Cílení na folát - Folate targeting

Cílení na folát je metoda využívaná v biotechnologie pro dodávka léků účely. Tento Trojský kůň proces, který byl vytvořen Dr. Christopher P. Leamon a Philip S. Low, zahrnuje připojení vitamín, folát (kyselina listová ), na molekulu / léčivo za vzniku „folátového konjugátu“.[1] Na základě přirozeně vysoké afinity folátu k folátový receptor protein (FR), který je běžně exprimován na povrchu mnoha lidí rakoviny, konjugáty folát-lék se také pevně váží na FR a spouštějí buněčnou absorpci prostřednictvím endocytóza. Molekuly tak rozmanité jako malé radiodiagnostické zobrazovací látky až po velké DNA plazmid formulace byly úspěšně dodány do FR-pozitivních buněk a tkání.[2][3]

Pozadí

Kyselina listová (FA, kyselina listová nebo vitamin B9), je zásadní živina požadované pro všechny živé buňky nukleotid biosyntéza a pro správné metabolické údržba 1-uhlíku cesty.[4] Kromě role kofaktoru pro intracelulární enzymy, FA také vykazuje vysokou afinitu k folátovému receptoru (FR), proteinu vázanému na glykosylfosfatidyinositol, který zachycuje jeho ligandy z extracelulárního prostředí a transportuje je uvnitř buňky nedestruktivní recyklací endozomální cesta.[5][6] FR je také uznávaným nádorem antigen /biomarker.[7][8][9] Z tohoto důvodu se pro rakovinu vyvíjejí diagnostické a terapeutické metody využívající funkci FR.

FR je objevujícím se terapeutickým cílem pro diagnostiku a léčbu rakoviny a chronických zánětlivých onemocnění. Exprese FR je selektivně upregulována na určitých maligních buňkách[10] a aktivované makrofágy.[11] Nadměrná exprese FR na těchto typech buněk je klinicky významná, protože označuje oblasti, kde jsou fyziologické příznaky onemocnění nejrozsáhlejší. Maligní buňky naznačují přítomnost nádorů spojených s rakovinou vaječníků, plic, prsu, ledvin, mozku, endometria a tlustého střeva.[12] Makrofágy se aktivují při chronických onemocněních, jako je revmatoidní artritida, Crohnova nemoc, ulcerózní kolitida, psoriáza, ateroskleróza, cukrovka a většina ostatních zánětlivá onemocnění.[12]

Z mechanistického hlediska funguje FR tak, aby se soustředilo exogenní ligandy (např. foláty a konjugáty folátu a léčiva) do buněčného cytosolu endocytózou.[6] Termín endocytóza odkazuje na proces, při kterém plazmatická membrána invaginates a nakonec vytvoří zřetelný intracelulární oddíl. Endocytické vezikuly (endosomy) se rychle okyselí, aby umožnily FR uvolnit svůj ligand.[13] Poté se prázdný FR vrací na povrch buňky, kde se může účastnit dalšího kola endocytózy zprostředkované ligandem.[14]

Objev cílení na léky zprostředkovaný vitamíny v rostlinách vedl k hypotéze, že terapie cílená na foláty by mohla mít klinické použití.[12] Poté, co proteiny kovalentně navázané na biotin byly úspěšně transportovány do rostlinných buněk prostřednictvím receptorem zprostředkované endocytózy, byla podobná metoda zkoušena s foláty a živočišnými buňkami.[12] Cílená léková terapie je výhodná, protože lék ukládá na konkrétní místo, kde může být nejužitečnější při léčbě onemocnění. Podobně zobrazovací terapie zaměřená na foláty pomáhá vizualizovat oblasti, kde je FR exprimován na vyšších úrovních. Díky větší kontrole nad tím, kam jsou dodávány exogenní látky, jsou diagnostické a léčebné terapie účinnější a způsobují méně vedlejších účinků.

