Protinádorová léčiva II FarmChem08 •„Klasická“ protinádorová léčiva pro standardní terapii •Skupiny ATC klasifikace: •Skupina L01 - Antineoplastika • (bez „cílených“ a „biologických“ léčiv) •Skupina L02 - Endokrinní terapie •Skupina L03 - Imunostimulační látky • (pouze nízkomolekulární imunostimulátory) •Toxicita protinádorových léčiv •Podpůrné a doplňkové léky L01 – Antineoplastika L01A – Alkylační látky •Alkylují nukleofilní skupiny v DNA, především dusík v poloze 7 guaninu Většinou jsou bifunkční – mohou alkylovat dvě báze DNA (i z různých řetězců) • Þ zábrana replikace a transkripce, zastavení růstu a dělení buněk, smrt buněk Mohou alkylovat i aminoskupiny bílkovin a tím ovlivnit aktivitu enzymů L01A – Alkylační látky Mechanismus účinku – alkylace DNA Příklad: mechlorethamin • • – syntéza: • • • – alkylace guaninu v DNA Cyklofosfamid - profarmakum produkty metabolické aktivace alkylují DNA • L01A - Alkylační látky • Nitrosomočoviny, triazeny a další alkylační látky: • • • • Aktivace a účinek – nitrosomočoviny: alkylace DNA, karbamoylace bílkovin: • • • • Temozolomid: • L02B -Antimetabolity: Kyselina listová má důležitou roli při biosyntéze nukleotidů: •Kyselina listová → kyselina dihydrolistová → kyselina tetrahydrolistová → • → N10- formyltetrahydrolistová kyselina → → → purinové nukleotidy • ↓ • N5,N10- methylentetrahydrolistová kyselina → → → thymidin-5´-fosfát •Klíčový enzym: dihydrofolátreduktasa Þ inhibice DHFR zablokuje syntézu DNA • Nucleotide Biochemistry Analoga kyseliny listové •Klíčový enzym: dihydrofolátreduktasa (DHFR) • • ← přirozený metabolit: • dihydrolistová kyselina • • • ← antimetabolit: •(kompetitivní): methotrexát • (MTX) • • MTX v aktivním místě DHFR • 1948 – aminopterin – léčba dětí s akutní lymfoblastickou leukemií – vysoká toxicita • 1951 – methotrexát (amethopterin) – nádory prsu, lepší terapeutický index • postupně v terapii dalších nádorů – spolu s antidotem (leukovorinem/kyselinou • folinovou – záchranná terapie ) • (1988 – MTX schválen v neonkologické indikaci – pro léčbu reumatoidní artritidy) • • Methotrexát – jedna z popsaných syntéz • L01BA - Analoga kyseliny listové klasické i nové antimetabolity L01BB - Analoga purinových nukleosidů •Blokáda biosyntézy a vzájemných přeměn purinových nukleotidů •6-merkapropurin a 6-thioguanin blokují přeměnu GMP na GDP, GMP se v buňce hromadí a zpětnovazebně brzdí první kroky biosyntézy purinových nukleotidů • → buňka nemá dostatek stavebních kamenů pro biosyntézu DNA a RNA •Další purinové antimetabolity rovněž brzdí biosyntézu nukleových kyselin •Zásah do tvorby nukleových kyselin → blokování růstu a dělení buněk L01B - Antimetabolity L01BC - Analoga pyrimidinových nukleosidů 5-Fluoruracil (5-FU) a jeho deriváty • • • •Hlavní účinek: inhibice thymidylátsynthasy → blokáda vzniku DNA • v buňce je 5-FU převáděn na 5-fluor-2´-deoxyuridinmonofosfát, který inhibuje methylaci dUMP na thymidin. Část FU přechází na 5-F-dUTP, který je zabudován do DNA → zlomy i jiná poškození DNA •Leukovorin zvyšuje účinnost 5-fluoruracilu • po převedení na methylentetrahydrolistovou kyselinu vytváří s 5-FUMP a thymidylátsynthasou • ternární