Перспективный циклопептид, аналог RGD, в лечение агрессивной формы опухоли (рака) мозга.

Cilengitide (Циленгитид, EMD 121974; CAS 188968-51-6) представляет собой препарат, разработанный и синтезированный в Техническом университете Мюнхена в сотрудничестве с фармацевтической компанией Merck KGaA в Дармштадте (Германия). Cilengitide является циклическим пептидом со следующей аминокислотной последовательностью cyclo[Arg-Gly-Asp-D-Phe-N(Me)Val] (эквивалентно cyclo(-RGDfV-)) [1].

Данный циклопептид является высокоселективным лигандом для α_v интегринов (αV, CD51) – мембранных белков, гликопротеинов из надсемейства интегринов. От интегринов зависит форма и подвижность клетки, также эти гликопротеины участвуют в регулировке клеточного цикла и играют важную роль в ангиогенезе (формировании новых кровеносных сосудов) и других аспектах биологии опухолей. В связи с этим, Cilengitide исследовался для лечения глиобластомы, где его эффект может проявляться путем подавления ангиогенеза и влияя на инвазию и пролиферацию опухоли [2, 3].

Главным фрагментом молекулы Cilengitide является фибриноген-связывающая последовательность RGD (-Arg-Gly-Asp-). Считается, что RGD является широко распространенной последовательностью распознавания, присутствующей в белках внеклеточного матрикса или патогенных бактериях, которая является критической для связывания с интегринами [3]. Фрагмент RGD опосредует межклеточную адгезию (слипание) и межклеточные контакты. Распознавание последовательности RGD в белке или пептиде сильно зависит от трехмерного расположения фармакофорных групп – Arg-гуанидин и Asp-карбоксилата. Циклические, конформационно ограниченные, RGD-пептиды, такие как Cilengitide, демонстрирующие высокое сродство к интегринам, конструируют (разрабатывают) в соответствии с подходом пространственного скрининга (подбора). D-аминокислоты, β-аминокислоты и N-метиламинокислоты в последовательностях таких пептидов используются в качестве элементов, вызывающих фиксацию конформационного равновесия [4].

Механизм действия Cilengitide изучен не до конца, но, по-видимому, циклопептид функционирует, ингибируя путь FAK/src/AKT, где FAK – киназа фокальной адгезии, семейство Src киназ представляет собой семейство нерецепторных тирозинкиназ, а Akt (протеинкиназа B) является серин/треонин-специфической протеинкиназой, которая играет ключевую роль во множестве клеточных процессах, таких как метаболизм глюкозы, апоптоз, пролиферация клеток, транскрипция и миграция клеток. Таким образом Cilengitide индуцирует апоптоз (программируемую гибель) в эндотелиальных клетках.

Доклинические исследования Cilengitide на мышах смогли продемонстрировать эффективную регрессию опухоли на примере глиобластомы (опухоль головного мозга) [5]. В контрольной группе серийные срезы мозга показали, что размер опухоли оставался неизменным (1–2 мм³) в течение 30–40 дней. Затем контрольные опухоли демонстрировали экспоненциальный рост до объема 120 мм³ со смертью мышей через 8–9 недель. Напротив, объем опухоли у мышей, которым вводили Cilengitide, сохранялся на уровне 1–2 мм³ в течение всего времени эксперимента. Cilengitide оказался очень эффективен в подавлении роста кровеносных сосудов, тем самым контролируя ортотопический (неравномерный) рост глиобластомы [5].

В испытаниях на животных, Cilengitide в модели глиобластомы на крысах, подвергнутых ксенотрансплантации (трансплантации опухолевой ткани), оказался способен усиливать цитотоксические эффекты облучения, когда Cilengitide вводили до проведения лучевой терапии. В сочетании с облучением, Cilengitide ингибировал экспрессию интегрина, синергетически улучшая цитотоксическое действие ионизирующего излучения при глиобластоме [6]. Также синергетический эффект наблюдался на мышах, подвергнутых ксенотрансплантации рак молочной железы [2]. В качестве монотерапии, Cilengitide не изменял рост опухоли по сравнению с необработанными мышами, но в сочетании с облучением увеличивал эффективность лечения, при этом уровень излечения мышей увеличивался с 15 до 53%. Анализ опухолей у мышей этой группы показал значительное увеличение апоптоза опухолевых и эндотелиальных клеток через 5 дней после начала эксперимента. Пролиферация была снижена через 6 дней по сравнению с опухолями мышей, получавших лишь облучение. Плотность микрососудов в опухолях не отличалась в обеих группах. Авторы особо подчеркивают высокую терапевтическую синергию, достигнутую без возникновения дополнительной токсичности [2].

