimellä ABCB1 tai P-glykoproteiini) . Varhaisessa kolorektaalisyövässä osoitettiin ensimmäisen kerran, että MDR1 on Wnt/β-kateniini/TCF4-reitin kohdegeeni, joten reitin aktivoituminen johti MDR1:n määrän kasvuun, lisääntyneeseen lääkeainevirtaukseen ja lääkeresistenssiin . Vastaavasti MDR1:n lisääntyneen ilmentymisen todettiin olevan FZD1:n välittämää neuroblastoomassa, ja FZD1:n ja MDR1:n ilmentymistasojen havaittiin korreloivan merkittävästi kemoterapian jälkeen uusiutuneilla potilailla . Myös muiden kemoresistenssiin osallistuvien lääkeainepumppujen, ABCG2:n (BCRP) ja MRP2:n, osoitettiin olevan Wnt-reitin indusoimia . Wnt-signaalin toinen vaikutus lääkeresistenssiin on DNA:n korjausgeenin O6-metyyliguaniini-DNA-metyylitransferaasin (MGMT) välityksellä CSC:ssä . MGMT korjaa spesifisesti alkyloidun DNA:n, minkä vuoksi proteiinin säätely johtaa DNA:ta alkyloivien aineiden ja PARP:n estäjien tehottomuuteen .

Wnt-signaloinnilla on useita rooleja kasvainten säderesistenssissä. Ensinnäkin sädehoito indusoi useiden kasvutekijöiden, myös Wnts:n, regulaatiota sekä kasvaimessa että ympäröivässä stroomassa, mikä johtaa CSC-populaation rikastumiseen . Toiseksi Wnt-reitti voi suoraan suojata säteilyn aiheuttamilta DNA-vaurioilta, mikä johtaa DNA-ligaasi 4:n (LIG4) ilmentymiseen kolorektaalisyöpäsoluissa . Lisäksi Wnt/TCF4-signalointi voi indusoida kromatiinin uudelleenmuotoiluun ja DNA:n korjaamiseen osallistuvaa histonimodifioijaa, korkean liikkuvuusryhmän laatikko 1 -proteiinia (HMGB1); HMGB1:n estämisen ruokatorven levyepiteelisolusyövän soluissa havaittiin tukahduttavan Wnt1:stä riippuvaista säteilyresistenssiä .

Wnt-reitin kohdentaminen on siis hyödyllistä useilla tasoilla: kasvaimen kasvun ja eloonjäämisen estäminen minimaalisilla vaikutuksilla somaattisiin soluihin, CSC:n ylläpidon (ja siten kasvaimen uusiutumisen) estäminen ja kasvaimen resistenssin kehittymisen ehkäiseminen kemo- ja radiohoitoa vastaan. Wnt-reitin estäjillä on näin ollen suuri terapeuttinen tarve, ja tällaisten estäjien etsimiseen ja kehittämiseen tarvitaan järjestelmiä. Vaikka yhtään Wnt:hen kohdistuvaa lääkettä ei ole vielä saatettu markkinoille, jotkin niistä ovat prekliinisessä ja varhaisessa kliinisessä kehitysvaiheessa.

Wnt:n estäjät kliinisessä kehityksessä

Wnt-signalisaation patologiset ja fysiologiset roolit sekä tämän reitin monimutkaisuus ja sen lukuisat eri solutyypeissä käytettävät alahaarat ovat syynä siihen, että terapeuttisesti merkityksellisten Wnt:hen vaikuttavien aineiden löytäminen on käytännössä vaikeaa. In vitro vaikuttavia Wnt-reitin estäjiä on noin viisikymmentä, ja monet niistä ovat edenneet prekliinisen kehityksen eri vaiheisiin, mutta toistaiseksi vain harvat ovat päässeet varhaisen vaiheen kliinisiin tutkimuksiin.

