Výzkum a vývoj nových léčiv
Protinádorová léčiva, například taxol, camptothecin, podophylotoxiny, deriváty platiny a alkaloidy z Vinca rosea, patří mezi nejdůležitější součásti léčebných protokolů nemocných s maligním onemocněním. Přes úspěchy dosažené jejich použitím v klinické praxi, zůstávají výsledky protinádorové léčby nadále neuspokojivé a vyžadují aktivní přístup ze strany lékařů a vědeckých pracovníků při hledání nových preparátů s novými mechanismy účinku, menší toxicitou a schopností odolávat mechanismům odpovědným za navození rezistence nádoru na cytostatika. Naše úsilí je v tomto směru zaměřeno jednak na vývoj léčiv s novým mechanismem účinku (inhibitory cyklin-dependentních kináz, deriváty kyseliny betulinové, některé fytochemikálie s protinádorovým účinkem), na zlepšování struktury a biologických vlastností známých cytostatik (deriváty taxanů) a také na vývoj léčebných postupů založených na imunoterapii s využitím synteticky modifikovaných nádorových antigenů ve formě protinádorových vakcín.
1. Inhibitory cyklin-dependentních kináz
Vývoj specifických inhibitorů cyklin-dependentních kináz - deriváty purinu.
Cyklin-dependentní kinázy (CDK) hrají klíčovou úlohu v regulaci buněčného cyklu a jsou zodpovědné za přechod buňky do S a M fáze. Bylo prokázáno, že vzrůst aktivity anebo dočasná abnormální aktivace - případně porucha inhibice - CDK vede s velkou pravděpodobností ke vzniku nádorů. Cyklin-dependentní kinázy přímo interagují s onkogeny i nádorovými supresory (pRb, p53). Naopak, overexprese přirozených inhibitorů CDK, např. proteinu p21Cip1/Waf1, brání proliferaci nádorových buněk. Zjištění této skutečnosti proto stimulovalo hledání syntetických inhibitorů CDK proteinu. Objev olomoucinu (Veselý et al., 1994) stal na počátku vývoje nové generace protinádorových látek založených na specifické inhibici proteinkináz homologních s CDC2. Následný vývoj vedl k vývoji dalších, mnohem účinnějších a specifičtějších inhibitorů CDK, jakými jsou např. roskovitin, bohemin a purvanalol.
Naším cílem je vyvinout nové, ještě účinnější inhibitory CDK, zejména ty, které budou vykazovat vysokou protinádorovou účinnost in vitro a in vivo a budou mít rovněž vhodné farmakokinetické, farmakodynamické a toxikologické parametry. Studujeme molekulární mechanizmy účinku těchto inhibitorů, antimitotické a imunosupresivní účinky in vitro a in vivo na řadě modelových systémů.
Současný stav projektu:
Ve screeningovém systému byla do fáze I klinického testování na základě vhodných farmakologických vlastností a dostatečné účinnosti vybrána látka bohemin – trisubstituovaný derivát purinu. Bohemin úspěšně prošel preklinickým zkoušením. Látka je účinná v širokém spektru nádorových modelů, je minimálně toxická. Maximální tolerovaná dávka se v závislosti na druhu a pohlaví zvířete pohybuje mezi 150-300 mg/kg a klíčovou toxicitou je na rozdíl od jiných cytostatik sedativní účinek látky. Byla vypracovaná klinicky použitelná formulace léčiva a jeho stabilitní studie. V současnosti se vyrábí klinická šarže pod správnou výrobní praxí a následně budeme žádat o povolení fáze I klinického zkoušení Státní ústav pro kontrolu léčiv.
Dále vyvíjíme skupinu tetrasubstituovaných derivátů se silnou inhibiční aktivitou vůči cyklin-dependentním kinázám o kterých předpokládáme lepší farmakokinetické vlastnosti a které byly nedávno rovněž patentovány.
Patenty
Meijer L., Strnad, M.: Novel purine derivates having, in particular, antiproliferative properties, and biological uses thereof. 25 rue Edouard-Corbiere, F-29650 Roscoff, Francie, CNRS, 1997, s.53. Licencován fa. Cyclacel – protinádorová účinnost, fa. Calbiocem – jako výzkumná chemikálie, La Roche – na léčbu Alzheimerovy choroby, atd.