Позже была проведена серия клинических испытаний препарата на пациентах. Всего в базе ClinicalTrials.gov числится 30 таких исследований, из которых полностью завершено 19.

Cilengitide в дозе 2000 мг хорошо переносится в сочетании с облучением и темозоломидом у пациентов (112 человек) с недавно диагностированной глиобластомой, независимо от статуса промотора MGMT [7]. Метилирование промотора O⁶-метилгуанин-ДНК-метилтрансферазы (MGMT) является предполагаемым прогностическим маркером успешности терапии глиобластомы [7]. Расчетная средняя выживаемость в группе, получавшей дозу 500 мг, составила 17,4 месяца по сравнению со средней выживаемостью, равной 20,8 месяца, в группе, получавшей 2000 мг.

 В исследовании фазы I/IIa в группе из 52 пациентов (средний возраст 57 лет; 62% мужчин) добавление Cilengitide к стандартному лечению вновь диагностированной глиобластомы (хирургическая резекция с последующей темозоломидной и лучевой терапией; Cilengitide в дозе 500 мг вводился в виде 1-часовой внутривенной инфузии два раза в неделю на 1 и 4 или 2 и 5 дни, начиная с 1 недели перед химиолучевой терапией и продолжая до конца адъювантной темозоломидной терапии – до 35 недель, Cilengitide вводили примерно за 2 часа до темозоломида; облучение – примерно через 60 минут после темозоломида) улучшает выживаемость без прогрессирования и общую выживаемость у пациентов с метилированием промотора MGMT [8].

Фаза II исследований продемонстрировала, что Cilengitide может найти применение как потенциальный монопрепарат у пациентов с рецидивирующей глиобластомой [9] благодаря высокому внутриопухолевому содержанию лекарства, при назначении 2000 мг Cilengitide дважды в неделю [10].

Однако в последующем исследовании было показано, что Cilengitide, по-видимому, не изменяет характер прогрессирования глиобластомы [11], и в рандомизированном контролируемом многоцентровом клиническом исследовании EORTC фазы III, включающем более 500 пациентов в 23 странах, добавление Cilengitide к стандартной медицинской терапии не улучшало общую выживаемость у пациентов с недавно диагностированной глиобластомой и метилированным статусом промотора MGMT [12]. Исследование III фазы CORE у пациентов с недавно диагностированной глиобластомой и неметилированным статусом промотора MGMT [13] было остановлено ввиду отсутствия однозначных доказательств эффективности введения Cilengitide на фоне стандартного лечения [11, 14]. Тем не менее, интегрины остаются потенциальной мишенью для лечения глиобластомы. Европейское агентство по лекарственным средствам предоставило Cilengitide статус орфанного препарата, т.е, лекарственного препарата, предназначенный для лечения редкого заболевания [15].

Однако разочаровывающие результаты 2013–2014 годов не остановили дальнейшие исследования данного циклопептида. В 2017 году была осуществлена фаза I исследования комбинации Cilengitide и паклитаксела у пациентов с распространёнными солидными опухолями [16]. Пациентам с прогрессирующим заболеванием при стандартном лечении, назначались две разных дозы Cilengitide (2000 мг внутривенно один или два раза в неделю) в сочетании с фиксированной еженедельной дозой паклитаксела (90 мг/м² внутривенно). Cilengitide в комбинации с паклитакселом переносился хорошо и явно наблюдалась противоопухолевая активность. Авторы рекомендовали дозу для проведениея фазы II – Cilengitide по 2000 мг дважды в неделю с еженедельным введением паклитаксела (90 мг/м²) [16].

В 2019 году была проведена сравнительная оценка влияния Cilengitide на первичную культуру плоскоклеточного рака головы и шеи (HNSCC) и на клеточные линии HNSCC [17]. Cilengitide значительно ингибировал пролиферацию клеток HNSCC в зависимости от дозы (50 мкМ и 100 мкМ). При равной концентрации Cilengitide подавлял пролиферацию первичных культуральных клеток даже сильнее, чем пролиферацию клеточных линий, что позволяет предположить, что первичные культуральные клетки сохраняют больше своих внутренних биологических характеристик, чем клеточные линии.