komplex (stabilnější než binární komplex 5-FUMP) → kombinace je účinnější než samotný 5-FU •Enzymatická degradace 5-FU dihydropyrimidindehydrogenasou (DPDH) • redukce na 5-fluor-5,6-dihydrouracil, hydrolýza na α-fluor-β-alanin •Profarmaka 5-FU – tegafur a kapecitabin – výhoda proti 5-FU: orální podání • kapecitabin – v organismu převáděn ve 3 krocích na 5-FU • tegafur – oxidován na 5-FU cytochromem, podáván v kombinaci s inhibitory metabolické degradace 5-FU: • Orzel = tegafur + uracil • S-1 (Teysuno) = tegafur + 2,4-dihydroxy-5-chlorpyridin (gimeracil) + K oxonát (oteracil) •Trifluorthymidin (trifluridin, TFT) – orální podání – zabudování do DNA • přípravek Lonsurf (Taiho): TFT + tipiracil (= 5-chlor-6-(2-iminopyrolidinylmethyl)-uracil) •NUC-3373 – v organismu převáděn na 5-F-dUMP, ale mnohem účinněji než 5-FU • na rozdíl od 5-FU není degradován dihydropyrimidindehydrogenasou • nový přípravek, v r. 2017 zahájeno klinické zkoušení při léčbě nádorů střev a konečníků a nádorů prsu L01B - Antimetabolity L01BC - Analoga pyrimidinových nukleosidů Analoga cytidinu • • • • • • • • • • •Cytarabin – brzdí buněčný cyklus (přechod z fáze G1 do fáze S) •– může být zabudován do DNA i RNA •– mechanismus účinku není přesně znám •– účinný u leukemií a lymfomů •Gemcitabin – inhibuje thymidylátsynthasu a ribonukleotidreduktasu •– může být převeden na 5´-trifosfát a zabudován do DNA, přitom zastavuje replikaci DNA, čímž vyvolává buněčnou smrt (apoptosu) •– účinný u nádorů pankreatu i některých dalších nádorů •5-Azacitidin, decitabin (2´-deoxy-5-azacytidin) – Pískala, ÚOChB (1960-1970) •– inhibují DNA methyltransferasu (enzym methylující cytosin v DNA) •Þ zábrana epigenetických změn (FarmChem11) •Sapacitabin – profarmakum, v organismu převáděn na účinný derivát cytosinu, který může být zabudován do DNA, kde způsobuje zlomy •– selhal při klinickém zkoušení (srovnání s decitabinem při léčbě AML) L01C – Rostlinné alkaloidy a další přírodní látky – účinek inhibitorů mitosy Dělení buňky • • • • • • • • •Pro dělení buňky je nezbytný vznik mitotického vřeténka, jehož vlákna jsou tvořena mikrotubuly – agregáty dimerní bílkoviny tubulinu L01C - Rostlinné alkaloidy a jiné přírodní látky L01CA - Alkaloidy Vinca •Vinblastin v r. 1958 a vinkristin v r. 1961 •byly izolovány z madagaskarského barvín- ku Catharantus roseus (dříve Vinca rosea) •Vindesin a vinorelbin byly připraveny parciální syntézou z vinblastinu •Izolované alkaloidy byly nejprve zkoušeny při léčbě diabetu, zjištěné vedlejší účinky (potlačení tvorby bílých krvinek) vedly k úspěšným zkouškám při léčbě leukemie. Později začaly být používány i při léčbě dalších onkologických onemocnění Další cytostatika blokující polymeraci tubulinu •Eribulin mesylát (Halaven) •polosyntetický analog špatně dostupného halichondrinu B (izolovaného z mořské houby) • • • • • • • • • •Verubulin.HCl (MPC-6827, Azixa) •Plinabulin (BPI-2358, NPI-2358, • (BeyondSprings Pharmaceuticals) •Kombretastatin (kůra Combretum caffrum), fosbretabulin (profarmakum) •Maytansin (rostlina Maytenus serata), mertansin (derivát maytansinu) •Dolastatin 10 (pentapetid kyanobakterií, izolovaný z