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HINTERGRUND
DER ERFINDUNG
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Es
wird angenommen, daß Krebs
bei Menschen mit der Aktivität
von nichtviralen, endogenen Onkogenen verknüpft ist und daß ein wesentlicher
Anteil dieser Onkogene für
Protein-Tyrosin-Kinasen codiert. Liganden-vermittelte Rezeptor-Tyrosin-Kinase-Inhibitoren
(RTKs) insbesondere bilden eine bedeutsame Untergruppe dieser Onkogene,
und es wird angenommen, daß sie
als „Master-Schalter" für ein koordiniertes
Netzwerk zellulärer
Kommunikation funktionieren, das die normale Proliferation eukaryotischer
Zellen reguliert. Ungefähr
sechzig derartige RTKs sind bisher identifiziert worden; wobei ihre
entsprechenden Zellsignalgebungswege ausführlich untersucht worden sind.
Darüber
hinaus ist Misregulation von RTK-Signalgebungswegen bei verschiedenen
Typen von menschlichem Krebs beobachtet worden, was darauf schließen läßt, daß Signalübertragungstherapie
eine nützliche
therapeutische Modalität
für die
Behandlung von Krebs sein kann. Andere Krankheitszustände, bei
welchen RTKs eine zentrale Rolle spielen, könnten ebenfalls einen Vorteil
von einer derartigen Therapie haben. Ein bemerkenswerter Erfolg
in diesem Bereich ist Imatinibmesylat (erhältlich von Novartis Pharmaceuticals
Corporation unter dem Handelsnamen GLEEVEC; nachstehend „GLEEVEC"); es ist bei der
Behandlung von Philadelphia-Chromosom-positiver (Ph+) chronisch-myeloischer
Leukämie
(CML) durch Hemmen der Translokation des Fusionsgens, verantwortlich
für BCR-ABL-Tyrosin-Kinase,
wirksam.
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Eine
vielversprechende Gruppe von Zielen für therapeutische Intervention
bei der Behandlung von Krebs schließt die Glieder der HER-Kinase-Achse
ein. Sie sind in festen epithelialen Tumoren von, um ein Beispiel
zu geben, der Prostata, Lunge und Brust, häufig upreguliert und sind auch
in Glioblastomtumoren upreguliert. Epidermaler Wachstumsfaktor-Rezeptor
(EGFR) ist ein Glied der HER-Kinase-Achse und ist das Ziel der Wahl
für die
Entwicklung mehrerer verschiedener Krebstherapien gewesen. EGFR-Tyrosin-Kinase-Inhibitoren
(EGFR-TKIs) sind unter diesen Therapien, da die reversible Phosphorylierung
von Tyrosinresten zur Aktivierung des EGFR-Weges erforderlich ist.
Mit anderen Worten blockieren EGFR-TKIs einen Zelloberflächenrezeptor,
verantwortlich für
das Auslösen
und/oder Aufrechterhalten des Zellsignalgebungsweges, der Wachstum
und Teilung von Tumorzellen induziert. Genau gesagt wird angenommen,
daß diese
Inhibitoren die EGFR-Kinase-Domäne,
bezeichnet als HER-1, beeinträchtigen.
Unter den hoffnungsvolleren EGFR-TKIs sind drei Reihen von Verbindungen:
Chinazoline, Pyridopyrimidine und Pyrrolopyrimidine.
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Zu
zwei von den fortgeschritteneren Verbindungen in klinischer Entwicklung
gehören
Gefitinib (Verbindung ZD1839, entwickelt von AstraZeneca UK Ltd.;
erhältlich
unter dem Handelsnamen IRESSA; nachstehend „IRESSA") und Erlotinib (Verbindung OSI-774,
entwickelt von Genentech, Inc. und OSI Pharmaceuticals, Inc.; erhältlich unter
dem Handelsnamen TARCEVA; nachstehend „TARCEVA"); beide haben ermutigende klinische Ergebnisse
erbracht. Herkömmliche
Prostatakrebsbehandlung mit sowohl IRESSA als auch TARCEVA beinhaltet
die tägliche,
orale Verabreichung von nicht mehr als 500 mg der entsprechenden
Verbindungen. Im Mai 2003 wurde IRESSA das erste von diesen Produkten,
das den Markt der Vereinigten Staaten erreichte, als es für die Behandlung
von Patienten mit fortgeschrittenem nichtkleinzelligen Lungenkrebs
genehmigt wurde.
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IRESSA
ist ein oral aktives Chinazolin, das durch direktes Hemmen der Tyrosin-Kinase-Phosphorylierung
an dem EGFR-Molekül
funktioniert. Es konkurriert um die Adenosintriphosphat-(ATP)-Bindungsstelle, was
zur Unterdrückung
der HER-Kinase-Achse führt.
Der exakte Mechanismus der IRESSA-Reaktion ist jedoch nicht vollständig verstanden,
Studien lassen vermuten, daß die
Anwesenheit von EGFR eine notwendige Voraussetzung für seine
Wirkung ist.
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Eine
bedeutsame Begrenzung bei der Verwendung dieser Verbindungen ist,
daß Empfänger davon eine
Resistenz gegenüber
ihren therapeutischen Wirkungen entwickeln können, nachdem sie anfänglich auf die
Therapie ansprechen, oder sie von Anfang an nicht in einem meßbaren Grade
auf EGFR-TKIs ansprechen können.