Kuvassa 1 esitetään kliinisiin tutkimuksiin päässeet Wnt-vasta-aineet. Voidaan ymmärtää, että nämä aineet kohdistuvat reittiin niillä tasoilla, joilla reitti jakautuu useisiin alareitteihin (ehkä porcupiiniin kohdistuvia lääkkeitä lukuun ottamatta, mutta ks. jäljempänä). Tällaista erilaistumista aliväyliksi on havaittavissa plasmakalvon ja tuman tasolla; sytoplasmassa tapahtuvat tapahtumat sen sijaan ovat heikosti erilaistuneita ja melko yhteisiä kaikille Wnt-signaalin alatyypeille. Kliinisiin tutkimuksiin valittavan lääkeaihion kannalta on mielestämme ratkaisevan tärkeää, että se vaikuttaa Wnt-signaalin alatyyppeihin, jotka ovat aktiivisia erityisesti patologisissa kudoksissa, sen sijaan että se vaikuttaisi kaikkiin Wnt-signaalin alatyyppeihin. Pan-Wnt:n estäjät eivät nimittäin osoita hyväksyttävää turvallisuusprofiilia prekliinisellä tasolla, eivätkä ne voi edetä pidemmälle, kuten esimerkiksi yritykset kehittää tankyraasin estäjiä tai Dickkopf-1:tä biologisena lääkkeenä Wnt-reitin estämiseksi.

fullscreen

Vantiktumabi, ipafrisepti ja rosmantutsumabi

Ainoa suoraan FZD:hen kohdistuva aine, joka on tullut kliiniseen kehitykseen, on humanisoitu vasta-aine vantiktumabi (OMP-18R5). Se kehitettiin alun perin FZD7:n Wnt:tä sitovaa CRD-domeenia vastaan, mutta sen havaittiin vaikuttavan FZD1:een, 2:een, 5:een, 7:ään ja 8:aan – viiteen FZD:hen kymmenestä ihmisen genomissa koodatusta FZD:stä. Prekliininen aktiivisuusprofiili kasvainsolupaneelia vastaan johti siihen, että se otettiin vaiheen I kliinisiin tutkimuksiin (NCT01345201, NCT01973309, NCT02005315 ja NCT01957007). Kaikki tutkimukset on nyt saatu päätökseen, ja kolmesta ensimmäisestä tutkimuksesta on saatavilla raportit. Ensimmäisessä vaiheen Ia tutkimuksessa mitattiin annoksen suurentamisvaikutuksia sen jälkeen, kun annoksia annettiin laskimoon 0,5 mg/kg viikoittain ja 2,5 mg/kg kerran kolmessa viikossa. Tärkein löydös oli luustotoksisuus, joka ilmeni luunmurtumana 110. päivänä yhdellä potilaalla. Muita haittavaikutuksia olivat väsymys, oksentelu, vatsakipu, ummetus, ripuli ja pahoinvointi (asteet 1 ja 2), ja yhdellä potilaalla raportoitiin asteen 3 ripulia ja oksentelua. Luustotoksisuuden torjumiseksi tutkimuksessa seurattiin β-C-terminaalista telopeptidiä (β-CTX), joka on luun hajoamisen merkkiaine, ja sen tasoja pystyttiin hallitsemaan antamalla tsolendronihappoa. Kahdessa muussa haima- ja rintasyöpään kohdistuneessa faasin Ib tutkimuksessa, joissa vantiktumabia käytettiin yhdessä paklitakselin (90 g/m2 ) tai nab-paklitakselin (125 g/m2 ) kanssa, käytettiin samaa strategiaa luun haurastumisen torjumiseksi, ja niissä raportoitiin samankaltaisia haittatapahtumia, jotka olivat faasissa Ia havaitun asteen 2 kaltaisia, ja muutama ylimääräinen asteen 3 haittatapahtuma oli havaittavissa (neutropeniaa, leukopeniaa, lantionpohjakipua, väsymystä ja pahoinvointia). Molemmissa tutkimuksissa käytettiin suurempia vantiktumabiannoksia (3,5-14 mg/kg), ja niissä raportoitiin lisää luun haurautta aiheuttavia tapahtumia, jotka edellyttivät parannuksia zolendronihapon anto-ohjelmaan ja johtivat tutkimusten väliaikaiseen keskeyttämiseen vuonna 2014 .

