ES2285275T3 - Utilizacion de nucleosidos sustituidos en la posicion 5 para reforzar el efecto apoptotico de citostaticos. - Google Patents

Utilizacion de nucleosidos sustituidos en la posicion 5 para reforzar el efecto apoptotico de citostaticos. Download PDF

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Abstract

La invención se refiere a la utilización de (E)-5-(2-bromovinil)-2¿-deoxiuridina (BVDU) y/o sus sales con objeto de obtener un fármaco para reforzar el efecto apoptótico de citostáticos después de finalizar la quimioterapia, en la que se emplea como mínimo un citostático junto con BVDU y/o sus sales, sin la administración adicional de un citostático.

Description

Utilización de nucleósidos sustituidos en la posición 5 para reforzar el efecto apoptótico de citostáticos.
La invención se refiere a la utilización de BVDU con objeto de obtener un fármaco para reforzar el efecto apoptótico de citostáticos después de la quimioterapia, utilizándose como mínimo un citostático con BVDU y/o sus
sales.
Las enfermedades cancerígenas son una de las causas de muerte más frecuentes en seres humanos y la quimioterapia es el método de tratamiento más común. Las insuficientes posibilidades de curación mediante una quimioterapia se deben a la aparición de resistencias. La causa de estas resistencias es que los citostáticos influyen sobre la expresión de los genes y tienen un efecto genotóxico, es decir, que inducen mutaciones, amplificaciones de genes y recombinaciones y así desestabilizan el genoma. De este modo, una quimioterapia induce o selecciona células cancerígenas resistentes. Los efectos de este tipo inducidos por citostáticos alcanzan con frecuencia a los oncogenes, como por ejemplo Ras, Bcl2, Bcr-abl, Myc, ErbB2 y otros más. A la quimiorresistencia contribuye también la regulación defectuosa de la expresión de los genes en relación con la reparación del ADN y la recombinación (por ejemplo, gen p53, BRCA1/2, UBE2N, APEX y Rad51), así como enzimas que metabolizan y bioactivan citostáticos (por ejemplo, DHFR, DT-diaforasa (DT-D)) o proteínas que transportan citostáticos (por ejemplo MDR1).
La mayoría de los citostáticos eliminan las células tumorales induciendo apoptosis. La apoptosis es una forma de la muerte celular programada que fue descrita por vez primera en Kerr, J. F. et al., Br. J. Cancer, 26(4) (1972); 239-257. A diferencia de la necrosis, la apoptosis es una forma fisiológica de la muerte celular. En base a las diferencias entre necrosis y apoptosis es posible diferenciar estas dos formas de la muerte celular. La apoptosis tiene características morfológicas y bioquímicas definidas, que discurren sucesivamente como sucesos de una cascada ordenada. El proceso continuo puede dividirse en fases. Características morfológicas de la apoptosis son la condensación de la cromatina nuclear (cariopicnosis), la contracción del citoplasma, la formación de vesículas apoptóticas y, finalmente, cuerpos apoptóticos. Las células tumorales pueden impedirlo mediante una hiperactivación de los mecanismos de supervivencia. Por consiguiente, los mecanismos de quimiorresistencia engloban también genes de acción anti-apoptótica como por ejemplo STAT3, el "signal transducer and activator of transcription 3" ("transductor de señal y activador de transcripción 3") activado, o JUN-D.
En 1995 se descubrieron efectos, hasta entonces desconocidos, de determinadas hormonas y nucleósidos sustituidos en posición 5. Reprimen la amplificación del SV40 inducida por la 2-amino-6-mercaptopurina (AMP), en células de hámster chino (Fahrig, R. et al., Mutat Res., 356 (2), 1996, 217-224) y la recombinación en levaduras inducida por trietilenmelamina (Fahrig, R. et al., Mutat Res., 372 (1), 1996, 133-139). En el documento EP 0 806 956 B1 se describe el tratamiento de células de ratón leucémicas con nucleósidos sustituidos en posición 5, con el que se inhibió la quimiorresistencia y la amplificación del gen Mdrl inducida por doxorrubicina (adriamicina).