Таким образом, несмотря на некоторую противоречивость результатов клинических испытаний разных лет, RGD-содержащие низкомолекулярные синтетические пептиды, такие, как Cilengitide, в ближайшем будущем могут рассматриваться в качестве потенциальных препаратов при химиотерапии опухолей. Тем не менее, изучение роли Cilengitide в онкотерапии все еще находится на ранних стадиях, и необходимы дальнейшие подробные исследования его полезных свойств как монопрепарата, так и в комбинации со стандартными схемами лечения. В целом, пептидные препараты имеют прекрасные перспективы для применения в лечении различных тяжелых заболеваний, включая онкологические [18, 19].

Дополнительно:

1.         SAFETY DATA SHEET. Cilengitide. 2017, Cayman Chemical Company: USA.

2.         Burke, P.A., DeNardo, S.J., Miers, L.A., Lamborn, K.R., Matzku, S., DeNardo, G.L., Cilengitide targeting of alpha(v)beta(3) integrin receptor synergizes with radioimmunotherapy to increase efficacy and apoptosis in breast cancer xenografts. Cancer research, 2002. 62(15): p. 4263-4272.

3.         Goodman, S.L., Hölzemann, G., Sulyok, G.A.G., Kessler, H., Nanomolar Small Molecule Inhibitors for αvβ6, αvβ5, and αvβ3 Integrins. Journal of Medicinal Chemistry, 2002. 45(5): p. 1045-1051. DOI: 10.1021/jm0102598.

4.         Sewald, N., Jakubke, H.-D., Peptides from A to Z. A Concise Encyclopedia. 2008, Darmstadt: WILEY-VCH Verlag GmbH & Co. KGaA. p. 400.

5.         Yamada, S., Bu, X.-Y., Khankaldyyan, V., Gonzales-Gomez, I., McComb, J.G., Laug, W.E., Effect of the angiogenesis inhibitor Cilengitide (emd 121974) on glioblastoma growth in nude mice. Neurosurgery, 2006. 59(6): p. 1304-1312. DOI: 10.1227/01.NEU.0000245622.70344.BE.

6.         Mikkelsen, T., Brodie, C., Finniss, S., Berens, M.E., Rennert, J.L., Nelson, K., Lemke, N., Brown, S.L., Hahn, D., Neuteboom, B., Goodman, S.L., Radiation sensitization of glioblastoma by Cilengitide has unanticipated schedule-dependency. International Journal of Cancer, 2009. 124(11): p. 2719-2727. DOI: 10.1002/ijc.24240.

7.         Nabors, L.B., Mikkelsen, T., Hegi, M.E., Ye, X., Batchelor, T., Lesser, G., Peereboom, D., Rosenfeld, M.R., Olsen, J., Brem, S., Fisher, J.D., Grossman, S.A., for the New Approaches to Brain Tumor Therapy Central Nervous System, C., A safety run-in and randomized phase 2 study of Cilengitide combined with chemoradiation for newly diagnosed glioblastoma (NABTT 0306). Cancer, 2012. 118(22): p. 5601-5607. DOI: 10.1002/cncr.27585.

8.         Stupp, R., Hegi, M.E., Neyns, B., Goldbrunner, R., Schlegel, U., Clement, P.M.J., Grabenbauer, G.G., Ochsenbein, A.F., Simon, M., Dietrich, P.-Y., Pietsch, T., Hicking, C., Tonn, J.-C., Diserens, A.-C., Pica, A., Hermisson, M., Krueger, S., Picard, M., Weller, M., Phase I/IIa Study of Cilengitide and Temozolomide With Concomitant Radiotherapy Followed by Cilengitide and Temozolomide Maintenance Therapy in Patients With Newly Diagnosed Glioblastoma. Journal of Clinical Oncology, 2010. 28(16): p. 2712-2718. DOI: 10.1200/JCO.2009.26.6650.

9.         Reardon, D.A., Fink, K.L., Mikkelsen, T., Cloughesy, T.F., O’Neill, A., Plotkin, S., Glantz, M., Ravin, P., Raizer, J.J., Rich, K.M., Schiff, D., Shapiro, W.R., Burdette-Radoux, S., Dropcho, E.J., Wittemer, S.M., Nippgen, J., Picard, M., Nabors, L.B., Randomized Phase II Study of Cilengitide, an Integrin-Targeting Arginine-Glycine-Aspartic Acid Peptide, in Recurrent Glioblastoma Multiforme. Journal of Clinical Oncology, 2008. 26(34): p. 5610-5617. DOI: 10.1200/JCO.2008.16.7510.