Samanlaisia tuloksia saatiin ipafriseptistä (OMP-54F28) – toisesta OncoMedin anti-Wnt-biologisesta lääkkeestä, joka edustaa FZD8:n CRD-domeenia, joka on fuusioitu IgG1-vakiofragmenttiin. Mekanismin perusteella tällä yhdisteellä voidaan olettaa olevan tietty selektiivisyys tiettyyn Wnt-proteiinien osajoukkoon, vaikka sen spesifisyys ihmisen genomin koodaamien 19 Wnt-proteiinin joukossa on epäselvä, koska Wnt- ja FZD-proteiinien keskinäisestä affiniteetista ei ole kattavia tietoja. Ipafriseptillä käynnistettiin neljä kliinistä tutkimusta (NCT01608867, NCT02092363, NCT02069145 ja NCT02050178), joista kahdesta raportoitiin tulokset. Kuten vantiktumabin kohdalla, näissä tutkimuksissa käytettiin zolendronihapon kanssa tehtyä järjestelmää luustoon liittyvien haittavaikutusten torjumiseksi, ilmeisesti menestyksekkäämmin, sillä 20 mg/kg annoksella todettiin vain yksi murtuma; tavoiteannoksen arvioitiin olevan >10 mg/kg. Muihin kuin luustoon liittyviin haittatapahtumiin kuului 1. ja 2. asteen dysgeusia, ruokahaluttomuus, väsymys, lihaskouristukset, hiustenlähtö ja oksentelu sekä 3. asteen haittatapahtumat, kuten anemia, hypofosfatemia, neutropenia ja laihtuminen .

Lopuksi Oncomedilla oli vielä yksi anti-Wnt-yhdiste salkussaan – R-spondiini 3:een kohdistuva vasta-aine rosmantutsumabi (OMP-131R10). R-spondiinit ovat liukoisia ligandeja, jotka tehostavat Wnt-signaalinsiirtoa, erityisesti kanonista haaraa, eri mekanismeilla . Vaiheen Ia/b kliinisessä tutkimuksessa (NCT02482441) aineella havaittiin samankaltaisia haittavaikutuksia kuin kahdella muulla yhtiön aineella: annokset 2,5-15 mg/kg kahden viikon välein aiheuttivat pahoinvointia, ruokahalun vähenemistä, ripulia, oksentelua ja tarkemmin määrittelemätöntä painon laskua. Lisäksi hoito johti muutoksiin luun vaihtuvuuden merkkiaineissa – mikä on jokseenkin odottamatonta, koska R-spondiini 3:n (toisin kuin siihen liittyvien R-spondiini 1:n ja 2:n) ei tiedetä osallistuvan luun muodostukseen ja ylläpitoon. Tämä saattaa viitata rosmantutsumabin riittämättömään spesifisyyteen, jota on vaikea arvioida, koska aineesta ei ole julkaistu prekliinistä raporttia.

Kaiken kaikkiaan voidaan päätellä, että Wnt-signalointiin ligandien, reseptorien ja solunulkoisten tehostajien tasolla puuttuvat biologiset lääkkeet vantiktumabi, ipafritsepti ja rosmantutsumabi, jotka on suunniteltu siten, että niillä saavutetaan selektiivisyys kohdistuessaan eri Wnt-signaloinnin alatyyppeihin, ovat lopulta paljastaneet aiottua heikomman spesifisyyden. Kolmen lääkekandidaatin samankaltaiset haittavaikutukset kliinisissä turvallisuuskokeissa viittaavat siihen, että Wnt-reittiä on tuhottu liian yleisesti sen sijaan, että se olisi estänyt valikoivasti kasvaimessa aktiivisen reitin alatyypin. Nämä haittavaikutukset olivat todennäköisesti lääkkeitä koskevien strategisten päätösten taustalla: vuonna 2017 Bayer luopui ”strategisista syistä” vantiktumabin tai ipafritseptin lisensoinnista Oncomedilta; rosmantutsumabin todettiin ”epäonnistuneen pakottavien todisteiden antamisessa kliinisestä hyödystä” . Nämä päätökset johtivat näiden kolmen ehdokkaan kliinisen kehittämisen lopettamiseen. Koska molekyylit eivät edenneet turvallisuustutkimuksia pidemmälle, päätelmiä yhdisteen tehosta ihmisillä ei voitu tehdä.