Způsoby podávání léků

Specifičnost folátových konjugátů pro FR byla prokázána kompetičními testy s volným folátem. Když je tento ligand, o kterém je známo, že se váže na FR, přidán v přebytku folátového konjugátu, překonává konjugát, což naznačuje, že folátový konjugát specificky váže FR, a ne jiné receptory, v procesu receptorem zprostředkované endocytózy. Přidání enzymu, který uvolňuje folátový receptor z buněčné membrány, a přidání protilátek k FR také zvrátí internalizaci folátových konjugátů, což poskytuje další důkaz, že folátové konjugáty vážou FR se specificitou.[12]

Zatímco některá léčiva a radioizotopická činidla se dodávají do buněk ve formě folátových konjugátů v poměru jedna ku jedné folát-konjugát, liposomy cílené na folát umožňují dodávku většího množství chemoterapeutických látek.[12] V této technice jsou částice léčiva obaleny ve vezikule vázané na plazmatickou membránu. Kyselina listová je připojena k polyethylenglykolu vázanému na fosfátové hlavy membránových fosfolipidů, čímž směřuje liposomy k FR nádorových buněk, kterými jsou pohlcovány.[12]

FR-pozitivní rakovina

Zvýšená exprese FR se vyskytuje u mnoha lidských malignit, zvláště pokud je spojena s agresivně rostoucími rakovinami.[9][15][16][17] Nedávno bylo navrženo, že tento vztah může být případně použit pro prognostické účely.[17] Non-mucinózní rakovina vaječníků (většina rakoviny vaječníků) byla prvním typem nádoru, který byl spojen s FR „nadměrnou expresí“,[9][18][19] a později se ukázalo, že tento antigen byl identický s antigenem nalezeným na nádorových buňkách KB a v placentární tkáni.[7][9] Několik studií potvrdilo, že ~ 80-90% nádorů vaječníků nadměrně exprimuje FR.[15][20][21] Jiné gynekologické rakoviny také nadměrně exprimují receptor[21][22][23][24][25] stejně jako dětské ependymální mozkové nádory, mezoteliom a nádory prsu, tlustého střeva, ledvin a plic.[20] FR lze také nalézt v souvislosti s rakovinou, zvláště pokud souvisí s myeloidní leukémií a možná s karcinomy hlavy a krku.[26][27] Celkově vzato je celkový počet nádorů, které exprimují FR, velmi vysoký; strategie zaměřené na FR by proto mohly mít významný dopad na léčbu rakoviny u pacientů s diagnostikovanou FR-pozitivním onemocněním.

Diagnostika

FR je exprimován na mnoha různých typech maligních tkání a ve velkém množství.[20] Ale ne všechny lidské rakoviny v konkrétní indikaci budou exprimovat FR. Protože nové terapie cílené na FR jsou nyní klinicky testovány,[25][28][29][30][31][32][33] schopnost vyšetřovat pacienty na FR-pozitivní onemocnění by jistě mohla zvýšit účinnost a zkrátit čas klinického zkoumání těchto nových látek.

V současné době existují dvě základní metody, které byly použity k hodnocení „stavu FR“ pacienta. Patří mezi ně invazivní tkáňový imunohistochemický test a neinvazivní radiodiagnostický přístup. Druhá metoda je nyní klinicky testována 99mTc-EC20.[34][35][36]

Chemoterapie zaměřená na foláty

K dnešnímu dni vstoupily do klinických studií léčby rakoviny čtyři odlišné konjugáty FA-léčivo:

Vintafolid (EC145) představuje nový ve vodě rozpustný konjugát FA silného činidla destabilizujícího mikrotubuly, desacetylvinblastin monohydrazid (DAVLBH; derivát přírodního produktu, vinblastin ).[37] Bylo zjištěno, že EC145 vyvolává výrazný protinádorový účinek proti dobře zavedeným, subkutánně FR-pozitivním nádorové xenoimplantáty pomocí dobře tolerovaných režimů.[30] EC145 také představuje první konjugát FA-léčivo, který byl hodnocen v klinických studiích,[31] a v současné době (2009) se testuje v mezinárodní randomizované studii fáze 2b v kombinaci s pegylovaným liposomálním doxorubicinem (Doxil ).