En los ensayos in vitro realizados hasta la fecha se aplicaron nucleósidos sustituidos en posición 5 (es decir, análogos de base) siempre junto con uno o más citostáticos.
Del documento WO 01/07088A se conoce, además, la utilización de BVDU junto con fluoropirimidinas o Tomudex para el tratamiento de células resistentes.
Los documentos WO 96/23506 A (Fahrig Rudolf; Fraunhofer Ges Forschung (De); Steinkamp Zucht Ange) 8 de agosto de 1996; Clercq de E: "Potential of Bromovinyldeoxyuridine in Anticancer Chemotherapy" Anticancer Research, Helenic Anticancer Institute, Atenas'' Gr, vol. 6, Nº 4, julio de 1986 (1986-07), páginas 549-557, XP001070144, y Fahrig, Rudolf et. al.: "Prevention of adriamycin-induced mdr1 gene amplification and expression in mouse leukemia cells by simultaneous treatment with the anti-recombinogen bromovinyldeoxyuridine" Anti-Cancer Drug Design (2001), volumen fecha 2000, 15(5), 307-312, XP008030116, describen la administración simultánea de BVDU junto con otros compuestos antineoplásicos para prevenir la formación de resistencias frente al tratamiento con citostáticos: muestran sinergismo de BVDU con citostáticos cuando se administran simultáneamente.
Partiendo del estado actual de la técnica aquí descrito, el objetivo de la presente invención fue impedir la disminución del efecto apoptótico debida a la formación de resistencia, o al menos retrasarlo, y conseguir con ello una mejora frente a las formas de terapia conocidas del estado actual de la técnica.
Este objetivo se logra mediante la utilización descrita en la reivindicación 1. Las restantes reivindicaciones subordinadas muestran variantes ventajosas.
Según la invención, se facilita la utilización de BVDU con objeto de fabricar un fármaco para reforzar el efecto apoptótico de citostáticos después de la quimioterapia, cuando en la quimioterapia se utilizó como mínimo un citostático junto con BVDU.
Según la invención, en la quimioterapia se utilizó ya como mínimo un citostático junto con un fármaco conteniendo BVDU.
\newpage
BVDU [(E)-5-(2-bromovinil)-2'-deoxiuridina] puede utilizarse también en forma de sus sales. Un ejemplo de un profármaco de BVDU según la invención se representa en la fórmula general I:
1
BVDU se utiliza preferentemente en dosis que conducen a una concentración en sangre de entre 0,02 y 50 \mug/ml.
Pudo descubrirse sorprendentemente que después de la quimioterapia realizada, si las células siguen creciendo sólo con BVDU, su crecimiento se inhibe todavía más que si se hubiera seguido la quimioterapia con citostáticos. De manera totalmente inesperada, el efecto de los nucleósidos sustituidos en posición 5 (BVDU) se reforzó en lugar de disminuir.
Este efecto se comprobó mediante un sistema de screening. Este procedimiento de screening se basa en el tratamiento de células tumorales durante un ciclo de quimioterapia, a lo largo de un período preferentemente de 8 a 30 días, con dosis crecientes de un citostático y una dosis uniforme del inhibidor del exceso de expresión (BVDU). Después de esta combinación se retira el citostático y se continúa el tratamiento sólo con BVDU. Esta fase de recuperación (llamada también de "recovery") dura preferentemente entre 3 y 10 días. Los ciclos de quimioterapia de este tipo pueden llevarse a cabo hasta 6 veces seguidas.
Así pues, se produjo para el experto una sorprendente constelación de formas de tratamiento:
-
Nucleósidos sustituidos en posición 5 (BVDU) administrados solos no muestran ningún efecto.
-
Nucleósidos sustituidos en posición 5 (BVDU) administrados junto con citostático muestran un efecto.
-
Nucleósidos sustituidos en posición 5 (BVDU) administrados solos después de haberse administrado previamente junto con un citostático (fase de recuperación o "recovery phase"), muestran un efecto reforzado.