10.       Gilbert, M.R., Kuhn, J., Lamborn, K.R., Lieberman, F., Wen, P.Y., Mehta, M., Cloughesy, T., Lassman, A.B., DeAngelis, L.M., Chang, S., Prados, M., Cilengitide in patients with recurrent glioblastoma: the results of NABTC 03-02, a phase II trial with measures of treatment delivery. Journal of Neuro-Oncology, 2012. 106(1): p. 147-153. DOI: 10.1007/s11060-011-0650-1.

11.       Eisele, G., Wick, A., Eisele, A.-C., Clément, P.M., Tonn, J., Tabatabai, G., Ochsenbein, A., Schlegel, U., Neyns, B., Krex, D., Simon, M., Nikkhah, G., Picard, M., Stupp, R., Wick, W., Weller, M., Cilengitide treatment of newly diagnosed glioblastoma patients does not alter patterns of progression. Journal of neuro-oncology, 2014. 117(1): p. 141-145. DOI: 10.1007/s11060-014-1365-x.

12.       «Phase III Trial of Cilengitide Did Not Meet Primary Endpoint in Patients With Newly Diagnosed Glioblastoma, Date accessed: 3/24/2014.»

13.       Cilengitide combined with standard treatment for patients with newly diagnosed glioblastoma and methylated O6-methylguanine-DNA methyltransferase (MGMT) gene promoter: Key results of the multicenter, randomized, open-label, controlled, phase III CENTRIC study. ASCO Meeting Library. 2013 [cited 2020-02-13. Available from: https://meetinglibrary.asco.org/record/83828/abstract.

14.       Stupp, R., Hegi, M.E., Gorlia, T., Erridge, S.C., Perry, J., Hong, Y.-K., Aldape, K.D., Lhermitte, B., Pietsch, T., Grujicic, D., Steinbach, J.P., Wick, W., Tarnawski, R., Nam, D.-H., Hau, P., Weyerbrock, A., Taphoorn, M.J.B., Shen, C.-C., Rao, N., Thurzo, L., Herrlinger, U., Gupta, T., Kortmann, R.-D., Adamska, K., McBain, C., Brandes, A.A., Tonn, J.C., Schnell, O., Wiegel, T., Kim, C.-Y., Nabors, L.B., Reardon, D.A., van den Bent, M.J., Hicking, C., Markivskyy, A., Picard, M., Weller, M., Cilengitide combined with standard treatment for patients with newly diagnosed glioblastoma with methylated MGMT promoter (CENTRIC EORTC 26071-22072 study): a multicentre, randomised, open-label, phase 3 trial. The Lancet Oncology, 2014. 15(10): p. 1100-1108. DOI: 10.1016/S1470-2045(14)70379-1.

15.       Vlieghe, P., Lisowski, V., Martinez, J., Khrestchatisky, M., Synthetic therapeutic peptides: science and market. Drug Discovery Today, 2010. 15(1): p. 40-56. DOI: 10.1016/j.drudis.2009.10.009.

16.       Haddad, T., Qin, R., Lupu, R., Satele, D., Eadens, M., Goetz, M.P., Erlichman, C., Molina, J., A phase I study of Cilengitide and paclitaxel in patients with advanced solid tumors. Cancer Chemotherapy and Pharmacology, 2017. 79(6): p. 1221-1227. DOI: 10.1007/s00280-017-3322-9.

17.       Zhang, L., Gülses, A., Purcz, N., Weimer, J., Wiltfang, J., Açil, Y., A comparative assessment of the effects of integrin inhibitor Cilengitide on primary culture of head and neck squamous cell carcinoma (HNSCC) and HNSCC cell lines. Clinical and Translational Oncology, 2019. 21(8): p. 1052-1060. DOI: 10.1007/s12094-018-02025-3.

18.       Qvit, N., Rubin, S.J.S., Urban, T.J., Mochly-Rosen, D., Gross, E.R., Peptidomimetic therapeutics: scientific approaches and opportunities. Drug discovery today, 2017. 22(2): p. 454-462. DOI: 10.1016/j.drudis.2016.11.003.

19.       Guidotti, G., Brambilla, L., Rossi, D., Peptides in clinical development for the treatment of brain tumors. Current Opinion in Pharmacology, 2019. 47: p. 102-109. DOI: 10.1016/j.coph.2019.02.007.