EC0225 představuje "první ve své třídě" multi-lék, FA-cílené činidlo, které má být hlášeno. Jedná se o molekulu konstruovanou s jednou FA částí a rozšířenou o hydrofilní peptidový spacer, který je zase spojen s Vinca jednotky alkaloidu a mitomycinu prostřednictvím 2 odlišných linkerů obsahujících disulfid.[29] Bylo zjištěno, že zvířata, která mají dobře zavedené xenografty lidských nádorů, zcela reagují na terapii EC0225 dávkovacími režimy, které byly přibližně 3krát méně intenzivní než ty, které jsou vyžadovány pro EC145. Probíhá zkušební fáze 1 pro EC0225.

BMS-753493 je molekula vzniklá ze spolupráce mezi vědci ze společnosti Endocyte Inc. a Bristol Myers Squibb (BMS). Představuje FA konjugát, který byl zkonstruován s polosyntetickým analogem Epothilonu A.[32] BMS-753493 se v současné době hodnotí z hlediska bezpečnosti a účinnosti v klinických studiích fáze 2 sponzorovaných BMS.

EC0489 je nejnovější chemoterapeutikum zaměřené na foláty, které vstupuje do klinických studií sponzorovaných společností Endocyte. Tato molekula je ve skutečnosti derivátem EC145 (viz výše), který byl navržen tak, aby měl omezené nespecifické vlastnosti clearance v játrech. Snížením jaterní clearance bude méně léčiva procházet cestou vylučování žlučí; v důsledku toho se očekává menší toxicita mimo cíl (predikovaná z preklinických testů).

Aktivované cílení na makrofágy

Makrofágy jsou první obrannou linií lidského těla před napadením patogeny. Normálně cirkulují v krevním řečišti v klidovém stavu, ale v místě zánětu v důsledku poranění nebo autoimunitního onemocnění se aktivují, mění tvar a exprimují různé markery buněčného povrchu.[11] Upregulovaná exprese FR činí aktivované makrofágy užitečným nástrojem v terapii zaměřené na foláty. Aktivované makrofágy produkující TNF-alfa exprimují beta izoformu FR a lze je cílit pomocí folátových konjugátů in vivo. Například, 99mBylo hlášeno, že Tc-EC20 se koncentruje v játrech, slezinách a artritických končetinách artritických krys vyvolaných adjuvans mechanismem závislým na folátu.[38] Probíhá vývoj konjugátů folát-lék pro terapii zánětu.[39] Očekává se, že onemocnění, která obsahují aktivované makrofágy (jako je artritida, psoriáza a zánětlivé onemocnění střev), mohou být někdy léčitelná léky zaměřenými na foláty.

