Protinádorová léčiva I FarmChem07 •Nádorová onemocnění a jejich příčiny •Charakteristiky nádorových buněk •Léčba nádorových onemocnění •Protinádorová léčiva –mechanismus účinku –toxicita •Prevence nádorových onemocnění • Rakovina •= celá řada různých onemocnění (zatím klasifikováno 917 typů, může jich ale být i více), jejichž společnou charakteristikou je rychlý a nekontrolovaný růst a množení buněk (buněčná proliferace) •Zahrnuje: –pevné (solidní) primární zhoubné nádory (maligní tumory, karcinomy) –hematologické malignity (leukemie, lymfomy) –metastázy (sekundární nádory) •Druhá (v některých vyspělých zemích i první) nejčastější příčina úmrtí –Obecné trendy •nárůst počtu onemocnění (v ČR 2,5% ročně, ve světě ~ 11%) – příčiny – stárnutí populace • – účinnější vyhledávání nemocných • – rizikové faktory – personální – nezdravý životní styl • – environmentální – znečištění životního prostředí •přes nárůst počtu onemocnění stagnace i pokles mortality, růst doby přežití, rakovina přestává být akutním a začíná být chronickým onemocněním •velký rozvoj výzkumu, vývoje, výroby a používání protinádorových léčiv –význam protinádorových léčiv v terapii roste –mezi nově povolovanými léčivy převládají protinádorová léčiva (FDA 2019: 24%) – v minulosti malý, nyní značný zájem farmaceutických firem (~ 800 ve fázi vývoje) – výzkum, vývoj a výroba protinádorových léčiv začaly být pro firmy výhodné – farmaceutické firmy často spolupracují s akademickými pracovišti – vyšší účinek, vyšší selektivita nových léčiv (cílená/směrovaná, „biologická“ léčiva) – personalizovaná terapie umožněná doprovodnou diagnostikou • Příčiny úmrtí ve světě – srovnání 1990 a 2010 • • • • • • • • • • • • • • • • • • • • • • • • • Pramen: WHO, The Global Burden of Disease, 2010 Struktura standardizované úmrtnosti v ČR • Zdroj: Zdravotnická ročenka ČR 2018 • •Proti údajům z roku 2017 sice vzrostla v ČR incidence onemocnění zhoubnými nádory, ale mortalita se snížila (u mužů klesla standardizovaná úmrtnost z 26,6% na 24,1%, u žen z 24,7% na 21,9%) • Nádorová onemocnění v Evropě v r. 2012 Srovnání incidence a mortality • • • • • • •Muži Ženy Hlavní rizikové faktory přispívající ke vzniku nádorových onemocnění • • • • • •Grafy ukazují podíl jednotlivých faktorů na celkovém riziku vzniku rakoviny • Rizikové faktory •Nevhodná strava + nevhodná úprava potravin •červené maso, živočišné tuky (cholesterol jako prekurzor estrogenů) •vznik kancerogenních látek při tepelné úpravě (heterocyklické látky a polyaromáty v • přepálených tucích, akrylamid v chipsech, atd.) •dusitany a dusičnany v uzeninách (nitrosaminy) •kontaminace (aflatoxiny a další mykotoxiny) •nedostatek ovoce a zeleniny (organismu se nedostávají antioxidanty) •Kouření •Alkohol •Obezita a nedostatek pohybu •Záření •ultrafialová složka slunečního záření, UV lampy v soláriích •CT, rentgenologická vyšetření •radioaktivita (radon, radioaktivní horniny, radioaktivní spad) •Infekce •papiloma viry, HIV (Kaposiho sarkom) •Helicobacter pylori (primárně způsobuje žaludeční vředy, následně i nádory žaludku) •Pracovní prostředí •minerální vlákna (asbest) •rozpouštědla (benzen, halogenované uhlovodíky) •těžké kovy (kadmium, chrom, železo – vznik radikálů) •Environmentální faktory •Genetická predispozice • děděné mutované geny, např. BRCA1 a BRCA2) Falešná rizika •Podle nedávného průzkumu ve Spojeném království považuje za příčinu výskytu rakoviny: •43% respondentů stres •42% potravinářské