Tatsächlich
sprechen nur 10–15
Prozent von Patienten mit fortgeschrittenem nichtkleinzelligen Lungenkrebs
auf EGFR-Kinase-Inhibitoren an. So können, obwohl die Verbindungen
zuerst starke Antitumoreigenschaften zeigen können, sie bald bei der Behandlung
von Krebs weniger potent oder völlig
unwirksam werden. Darüber
hinaus wurden, da die medizinische Forschung den biomolekularen
oder pathologischen Mechanismus, verantwortlich für diese
Resistenz, bisher nicht aufgeklärt
hat, Patienten, die derartige Resistenz gezeigt haben, bis heute
mit wenigen therapeutischen Alternativen zur Behandlung ihrer Krankheit
hinterlassen. Für
Patienten, die Resistenz entwickeln, erreichte dieser potentiell
lebensrettende therapeutische Mechanismus nicht, auf was sie gehofft
hatten und so verzweifelt benötigten – eine aktive
Therapie für
Krebs.
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Es
gibt auf dem Fachgebiet einen bedeutsamen Bedarf für eine befriedigende
Behandlung von Krebs und speziell Lungen-, Eierstock-, Brust-, Gehirn-,
Darm- und Prostatakrebs, welche die Vorteile der TKI-Therapie einbringt,
während
die Resistenz, entwickelt in Reaktion darauf von vielen Patienten,
vermieden wird und die Nichtansprechbarkeit, gezeigt von noch anderen
Patienten, überwunden
wird. Eine derartige Behandlung könnte einen dramatischen Einfluß auf die
Gesundheit von einzelnen Personen und insbesondere älteren Personen,
unter denen Krebs besonders häufig
ist, haben.
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ZUSAMMENFASSUNG
DER ERFINDUNG
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Ausführungsformen
der vorliegenden Erfindung stellen eine Therapie für die Behandlung
von Krebs bei Personen bereit, die eine Resistenz gegenüber konventioneller
TKI-Therapie entwickelt haben oder die von Anfang an nicht darauf
ansprechen. Die Erfindung stellt die Verwendung von Gefitinib (IRESSA)
bei der Herstellung eines Medikaments zum Behandeln von Krebs bei
einem Patienten, resistent oder nicht ansprechend auf herkömmliche
Kinase-Inhibitor-Therapie, bereit, wobei das Medikament eine TKI-Resistenz überwindende Quantität von Gefitinib
von 500 mg bis 3000 mg umfaßt
und wobei das Medikament zur Verabreichung in einem Zeitintervall,
ausgewählt
aus der Gruppe, bestehend aus einmal pro Woche und zweimal pro Woche,
ist. Wenn auch nicht gewünscht
wird, durch eine Theorie gebunden zu sein, wird angenommen, daß dieses
variante Behandlungsregime wirksam verschiedene Glieder der HER-Kinase-Familie blockiert.
Standardmäßige Dosierung
eines TKI ist beim Blockieren der Aktivierung von EGFR wirksam,
aber intermittierende, erhöhte
Dosierungen eines TKI können
HER-2 ebenso wie EGFR blockieren; wodurch ein klinischer Nutzen
(d.h. Tumorreaktionen) bei Patienten bewirkt wird, die auf standardmäßige tägliche Dosierung
eines TKI nicht ansprechen.
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KURZE BESCHREIBUNG
DER FIGUREN
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1 stellt
einen graphischen Vergleich (einschließlich des mathematischen Standardfehlers)
von Bolus-Dosierung (1 g/kg) eines TKI (IRESSA) einmal pro Woche,
verglichen mit der Dosierung des gleichen TKI fünfmal pro Woche in einem herkömmlichen
Dosierungsregime, gemäß einer
Ausführungsform
der vorliegenden Erfindung dar. Eine Kontrolle (d.h., kein TKI verabreicht)
wird graphisch ebenfalls dargestellt. Dieses Experiment wurde in
einem Androgen-unabhängigen
Prostata- Xenotransplantat-Modell
durchgeführt. Äquivalente
Wachstumshemmung wurde bei täglicher
oder Bolus-Dosierung
gesehen. Die tägliche
Dosierung war bei der maximal verträglichen Dosierung bei den Mäusen.
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2 stellt
einen graphischen Vergleich (einschließlich mathematischer Standardabweichung)
von Bolus-Dosierung (1 g/kg) eines TKI (IRESSA) einmal pro Woche,
verglichen mit der Dosierung des gleichen TKI fünfmal pro Woche in einem herkömmlichen
Dosierungsregime, gemäß einer
Ausführungsform
der vorliegenden Erfindung dar. Eine Kontrolle (d.h., kein TKI verabreicht)
wird graphisch ebenfalls dargestellt. Dieses Experiment wurde in
einem Androgen-unabhängigen
Prostata-Xenotransplantat-Modell
durchgeführt. Äquivalente
Wachstumshemmung wurde bei täglicher
oder Bolus-Dosierung
gesehen. Die tägliche
Dosierung war bei der maximal verträglichen Dosierung bei den Mäusen.
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3 stellt einen graphischen Vergleich von
subkutanem Xenotransplantat-Tumorvolumen bei Tieren, behandelt mit
einem TKI (IRESSA), im Gegensatz zu Kontrolltieren, die keine TKI-Therapie
erhielten, gemäß einer
Ausführungsform
der vorliegenden Erfindung dar. Verringerung von ungefähr 51% bei
Androgen-abhängigem
(CWR22) Tumorvolumen (3A) und ungefähr 66,4%
bei Androgen-unabhängigem (CWR22R)
Tumorvolumen (3B) wurde für Tiere angezeigt, die TKI-Therapie
erhielten.
