Antineoplastic Antibiotic

7.2.3 mAb-Enediyne Drugs

De enediyne antitumorantibiotica met zeer krachtige antitumoractiviteiten worden door een verscheidenheid van micro-organismen geproduceerd.43 De enediyne antibiotica zijn onderverdeeld in twee subfamilies, waaronder negen-ledige cyclische enediynen zoals kedarcidine, LDM, maduropeptine, en tien-ledige cyclische enediynen zoals calicheamicinen, esperamicinen, en dynemicinen. Negen-gelede cyclische enediynen zijn samengesteld uit de chromofoor en het apoproteïne met niet-covalente binding. Deze enediyne antibiotica zijn een van de meest krachtige antitumorale middelen en hebben een unieke moleculaire architectuur, ingewikkelde werkingsmechanismen en opmerkelijke biologische activiteiten, waarbij zij enkel- en dubbelstrengsbreuken in het DNA veroorzaken.44 De meeste enediyne antibiotica hebben snelle en sterke activiteiten tegen kankercellen en vertonen een veel hogere antitumoractiviteit (100- tot 1000-voudig) in vergelijking met de algemeen gebruikte chemotherapiemiddelen, zoals adriamycine. Het directe gebruik van de enediyne antibiotica als antitumor geneesmiddelen is over het algemeen beperkt door het gebrek aan specificiteit voor tumorcellen.45 Het is zeer wenselijk om gemodificeerde enediyne verbindingen te genereren met verbeterde specificiteit en farmacologische eigenschappen. mAb levert specifiek de cytotoxische agent aan tumorcellen en maximaliseert het antitumor effect en minimaliseert de normale weefselblootstelling, wat resulteert in een verbeterde therapeutische index. Verscheidene mAb-enediyneconjugaten hebben klinische belofte en succes in gerichte kankerchemotherapie aangetoond.46

GO (Mylotarg) bestaat uit een gehumaniseerd anti-CD33-antilichaam (hP67.6) gekoppeld aan N-acetyl-gamma calicheamicine 1,2-dimethyl hydrazine dichloride. Zodra het antilichaam zich aan het oppervlakteantigeen hecht, wordt het snel geïnternaliseerd. Calicheamicine, een krachtig enediyne, komt vervolgens vrij en werkt als een cytotoxische antitumor-agent. Mylotarg werd in 2000 door de Amerikaanse FDA goedgekeurd voor gebruik als monotherapie bij patiënten van 60 jaar en ouder met recidief AML. In klinische studies heeft Mylotarg werkzaamheid tegen AML aangetoond, hoewel zowel het geneesmiddel als de linker die wordt gebruikt om het aan het mAb te hechten relatief onstabiel zijn onder fysiologische omstandigheden, en het preparaat zeer heterogeen is, waarbij slechts ~50% van het mAb daadwerkelijk in de geconjugeerde vorm bestaat.47 Single-agent GO en combinaties met standaard chemotherapeutica zijn uitgebreid onderzocht bij AML. Hepatotoxiciteit en vertraagde myelosuppressie zijn dosisbeperkend. Het toxiciteitsprofiel wordt verlaagd met verlaagde doses GO en zelfs door toediening van slechts één infuus. Gerichte immunotherapie met GO voor de behandeling van AML heeft remissies opgeleverd. GO heeft een aanvaardbare toxiciteit en levert responspercentages van bijna 30% op. De werkzaamheid van GO in monotherapie en combinatietherapie voor de behandeling van zowel de novo als de recidief AML wordt nog steeds onderzocht. Om de toxiciteit te verminderen en de werkzaamheid te verbeteren, moeten de optimale dosis en het optimale schema en de combinatie met andere standaard chemotherapeutische middelen worden gedefinieerd in grote klinische studies.