přísady („éčka“) •35% elektromagnetické záření •34% stravu připravenou z geneticky modifikovaných organismů •19% stravu připravovanou v mikrovlnných troubách •18 % nápoje z plastových lahví • •Přitom např. 88% respondentů správně považuje za rizikový faktor aktivní kouření, 80% pasivní kouření a 60% UV složku slunečního záření • Podceňovaná rizika - některé „léčivé“ byliny Kostivalové masti – v Německu jen na lékařský předpis! . Yeong M.L., et al. (1990). "Hepatic veno-occlusive disease associated with comfrey ingestion". Journal of Gastroenterology and Hepatology 5 (2): 211-4 Podceňovaná rizika - některé „léčivé“ byliny Podražec – podobně jako u kostivalu v ČR chybí ochrana spotřebitelů •Nabídka 50gramového balení sušené natě podražce stránkách obchodu se převážně léčivými rostlinami Wendys.cz. •Na sáčku je sice poznámka „Pouze zevně“, ale na stránkách dodavatele se dočtete: „Podražec působí silně hojivě, vnitřně podáván posiluje imunitu a působí i protikřečově, zejména v oblasti trávícího ústrojí." •O něco dražší produkt z podražce nabízí Spektrum zdraví. Proti křečím má pomáhat nálev: 1/2 čajové lžičky sušené byliny na šálek vřelé vody, max. 4 x denně. • •Podražec obsahuje kyselinu aristolochovou, která je silným kancerogenem! • • http://osel.cz/_popisky/133_/s_1334148453.gif Příčiny vzniku nádorových onemocnění •Genetické změny - mutace –genové –chromosomální –genomové • Důsledek chyb při replikaci nebo působení mutagenních faktorů • Jedna mutace nestačí, nutná je kumulace změn! • Mapování nádorového genomu: 1700 specifických mutací genů •Þ Se vznikem a růstem nádorů může úzce souviset až 400 mutací genů •aktivace protoonkogenů na onkogeny (asi 100 genů, stačí mutace v jedné alele) •inaktivace tumorsupresorových genů (asi 40 genů, nutná mutace v obou alelách) •inaktivace genů kódujících enzymy zajišťující opravu poškozené DNA •multiplikace genů kódujících růstové faktory a/nebo jejich receptory •translokace vedoucí ke vzniku fúzních genů – Þ Výsledek: Ønarušení mechanismů apoptózy (buněčné smrti) Øzesílení signálů k buněčnému dělení, Øtrvalé předávání instrukcí k buněčnému dělení (nezávislé na mitogenních podnětech) Ønarušení imunitní obrany organismu (poruchy v imunitním systému) Ønarušení tvorby bílkovin zajišťujících separaci chromosomů při dělení buněk • •Epigenetické změny • Ovlivnění transkripce (nemění se geny, ale přístup k nim) •RNA interference • „Umlčování“ genů – blokování translace • Genové (bodové) mutace •Příčiny: ‒ chyby při replikaci ‒ ‒ ‒ ‒vliv mutagenních faktorů •Záměna bází – jednonukleotidový polymorfismus •Příklad: • NÁŠ IVO DAL VEN HŮL NÁŠ IVA DAL VEN HŮL • NÁŠ IVO DAR VEN HŮL • VÁŠ IVO DAL VEN HŮL • NÁŠ IVO DAL VEN KŮL • Þ záměna aminokyseliny v bílkovině, bílkovina může zůstat funkční, • ale se změněnou aktivitou nebo zcela ztratí původní funkčnost •Změna čtecího rámce → nefunkční gen Þ nefunkční bílkovina –Vložení 1-2 párů bází: NÁM ŠIV ODA LVE NHŮ L… –Vyjmutí 1-2 párů bází: NŠI VOD ALV ENH ŮL… – Záměna vedoucí ke vzniku „stop“ kodonu (UAA, UAG, UGA) –Þ předčasné ukončení procesu translace – bílkovina ztrácí funkčnost • • • • • • Chromosomální mutace Přestavba struktury chromosomů Þ změny počtu kopií genu / ovlivnění exprese genů / vznik fúzních genů spojený se vyřazením regulace buněčných procesů • • • • Genomové mutace v nádorových buňkách • Epigenetické změny – ovlivnění přepisu genů • Epigenetické změny •methylace DNA • cytosin → 5-methylcytosin – methylace brání vazbě transkripčních faktorů •změny histonů • acylace, deacylace, fosforylace, methylace koncových aminoskupin – snížená/zvýšená • adheze DNA k bázickým histonům – ovlivnění replikace a/nebo transkripce DNA • • • • •RNA interference (siRNA, miRNA, popř. jiné nekódující RNA) •umlčení genů • • • •Epigenetické změny a RNA interference: •genetický kód se nemění •je ovlivněna transkripce a translace – potlačení nebo naopak usnadnění replikace a exprese genů, „umlčování“ genů • Nádorová transformace buněk –důsledek kombinace více mutací a epigenetických změn –protoonkogeny → onkogeny (ke změně může stačit i jediná mutace) – ras: GCG GGC GGT → GCG GTC GGT –tumorsupresory, geny kódující reparační enzymy → ztráta funkčnosti –mapování nádorového genomu: více než 10% genů je mutovaných nalezeno 1700 mutací specifických pro nádorové buňky ~ 380 genů může souviset s nádorovou transformací –geny kódující růstové faktory nebo bílkoviny regulující buněčné dělení → multiplikace –v nádorových buňkách je ~ 80 genů multiplikovaných (u ~ 15 multiplikovaných genů prokázán vztah k nádorové transformaci a proliferaci nádorových buněk) –epigenetické změny – znesnadnění replikace a transkripce –RNA interference – umlčení genů –ztráta heterozygotnosti – zvýšení pravděpodobnosti nádorové transformace –geny v chromosomech ve dvojicích – alelách –rozdíly v genech obou alel – heterozygotnost –při mutaci genu v jedné alele může nemutovaný gen druhé alely kódovat funkční protein –(pravděpodobnost současné mutace genů v obou alelách 1 : 1012) –ale: může docházet k seřazení genů vedle sebe a následné rekombinaci homologní DNA – → výsledkem pak je, že v obou alelách jsou stejné geny – homozygotnost (pravděpodobnost ztráty heterozygotnosti: 1 : 103) –Þ postupné hromadění změn i nádorově změněných buněk • • • • • • • • • Onkogenese •Vznik primárního nádoru • • • • Metastázování • (vznik sekundárních nádorů) •Buňky primárního nádoru pronikají do cév •a krevním oběhem se šíří do dalších tkání • • • • • • • • • • • •http://www.sciencemuseum.org.uk/exhibitions/lifecycle/77.asp Charakteristiky nádorových buněk vztráta funkčnosti nebo „umlčení“ tumorsupresorových genů vmutace měnící protoonkogeny na onkogeny vamplifikace a nadměrná exprese některých genů vepigenetické změny a „RNA interference“ • Ø ztráta diferenciace (některé rysy embryonálních buněk) Ø rychlý a nekontrolovaný růst Ø malá závislost/nezávislost růstu a dělení na vnějších signálech Ø invazivní charakter (nerespektování integrity tkání) Ø nedostatečná soudržnost buněk v nádorové tkáni (metastázování) Ø únik před imunitní obranou organismu Ø genetická nestabilita, klonální charakter, rezistence Ø podpora angiogenese (růstu nových cév v nádoru) Ø vysoká spotřeba živin, změny metabolismu Ø nesmrtelnost Ÿaktivita telomerasy Ÿnarušení mechanismů buněčné smrti (apoptózy) – nefunkční p53 • Ø • Léčba nádorových onemocnění vcirurgický zákrok vradioterapie vchemoterapie vhormonální terapie protinádorová léčiva vimunoterapie vgenová terapie vpodpůrná a doprovodná léčba •Citlivost vůči chemoterapii è7-8% nádorů (20% s kožními nádory) – kurativní účinek (úplné vyléčení) – méně časté typy postihující děti a pacienty nižšího věku è25-28% nádorů – paliativní účinek (nevede k úplnému vyléčení, vyvolává však regresi nádoru, zvyšuje dobu přežití a kvalitu života) è30-35 % nádorů – nejednoznačné výsledky (může, ale nemusí být účinná, může sloužit jako