Metronomická chemoterapia. racionálne pre a proti

Protinádorová chemoterapia aplikovaná v maximálne tolerovaných dávkach (MTD) je uhoľným kameňom liečby zhubných nádorov (ZN). Mnohé chemoterapeutické režimy sú iniciálne účinné, vedú k regresii nádoru alebo k stabilizácii ochorenia, k predĺženiu prežívania s tým, že vyliečenie je relatívne vzácne. Nádorové odpovede sú často krátkodobé, dochádza k progresii ochorenia / k relapsom, ktoré sú agresívne a často chemorezistentné. Štandardná MTD chemoterapia navyše vedie k závažnej toxickosti a tým k zhoršeniu kvality života pacientov. Ukazuje sa, že viac než 24 cytostatík, ktoré sú rutinne používané resp. klinicky skúšané inter­ferujú s neoangiogenézou. Je teda odôvodené skúsiť túto ich vlastnosť využiť s cieľom klinického benefitu. Vzhľadom k nízkej rýchlosti bunkového delenia endotelií je pri epizodicky aplikovaných režimoch štandardnej MTD chemoterapie nízka pravdepodobnosť ich významného poškodenia. Okrem toho majú dostatok času na reparáciu a zotavenie behom 3 - 4 týždňových prestávok v chemoterapii (CT).

Koncepciu antiangiogénnej dozáže protinádorovej chemoterapie prvýkrát v experimente navrhli T. Browder et al. G. Klement v roku 2000. Obidvaja súčasne navrhli kombináciu antiangiogennej chemoterapie a vtedy experimentálnych inhibítorov angiogenézy (COX - 2 inhibítory, VEGFs, Thalidomid, TNP - 470).

Už Judah Folkman vo svojej pionierskej práci v New England J. Med. pred 40-timi rokmi (1971) poukázal na perspektívnosť antiangiogenézy v antineoplastickej terapii. Popri pozitívnych výsledkoch cielenej antiangiogénnej liečby dve nedávno publikované experimentálne práce upozornili, že popri inhibícii nádorového rastu primárneho novotvaru dochádza k vyššej invazivite nádoru a k vyššej metastazabilite. Tieto experimentálne práce azda vysvetľujú prečo VEGF cielená liečba síce často predlžuje celkové niekoľkomesačné prežívanie, napokon však pacienti zomierajú na metastatickú chorobu. Ich provokujúce pionierske práce ukázali, že myši so subkutánnymi tumormi odpovedali na frekventne opakované nízke dávky chemoterapie, dokonca vtedy, keď vykazovali získanú chemorezistenciu k tým istým cytostatikám predtým podávaným konvenčným spôsobom.

V roku 1991 R.S. Kerbel odporúčal atakovať nádorovú vaskulatúru cytostatikami, pretože mnohé endotélie tvoriace stenu tumorových krvných ciev sú jednak nezrelé a konštantne proliferujúce; mohli byť teda zraniteľné cytostatikami.

D. Hanahan a spol. v roku 2000 zaviedli pre nízkodávkovanú kontinuálnu CT (metronomic dosing) termín metronomic chemotherapy (MCT). MCT bola definovaná ako chronické podávanie cytostatík v relatívne nízkych minimálne toxických dávkach bez dlhších prestávok. MCT má inhibovať nádorový rast hlavne cestou antiangiogénneho mechanizmu bez nežiadúcej toxickosti. Dáta štúdii in vitro a in vivo odporúčali MCT overovať ako novú liečebnú stratégiu v klinickej praxi. V posledných rokoch sa dosiahli priaznivé výsledky nielen u chemonaivných pacientov, ale tiež u v minulosti liečených chorých konvenčnou CT u mnohých entít ZN. Je však potrebné priznať, že v mnohých prípadoch MCT nedokázala signifikantne zlepšiť prežívanie chorých. Na základe predklinických štúdií MCT môže indukovať stabilizáciu ochorenia, alebo objektívnu odpoveď u nádorov refraktérnych resp. relapsujúcich po konvenčnej CT. Navyše, klinický benefit MCT môže byť dlhší než liečebný zisk docielený tradičnými prístupmi. Týka sa to viacerých entít ZN.