mořského měkýše Dolabella auricularia) •Coibamid (produkt kyanobakterií Leptolyngbya sp. získaných v panamském národního parku Coiba) •Auristatin E, Me ester auristatinu (= vedotin) (syntetická analoga dolastatinu 10) • příliš toxické → používány jen jako konjugáty s protilátkami (FarmChem10) • L01C - Rostlinné alkaloidy a jiné přírodní látky L01CD – Taxany •Paklitaxel (taxol) •Izolován v r. 1966 M.E.Wallem z kůry pacifického tisu Taxus brevifolia při hledání protinádorově účinných látek z rostlin (projekt amerického NCI) •Vysoce účinný, ale nedostupný (obsah jen 0,03%, tis zbavený kůry hyne) •Obrat: 1988 – parciální syntéza z 10-deacetylbakkatinu III (získává se z obnovitelné suroviny - jehliček tisu Taxus baccata • • • • • • •Léková forma – překonání špatné rozpustnosti ve vodných roztocích: • roztok v ethanolu obsahující oxethylovaný ricinový olej (Cremophor EL) jako emulgátor bránící vylučování paklitaxelu po naředění vodnými roztoky do infuze • – zpočátku problémy se stabilitou (ztráta účinnosti v důsledku bázicky katalyzované transesterifikace) • – patentová bitva o stabilní lékovou formu obsahující Cremophor EL zbavený bází • profarmaka, nové lékové formy – nanočásticové a liposomální přípravky, konjugáty s biopolymery a dalšími látkami; nová taxanová cytostatika • • L01CD – Taxany Blokování depolymerace mikrotubulů •Povolené nebo klinicky zkoušené taxany: • • • • • • • •Docetaxel (Taxotere, Sanofi) – povolen EMA v r. 1995, FDA 2005 • připravován parciální syntézou z 10-deacetylbakkatinu III • léčba nádorů prsu, plic, prostaty, žaludku, hlavy a krku •Karbazitaxel (Jevtana, Sanofi, 2010), larotaxel, tesetaxel (orální podání) •Nové lékové formy a profarmaka paklitaxelu: • Abraxan – paklitaxel navázaný na nanočástice lidského sérového albuminu • Xyotag/Opaxio – paklitaxel s navázanou polyglutamovou kyselinou • Taxopresin – paklitaxel s navázanou dokosahexaenovou kyselinou • Další testované nanočásticové a liposomální přípravky s paklitaxelem • • L01DC - Epothilony •Blokují depolymeraci mikrotubulů, jsou rozpustné ve vodě •Epothilony A,B,C,D, E a F - izolovány z kultur půdní bakterie Sorangium cellulosum – mohou být produkovány fermentačně •Epothilon B (patupilon) a polosyntetická analoga ixabepilon, sagopilon a dehydelon – zkoušeny při onkologické léčbě •Ixabepilon (Ixempra, BMS) povolen v r. 2007 (jen v USA) pro léčbu pokročilých stadií nádorů prsu • • • • • • • • • • •Další blokátory depolymerace mikrotubulů (převážně z mořských organismů): •laumalid, diskodermolid, pelorusid A, leiodermatolid, diktyostatin, eleuterobin, sarkodiktyny; takkanolid A, glazovianin A, cyklostreptin Inhibitory topoisomeras – tekany a lignany Topoisomerasy – enzymy uvolňující napětí v replikované DNA Inhibitory topoisomerasy I Kamptothecin a jeho deriváty (tekany) •L01XX Jiná cytostatika (LO1CD – Rostlinné alkaloidy a jiné přírodní látky) •Kamptothecin – alkaloid z Camptotheca acuminata • V r. 1966 izolován M.E. Wallem a M.C. Wanim z NCI • Účinný, ale příliš toxický a málo rozpustný • V terapii se uplatnily až jeho polosyntetické deriváty topotekan a irinotekan (profarmakum, účinná složka: SN-38), zkoušeny