El efecto, es decir, la inhibición de la quimiorresistencia y el aumento de la quimiosensibilidad, puede describirse como el mantenimiento atóxico de la apoptosis inducida por citostáticos debido a la influencia en la expresión génica de determinados genes. Esto sucede mediante
1. Bloqueo de las "vías de supervivencia" ("survival pathways") en la fase de recuperación ("recovery").
2. Bloqueo de los enzimas asociados a la reparación del ADN.
3. Inducción de la actividad de la DT-diaforasa.
4. Expresión reducida de los enzimas generados por ATP en la fase de recuperación.
Respecto a 1) Los análogos de base, como BVDU, bloquean las "vías de supervivencia" preferentemente en la fase de recuperación del tratamiento conjunto después de la retirada de los citostáticos y fuerzan con ello el desarrollo de la apoptosis.
Mediante la tinción doble HOPI de células tumorales AH13r de rata, pudo demostrarse que citostáticos como doxorrubicina (DOX), mitoxantrona (MXA) o mitomicina C (MMC) desencadenan apoptosis. El tratamiento conjunto con el análogo de base (E)-5-(2-bromovinil)-2'-deoxiuridina (BVDU) estimula la apoptosis bloqueando las "vías de supervivencia" antiapoptóticas, que implican STAT3 y JUN-D.
Este efecto no aparece hasta la fase de recuperación (recovery phase) de las células, tal como se ve en el Ejemplo de referencia 2.
El Stat3 activado constitutivamente tiene un efecto oncogénico y contribuye al desarrollo de distintas enfermedades cancerígenas humanas. Esto sucede mediante la inhibición de la apoptosis. STAT3 facilita de esta manera la supervivencia de las células tumorales y hace a las células resistentes frente a una quimioterapia. En consecuencia, la inhibición de la "señalización por Stat3" induce apoptosis y aumenta la sensibilidad frente a los citostáticos.
Jun-D, un miembro de la familia de genes Jun, es un componente esencial del complejo de factores de transcripción "activador de proteína 1" (AP-1) con expresividad ubicua. Los fibroblastos primarios Jun-D^{(-/-)} muestran un envejecimiento prematuro y aumento de la apoptosis después de irradiación UV o tratamiento con TNF\alpha. Este resultado permite aventurar que JUN-D activa la "vía de supervivencia NFkappaB". Además, p202, que es regulado directamente por JUN-D, hace que los fibroblastos sean más resistentes frente a la apoptosis.
El tratamiento conjunto con BVDU redujo la expresión de ambas isoformas de JUN-D en aproximadamente una cuarta parte. Por el contrario, en la fase de recuperación (recovery phase) STAT3 estuvo regulado aproximadamente en dos tercios (Ejemplo de referencia 2).
Resulta particularmente impresionante el efecto en la fase de recuperación después del tratamiento conjunto con mitomicina C. El análogo de base reduce aquí el exceso de expresión del oncogén JUN-D al nivel de control (Ejemplo de referencia 2).
Respecto a 2) Análogos de base como BVDU bloquean DDX1. DDX1 es co-amplificado con MYCN y está sobreexpresado en tumores y líneas celulares de neuroblastoma (NB) y retinoblastoma. Los pacientes NB con amplificación tanto de DDX1 como de MYCN tienen peor pronóstico que los pacientes sólo con amplificación génica MYCN. DDX1 tiene, por consiguiente, un potencial oncogénico.
El tratamiento conjunto de MMC y BVDU reduce el exceso de expresión de UBE2N y APEX en aproximadamente un tercio. Las modificiaciones de UBE2N influyen en la resistencia frente a los daños en el ADN. APEX-nucleasa es un enzima reparador de ADN. El bloqueo de la expresión de APEX duplicó la citolisis y aumentó las roturas del ADN.
Respecto a 3) BVDU induce DT-diaforasa (Ejemplo de referencia 3). Ésta posee dos propiedades importantes para la quimioterapia. Por un lado activa los citostáticos de la clase de las quinonas y, por otro lado, reduce los efectos tóxicos inespecíficos basados en la aparición de especies de oxígeno reactivas.