Reference

  1. ^ Leamon CP, nízký PS (červenec 1991). „Dodávka makromolekul do živých buněk: metoda využívající endocytózu receptoru folátu“. Proc. Natl. Acad. Sci. USA. 88 (13): 5572–6. doi:10.1073 / pnas.88.13.5572. PMC  51919. PMID  2062838.
  2. ^ Leamon CP (prosinec 2008). „Farmakologické strategie zaměřené na foláty pro léčbu rakoviny“. Curr Opin Investig Drugs. 9 (12): 1277–86. PMID  19037834.
  3. ^ Nízké PS, Kularatne SA (červen 2009). „Terapeutická a zobrazovací činidla zaměřená na foláty pro rakovinu“. Curr Opin Chem Biol. 13 (3): 256–62. doi:10.1016 / j.cbpa.2009.03.022. PMID  19419901.
  4. ^ Clifford AJ, Arjomand A, Dueker SR, Schneider PD, Buchholz BA, Vogel JS (1998). Dynamika metabolismu kyseliny listové u dospělého člověka s malou sledovací dávkou 14C-kyseliny listové. Adv. Exp. Med. Biol. Pokroky v experimentální medicíně a biologii. 445. 239–51. doi:10.1007/978-1-4899-1959-5_15. ISBN  978-1-4899-1961-8. PMID  9781393.
  5. ^ Luhrs CA, Slomiany BL (prosinec 1989). „Protein vázající folát spojený s lidskou membránou je ukotven ocasem glykosyl-fosfatidylinositolu“. J. Biol. Chem. 264 (36): 21446–9. PMID  2557328.
  6. ^ A b Kamen BA, Capdevila A (srpen 1986). „Receptorem zprostředkovaná akumulace folátu je regulována celulárním obsahem folátu“. Proc. Natl. Acad. Sci. USA. 83 (16): 5983–7. doi:10.1073 / pnas.83.16.5983. PMC  386421. PMID  3461471.
  7. ^ A b Coney LR, Tomassetti A, Carayannopoulos L a kol. (Listopad 1991). „Klonování antigenu spojeného s nádorem: protilátky MOv18 a MOv19 rozpoznávají protein vázající folát“. Cancer Res. 51 (22): 6125–32. PMID  1840502.
  8. ^ Weitman SD, Frazier KM, Kamen BA (1994). "Folátový receptor v malignitách centrálního nervového systému v dětství". J. Neurooncol. 21 (2): 107–12. doi:10.1007 / BF01052894. PMID  7861186.
  9. ^ A b C d Campbell IG, Jones TA, Foulkes WD, Trowsdale J (říjen 1991). „Protein vázající folát je markerem rakoviny vaječníků“. Cancer Res. 51 (19): 5329–38. PMID  1717147.
  10. ^ Weitman, Steven; Richard Lark; Leslie Coney; Daniel Fort; Verna Frasca; Vincent Zurawski; Barton Kamen (15. června 1992). "Distribuce folátového receptoru GP38 v normálních a maligních buněčných liniích a tkáních". Výzkum rakoviny. 52 (12): 3396–3401. PMID  1596899.
  11. ^ A b Wei, Xia; Andrew Hilgenbrink; Eric Matteson; Michael Lockwood; Ji-Xin Cheng; Philip Low (24. října 2008). „Funkční folátový receptor je indukován během aktivace makrofágů a lze jej použít k zacílení léčiv na aktivované makrofágy“. Krev. 113 (2): 438–446. doi:10.1182 / krev-2008-04-150789. PMID  18952896. S2CID  34195872.
  12. ^ A b C d E F G Low, Philip; Walter Henne; Derek Doorneweerd (3. dubna 2007). „Objev a vývoj cílení na receptory na bázi kyseliny listové pro zobrazování a terapii rakoviny a zánětlivých onemocnění“. Účty chemického výzkumu. 41 (1): 120–129. doi:10.1021 / ar7000815. PMID  17655275.
  13. ^ Lee RJ, Wang S, nízký PS (červenec 1996). "Měření pH endosomu po endocytóze zprostředkované receptorem folátu". Biochim. Biophys. Acta. 1312 (3): 237–42. doi:10.1016/0167-4889(96)00041-9. PMID  8703993.
  14. ^ Kamen BA, Wang MT, Streckfuss AJ, Peryea X, Anderson RG (září 1988). „Dodávání folátů do cytoplazmy buněk MA104 je zprostředkováno povrchovým membránovým receptorem, který se recykluje“. J. Biol. Chem. 263 (27): 13602–9. PMID  3417674.