Havlíček, L., Hanuš, J., Hajdúch, M., Kryštof, V., Strnad, M.: Tetrasubstituted adenine derivatives as synthetic inhibitors of cyclin dependent kinases. 1999, Applied in the Czech Republic
Havlíček, L., Hanuš, J., Hajdúch, M., Kryštof, V., Strnad, M.: Tetrasubstituted adenine derivatives as synthetic inhibitors of cyclin dependent kinases. 2000, PCT application WO 00/43394
Havlíček, L., Hajdúch, M., Strnad, M.: Cyclin dependent kinase inhibitor. 1998, Applied in Australia, Canada, Japan, Korea and USA
2. Deriváty kyseliny betulinové
Vývoj derivátů kyseliny betulinové – betulininů
Další skupinou protinádorových léčiv, která v současnosti vyvíjíme jsou deriváty kyseliny betulinové. Průběžný screening prováděný skupinou National Cooperative Natural Product Drug Discoverv Group při National Cancer Institute (NIH, USA) odhalil testováním více než 2500 extraktů z různých rostlin, že extrakt z kůry Ziziphus mauritiana Lam. (Rhamnaceae) vykazuje v cytotoxickém testu provedeném na panelu lidských nádorových linií selektivní aktivitu vůči buňkám lidského melanomu. Jako klíčová látka odpovídající za biologické účinky směsného extraktu byla identifikována kyselina betulinová (3β-hydroxylup-20(29)-en-28-ová kyselina). Kyselina betulinová (BA) patří mezi triterpeny lupanového typu, mezi kterými byla identifikována celá skupina biologicky aktivních látek. Řada derivátů BA vykazuje významnou anti-HIV aktivitu.
Při náhodném screeningu biologické aktivity triterpenoidních sloučenin z chemické knihovny připravené na Katedře organické chemie UK v Praze (Mgr. Jan Šarek) byla objevena struktura (JS8) - derivát kyseliny betulinové - s výrazně vyšším cytotoxickým účinkem (20-60x). K našemu velkému překvapení však derivát JS8 vykazoval antiproliferační účinek vůči celé řadě nádorových linií i primárních nádorových buněk izolovaných od pacientů s nádorovým onemocněním a jeho účinnost není omezena na maligní melanom jako u BA. Protinádorová aktivita JS8 je tak podstatně širší než BA. Morfologická kontrola tkáňových kultur s JS8 naznačila, ze mechanizmem buněčné smrti by mohla být apoptóza - programovaná buněčná autodestrukce. Následně bylo připraveno větší množství derivátu JS8 a byla otestována jeho in vivo aktivita na modelu myšího melanomu B16. Předběžné výsledky naznačují, že tato látka je v použitém dávkovacím a aplikačním schématu přibližně stejně účinná jako taxol, jedno z nejúčinnějších cytostatik vůbec. Další analýzu účinku jsme provedli na úrovni buněčného cyklu. Zjistili jsme, že tyto látky mají zcela unikátní schopnost indukovat defosforylaci a tím inaktivaci Rb proteinu - jednoho z nejdůležitějších onkoproteinů kontrolujících růst nádorových buněk. V současnosti pracujeme na dalším zpřesnění mechanizmu účinku těchto látek, které může přispět k lepšímu pochopení regulace buněčného cyklu na Gl/S rozhraní v normálních i nádorových buňkách.
Současný stav projektu:
V současnosti máme izolovaných 5 kandidátních molekul, které vstupují do preklinického zkoušení.
Patenty:
Hajdúch, M., Šarek, J.: Betulinines I. Applied in Great Britain, P008839GB, May 23, 2000
Hajdúch, M., Šarek, J.: Betulinines II. Applied in Great Britain, P008840GB, May 23, 2000
Hajdúch, M., Šarek, J.: Betulinines III. Applied in Great Britain, P008841GB, May 23, 2000
Hajdúch, M., Šarek, J.: Betulinines I. PCT Application, May 23, 2001
Hajdúch, M., Šarek, J.: Betulinines II. PCT Application, May 23, 2001
Hajdúch, M., Šarek, J.: Betulinines III. PCT Application, May 23, 2001
3. Deriváty taxánů
4. Fytochemikálie s protinádorovým účinkem
5. Protinádorové vakcíny