některé další deriváty Inhibitory topoisomerasy II Alkaloidy a další přírodní látky •Podofylotoxin – lignan z Podophyllum peltatum – příliš toxický, používány jeho polosyntetické glykosidické deriváty etoposid a teniposid (L01CB) – inhibují topoisomerasu II • •Trabedektin (ekteinascidin, Yondelis, Pharma Mar) – alkaloid z mořského živočicha (sumky) – povolen pro léčbu sarkomů měkkých tkání, mechanismus účinku není přesně znám •Omacetaxin mepesukcinát (homoharringtonin) – alkaloid z hlavotisu peckovitého, brzdí přepis mRNA na bílkoviny v ribosomech • • • • • • • • Další přírodní látky s protinádorovým účinkem •Působí většinou jako antioxidanty •Obsaženy v některých potravinách a léčivých rostlinách, •Některé zkoušeny v terapii, nemají ale potřebné vlastnosti léčiv (nedostatečná stabilita nebo rozpustnost) • • • • •Isothiokyanáty: allylisothiokyanát (křen, hořčice, wasabi), sulforafan (brokolice), SFX-1 (komplex sulforafanu s α-cyklodextrinem s vyšší stabilitou), Sulforadex (syntetický isothiokyanát) •Polyfenoly: kurkumin, pentagamavunon (PGV-1) – protinádorově účinné látky obsažené v kurkumě (žlutá složka karí) – malá biologická dostupnost •Flavonoidy: silibinin (ostropestřec mariánský), glykosid rutin a jeho flavonoidní složka kvercetin (pohanka, různé ovoce a zelenina) L01D - Cytostatická antibiotika a podobné látky •Mitomyciny – aziridiny – alkylují DNA •Radiomimetika – bleomycin – vyvolávají vznik volných radiálů •Inhibitory mitosy – epothilony – blokují depolymeraci mikrotubulů •Anthracyklinové deriváty - interkalační látky, inhibitory topoisomerasy II • Interkalace – vsunutí planárních molekul mezi spřažené báze dvojité spirály DNA, což způsobí deformaci řetězce DNA → blokování replikace a transkripce •Syntetické interkalační látky: mitoxantron, pixantron, voreloxin, amonafid L01 X Jiná cytostatika L01XA - Platinová cytostatika • Platinové komplexy první a druhé generace - PtII •Cisplatina – 1964 – Rosenberg – šťastná náhoda • 1971 – zahájeno klinické zkoušení • 1979 – rutinní použití v terapii •Karboplatina – 1989, oxaliplatina – 1996 (USA až v r. 2002), •Klinicky zkoušené, ale nepovolené komplexy: pikoplatina, nedaplatina • • • • • •Platinové komplexy třetí generace – PtIV • • • • •Profarmaka, v organismu redukována na komplexy PtII, dosud nepovolené •Zkoušeny byly nebo jsou také cytotoxické komplexy Pd, Ru a Os , popř. i Au a Ag • Interakce platinových cytostatik s DNA • • • • • • •V. Celera et al., Biochemical Mechanism of Cisplatin Cytotoxicity. Anticancer Agents in Medicinal Chemistry, 2007, 7(1): 3-18 •Platinová cytostatika interagují s DNA podobně jako alkylační cytostatika •× ale: převažuje interakce se dvěma guaniny stejného řetězce DNA • (intrastrand ˃ interstrand crosslinking) •Þ oprava DNA poškozené Pt cytostatiky reparačními mechanismy buňky je znesnadněna L01 X Jiná cytostatika Retinoidy, deltanoidy •Brzdí růst nádorových buněk, indukují jejich diferenciaci a apoptózu •Retinoidy – deriváty/analoga vitaminu A – hematologické malignity (tretinoin a jeho geometrické isomery, bexaroten, tamibaroten) •Deltanoidy – deriváty/analoga vitaminu D – zkoušené, ale zatím v