Porcupine-estäjät WNT974 (LKG974) ja ETC-159 (ETC-1922159)

Toinen kliinisesti merkityksellinen yritys estää Wnt-signaalin kulkua ylävirran tasolla on tällä hetkellä kahden kilpailevan Porcupine-estäjän, kaikkien Wnt-proteiinien posttranslationaalisesta modifikaatiosta vastaavan asyylitransferaasin inhibiittori. Tämäntyyppisten molekyylien oli tarkoitus olla pan-Wnt-estäjiä, jotka estävät sekä autokriinisen että parakriinisen signaloinnin, koska asylointia pidetään Wnt-proteiinin erityksen ja aktiivisuuden ehdottomana edellytyksenä. Kuten jäljempänä kuvataan, molemmilla molekyyleillä on kuitenkin varsin hyväksyttävät prekliiniset ja kliiniset turvallisuusprofiilit, mikä saattaa selittyä uusilla oivalluksilla ei-asyloidun Wnt:n signaloinnista, mikä tarkoittaa, että asylaation esto saattaa vaikuttaa reittiin vain osittain. Sekä Novartisin (WNT974) että Singaporen valtion D3-konsortion (ETC-159) kilpailijat ovat läpäisseet menestyksekkäästi prekliiniset tutkimukset, joissa kasvainrasitus on vähentynyt merkittävästi eikä myrkyllisyyttä ole ilmennyt – ei avoimesti eikä kudosmorfologian tasolla useiden Wnt:stä riippuvaisten kudosten analyysin jälkeen. Vaiheen I kliinisissä tutkimuksissa (NCT01351103 WNT974:n osalta ja NCT02521844 ETC-159:n osalta) molempia testattiin samankaltaisilla annoksilla – 5-30 mg/vrk WNT974:n osalta ja 1-30 mg ETC-159:n osalta. WNT974:n edustavampi tutkimus, johon osallistui 94 potilasta vuoteen 2017 mennessä, osoitti, että se aiheuttaa 1. ja 2. asteen dysgeusiaa, ruokahalun vähenemistä, pahoinvointia, väsymystä, ripulia, oksentelua, hyperkalsemiaa, hiustenlähtöä, asteniaa ja hypomagnesemiaa. Lisäksi pienellä määrällä potilaista (3-4 %) esiintyi asteen 3 ja 4 haittavaikutuksia, kuten asteniaa, väsymystä, ruokahaluttomuutta ja suolitulehdusta. Lisäksi joillakin potilailla yhdistettä käytettiin yhdessä spartalitsumabin (PD-1-vasta-aine) kanssa, mikä antaa myönteisiä näkymiä anti-Wnt- ja immuunihoidon mahdollisesta yhdistämisestä. Yllättäen kirjoittajat eivät raportoi tapahtumista tai edes yrityksistä seurata luustoon liittyviä vaikutuksia, mikä on ristiriidassa ETC-159-tutkimuksen kanssa. Jälkimmäiseen osallistui 16 potilasta, ja tutkimuksessa raportoitiin oksentelu, anoreksia, väsymys, dysgeusia ja ummetus määrittelemättömän asteen haittatapahtumina, joita havaittiin >20 prosentilla potilaista. Beeta-CTX-pitoisuudet analysoitiin, ja niiden todettiin olevan odotetusti koholla kahdella potilaalla, joilla oli samanaikainen luuntiheyden heikkeneminen, jota D-vitamiini- ja kalsiumlisät tasoittivat.

Vaikka WNT974:n on osoitettu vaikuttavan luun rakenteeseen eläimillä , vaikutus ei näytä ilmenevän kliinisesti. Ehkä tämä on yksi syy siihen, miksi WNT974 on tällä hetkellä pisimmälle kehittynyt anti-Wnt-aine ja ainoa, joka on edennyt vaiheen II tutkimukseen (NCT02649530), ja siksi siitä saattaa tulla ensimmäinen anti-Wnt-aine, jonka kliinistä farmakodynamiikkaa on arvioitu kattavasti.