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4A stellt
ein Schema zur Entwicklung von zwei gesonderten IRESSA-resistenten
(IR) Tumorlinien (CWR22R, CWRSA6) durch serielles Passagieren von
Tumoren gemäß einer
Ausführungsform
der vorliegenden Erfindung dar. 4B stellt
eine graphische Darstellung einer IRESSA-Resistenz-Belastung gemäß einer Ausführungsform
der vorliegenden Erfindung dar. IR-Tumore, behandelt mit IRESSA,
zeigten ein Wachstum ähnlich
den unbehandelten parentalen Tumoren.
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5 stellt
eine graphische Darstellung von IR-Tumoren, behandelt mit dem monoklonalen
Antikörper 2C4
(erhältlich
von Genentech, Inc.; nachstehend „2C4") und zeigend eine 81%ige Wachstumshemmung
im Vergleich zu IR-Tumoren, die IRESSA-Therapie erhielten, gemäß einer
Ausführungsform
der vorliegenden Erfindung dar. Außerdem führten Tumore, behandelt mit
einer Kombination von IRESSA und 2C4, zu einer ähnlichen Tumorwachstumskurve
wie 2C4 allein (statistisch insignifikante Differenz).
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6A veranschaulicht
die Fähigkeit
von EGF, MAPK zu äquivalenten
Niveaus in sowohl IRESSA-empfindlichen als auch IR-Tumoren zu aktivieren,
gemäß einer
Ausführungsform
der vorliegenden Erfindung. 6B veranschaulicht
IRESSA-Hemmung von p-MAPK auf IR-Zellen, stimuliert mit TGF-α, gemäß einer
Ausführungsform
der vorliegenden Erfindung. 6C veranschaulicht
die direkte Wirkung von IRESSA auf p-EGFR gemäß einer Ausführungsform
der vorliegenden Erfindung.
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7A veranschaulicht,
daß das
gesamte EGFR-Protein in IR-Tumoren gemäß einer Ausführungsform
der vorliegenden Erfindung unverändert
blieb. 7B veranschaulicht, daß EGFR-
und HER-2-mRNA in IR-Tumoren gemäß einer
Ausführungsform
der vorliegenden Erfindung unverändert
blieben.
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8 stellt
eine klinische Fall-zu-Fall-Reaktion auf TKI-(IRESSA)-Therapie,
verglichen mit dem Patienten-EMP-1-Expressionsniveau, gemäß einer
Ausführungsform
der vorliegenden Erfindung dar. Diese Werte sind von Patienten mit
nichtkleinzelligem Lungenkrebs, behandelt mit IRESSA; ihre klinische
Reaktion wurde mit dem EMP-1-Expressionsniveau korreliert. Die Wahrscheinlichkeit
des Ansprechens auf TKI-(IRESSA)-Therapie war bei Personen, deren
EMP-1-Expressionsniveau über
dem angezeigten Schwellenwert (d.h. der gestrichelten Linie) war
(d.h. das Gen war bei den mRNA- oder Proteinniveaus, wie sie durch
die TAQMAN-Technologie bewertet werden, „nachweisbar"), weniger als 10%.
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9 stellt
einen graphischen Vergleich der Wahrscheinlichkeit des Ansprechens
auf TKI-(IRESSA)-Therapie
gegen das EMP-1-Expressionsniveau des Patienten gemäß einer
Ausführungsform
der vorliegenden Erfindung dar. Diese Werte sind von Patienten mit
nichtkleinzelligem Lungenkrebs, behandelt mit IRESSA; ihre klinische
Reaktion wurde mit den EMP-1-Expressionsniveau korreliert.
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AUSFÜHRLICHE
BESCHREIBUNG DER ERFINDUNG
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Herkömmliche
TKI-Therapien, wie beispielsweise IRESSA und TARCEVA, sind, wie
vorstehend diskutiert, zur Verabreichung an Patienten in einem täglichen
Regime für
die Behandlung von Krebs mit Dosierungen angezeigt, die zur Blockierung
der Aktivierung von EGFR vorgesehen sind. Jedoch entwickeln Patienten,
ebenfalls wie vorstehend diskutiert, häufig eine Resistenz gegenüber dieser
Behandlung. Die vorliegende Erfindung basiert auf der überraschenden
Entdeckung des Erfinders, daß eine
Quantität
von Gefitinib von 500 mg bis 3000 mg in einem Zeitintervall, ausgewählt aus
der Gruppe, bestehend aus einmal pro Woche und zweimal pro Woche,
an resistente Patienten, um ihre Resistenz zu überwinden, oder an Patienten,
die von Anfang an nicht auf TKI-Therapie ansprechend sind, um ihre
Nichtansprechbarkeit zu überwinden,
verabreicht werden kann (beide Indikationen sind nachstehend in
den Begriff „resistent" eingeschlossen,
wenn er verwendet wird, um Personen mit Krebs zu beschreiben). Dieses
Dosierungsschema wird überraschend
gut vertragen; erhöhte Dosierungen
von täglichem
TKI werden im allgemeinen nicht gut vertragen.
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Genauer
gesagt haben die experimentellen Untersuchungen des Erfinders klinische
Aktivität
von dem TKI Gefitinib mit den täglichen
Dosierungsregimen in seinen Xenotransplantatmodellen demonstriert
und molekulare Untersuchungen über
diese Tumore wirksame Hemmung der EGFR-Signalgebungskaskade demonstriert.