onkologii nepoužívané (vadí hyperkalcinující účinek – hromadění Ca2+ v krvi) • Jiná cytostatika Další látky používané v protinádorové terapii •Hydroxymočovina – HONHCONH2 - inhibice ribonukleotidreduktasy, leukemie, melanomy, převažují neonkologické indikace •Oxid arsenitý (trisenox) – As2O3 - vyvolává apoptózu, leukemie (již v 19. století) a lymfomy, v organismu přechází na dimethylarsinoderivát glutathionu darinaparsin •Alfaradin – 223RaCl2 - umělý radioizotop s poločasem rozpadu 11,4 dní (poločas dříve v radioterapii používaného nejčetnějšího přirozeného izotopu 226Ra je 1600 let) •Oxid hafničitý – HfO2 - při ozáření emituje elektrony, zesiluje účinek záření •Mitotan (1-o-chlorfenyl-1-p-chlorfenyl-2,2-dichlorethan), histamin.2 HCl •Enzymy (asparaginasa, arginindeimidasa, ranpirnasa, glukarpidasa) •Alkyllysofosfolipidy – v nádorových buňkách nejsou odbourávány, hromadí se a narušují buněčnou membránu, působí i dalšími mechanismy, zatím povolen jen miltefosfin jako topický přípravek k léčbě kožních metastáz nádorů prsu. • • • • • • • • • •Český přípravek Ovosan „pro doplňkovou onkologickou léčbu“ má obsahovat podobně účinné plasmanyl-N-acylethanolaminy (PNAE), jejich obsah ale není zaručen L02 - Endokrinní terapie L02A - Hormony a příbuzné látky •L02AA – Estrogeny – v současné době se v onkologii nepoužívají (ATC: G03C) •L02AB – Gestageny – „těhotenské hormony“, brzdí tvorbu estrogenů •Dnes použití hlavně k překonávání nechutenství a kachexie (ochablosti) onkologických pacientů • • • • •L02AC - Analoga oligopeptidu gonadoliberinu •Zastavují tvorbu gonadotropinu, který řídí tvorbu steroidních hormonů v pohlavních orgánech • gonadoliberin: 5-oxoPro-His-Trp-Ser-Tyr-Gly---------Leu-Arg-Pro-GlyNH2 •ANALOGA buserelin: 5-oxoPro-His-Trp-Ser-Tyr-D-Ser(tBu)-Leu-Arg-Pro-NHEt •goserelin: 5-oxoPro-His-Trp-Ser-Tyr-D-Ser(tBu)-Leu-Arg-Pro-azaGlyNH2 •leuprorelin: 5-oxoPro-His-Trp-Ser-Tyr-D-Leu------Leu-Arg-Pro-NHEt •triptorelin: 5-oxoPro-His-Trp-Ser-Tyr-D-Trp-------Leu-Arg-Pro-GlyNH2 •ANTAGONISTÉ abarelix AcDNal-ClDPhe-DPal-Ser-NMeTyr-DAsp-Leu-iPrLys-Pro-GlyNH2 degarelix AcDNal-ClDPhe-DPal-Ser-DohpcaPhe-CaDPhe-Leu-iPrLys-Pro-AlaNH2 • (Ac-D-Nal = N-acetyl-β-naftyl-D-alanyl-, pCl-D-Phe = p-chlor-D-fenylalanyl-, D-Pal = 3-(pyridin-3-yl)-D-alanyl-, pDohpca-Phe = • p-[(S)-(2,6-dioxohexahydropyrimidin-4-yl)-karbonylamino)-L-fenylalanyl-, p-Ca-D-Phe = p-(karbamoylamino)-D-fenylalanyl-) • Estrogenní receptor (intracelulární) • L02 - Endokrinní terapie L02B - Antagonisté hormonů a příbuzné látky •LO2BA •Antiestrogeny •- blokují intracelulární • estrogenní receptory •- léčba hormonálně závislých • závislých nádorů žen • (pozitivní nález estrogenních • receptorů v nádoru) – • nádory prsu a vaječníků) • L02BB - Antiandrogeny • blokáda receptorů pro androgeny - léčba nádorů prostaty L02 - Endokrinní terapie L02BB a L02BG - Inhibitory enzymů •Blokáda enzymů účastnících se tvorby androgenů • inhibice 17α-hydroxylasy a 17,20-lyasy (CYP17A1) – blokování tvorby testosteronu • inhibice α-reduktasy – finasterid – zábrana redukce testosteronu na dihydrotestosteron • (má vyšší androgenní účinek, ovlivňuje tvorbu mužských