Wnt5a-mimeettinen Foxy-5

Mielenkiintoista lähestymistapaa Wnt:n estoon käyttää ruotsalainen start-up-yritys WntResearch, joka on tunnistanut Wnt5a:ta jäljittelevän Foxy-5-nimisen peptidin tehokkaaksi etäpesäkkeiden vastaiseksi aineeksi . Yhdisteelle on ominaista, että se puuttuu ei-kanoniseen Wnt-reittiin ja estää rintasyöpäsolujen migraatiota ja adheesiota. Näin ollen tämä lähestymistapa ei kohdistu kasvaimen suurimpaan osaan vaan pikemminkin etäpesäkkeiden ehkäisyyn, ja sitä käytetään yhdessä leikkauksen, säteilytyksen ja muiden lääkkeiden kanssa. Yhdiste on läpäissyt vaiheen I kliinisen tutkimuksen. Toimitettujen niukkojen tietojen mukaan Foxy-5:n raportoitiin olevan ”myrkytön” millään annoksella ja osoittavan hyvää farmakokinetiikkaa ja vakauttavan kiertävien kasvainsolujen tasoja potilailla, joilla on metastasoitunut rinta-, paksu- tai eturauhassyöpä . Tällä hetkellä yhtiö on ilmoittanut ensimmäisen potilaan rekrytoinnista vaiheen II tutkimukseen. Tässä tutkimuksessa verrataan potilaita, joille tehdään paksusuolisyövän leikkaus, jota seuraa 6 kuukauden FOLFOX-hoito, potilaisiin, jotka saavat Foxy-5-hoitoa ennen leikkausta ja sen jälkeen, kunnes FOLFOX-hoito aloitetaan (NCT03883802).

Downstream-reitin komponenttien estäjät PRI-724 ja CWP232291

Nämä kaksi lääkeainekandidaattia hyödyntävät ”downstream-kohdeikkunaa” tarvittavan spesifisyyden saavuttamiseksi (kuva 1). Molemmat yhdisteet vaikuttavat polkuun transkriptiotasolla, mutta täysin erilaisten mekanismien kautta: pieni molekyyli PRI-724 vaikuttaa β-kateniinin vuorovaikutukseen transkription koaktivaattorin CBP:n kanssa, kun taas peptidomimeettinen CWP232291 (jota joskus kutsutaan CWP-291:ksi) sitoutuu Sam68:aan, RNA:ta sitovaan proteiiniin, joka CBP:n kanssa muodostamassaan kompleksissa säätelee transkriptiotekijä TCF-1:n vaihtoehtoista splikointia. Yhdisteiden selektiivisyys syöpäsolujen käyttämiä Wnt-reitin komponentteja kohtaan mahdollisti sen, että sekä PRI-724 (kuten sen varhainen analogi ICG-001) että CWP232291 menestyivät prekliinisissä tutkimuksissa ja pääsivät vaiheen I kliinisiin tutkimuksiin.

PRI-724:ää testattiin kolmessa vaiheen I tutkimuksessa: potilailla, joilla oli pitkälle edennyt kiinteä kasvain (NCT01302405), akuutti ja krooninen myelooinen leukemia (NCT01606579) ja haimasyöpä (NCT01764477). Vaiheen I tutkimuksissa, joihin osallistui 18 potilasta, yhdisteen turvallisuusprofiili oli lupaava, ja vain yhdellä potilaalla (7:stä 3. asteen tapahtumasta) todettiin annosta rajoittava 3. asteen hyperbilirubinemia suurimmalla annoksella (1280 mg/m2/vrk). Luokan 2 haittavaikutuksia olivat ripuli, bilirubiinin nousu, hypofosfatemia, pahoinvointi, väsymys, anoreksia, trombosytopenia ja alkalisen fosfataasin nousu. Yhdiste vähensi myös survivinin ilmentymistä verenkierrossa olevissa kasvainsoluissa tehokkuuslukemana paksusuolensyöpäpotilailla . Samalla annostuksella ei todettu yhtään 3. asteen haittatapahtumaa refraktaarista leukemiaa sairastavilla potilailla, ja vain neljä 1. asteen pahoinvointia, oksentelua ja ripulia johtui lääkkeestä. Potilasnäytteiden analyysi osoitti, että blastien mediaani väheni 44 prosenttia. Kolmannessa tutkimuksessa, jossa yhdistettiin gemsitabiiniin haiman adenokarsinoomaa vastaan, yhdiste aiheutti kuitenkin 20 potilaalle seitsemän 3. ja 4. asteen haittatapahtumaa, jotka olivat vatsakipu, neutropenia, anemia, väsymys ja alkalisen fosfataasin nousu. Stabiili tauti havaittiin 40 prosentilla potilaista. Tästä hieman huonommasta suorituskyvystä huolimatta yksikään haittatapahtuma ei täyttänyt annosta rajoittavaa määritelmää, joten yhdistelmää pidettiin yleisesti ottaen turvallisena ja sen kliininen teho oli ”vaatimaton”. Mielenkiintoista on, että koska CBP/β-kateniinin vuorovaikutuksen todettiin olevan tärkeä maksan fibroosin puhkeamisen aikana, PRI-724 on kliinisissä tutkimuksissa myös tätä tautia vastaan, ja siinä raportoidaan samankaltaisista haittavaikutuksista kliinisen hyödyn taustalla . Tätä jälkimmäistä käyttöaihetta jatketaan, sillä tällä hetkellä PRI-724:lle ilmoitetaan fibroosia koskevasta vaiheen I/II tutkimuksesta, kun taas sen syövänvastaisen sovelluksen osalta ei ole näköpiirissä seurantaa.