Dies bestätigte,
daß die
Xenotransplantatmodelle das Verhalten dieser TKIs richtig widerspiegelten,
wie in anderen Modellsystemen beobachtet wurde. Der Erfinder demonstrierte
ebenfalls überraschend,
daß wöchentliche
IRESSA-Dosierungen mit einer Menge, signifikant größer als
die empfohlene tägliche
Dosierung, gut vertragen wurde und Tumorwachstum in den Xenotransplantatmodellen
effektiv hemmen kann – sogar
bei Tumoren, die eine Resistenz gegenüber herkömmlicher TKI-Therapie demonstrierten.
Wenn auch nicht gewünscht
wird, an eine Therapie gebunden zu sein, wird angenommen, daß diese
höheren
wöchentlichen
Dosen sowohl HER-2-Kinase als auch EGFR oder HER-1-Kinase hemmen;
wohingegen herkömmliche
Dosierung nur HER-1-Kinase hemmt. Da weiter angenommen wird, daß die co-stimulatorische
Wirkung (d.h. Heterodimerisierung) der HER-2-Kinase mit einem anderen
Mitglied der Kinase-Familie (z.B. HER-1, HER-3 oder HER-4) zur Stimulierung
der Zellsignalgebungswege, verantwortlich für Zellproliferation, erforderlich
ist, wird auch angenommen, daß die
zusätzliche
Hemmung der HER-2-Kinase durch das variante Dosierungsregime der
vorliegenden Erfindung wirksam beim Hemmen oder Downregulieren dieser
Zellsignalgebung ist. Darüber hinaus
können
sogar diejenigen Patienten, die resistent gegenüber herkömmlicher TKI-Therapie (welche
nur HER-1 beeinflußt) sind,
eine vorteilhafte Antitumorwirkung erhalten, weil die HER-2-Kinase
außerdem
gehemmt wird. Die erhöhten
Dosierungen der vorliegenden Erfindung können mit einem Mangel an inhibitorischer
Spezifität,
resultierend in einer Hinderung des Krankheitszustands, verbunden
sein, wo herkömmliche TKI-Therapien versagt
haben. Die Methoden der vorliegenden Erfindung können daher Resistenz oder Nichtansprechbarkeit
gegenüber
TKI-Therapie überwinden,
indem sie in andersartiger Weise als herkömmliche Methoden auf dem zellulären und
molekularen Niveau arbeiten.
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Eine
einmal oder zweimal wöchentliche
erhöhte
Dosierung von Gefitinib kann beim Behandeln von Krebs und speziell
Lungen-, Brust- und Prostatakrebs bei einer Person, die resistent
gegenüber
herkömmlicher
TKI-Therapie ist, wirksam sein. Zu anderen Formen von Krebs, die
mit den Methoden der vorliegenden Erfindung behandelt werden können, gehören, ohne
aber darauf begrenzt zu sein, Magen-, Darm- und Eierstockkrebs ebenso
wie Glioblastomtumore. Jede von diesen Formen von Krebs demonstriert
signifikante EGFR-Expression, die sie zu geeigneten Zielen für die Behandlung
gemäß den Methoden
der vorliegenden Erfindung macht.
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In
der vorliegenden Erfindung kann Gefitinib an einen Patienten mit
Krebs, der resistent gegenüber herkömmlicher
TKI-Therapie ist, in einer „Resistenz-überwindenden
Quantität" verabreicht werden,
welche für Zwecke
der vorliegenden Erfindung als eine Quantität von etwa 500 mg bis etwa
3000 mg, verabreicht als Bolus einmal oder zweimal pro Woche, definiert
ist. Die geeignete spezifische Dosierung von Gefitinib hängt von dem
Alter und Gewicht der zu behandelnden Person, ob die Verbindung
als einziges Mittel oder Hilfsstofftherapie verwendet wird, von
dem Typ von Krebs (z.B. ob er ein Adenokarzinom, Sarkom, Plattenepithelkarzinom, Duktusübergangskarzinom
oder anderes Prostatakarzinom ist), dem Fortschreiten des Krebses
(z.B. ob er metastasiert hat oder lokalisiert ist), der Natur des
(der) zu behandelnden Tumors(e) (z.B. Größe, Ort usw.) und anderen Faktoren
ab, die dem Fachmann auf dem Gebiet der Onkologie bekannt sind.
Im allgemeinen können
intermittierende (d.h. wöchentliche
oder halbwöchentliche)
Dosen von etwa 500 mg und 3000 mg verwendet werden; Dosen zwischen
etwa 1500 mg und 3000 mg werden für die meisten Fälle bevorzugt;
Dosen von etwa 2000 mg werden am meisten bevorzugt. Die Verabreichung
von IRESSA mit einer einzigen Dosis von etwa 2000 mg pro Woche kann
besonders wirksam sein. Die Auswahl einer geeigneten Dosierung kann vom
Fachmann leicht durchgeführt
werden.
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Funktionell
kann die spezielle Dosierung ausgewählt werden, um mindestens eine
von mehreren inneren biologischen Bedingungen zu beeinflussen. Erstens
kann die Dosierung ausgewählt
werden, um die HER-2-Kinase zu blockieren, entweder zusätzlich zu
oder an Stelle des Blockierens der HER-1- oder EGFR-Kinase. Zweitens
kann die Dosierung ausgewählt
werden, um eine Serumkonzentration von mehr als etwa 800 μM des TKI
zu ergeben. Drittens kann die Dosierung ausgewählt werden, um einen Kinase-Rezeptor anders als
EGFR oder HER-2 zu blockieren, um eine Antikrebsbehandlungsmodalität zu erzeugen.