El fallo del gen DT-D conduce, mediante la reducción de la expresión de p53 y p73, a una hiperplasia mielítica y en consecuencia a una reducción en los índices de apoptosis. Esto coincide con la observación de que un fenotipo de "resistencia multifármacos" multifactorial de células tumorales implica un descenso, y ningún aumento, de la expresión de la DT-diaforasa. Resulta interesante el hecho de que la actividad del enzima DT-D estabilice también las poblaciones de linfocitos. Este efecto podría repercutir favorablemente sobre la estabilización del sistema inmunológico de los pacientes durante la quimioterapia.
Muchos citostáticos, como por ejemplo DOX y MXA, perturban el estado redox y la respiración mitocondrial de las células cancerígenas. Esto conduce a la producción de especies de oxígeno reactivas (ROS). La súbita acumulación de ROS no afecta sólo a las células cancerígenas, sino también a todas las restantes células, con lo cual aparecen durante la quimioterapia efectos secundarios no deseados.
DT-D inactiva ROS y protege así a las células frente a ataques electrofílicos y ROS no específicos. Como indicio de este efecto de la BVDU sobre la reducción de los efectos secundarios no deseados en la quimioterapia se señala en el Ejemplo 4 el aumento de peso en las ratas tratadas con doxorrubicina + BVDU. Debido a los efectos secundarios tóxicos, el tratamiento único con DOX conduce a una pérdida de peso. Lo cierto es que con BVDU sólo pueden reducirse los efectos secundarios (posiblemente la cardiotoxicidad característica de DOX), pero no los efectos tóxicos sobre el tumor.
Respecto a 4) Mediante la alteración de la expresión de distintos enzimas en la fase de recuperación se mantiene el efecto citostático, incluso en ausencia de un citostático. Tal como se ve en el Ejemplo 5, aumenta la expresión de ocho genes y disminuye la de seis.
Los productos génicos influyen en la formación de microfilamentos, la diferenciación, la transducción de señales y la generación de ATP.
El objeto según la invención se explicará con más detalles mediante las figuras y los ejemplos siguientes.
La figura 1 muestra el efecto de un citostático solo y en combinación con BVDU sobre el número de células AH13r.
La figura 2 muestra, en una comparación con la Figura 1, los resultados con doxorrubicina (DOX), mitoxantrona (MXA) y metotrexato (MTX).
La figura 3 muestra un análisis de Western blot para analizar las "vías de supervivencia" con doxorrubicina (DOX).
La figura 4 muestra los análisis con mitomicina (MMC) equivalentes a los de la Figura 3.
La figura 5 muestra los resultados de la medición de la DT-diaforasa (DT-D), habiéndose utilizado doxorrubicina (DOX) sola o junto con BVDU.
La figura 6 muestra los análisis con metotrexato (MTX) equivalentes a los de la fig. 5.
Ejemplo 1
El tratamiento con BVDU aumenta la sensibilidad de las células de sarcoma AH13r frente a la apoptosis inducida por quimioterapia. Este efecto se mantiene incluso tras retirar el citostático en la llamada fase de recuperación (recovery).
Se expusieron las células AH13r a dosis crecientes del citostático mitomicina C (MMC). BVDU administrada sola no mostró ningún efecto tóxico. El tratamiento con MMC+BVDU condujo, después de tres ciclos de tratamiento, a una reducción en el número de células en comparación con el tratamiento con MMC sola. Este efecto inhibidor se mantuvo también tras la retirada del citostático en el siguiente ciclo, en la llamada fase de recuperación (recovery). Las células sin MMC y BVDU continuaron creciendo sin inhibición. Sin embargo, se inhibió fuertemente el crecimiento de aquellas que siguieron recibiendo BVDU (véase la figura 1).
Se obtuvieron resultados equivalentes con metotrexato (MTX), doxorrubicina (DOX) y mitoxantrona (MXA) (véase la figura 2).
La demostración de que la reducción en el número de células se debe a apoptosis se realizó mediante la doble tinción de Hoechst 33258/yoduro de propidio (Hopi).