Peptidomimeettistä CWP232291:tä käytettiin yhdessä faasin I tutkimuksessa potilailla, joilla oli uusiutunut ja refraktorinen akuutti myelooinen leukemia (AML) ja myelodysplastinen oireyhtymä (MDS) ja joihin kuului 56 potilasta. Luokkien 3 ja 4 haittavaikutukset muodostivat 9 prosenttia kaikista kirjatuista haittavaikutuksista, ja niihin kuuluivat kuume, pahoinvointi ja anafylaktinen reaktio, joista kaksi ensin mainittua rajoittivat annosta. Luokkien 1 ja 2 haittavaikutuksia olivat pahoinvointi, infuusioon liittyvä reaktio, oksentelu, ripuli ja anoreksia. Tehosta oli myös joitakin viitteitä, sillä yhdellä potilaalla havaittiin remissio ja muilla tutkittavilla havaittiin johdonmukaisesti β-kateniinin ja surviviinin merkkiaineiden vähenemistä.

Johtopäätökset ja tulevaisuudennäkymät

Edellä kuvatut aineet ovat tulosta erilaisista lähestymistavoista Wnt-reitin estämiseen syövässä, ja niitä yhdistää selvästi yksi motiivi: reittiin kohdistamiseksi on tunnistettava tautispesifiset haavoittuvuudet siinä systeemisen toksisuuden välttämiseksi. Tällaiset Wnt-reitin erityiset haavoittuvuudet löytyvät parhaiten sen eriytyneimmistä tasoista – plasmakalvolla ja tuman sisällä olevasta tasosta. On huomattava, että tässä katsauksessa olemme keskittyneet de novo -yhdisteisiin ja erityisiin Wnt:hen kohdistuviin yhdisteisiin; jo hyväksyttyjen lääkkeiden joukosta on kuitenkin löytynyt runsaasti Wnt:n estäjiä, mikä on johtanut yrityksiin sijoittaa ne uudelleen Wnt-riippuvaisia syöpiä vastaan, kuten me olemme tarkastelleet ja muualla . Oma äskettäinen prekliininen tutkimuksemme osoittaa, että klofatsimiini, joka tunnetaan lepraa vastaan käytettävänä aineena, jolla on vakiintunut turvallisuusprofiili, voi tehokkaasti estää Wnt-signalointia lepraa vastaan käytettäviin annoksiin verrattavissa olevilla annoksilla, ja sitä on turvallista antaa yhdessä kemoterapian kanssa . Muut tunnetut pienimolekyyliset yhdisteet, kuten niklosamidi, sulindaakki ja pimotsidi, ovat osoittautuneet lupaaviksi erilaisissa prekliinisissä tutkimuksissa, ja toivottavasti ne tulevat pian kliinisiin tutkimuksiin. Muut Wnt:n estäjät, mukaan lukien eräät luonnontuotteet, voivat osoittautua lupaaviksi aineiksi tiettyjä Wnt-riippuvaisia syöpiä vastaan. Tulevaisuuden kehitys näyttää, tuottaako ”lääkkeettömään” Wnt-reittiin kohdistuvien uusien ponnistelujen aalto hedelmää. Katsauksemme pääviesti on, että onnistuakseen tällaiset pyrkimykset eivät saisi kohdistua koko Wnt-reittiin vaan sen tiettyyn varianttiin, joka on valikoivasti aktiivinen tautitilassa.