genitálií a prostaty) • • • • •Zábrana tvorby estrogenů • inhibice aromatasy – enzymu katalyzujícího přeměnu androgenů na estrogeny • • • • L03 – Imunostimulační látky Nízkomolekulární imunostimulátory •Indukcí tvorby přirozených bílkovinných aktivátorů – cytokinů stimulují imunitní systém k likvidaci nádorů •Mají i cytostatické a antiangiogenní účinky – brzdí tvorbu nových cév v nádoru • • • • • • • • •Thalidomid ( dříve Contergan, nyní Immunoprim) •povolen v r. 1957 jako sedativum a hypnotikum, zakázán 1961 kdy bylo prokázáno, že byl pro svůj teratogenní účinek příčinou defektů u ~10 tis. novorozenců (nevyvinuté končetiny, oči, uši) •znovu povolen r. 1994 pro léčbu lepry, v r. 2006 i pro onkologii – pro léčbu mnohočetného myelomu •Lenalidomid (Revlimid, Celgene) •léčba lymfomů, mnohočetného myelomu, myelodysplastického syndromu •nejvyšší tržby ze všech nízkomolekulárních protinádorových léčiv (13 mld. $ v r. 2017) •Pomalidomid (Pomalyst, Celgene) •léčba mnohočetného myelomu, kde selhala předchozí terapie lenalidomidem a bortezomibem •Imikvimod (mast Aldara, 3M; od r. 2015 různé generické přípravky) •léčba basaliomu (typ kožního nádoru) • • Toxické účinky protinádorových léčiv •Klasická cytostatika nepůsobí jen na nádorové, ale na všechny buňky organismu, které se právě dělí •kostní dřeň ð narušení krvetvorby, poruchy imunitního systému •epitel trávícího ústrojí ð nevolnost, zvracení •buňky v koříncích vlasů ð alopecie •zárodečné pohlavní buňky •buňky embryonální tkáně •Kromě toho se u nich projevují další nežádoucí účinky: •kardiotoxicita •neurotoxicita •nefrotoxicita •toxické účinky na různé další důležité orgány •Potlačení nežádoucích vedlejších účinků CTS •premedikace, vhodný terapeutický režim •antidota •podpůrná a doplňková léčiva •Zvýšení selektivnosti – „cílená“ léčiva (Farm09) •ani tato léčiva stále nejsou zcela bezpečná!!! • • • • Doplňkové léky používané v onkologii • Antidota a detoxikující látky (ATC klasifikace: V03A) • leukovorin - antidotum pro methotrexát – účinný produkt: MTHF • • • • • Chemoprotektivní látky: thioly – Mesna, amifostin (zrušeno povolení) • • • „Lapače“ radikálů (vitaminy, antioxidanty), chelatující látky • Antiemetika: časná nevolnost - antagonisté serotoninu - setrony • pozdní nevolnost - antagonisté receptoru A pro neurokinin 1 - pitanty • • • Doplňkové léky •Bisfosfonáty: H2O3P-CR1R2-PO3H2 •Brání odbourávání kostní tkáně, potlačují nádorovou bolest způsobenou kostními metastázami: • R1 R2 • klodronát -Cl -Cl (Bonefos, Schering) • etidronát -OH -CH3 (Didronel, Procter & Gamble) • pamidronát -OH -CH2CH2NH2 (Aredia, Novartis) • alendronát -OH -CH2CH2CH2NH2 (Fosamax, Merck & Co.) • ibandronát -OH -CH2CH2N(CH3)(n-C5H11) (Bondronat, Roche) • tiludronát -OH -p-S-C6H4-Cl (Skelid, Sanofi) • risendronát -OH -CH2-(3-pyridin) (Actonel, Procter & Gamble) • zolendronát -OH -CH2-(1-imidazol) (Zometa, Novartis) • •Další doplňkové léky: léky proti nechutenství a ochablosti – gestageny • antiinfektiva – antivirotika, antibiotika, antimykotika • imunostimulátory – růstové faktory proti neutropenii • (Farm10) • léky proti bolesti – bisfosfonáty, opiáty, kanabinoidy •