Ejemplo de referencia 2
Estudiamos distintas "vías de supervivencia" mediante análisis de Western blot. Los análisis se llevaron a cabo con métodos estándar, tal como se describen en Sambrook et. al., 2001, Molecular Cloning (3ª edición). Diluciones de anticuerpos: P-STAT3 (Cell Signaling) 1:500, JUN-D (Santa Cruz, California) 1:1.000. La superior de las dos bandas de JUN-D muestra la "isoforma de longitud completa" y la inferior la "isoforma truncada" que es 48 aminoácidos más corta. Ambas isoformas pueden activar la transcripción, aunque la variante de "longitud completa" es más efectiva que la isoforma "truncada" (véase la figura 3).
El contenido de proteínas oncogénicas JUN-D y STAT3, determinado densitométricamente, se redujo en un cuarto y dos tercios respectivamente después del tratamiento con DOX en la fase de recuperación (r = recovery phase). En la recuperación ("recovery") se administra sólo BVDU, sin ningún citostático.
Un resultado equivalente se obtuvo en los ensayos con mitomicina C (MMC) (véase la figura 4).
En el ensayo con mitomicina C (MMC), la BVDU administrada en la recuperación provocó una inhibición completa del exceso de expresión de JUN-D al nivel de control inducido por MMC.
Ejemplo 3
La medición de la DT-diaforasa (DT-D) se realizó como NAD (P) H inhibible por dicumarol: diclorofenolindofenol reductasa, tal como se describe en Hodnick et al., Anal. Biochem. 252(1), 1997, 165-168. Analizamos extractos con un número igual de células que habían sido tratadas con DOX +/- BVDU, en busca de actividad DT-D. Las células tratadas con BVDU mostraron una actividad DT-D aproximadamente triple a la de las células del grupo de control o del grupo de las células tratadas sólo con DOX (véase la figura 5). (Referencia)
Resultados análogos se obtuvieron con mitoxantrona (MXA) y metotrexato (MTX). BVDU sola aumenta de manera constante la actividad DT-D, pero en parte sólo débilmente.
Los resultados con metotrexato (MTX) y células tumorales K562 humanas se indican en la figura 6. MB significa MTX + BVDU. Pasaje significa dilución y reacción de las células para posterior crecimiento. En el eje Y se representa la actividad DT-D relativa.
Ejemplo 4
La reducción de los efectos secundarios tóxicos de doxorrubicina (DOX) pudo demostrarse en el ensayo con ratas (véase la tabla 1). Se trataron ratas SD con dimetilbenzantraceno (DMBA). El crecimiento de los tumores inducidos con ello se inhibió mediante el tratamiento con DOX (1 mg/ kg). Durante el tratamiento y un día después de cada tratamiento, es decir en la fase de recuperación (recovery phase), cada uno de los animales recibió 15 mg/kg de BVDU.
TABLA 1
2
\vskip1.000000\baselineskip
Ejemplo 5
Listado de las proteínas influidas por el tratamiento con análogos de base y mitomicina C. Los resultados de la realización de una electroforesis bidimensional en gel se resumen en la tabla 2 siguiente.
\vskip1.000000\baselineskip
TABLA 2
3

Claims (6)

1. La invención se refiere a la utilización de (E)-5-(2-bromovinil)-2'-deoxiuridina (BVDU) y/o sus sales con objeto de obtener un fármaco para reforzar el efecto apoptótico de citostáticos después de finalizar la quimioterapia, en la que se emplea como mínimo un citostático junto con BVDU y/o sus sales, sin la administración adicional de un citostático.
2. Utilización según la reivindicación 1, caracterizada porque en la quimioterapia se han utilizado durante un período de tiempo definido dosis crecientes solas del citostático combinado con BVDU y/o sus sales y a continuación de la quimioterapia, es decir, en una fase de recuperación, se utiliza sola BVDU y/o sus sales.
3. Utilización según la reivindicación 2, caracterizada porque la duración de la fase de recuperación es de 3 a 10 días.
4. Utilización según una de las reivindicaciones 2 o 3, caracterizada porque la duración del ciclo de quimioterapia es de 8 a 30 días.
5. Utilización según la reivindicación 1, caracterizada porque como BVDU se utiliza un profármaco de la fórmula general I
4
6. Utilización según al menos una de las reivindicaciones 1 a 5, caracterizada porque BVDU y/o sus sales se utilizan a una dosificación que permite una concentración en sangre de entre 0,02 y 50 \mug/ml.
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