doplňková léčba) è20% nádorů – malá citlivost na dosavadní typy protinádorových léčiv •Se zaváděním nových léčiv se účinnost chemoterapie zvyšuje! • • Možnosti chemoterapie a léky ve vývoji - výskyt vybraných typů nádorů a 5leté přežití pacientů • Účinky protinádorových léčiv a způsoby protinádorové terapie •Chemoterapie snižuje počet nádorových buněk o 2 řády •nádor o hmotnosti 1 g tvoří cca 1010 buněk •Většina „klasických“ cytostatik působí jen na dělící se buňky –Řešení: •vybuzení nádorových buněk z klidového stavu k dělení •postižení dělících se i klidových buněk vysokými dávkami cytostatik – (nutnost podávání antidot a podpůrných léčiv) •opakování léčebného cyklu po zotavení organismu •cílená terapie – šetrnější k normálním buňkám •Kmenové nádorové buňky – <5% – málo citlivé • Hledání léčiv působících na nádorové kmenové buňky • Hodnocení výsledků terapie •kompletní remise –úplné vymizení všech známek onemocnění zjištěné nejméně 2 x v průběhu 4 týdnů •částečná remise –zmenšení nádoru nejméně o 50% přetrvávající nejméně 4 týdny •stabilizace onemocnění –velikost nádoru 50 – 125% původní hodnoty před zákrokem •progrese onemocnění –zvětšení nádoru nebo prohloubení patologických změn o > 25% nebo objevení nového nádoru – •doba přežití po terapeutickém zákroku •podíl pacientů přežívajících po 5 (1, 2, 10) letech •doba do progrese onemocnění ATC klasifikace protinádorových léčiv •Skupina L: Antineoplastika a imunomodulační látky • Skupina L01 – Antineoplastika – 5 podskupin: •L01A – Alkylační látky •L01B – Antimetabolity •L01C – Rostlinné alkaloidy a jiné přírodní látky •L01D – Cytostatická antibiotika a podobné látky •L01X – Jiná cytostatika (sem zatím řazeny i protilátky apod.) •Skupina L02 – Endokrinní terapie – 2 podskupiny: •L02A – Hormony a příbuzné látky •L02B – Antagonisté hormonů a příbuzné látky •Skupina L03 - Imunostimulační látky – jedna podskupina: • L03A – Imunostimulanty členěná dále na •L03AA – Faktory stimulující kolonie [buněk kostní dřeně] •L03AB – Interferony •L03AC – Interleukiny •L03AX – Jiné imunomodulační látky •~ Skupina L04 – Imunosupresivní látky • použití při transplantacích • Mechanismus účinku protinádorových léčiv •Rozdělení protinádorových léčiv podle účinku: • cytostatika • hormonální přípravky • imunofarmaka • • cílená léčiva • „biofarmaka“ • (ATC klasifikace: většinou L01X, jen některé přípravky zařazeny mezi imunomodulační látky - L03) • Mechanismy účinku cytostatik •„Klasická“ cytostatika – málo specifická! •Zablokování biosyntézy nukleových kyselin (inhibice enzymů syntetizujících stavební kameny NA) •Ztráta funkčnosti NA po zabudování nepřirozených složek •Poškození struktury (a tím i funkce) DNA/RNA •Narušení mechanismů opravy poškozené DNA •Zásahy do procesů provázejících buněčné dělení (tubulin ↔ mikrotubuly) •Poškození proteosyntézy •Poškození buněčných membrán •Potlačení mnohočetné lékové rezistence •Monoterapie - jedno léčivo – spíše výjimka •Kombinovaná terapie - kombinace protinádorových léčiv s různým mechanismem účinku • • Mechanismy účinků ostatních protinádorových léčiv •Hormonální přípravky – léčba nádorů, jejichž růst je podporován hormony •Blokování vnitrobuněčných receptorů pro steroidní hormony (antiestrogeny, antiandrogeny, antiprogestiny) •Inhibice enzymů účastnících se biosyntézy pohlavních hormonů (inhibitory aromatasy, α-reduktasy a další enzymy) •Zastavení sekrece gonadotropinů a tím následně sekrece pohlavních hormonů (analoga gonadoliberinů) •Imunomodulační látky •Nespecifická stimulace imunitního systému k likvidaci nádorových buněk •Aktivace „zabíječských“ buněk imunitního systému (cytokiny, protilátky) •Aktivace cytotoxických T-lymfocytů (protinádorové vakciny, protilátky blokující deaktivaci lymfocytů) • „Cílená“ protinádorová léčiva •Zaměření na specifické rozdíly mezi normál-ními a nádorovými buňkami •Indukce rediferenciace nádorových buněk •Selektivní destrukce nádorových buněk zářením (FDT, BNZT) •Blokování interakce růstových faktorů (EGF, VEGF) s jejich receptory •Blokáda vnitrobuněčné signalizace (inhibice proteinkinas) •Zásahy do regulace buněčného cyklu (inhibice cdk) •Blokování proteasomu (degradace nepotřebných bílkovin) •Zábrana angiogenese (tvorby nových cév zásobujících nádor krví) •Inhibice matricových metaloproteinas (zábrana uvolňování nádorových buněk z primárního nádoru a vzniku metastáz) •Inhibice telomerasy •Aktivace mechanismů apoptózy •Zásahy do mechanismů aktivace onkogenů (inhibice farnesylace) •Ovlivnění metabolismu nádorových buněk (anaerobní glykolysa, enzymy metabolismu některých aminokyselin) •Zásahy do mechanismu transkripce a translace onkogenů (komplementární oligonukleotidy, ribozymy, RNA interference) •Zásahy do epigenetických mechanismů ovlivňujících transkripci genů (inhibice methylace DNA, deacetylace a methylace histonů) •Aktivace cytotoxických T-lymfocytů (aktivace imunitní obrany) • • • • Nežádoucí účinky protinádorových léčiv •Klasická CTS nepůsobí jen na nádorové, ale na všechny buňky, zejména na • tkáňové buňky, které se častěji dělí •kostní dřeň ð narušení krvetvorby, poruchy imunitního systému •epitel trávícího ústrojí ð nevolnost, zvracení •buňky v koříncích vlasů ð alopecie •buňky reprodukčního systému ð riziko sterility •buňky embryonální tkáně ð narušení vývoje plodu •Zvýšení selektivnosti – „cílená“ léčiva (ani ta nejsou zcela bezpečná!) •Orgánové toxicity (i u „cílených léčiv“) •kardiotoxicita •neurotoxicita •nefrotoxicita •ostatní •Nežádoucí imunitní reakce (cizorodé protilátky) •Autoimunita – napadání vlastních buněk (protilátky aktivující T-lymfocyty) •Potlačení nežádoucích vedlejších účinků CTS •premedikace, vhodný terapeutický režim, vysazení CTS při projevu vedlejších účinků •antidota •podpůrná léčiva • • • • • Prevence nádorových onemocnění •Je lepší nemocem předcházet, než je léčit •Primární prevence – zabránění vzniku onemocnění –Zdravý životní styl – nejúčinnější prevence –Chemoprevence – zatím spíše výjimky –Vakcinace – prevence nádorových onemocnění vyvolaných infekčními agens –Preventivní chirurgický zásah •Sekundární prevence – včasné odhalení onemocnění –Screeningové postupy (mamografie, stanovení PSA, OK test, kolonoskopie, zjišťování genetické predispozice) •Terciární prevence – snížení rizika recidivy onemocnění po předchozím terapeutickém zásahu –Adjuvantní chemoterapie nebo radioterapie • Primární prevence nádorových onemocnění •Antioxidačně působící vitaminy (C, E) •Jiné antioxidanty (Se, flavonoidy, resveratrol, • sulforafan, …) •Antiestrogeny, inhibitory aromatasy (tamoxifen, raloxifen) •Inhibitory cyklooxygenas (k. acetylsalicylová, celecoxib) •Některá další léčiva (statiny, metformin…) •(Inhibitory cytochromů P450 oxidujících polycyklické aromatické uhlovodíky) •Vakcinace – proti infekcím souvisejícím se vznikem nádorů • (HPV, hepatitida B) • – protinádorové vakciny? (zatím jen terapeutické, ne preventivní) • •