Eine Dosierung innerhalb des vorstehend beschriebenen Bereiches
kann mindestens eine von diesen biologischen Bedingungen beeinflussen,
jedoch ist es für
den Fachmann leicht verständlich,
daß nicht
alle von diesen Bedingungen erfüllt
sein müssen,
damit die Methoden der vorliegenden Erfindung bei der Behandlung
von Krebs wirksam sind.
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Man
kann Gefitinib (IRESSA) oral verabreichen, obwohl man es auch durch
intravenöse
und intramuskuläre
Injektion verabreichen kann. In einer Ausführungsform wird IRESSA oral
in einem Bolus von etwa 2000 mg einmal pro Woche verabreicht.
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Wiederum
wird, wenn auch nicht gewünscht
wird, durch eine Theorie gebunden zu sein, weiter angenommen, daß der Mechanismus,
verantwortlich für
Resistenz, die Expression oder Überexpression
von EMP-1 sein kann; es wurde gefunden, daß dieses Gen bei Tieren, resistent
gegenüber
herkömmlicher TKI-Therapie, stärker exprimiert
wird, wie in größerer Ausführlichkeit
in dem nachstehenden Abschnitt der Beispiele diskutiert wird. Eine
Person mit einem relativ höheren
Expressionsniveau von EMP-1 ist wahrscheinlich resistent oder nichtansprechend
oder wird eine Resistenz oder Nichtansprechbarkeit auf TKI-Therapie
entwickeln. Umgekehrt ist eine Person mit einem relativ niedrigeren
Expressionsniveau von EMP-1 weniger wahrscheinlich resistent oder
nichtansprechend oder wird eine Resistenz oder Nichtansprechbarkeit
auf TKI-Therapie entwickeln. Dies wird graphisch in 9 veranschaulicht;
obwohl die darin präsentierten
Werte sich auf RNA-Expression in Tumoren von Patienten mit Lungenkrebs
beziehen, denen IRESSA verabreicht wurde und deren Reaktion mit
dem EMP-1-Expressionsniveau korreliert wurde. Personen, die wahrscheinlich
resistent oder nichtansprechend auf TKI-Therapie sind, können besonders
gute Kandidaten für
die Verabreichung der die Resistenz überwindenden Quantität von TKI-Therapie
einmal oder zweimal in der Woche sein, wie vorstehend beschrieben
wurde. Insbesondere haben Personen, die ein quantifizierbares Expressionsniveau
von EMP-1 haben (d.h. das Gen ist „nachweisbar" oder „eingeschaltet"), weniger als eine
10%ige Wahrscheinlichkeit, auf TKI-Therapie anzusprechen (8).
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Um
das Expressionsniveau von EMP-1 einer Person zu bewerten, kann eine
dem Fachmann bekannte herkömmliche
Methode benutzt werden. Um ein Beispiel zu geben, kann man quantitative
TAQMAN-PCR von eingefrorenem Gewebe verwenden, um nach RNA-Expression
zu suchen, oder quantitative TAQMAN-PCR von RNA, extrahiert aus
Paraffinblöcken,
verwenden, um nach RNA-Expression
zu suchen (TAQMAN ist von Applied Biosystems; Foster City, CA, erhältlich).
Alternativ kann man Immunohistochemie von Paraffinschnitten, gefärbt mit
markierten Antikörpern
zu EMP-1, verwenden, um nach Proteinexpression zu suchen. Die Verfahrensweisen
zum Anwenden einer von diesen veranschaulichenden Methodiken ebenso
wie anderer herkömmlicher
Methodiken, die hier nicht speziell aufgezählt sind, sind beide dem Fachmann
bekannt und können
ohne ungebührliches
Experimentieren leicht ausgeführt
werden.
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Beispiele
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Die
folgenden Beispiele zeigen, daß Tiere
eine Resistenz gegenüber
herkömmlicher
TKI-Therapie entwickeln können,
aber daß eine
variante Dosierung von Gefitinib diese Resistenz überwinden
kann. Insbesondere kann eine Resistenz überwindende Quantität des TKI
Gefitinib, verabreicht entweder einmal oder zweimal pro Woche, wirksam
sein, um sowohl die Resistenz zu überwinden als auch den zugrundeliegenden Krankheitszustand
zu behandeln. Dies ist graphisch in den 1 und 2 dargestellt,
von denen jede einen Vergleich der Dosierung mit 100 mg/kg IRESSA
fünfmal
pro Woche im Vergleich mit wöchentlicher
Bolus-Dosierung mit 1 g/kg IRESSA einmal pro Woche veranschaulicht
(1 schließt
eine Standardfehler- und 2 schließt eine Standardabweichungsinformation
ein).
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Die
Beispiele demonstrieren die Wirksamkeit der Methoden der vorliegenden
Erfindung im Hinblick auf Androgen-unabhängige Prostatakrebs-Xenotransplantate,
obwohl ähnliche
Experimente im Hinblick auf Brustkrebs-, Eierstockkrebs- und Lungenkrebs-Xenotransplantat-Modelle
durchgeführt
worden sind.
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BEISPIEL 1
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HERSTELLUNG
VON PROSTATAKREBS-XENOTRANSPLANTATEN
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IRESSA
zielt auf die HER-Kinase-Achse, indem, wie vorstehend beschrieben,
um die ATP-Bindungsstelle
auf dem EGFR-Molekül
konkurriert wird. Es wurde kürzlich
demonstriert, daß es
das Wachstum von Epithelkrebs-Xenotransplantaten, die Prostatatumoren
einschließen,
hemmt. Um diese Beobachtungen zu validieren und auch um ein Arbeitsmodell
von IRESSA-Behandlung zu bestätigen,
wurden 8–10
Wochen alten athymischen nackten Mäusen, die subkutane Androgen-abhängige (CWR22)
oder Androgen-unabhängige (CWR22R)
Xenotransplantat-Tumore trugen, eine tägliche orale Behandlung von
IRESSA mit einer Dosis von 100 mg/kg für drei Wochen verabreicht.