Tot nu toe worden een aantal tumor-gerichte conjugaten van calicheamicine gekoppeld aan mAb tegen verschillende tumordoelwitten onderzocht voor hun therapeutische toepassingen. CMC-544 is een CD22-specifiek immunoconjugaat van calicheamicine en mAb dat menselijk CD22 bindt met hoge affiniteit en een krachtige cytotoxische activiteit veroorzaakt tegen kwaadaardige CD22-positieve B-cellen. CMC-544 voorkomt de vestiging van subcutane humaan B-cel lymfoom xenotransplantaten en veroorzaakt ook regressie van gevestigde kleine- en grote-B-cel lymfoom xenotransplantaten in naakte muizen. CMC-544 bereikt lange-termijn overleving van muizen met systemisch gedissemineerd B-cel lymfoom. Deze resultaten ondersteunen de klinische toepassing van CMC-544 als een gerichte therapeutische agent in de behandeling van CD22-positieve B-lymfoïde maligniteiten. CMC-544 werd geëvalueerd in klinische studies bij patiënten met B-cel NHL.48 Het effect van CMC-544, een calicheamicine-geconjugeerd anti-CD22 mAb, werd geanalyseerd in relatie tot CD22 en P-glycoproteïne (P-gp) in B-cel chronische lymfocytische leukemie (CLL) en NHL in vitro. De gebruikte cellijnen waren CD22-positieve oudercellen Daudi en Raji, en hun P-gp positieve sublijnen, Daudi/MDR en Raji/MDR. Cellen verkregen uit 19 patiënten met B-cel CLL of NHL werden ook gebruikt. CMC-544 was niet effectief op Daudi/MDR- en Raji/MDR-cellen in vergelijking met hun oudercellen. De MDR modifiers, PSC833 en Ms209, herstelden het cytotoxische effect van CMC-544 in P-gp-expresserende sublines. In klinische monsters was het cytotoxische effect van CMC-544 omgekeerd evenredig met de hoeveelheid P-gp (P=0,003) en met de intracellulaire rhodamine-123 accumulatie (P<0,001). Anderzijds correleerde het effect positief met de hoeveelheid CD22 (P=0,010). Het effect van CMC-544 is afhankelijk van de niveaus van CD22 en P-gp. Deze bevindingen zullen helpen om de klinische effectiviteit van dit geneesmiddel op deze B-cel maligniteiten te voorspellen, wat een gunstig effect suggereert bij gecombineerd gebruik van CMC-544 en MDR modifiers.

De verbinding CMB-401 is een immunoconjugaat bestaande uit mAb hCTM01 gericht tegen polymorf epitheliaal mucine dat covalent gebonden is aan het cytotoxische antibioticum calicheamicine door een amide linker.26 CMB-401 bleek doelgericht MUC1-expresserende cellen te doden in vitro en produceerde uitgesproken dosisgerelateerde antitumoreffecten over een achtvoudig dosisbereik tegen een MUC1-expresserend ovariumcarcinoom xenograft (OvCar-3). CMB-401 was zeer actief in de modellen met enkelvoudige of meervoudige doseringsschema’s en veroorzaakte volledige regressie bij de hoogste doses. In een klinische studie werd CMB-401 geëvalueerd als monotherapie voor de behandeling van recidiverend platinumgevoelig epitheliaal ovariumcarcinoom (EOC).25 Na een initiële IV-dosis van hCTM01 (zonder calicheamicine) werd het met calicheamicine gekoppelde CMB-401 (16 mg/m2 IV) toegediend over 60 min gedurende maximaal zeven cycli, met 4 weken tussen de cycli. Negentien patiënten waren evalueerbaar. Meetbare veranderingen waargenomen na toediening van CMB-401 voldeden niet aan de criteria voor PR. CMB-401 was niet doeltreffend als monotherapie voor dit type van EOC. De MTD werd bereikt bij 16 mg/m2. CMB-401 blijkt een aanvaardbaar toxiciteitsprofiel te hebben met aantoonbare activiteit tegen EOC.49 Tot de bijwerkingen die door patiënten in de studie werden ervaren, behoorden misselijkheid, asthenie, buikpijn, hoofdpijn, anorexie en diarree, meestal op een toxiciteitsniveau van 1 of 2. Op basis van gepubliceerde gegevens over de werkzaamheid van conjugaten die calicheamicine toedienen via hybride (bifunctionele) linkers, wordt gesuggereerd dat de amide-linker die in CMB-401 werd gebruikt, kan hebben bijgedragen tot het falen van het induceren van PR bij patiënten. Het gebruik van hybride linkers om hCTM01 op EOC te richten kan verder onderzoek rechtvaardigen.