Klinické hodnotenia MCT u dospelých

Do dnešných dní najviac klinických triálov sa uskutočnilo u chorých s pokročilým karcinómom prsníka. V 8-ich klinických triáloch, ktoré zahŕňali takmer 500 pacientov bola aplikovaná MCT samostatná, resp. v kombinácii s letrozolom, trastuzumabom/ bevacizumabom sa MCT ukázala ako efektívna metóda. Tieto výsledky sa dosiahli s minimálnou toxickosťou nielen u chemonaivných pacientov, ale tiež pri lokálne po­kročilých /metastatických/ rezistentných chorých s karcinómom prsníka. Priemerná response rate (RR) > ako 6 mesiacov t.j. CR + PR bola 39 % (12-88 %). Overall clinical benefit (CR+PR+SD) bolo 57 % (24-93 %). Po MCT cyklofosfamid (CFA) a metotrexát (MTX) v kombinácii s trastuzumumabom klinický benefit sa zaznamenal u 46 % chorých; 27 % týchto pacientiek bolo pritom rezistentných na trastuzumumab. Išlo však o nerandomizované klinické triály. Ukazuje sa, že táto kombinácia môže pôsobiť antirelapsovo oddialením / prekonaním získanej rezistencie na trastuzumumab. Napokon veľký randomizovaný triál PIII porovnával kombináciu perorál-neho denného uraciu a tegafuru s konvenčnou chemoterapiou. Táto MCT môže byť sľubnou postoperačnou liečbou pre choré s vysokorizikovým karcinómom prsníka.

Pozitívne výsledky sa tiež dosiahli rôznymi režimami MCT u pacientiek s recidivujúcim ovariálnym karcinómom, tiež u chorých s hormonálne rezistetným karcinómom prostaty, pokročilým mnohopočetným myelomom, pri relapsujúcom nehodgkinskom lymfóme, pri recidívach malígnych nádorov glie a tiež pri lokálne pokročilých /metastatických neuroendokrinnych karcinómoch, a ďalších lokálne pokročilých/ metastatických solídnych nádoroch. Tieto klinické štúdie, ktoré zahŕňali viac než 500 chorých dávali priemernú RR 33 % (13-69 %). Overall clinical benefit bol 61 % (30-93 %). U väčšiny pacientov priemerné trvanie odpovede bolo niekoľko mesiacov, pričom odpovedajúci pacienti mali dlhšie celkové - overall a progression - free survival (OS a PFS). Hodnotiac skutočnosť, že väčšinu študijnej populácie tvorili chorí s veľmi zlou prognózou, ťažko predliečení paci­enti s progresívnou a/alebo recidivujúcou chorobou sú tieto výsledky vcelku prísľubom. Súbory chorých boli diagnosticky heterogénne, žiaduce sú štúdie v stratifikovaných skupinách jednotlivých entít ZN.

Menšie pilotné a retrospektívne štúdie prebehli pri kolorektálnom karcinóme, karcinóme žalúdka a pokročilom/metastatickom malígnom melanóme.

Nedávny multicentricky retrospektívny PII triál s viac než 200 chorými s rôznymi nádorovými entitami ukázal klinickú účinnosť kombinovanej MCT pozostávajúcej z COX - 2 inhibítora, modulátora transkripcie a nesteroidných antiflogistik.

Prebehla tiež veľká randomizovaná štúdia PIII skúmajúca účinnosť uraciu a tegafuru pri adenokarcinómoch pľúc.

Na rozdiel od týchto povzbudivých výsledkov, však prinajmenšom 4 klinické triály ukázali obmedzenú účin­nosť MCT. U 32 pacientov s progresívnym, lokálne pokročilým / metastatickým renálnym karcinómom, kom­binácia kontinuálnych nízkych dávok CFA a celecoxibu viedla len k jednej PR a traja chorí mali SD trvajúcu < než 6 mesiacov - klinický benefit bol 12,5 %. Klinická štúdia denných nízkych dávok CFA + MTX 2-krát týždenne u 10-tich pacientov s recidivujúcim glioblastomom neviedla k PFS; triál bol preto predčasne ukončený.

Ďalšia štúdia PII hodnotila štvrokombináciu MCT pozostávajúcu z nízkych perorálnych dávok etopozidu, alter­nujúceho s nízkymi dennými dávkami CFA + thalidomid + celecoxib; v súbore 47-mich chorých s recidivujúcimi malígnymi gliómami, jeden pacient mal PR a 4 chorí mali minor response (< ako 50 % zmenšenie nádorového objemu). Napriek SD pozorovanej u 59 chorých na CT- skene MCT nezlepšila signifikantne OS u týchto ťažko predliečených pacientov. Predsa však pri pozorovaní odpovedajúcich pacientov (PR + minor response + SD) s neodpovedajúcimi chorými sa zistili signifikantné rozdiely v OS (33 vs. 20 týždňov, P < 0,05) a v 6 mesačnom PFS (21 % vs. 0 % v 6. mesiaci P< 0,0001). Nakoniec PII pilotný triál hodnotiaci účinnosť kombinácie metro-nomického paklitaxelu s celecoxibom u 20-tich chorých s metastatickým melanómom ukázal 5 % RR (CR 0, PR 1); klinický benefit bol 35 % (7SD včítane 3 chorých, u ktorých liečený zisk trval > ako 6 mesiacov) je dôležité zdôrazniť, že tieto zlyhania bolo možno predpokladať; išlo o nádorové entity, ktoré veľmi zle odpovedajú na kon­venčnú chemoterapiu. Jestvuje nádej, že výsledky MCT s využitím novším molekúl budú lepšie. Ako príklad možno uviesť predbežné výsledky nedávneho PII triálu pri metastatickom renálnom karcinóme pomocou metronomickej dozáže kapetacibinu, sorafenibu a gemcitabinu (RR bol 50 % klinický benefit 92,5 %).