Eine signifikante Verringerung in den Tumorvolumina wurde für sowohl das
Modell von CWR22 (etwa 50%) als auch das von CWR22R (etwa 66,4%)
beobachtet (1 und 2); wodurch
die Wirksamkeit von IRESSA bei Androgen-unabhängigem Prostatakrebs validiert
wurde.
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Paraffin-eingebettete
Schnitte der IRESSA-behandelten Tumore wurden für eine Abnahme in der Zellproliferation
und/oder Zunahme in der Zellapoptose bewertet (Werte nicht angegeben),
wie diese kürzlich
als mögliche
Ergebnisse von IRESSA-Behandlung berichtet wurden. In keinem der
zwei Assays wurden dramatische Unterschiede zwischen behandelten
und unbehandelten Kontrollen beobachtet, auch wenn es eine statistisch
signifikante Abnahme im Tumorvolumen nach der IRESSA-Behandlung
gab. Diese kann auf die Tatsache zurückzuführen sein, daß die 50–70% Abnahme
im Tumorvolumen bei diesem Tumormodell das netto-Ergebnis von sowohl
Zellproliferationsrate als auch Apoptose sind, die gleichzeitig
erfolgen. Jedoch verursachte wie erwartet auf dem molekularen Niveau
IRESSA eine deutliche Hemmung von EGFR-Phosphorylierung und nachfolgender
ERK-1/2-Phosphorylierung.
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BEISPIEL 2
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ENTWICKLUNG
VON EINEM IN VIVO IRESSA-RESISTENTEN MODELL
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Nachdem
ein Androgen-unabhängiges
Prostatakrebs-Modell identifiziert worden war, das empfindlich auf
IRESSA-Behandlung ist, wurde ein entsprechendes IRESSA-resistentes
(IR) Modell entwickelt, um den Mechanismus der Resistenz bei diesem
Arzneimittel einzuschätzen.
Dies wurde durch serielles Passagieren von IRESSA-behandelten CWR22R-Tumoren
bei weiblichen athymischen nackten Mäusen für zwölf Generationen gemacht (4A).
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CWR22R-Tumore,
welche bei der Initiierung der Serie zuerst IRESSA-Behandlung erhielten,
wurden „Generation
F0" genannt. Generation
F0–F3
demonstrierte Empfindlichkeit gegenüber IRESSA nach drei Wochen
Behandlung (wie durch Tumorwachstumskurven eingeschätzt); ähnlich der
der nativen CWR22R-Tumore. Jedoch demonstrierten bis zur Generation
F4 Tumore Wachstum trotz der Anwesenheit von IRESSA. Bei der Generation
F8 wurden die Tumore als „resistent" gekennzeichnet,
nachdem ein Belastungsexperiment gezeigt hatte, daß IRESSA
beim Hemmen von Tumorwachstum an zwei unabhängig abgeleiteten IR-Linien
im Vergleich zu den parentalen F0-Tumoren unwirksam war (4B).
Zwei getrennt abgeleitete IR-Linien wurden entwickelt.
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BEISPIEL 3
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IR-TUMORE, CWR22R-TUMORE
SIND EMPFINDLICH GEGENÜBER
2C4
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Es
gab eine Möglichkeit,
daß das
serielle Passagieren von Tumoren, gekoppelt mit der kontinuierlichen
Anwesenheit von IRESSA, irreversiblen „Schaden" für
die HER-Kinase-Achse (d.h. einen nichtfunktionellen EGFR-Weg und
so die beobachtete Resistenz) verursacht hatte. Um diese Möglichkeit
als Grund für
Resistenz in diesem Modell auszuschließen, wurde der IR-Tumor bei
Generation F12 mit entweder IRESSA (100 mg/kg/Tag) oder 2C4 (20
mg/kg/2×/Woche)
behandelt. 2C4 ist ein monoklonaler Antikörper gegen HER-2, der seine
Heterodimerisierung mit HER-1, HER-3 oder HER-4 verhindert und infolgedessen
Tumorwachstum durch Entfernen von Liganden-vermittelter Signalgebung
hemmt. Bemerkenswerterweise zeigten nach einem zwei-Wochen-Behandlungszeitraum
die IR-Tumore, die 2C4 erhielten, eine 81%ige Wachstumshemmung im Vergleich
zu denjenigen, die IRESSA erhielten (5).
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Eine
Kombination von 2C4 und IRESSA führte
zu einer ähnlichen
Wachstumskurve wie 2C4 allein, was vermuten läßt, daß IRESSA nicht imstande war,
den 2C4-Effekt zu verstärken.
Diese Ergebnisse beweisen schlüssig,
daß die
HER-Kinase-Achse in diesem IR-Modell noch funktionell war und daß die erworbene IRESSA-Resistenz
nicht auf den Mangel an Signalgebung über diesen Weg zurückzuführen war.
Es wird auch das Paradigma bestärkt,
daß IRESSA
und 2C4 auf unterschiedliche Moleküle auf dem EGFR-Weg zielen.