  15. ^ A b Toffoli G, Cernigoi C, Russo A, Gallo A, Bagnoli M, Boiocchi M (duben 1997). "Nadexprese folátu vázajícího proteinu u rakoviny vaječníků". Int. J. Cancer. 74 (2): 193–8. doi:10.1002 / (SICI) 1097-0215 ​​(19970422) 74: 2 <193 :: AID-IJC10> 3.0.CO; 2-F. PMID  9133455.
  16. ^ Toffoli G, Russo A, Gallo A a kol. (Duben 1998). „Exprese proteinu vázajícího folát jako prognostický faktor pro odpověď na chemoterapii obsahující platinu a přežití u lidského karcinomu vaječníků“. Int. J. Cancer. 79 (2): 121–6. doi:10.1002 / (SICI) 1097-0215 ​​(19980417) 79: 2 <121 :: AID-IJC4> 3.0.CO; 2-V. PMID  9583724.
  17. ^ A b Hartmann, L. C., Keeney, G. L., Lingle, W. L., Christianson, T. J., Varghese, B., Hillman, D., Oberg, A. L. a Low, P.S. (2007) Nadměrná exprese folátového receptoru je spojena se špatným výsledkem u rakoviny prsu. International journal of cancer 121, 938-942.
  18. ^ Miotti, S., Canevari, S., Menard, S., Mezzanzanica, D., Porro, G., Pupa, S.M., Regazzoni, M., Tagliabue, E. a Colnaghi, M.I. (1987) Charakterizace antigenů asociovaných s lidským karcinomem vaječníků definovaných novými monoklonálními protilátkami se specificitou omezenou na nádory. International journal of cancer 39, 297-303.
  19. ^ Veggian R, Fasolato S, Ménard S a kol. (Říjen 1989). „Imunohistochemická reaktivita monoklonální protilátky připravené proti lidskému karcinomu vaječníků na normální a patologické tkáně ženských pohlavních orgánů“. Tumori. 75 (5): 510–3. doi:10.1177/030089168907500524. PMID  2481353.
  20. ^ A b C Parker N, Turk MJ, Westrick E, Lewis JD, Low PS, Leamon CP (březen 2005). "Exprese folátového receptoru v karcinomech a normálních tkáních stanovena kvantitativním radioligandovým vazebným testem". Anální. Biochem. 338 (2): 284–93. doi:10.1016 / j.ab.2004.12.026. PMID  15745749.
  21. ^ A b Wu M .; Gunning W .; Ratnam M. (1999). "Exprese folátového receptoru typu a ve vztahu k buněčnému typu, malignitě a diferenciaci ve vaječnících, děloze a děložním čípku". Epidemiologie rakoviny, biomarkery a prevence. 8: 775–783.
  22. ^ Maziarz KM, Monako HL, Shen F, Ratnam M (duben 1999). "Kompletní mapování divergentních aminokyselin odpovědných za diferenciální ligandovou vazbu folátových receptorů alfa a beta". J. Biol. Chem. 274 (16): 11086–91. doi:10.1074 / jbc.274.16.11086. PMID  10196192.
  23. ^ Allard JE, Risinger JI, Morrison C a kol. (Říjen 2007). „Nadměrná exprese proteinu vázajícího folát je spojena se zkráceným přežitím bez progrese v adenokarcinomech dělohy“. Gynecol. Oncol. 107 (1): 52–7. doi:10.1016 / j.ygyno.2007.05.018. PMID  17582475.
  24. ^ Dainty LA, Risinger JI, Morrison C a kol. (Červen 2007). „Nadměrná exprese proteinu vázajícího folát a mezotelinu je spojena s děložním serózním karcinomem“. Gynecol. Oncol. 105 (3): 563–70. doi:10.1016 / j.ygyno.2006.10.063. PMID  17400285.
  25. ^ A b 21
  26. ^ Ross JF, Chaudhuri PK, Ratnam M (květen 1994). „Diferenciální regulace izoforem receptoru kyseliny listové v normálních a maligních tkáních in vivo a v zavedených buněčných liniích. Fyziologické a klinické důsledky“. Rakovina. 73 (9): 2432–43. doi:10.1002 / 1097-0142 (19940501) 73: 9 <2432 :: AID-CNCR2820730929> 3.0.CO; 2-S. PMID  7513252.
  27. ^ Ross JF, Wang H, Behm FG a kol. (Leden 1999). „Folátový receptor typu beta je markerem neutrofilní linie a je odlišně exprimován v myeloidní leukémii.“ Rakovina. 85 (2): 348–57. doi:10.1002 / (SICI) 1097-0142 (19990115) 85: 2 <348 :: AID-CNCR12> 3.0.CO; 2-4. PMID  10023702.