Toxickosť MCT

MCT je v dôsledku nízkej kontinuálnej dozáže všeobecne dobre tolerovaná. Toxickosť vyššieho stupňa sa vyskytuje len zriedkavo. Najbežnejšia G1 nevoľnosť a/alebo vracanie G1-G2 anémia, neutropénia, leukopénia a lymfopénia. Fatique býva obvykle nízkeho stupňa. Samozrejme MCT v kombinácii s ďalšími antiangiogénnymi liekmi môže toxickosť prehlbovať. Napriek dobrej tolerancii MCT, potenciálne riziko sa musí rešpektovať, pretože MCT je aplikovaná dlhodobo; zvlášť to platí pre nádory detského veku. Je potrebné rešpektovať vyvíjajúci sa organizmus i keď fyziologická angiogenéza sa líši od tumorovej neoangiogenézy. Protrahovaná MCT zvyšuje kumulatívnu dávku cytostatík s rizikom vzniku sekundárnych nádorov zvlášť po často používaných alkylačných látkach.

Nové mechanizmy účinku

Štúdie in vitro a neskôr in vivo s CFA, taxánmi a inými antineoplastickými látkami ukázali, že MCT funguje hlavne cestou inhibície nádorovej angiogenézy. Dochádza k selektívnej inhibícii proliferácie a/alebo k indukcii apoptozy endotélii. Znižuje sa tiež migrácia endoteliálnych buniek, stúpa expresia a hladina endogenneho inhibítora angiogenézy t.j. trombospondinu -1 za sústavného poklesu hladiny a viability endotélii z kostnej drene pochádzajúcich endoteliálnych progeritorových buniek. Nedávno známe sú ďalšie mechanizmy účinku MCT, ktorá je schopná nepriamo ničiť lieknaivné a liekrezistentné nádorové bunky indukciou hypoxie a zníženého prísunu nutrientov. Pre tento mechanizmus účinku svedčia experimentálne, predklinické a klinické štúdie. Avšak nie sú vylúčené ani doteraz neznáme mechanizmy.

Aktivácia imunity

Dnes je známa kľúčová úloha vrodeného a adaptačného imunitného systému pri vzniku a kontrole ZN. Ukazuje sa, že únik nádoru (tumor escape) z imunodozoru dnes, nahradeného termínom imunokorekcia je štandardným znakom chovania sa ZN. Popri nepriaznivom dreňotoxickom vplyve chemoterapie vedúcej k lymfopénii a neutropénii niektoré cytostatiká (antracyklíny, taxany a CFA) majú dôležité imunostimulačné vlastnosti. V kontexte MCT je dôležitý jej účinok na regulačné T bunky (Treg). Treg inhibuje protinádorovú imunit­nú odpoveď supresiou aktivity tumor špecifických (CD8+, cytotoxické T lymfocyty a CD4+T helper cells) a nádor nešpecifických efektorových buniek (natural killer - NKT bunky). Treg bunky sú vo zvýšenom pomere prítomné u viacerých ZN. Zvýšená frekvencia Treg buniek koreluje s progresiou nádoru a chýbaním liečebnej odpovede. Navyše poškodenie Treg aktivity buď špecifickou blokádou, alebo depleciou môže posilniť imunitnú odpoveď proti s nádorom asociovaným antigénom.

Viaceré experimentálne štúdie ukázali, že nízke dávky CFA môžu zvýšiť protinádorovú imunitnú odpo­veď poklesom počtu a inhibíciou supresívnych funkcii Treg buniek, tiež vzostupom proliferácie lymfocytov a pamäťových buniek.

Nízke dávky metronomického temozolomidu viedlo k deplecii a k inhibícii imunosupresívnej aktivity Treg u chorých s gliómom. Navyše F. Ghiringhelli nedávno ukázal, že metronomický CFA redukoval frekvenciu cirkulujúcich Treg buniek a ich imunosupresívnych funkcií u pokročilých ZN. Je treba poznamenať, že tento účinok na Treg bunky bol selektívny, pretože žiadny signifikantný pokles v počte iných imunitných bunkových typov sa nepozoroval.