Antitumorantibioticum LDM, oorspronkelijk C1027 genoemd, dat geïsoleerd is uit het bouillonfiltraat van Streptomyces globisporus C1027 vertoont een uiterst krachtige cytotoxiciteit tegen gekweekte menselijke kankercellen en een duidelijke remming op transplanteerbare tumoren in diermodellen.50,51,52 LDM is samengesteld uit een apoproteïne en een chromofoor,53 en het molecuulgewicht van eerstgenoemd molecuul is 10.500 Da. Op basis van de holoproteïnestructuur worden de veronderstelde mechanismen voor de stabilisatie en het vrijkomen van de chromofoor uitgevoerd door het apoproteïne.54 Het beta-tyrosinegedeelte van de chromofoor zou een belangrijke rol kunnen spelen voor de stabilisatie van het enediyne systeem en dissociatie van de chromofoor van het apoproteïne zou fungeren als de trigger. LDM met zijn unieke moleculaire architectuur zou een veelbelovende kandidaat voor een “warhead” geneesmiddel zijn. In termen van IC50-waarden was de cytotoxiciteit van LDM voor HT-29-cellen, een humaan coloncarcinoom, 10.000 keer krachtiger dan die van mitomycine C en adriamycine. Met behulp van verschillende methoden voor het koppelen van LDM aan mAb tegen hepatoomcellen, worden twee soorten immunoconjugaten bereid: (1) een direct conjugaat wordt gemaakt door LDM aan mAb te koppelen; (2) een geassembleerd conjugaat wordt gemaakt door twee stappen, koppeling en reconstitutie, waarbij het apoproteïne aan mAb wordt geconjugeerd en vervolgens de chromofoor aan het mAb-apoproteïne conjugaat wordt toegevoegd. Clonogene assay toont aan dat de cytotoxiciteit van geassembleerd conjugaat veel sterker is dan die van direct conjugaat.55 In vivo experiment toont aan dat het geassembleerde immunoconjugaat selectief en sterk tumorgroei remt in vergelijking met vrije LDM.56

Het conjugaat 3G11-LDM werd bereid door koppeling van 2-iminothiolane gemodificeerd mAb 3G11 tegen type IV collagenase aan lysine-69 gedeelte van LDM apoproteïne door SPDP of SMBS als de intermediaire drug linker.57 3G11 vertoonde positieve immunoreactiviteit in coloncarcinoom, fibrosarcoom, hepatoom, en negatieve immunoreactiviteit in de aangrenzende nietmaligne weefsels.58 3G11-LDM behield de immunoreactiviteit van 3G11 tegen type IV-collagenase, remde de secretieactiviteit van type IV-collagenase, en vertoonde een uiterst krachtige cytotoxiciteit in vergelijking met vrije LDM. In diermodellen onderdrukte 3G11-LDM op opmerkelijke wijze de groei van hepatoma 22 en fibrosarcoom HT-1080, en verhoogde de overlevingstijd van tumordragende muizen. Bovendien waren de antitumoreffectiviteit en de overlevingstijd van het conjugaat hoger dan die van vrije LDM en/of 3G11. 3G11-LDM-conjugaat vertoont veel sterkere antitumoreffecten dan een equivalente dosis van vrije LDM en kan veelbelovende therapeutische mogelijkheden hebben bij de behandeling van kanker.