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BEISPIEL 4
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IR-CWR22R-TUMOR HAT FUNKTIONELLE
EGFR
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Um
festzustellen, ob die IR-Xenotransplantate eine funktionelle EGFR
hatten (d.h., ob der Ersatz-Marker,
phosphorylierte Mitogen-aktivierte Protein-Kinase (p-MAPK), mit
einem geeigneten Liganden stimuliert werden könnte), wurden für 18–24 Stunden
Tumorzellen (von sowohl IRESSA-empfindlichen als auch IR-Tumoren)
ex vivo kultiviert und ihnen wurden Wachstumsfaktoren vorenthalten.
Sie wurden dann mit einer Dosiskurve von entweder IRESSA oder dem
Vehikel behandelt und mit epidermalem Wachstumsfaktor (EGF) stimuliert.
Wie in 6A gezeigt war EGF in beiden
Tumortypen imstande, MAPK zu äquivalenten
Niveaus zu aktivieren, was vermuten läßt, daß das EGFR-Molekül funktionell
war. Zunehmende Dosen von IRESSA unterdrückten Liganden-stimulierte
MAPK bei 100–1000
nM in Zellen, abgeleitet von dem empfindlichen CWR22R-Modell. Überraschenderweise
folgten IR-ex-vivo-Zellen dem gleichen Muster von MAPK-Hemmung wie
die empfindlichen Zellen; wobei sie so bestätigten, daß der EGFR-Weg in dem IR-Modell
intakt war; daß die
IC50 für
p-MAPK-Hemmung sich in der resistenten Linie nicht vergrößerte und
daß die
Resistenz nicht zu einer konstitutiven Aktivierung dieses Signalgebungsmechanismus
führte.
IRESSA-Hemmung von p-MAPK an IR-Zellen war auch bei mit transformierendem
Wachstumsfaktor-α (TGF-α) stimulierten
Zellen (6B), einem anderen Liganden
für EGFR,
offensichtlich. Eine Zell-Linie, abgeleitet von dem CWR22R-Xenotransplantat, 22Rv1,
wurde als Kontrolle verwendet.
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Die
direkte Auswirkung von IRESSA auf phosphorylierte EGFR (p-EGFR)
wurde ebenfalls eingeschätzt.
Dies wurde zuerst an 22Rv1-Zellen ausgeführt (6C). p-EGFR
wurde bei EGF-Stimulation deutlich upreguliert und dieser Effekt
konnte mit 10 nM IRESSA vollständig
blockiert werden (IC50 für EGFR ist < 0,015–0,05 μM).
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BEISPIEL 5
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IRESSA-RESISTENZ
NICHT EIN ERGEBNIS VON ZIELGEN-AMPLIFIKATION ODER UPREGULATION VON
KONSTITUTIV AKTIVER EGFRVIII-MUTANTE
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Überexpression
von EGFR in menschlicher Malignität war Gegenstand einer ausgiebigen
Untersuchung, in der es zunehmend offensichtlich wurde, daß Amplifikation
von EGFR wichtig in bezug auf die onkogenen Auswirkungen sein kann;
es wurde demonstriert, daß derartige
Veränderungen
mit einer schlechten Prognose korrelieren. Darüber hinaus wird Amplifikation
von Zielgenen häufig
als Mechanismus verwendet, um Arzneimittelresistenz in neoplastischen
Zellen zu erzeugen (Goker et al., Blood, Bd. 86: 677–684 (1995)). Zum
Beispiel wurde BCR-ABL-Überexpression,
zurückzuführen auf
Gen- Amplifikation,
als einer der Mechanismen für
GLEEVEC-Resistenz vermutet (verschiedene Autoren, Science: Technical
Comments, Bd. 293: 2163a (2001)). Diese Beobachtungen veranlaßten den
Erfinder zu der Frage, ob sich EGFR-Überexpression in der IR-Linie
entwickelte.
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Das
gesamte EGFR-Protein blieb, wie in 7A gezeigt,
in den IR-Tumoren unverändert.
EGFR-(HER-1)-mRNA
und HER-2-mRNA (das zweite Ziel für IRESSA) blieben, wie durch
eine quantitative Analyse mit Umkehrtranskriptions-Polymerasekettenreaktion
(RT-PCR) in Echtzeit bestimmt, ebenfalls unverändert (7B).
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Da
es ähnliche
Niveaus von Rezeptor-mRNAs zwischen den zwei Linien gab, wurde die
Möglichkeit von
EGFR-(HER-1)- oder HER-2-Genamplifikation in dem IR-Modell ausgeschlossen.
Die Expressionsniveaus anderer Glieder der HER-Kinase-Achse, nämlich HER-3,
HER-4, EGF, TGF-α und
Heregulin (HRG), wurden ebenfalls untersucht. Sie waren zwischen
den empfindlichen und resistenten Linien äquivalent (Werte nicht angegeben).
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Eine
andere Möglichkeit
für den
Resistenzmechanismus kann die Upregulation der konstitutiv aktiven EGFR-Klasse-III-Variante,
EGFRvIII, gewesen sein. EGFRvIII fehlen 267 Aminosäuren aus
seiner extrazellulären
Domäne,
und es ist in Glioblastoma multiforme, Brust-, Eierstock-, Prostata-
und Lungenkarzinom berichtet worden. Die Wahrscheinlichkeit dieses
Moleküls,
in dem IR-Modell upreguliert zu werden, war klein, weil es kein
Anzeichen für
Regulation von EGFRvIII durch EGF und TGF-α gab. Jedoch demonstrierten
die ex-vivo-Zellen, abgeleitet von der IR-Linie, deutlich Ligandenstimulation
auf dem molekularen Niveau (6A). Nichtsdestotrotz
wurde durch TAQMAN-PCR-Analyse keine Differenz in den EGFRvIII-Expressionsänderungen
zwischen den empfindlichen und den IR-Tumoren gefunden (Werte nicht
angegeben).