  28. ^ Konner JA, Ahmed S, Gerst S, Vander Els N, Pezzuli S, Sabbatini P, Hensley M, Dupont J, Tew W, Aghajanian C (20. června 2006). „Fáze I studie MORAb-003, humanizované anti-folátové receptory-alfa monoklonální protilátky, u rakoviny vaječníků rezistentní na platinu“. J Clin Oncol. 24 (18S): 5027. doi:10.1200 / jco.2006.24.18_suppl.5027.
  29. ^ A b Leamon CP, Reddy JA, Vlahov IR a kol. (2007). „Preklinická protinádorová aktivita nového konjugátu dvojího léčiva zaměřeného na folát“. Mol. Pharm. 4 (5): 659–67. doi:10,1021 / mp070049c. PMID  17874843.
  30. ^ A b Reddy JA, Dorton R, Westrick E a kol. (Květen 2007). „Předklinické hodnocení EC145, konjugátu folát-vinka s alkaloidem“. Cancer Res. 67 (9): 4434–42. doi:10.1158 / 0008-5472.CAN-07-0033. PMID  17483358.
  31. ^ A b Sausville E, LoRusso P, Quinn M, Forman K, Leamon C, Morganstern D, Bever S, Messmann R (20. června 2007). „Studie fáze I s EC145 podávaná v 1. a 3. týdnu 4týdenního cyklu u pacientů s refrakterními solidními tumory“. J Clin Oncol. 25 (18S): 2577. doi:10.1200 / jco.2007.25.18_suppl.2577.
  32. ^ A b Covello KL, Flefleh C, Menard K, Wiebesiek A, Mcglinchey K, Wen ML, Westhouse R, Reddy JA, Vlahov IR, Hunt J a kol. (12. – 16. Dubna 2008). „Preklinická farmakologie konjugátu epothilon-folát BMS-753493, činidla zaměřeného na nádor vybraná pro klinický vývoj“. Sborník z 99. výročního zasedání AACR. San Diego, CA. Abstraktní # 2326.
  33. ^ Messmann R, Amato R, Hernandez-McClain J, Conley B, Rogers H, Lu J, Low P, Bever S, Morgenstern D (20. června 2007). „Fáze II studie FolateImmune (EC90 s adjuvans GP1–0100 následovaným EC17) s nízkými dávkami cytokinů interleukin-2 (IL-2) a interferon-α (IFN-α) u pacientů s refrakterním nebo metastatickým karcinomem“. J Clin Oncol. 25 (18S): 13516. doi:10.1200 / jco.2007.25.18_suppl.13516.
  34. ^ Leamon CP, Parker MA, Vlahov IR a kol. (2002). „Syntéza a biologické hodnocení EC20: nové radiofarmakum odvozené od folátu (99m) Tc“. Biokonjug. Chem. 13 (6): 1200–10. doi:10.1021 / bc0200430. PMID  12440854.
  35. ^ Reddy JA, Xu LC, Parker N, Vetzel M, Leamon CP (květen 2004). „Preklinické hodnocení (99m) Tc-EC20 pro zobrazování nádorů pozitivních na folátový receptor“. J. Nucl. Med. 45 (5): 857–66. PMID  15136637.
  36. ^ Fisher RE, Siegel BA, Edell SL a kol. (Červen 2008). „Průzkumná studie zobrazování 99mTc-EC20 pro identifikaci pacientů se solidními tumory pozitivními na folátové receptory“. J. Nucl. Med. 49 (6): 899–906. doi:10.2967 / jnumed.107.049478. PMID  18483093.
  37. ^ Leamon CP, Reddy JA, Vlahov IR a kol. (Říjen 2007). „Srovnávací předklinická aktivita konjugátů Vinca s alkaloidy zaměřenými na foláty EC140 a EC145“. Int. J. Cancer. 121 (7): 1585–92. doi:10.1002 / ijc.22853. PMID  17551919.
  38. ^ Turk MJ, Breur GJ, Widmer WR a kol. (Červenec 2002). "Zobrazování aktivovaných makrofágů u potkanů ​​s artritidou vyvolanou adjuvans" zaměřené na foláty. " Artritida Rheum. 46 (7): 1947–55. doi:10.1002 / art.10405. PMID  12124880.
  39. ^ Yi YS, Ayala-López W, Kularatne SA, nízká PS (červenec 2009). "Hapolátová imunoterapie zaměřená na foláty adjuvantem indukované artritidy: srovnání haptenových potencí". Mol. Pharm. 6 (4): 1228–36. doi:10,1021 / mp900070b. PMID  19374407.
  • Amato, R.J., Fagbeyiro, B., Messmann, R. a Low, P.S. (2005) Fáze I studie EC90 (keyhole-limpet hemocyanin-fluorescein-isothiokyanátový konjugát) s GPI-0100 adjuvans následovaným EC17 (folát-fluorescein-isothiokyanátový konjugát) u pacientů (pts) s metastatickým renálním buněčným karcinomem (MRCC). Journal of Clinical Oncology 23, 2590.

externí odkazy