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BEISPIEL 6
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IRESSA-RESISTENZ UND MDR1
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Die
hauptsächlichen
Multiarzneimitteltransporter, MDR1 und MRP1, sind an Krebsarzneimittelresistenz
durch Ausstoßen
einer großen
Vielfalt von hydrophoben Verbindungen beteiligt. Überexpression
von MDR1 wurde in der IR-Linie sowohl auf dem mRNA- als auch auf
dem Proteinniveau eingeschätzt.
Die Expression von MDR1 in dem IR-Tumor war der in dem empfindlichen
Tumor äquivalent. Ähnliche
Ergebnisse wurden erhalten, wenn MDR1 in den ex-vivo-Zellen, abgeleitet
von den entsprechenden Tumoren, analysiert wurde. In dem Xenotransplantatmodell
waren die IR-Zellen noch imstande, auf EGF anzusprechen, wie durch
die Stimulation von MAPK bestimmt wurde; wobei weiterhin unterstützend die
Abwesenheit von MDR1-Überexpression
war. Daß dieser
Effekt durch IRESSA mit einer Konzentration, äquivalent der für die empfindlichen
Zellen, unterdrückt
werden kann, argumentiert gegen die Anwesenheit einer Arzneimitteleffluxpumpe
in den resistenten Zellen.
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BEISPIEL 7
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RESISTENZ NICHT EINE KONSEQUENZ
VON MUTATIONEN INNERHALB DER ATP-BINDUNGSREGION VON
EGFR- UND HER-2-TYROSIN-KINASE-DOMÄNEN
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Der
Resistenzmechanismus von GLEEVEC war für die zurückliegenden Jahre Gegenstand
intensiver Untersuchung. Obwohl angenommen wird, daß der Resistenzmechanismus
multifaktoriell sein kann, ist eine Komponente des Resistenzmechanismus
als Punktmutation (T315I) innerhalb des ATP-Bindungspakets seines Zielgens BCR-ABL
beschrieben worden (Shah et al., Cancer Cell, Bd. 2(2): 117–25 (2002)).
Diese Mutation wurde anfänglich
bei CML-Patienten beschrieben, die GLEEVEC-refraktäre Krankheit
hatten oder die einen Rückfall
während
der Behandlung hatten (Roumiantsev et al., Proc. Natl. Acad. Sci.
USA, Bd. 99(16): 10700–05
(2002)).
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Da
IRESSA auch ein konkurrierender Inhibitor von ATP-Bindungsstellen
innerhalb der Tyrosin-Kinase-Domänen von
EGFR und HER-2 ist (IC50 für EGFR ist < 0,015–0,05 μM und IC50 für
HER-2 ist 1,2–3,7 μM), wurde
geschlußfolgert,
daß Resistenz
auf Mutationen innerhalb der Kinase-Region der Zielrezeptoren, erforderlich
für IRESSA-Bindung
und so Hemmung, zurückzuführen sein
könnte.
Die Tyrosin-Kinase-Domänen
von sowohl HER-2 als auch EGFR wurden unter Verwendung der Sequenzierungs-Primer,
angegeben in Tabelle 1, sequenziert.
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TABELLE
1: SEQUENZIERUNGS-PRIMER
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Diese
Regionen schließen
auch die ATP-Bindungsstellen für
die entsprechenden Rezeptoren ein. Analyse der Sequenzdaten für die Tumore
F0–F9
identifizierte keine übereinstimmenden
Mutationen innerhalb der resistenten Tumore; wobei so die Möglichkeit
irgendwelcher Kinase-Region-Mutationen, die zu dem Resistenzmechanismus
beitragen, ausgeschlossen wird. Die katalytischen Tyrosin-Kinase-Domänen aus
den resistenten Tumoren wurden ebenfalls in TOPO-Klonierungsvektoren
(erhältlich
von Invitrogen Corporation; Carlsbad, CA) subkloniert und resequenziert,
um die Abwesenheit von Mutationen zu bestätigen.
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BEISPIEL 8
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GENEXPRESSIONSPROFILE
VON IR-TUMOREN ENTHÜLLEN
EMP-1
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Die
Genexpressionsprofile von IR-Tumoren wurden durch Gen-Chip-Analyse
analysiert, wobei die Genanordnungen verwendet wurden, die bei Alon
et al., Proc. Natl. Acad. Sci. USA, Bd. 96(12): 6745–50 (1999) beschrieben
sind. Native Tumore und Tumore aus der Generation F8 von beiden
IR-Linien ebenso wie native Tumore, behandelt mit IRESSA für 12 Stunden,
wurden zu Chips verarbeitet. Nach statistischer Analyse wurden 96
Gene in den IR-Tumoren als um mehr als das 20-fache im Vergleich
zu nativen Tumoren verändert identifiziert
(Werte nicht angegeben). Eine starke Korrelation mit dem Mangel
an klinischer Reaktion auf IRESSA und der Anwesenheit von EMP-1-RNA
wurde demonstriert (8). Die Anwesenheit von EMP-1-RNA wurde
mit TaQMAN aus Paraffinproben bewertet. Darüber hinaus nimmt die Wahrscheinlichkeit
eines individuellen Ansprechens auf TKI-Therapie ab, wenn das Niveau
der EMP-1-Expression zunimmt (9).