Indukcia nádorovej dormancie

Experimentálne a klinické dôkazy podporujú existenciu a kľúčovú úlohu nádorovej dormancie pri potláčaní progresie nádoru a rizika relapsu ochorenia. Nádorovú dormanciu pozorujeme už behom veľmi včasnej fáze rastu nádoru ešte pred tým, než dôjde k angiogénnemu switchu. Možno ju pozorovať po skončení protinádorovej liečby, tiež behom klinickej remisie. Vzácne cirkulujúce nádorové bunky možno zistiť aj viac než 20 rokov po mastektómii u chorých s non-evidence of disease. Možnosti reindukcie a udržanie nádorovej dormancie sa stáva významnou zložkou protinádorovej liečby.

Nádorová dormancia je buď výsledkom zastavenia bunkového cyklu, alebo dosiahnutím dynamického equilibria v ktorom je bunková proliferácia vyvážená indukciou apoptózy. Vyskytuje sa v primárnom nádore a/alebo v metastázach. Obvykle sa dormancia delí do 3 odlišných kategórii

- angiogénna dormancia

- bunková dormancia

- imunokorekcia

Od uvodnej publikácie J. Folkmana a spol. je známe, že avaskulárne nádory môžu byť udržané v dormantnom stave. Tento druh dormancie sa pozoroval napr. u retinoblastomu. Znamená to, že inhibíciou nádorovej angiogenézy MCT možno indukovať a udržať angiogénnu dormanciu. Samozrejme, angiogénna dormancia pri MCT sa môže prelínať so zložkami imunitného systému. Je teda zrejmé, že imunitný systém sa skutočne podieľa na kontrole a eradikácii nádorových buniek. Tumor - špecifické CD8+T lymfocyty môžu indukovať apoptózu nádorových buniek. Avšak reziduálne nádorové bunky obvykle perzistujú a môžu byť imunitným systémom držané ako klinicky dormantné. Prerušenie tejto dormancie môže nastať únikom buniek (cell escape) spod imunokorekcie. Predpokladom udržania nádorovej dormancie a imunologickej T-bunkovej pamäti je nízka hladina perzistujúceho antigénu.

Ukazuje sa, že kontrola a nie eradikácia všetkých nádorových buniek MCT môže prispieť k reinforcementu imunokorekcie a účinnosti MCT.

4 - D efekt

MCT okrem účinku na nádorovú vaskulatúru a imunitný systém pravdepodobne atakuje priamo nádorové bunky. Francúzsko-austrálska skupina v roku 2009 (N. Andre, E. Pasquier) navrhla teoretický model protinádorového účinku MCT založený na indukcii chemotherapy - driven dependence nádorových buniek nasle­dovanej vynútenou depriváciou lieku na konci terapie resp. počas prestávky v liečbe. Tento fenomén autori nazvali drug driven dependency-deprivation effect alebo 4 D efekt. Hypotéza sa zakladá na princípoch vývoja nádorovej bunky počas dlhodobej liečby a na nedávnych predklinických a klinických dôkazoch demonštru­júcich priaznivý efekt zavedenia prestávky pri dlhodobej protinádorovej liečbe.

B. Seruga, I.F. Tannock v roku 2008 odporúčali, že intermitentná angiogénna deprivácia a nie kontinuálna hormonálna terapia má byť štandardom pri karcinóme prostaty. Predklinické štúdie naznačujú, že zavedenie prestávok pri dlhodobej liečbe (androgénna deprivácia pri karcinóme prostaty alebo inhibícia aromatáz pri karcinóme prsníka) by mohla prekonať alebo dokonca zvrátiť získanú bunkovú rezistenciu. Údaje v štúdii in vitro ukazujú, že väčšina mikrotubuly targetujúcich cytostatík (taxány, vinca alkaloidy a epothilony môžu indukovať závislosť bunkových línií na dlhodobej expozícii cytostatikám a po ich vysadení indukujú smrť týchto závislých (addicted) buniek. V klinickej praxi 3 najúčinnejšie metronomické protokoly vedúce k dlhodobým odpovediam / stabilizácia u detí zahŕňajú 4-5 liekov pričom takmer každý liek bol pravidelne vysadený, konštantne tak tvoriac fázy dlhodobej expozície jedného alebo viacerých agens a depriváciu ostatných. Je tak plauzibilné, tvoriac fázy deprivácie jedného alebo viacerých agens zavedením prestávok pri MTC možno zvýšiť liečebnú účinnosť cestou týchto zatiaľ domnelých mechanizmov.

Celkovo tento teoretický model vedie k veľkým zmenám paradigmy, v ktorej protinádorová aktivita spočíva nielen na priamom efekte na nádorové bunky, ale aj na antiangiogénnom účinku na endoteliálne bunky. MCT môže cieliť nielen na endotélie, ale tiež na imunitný systém a potenciálne aj na nádorové a kmeňové bunky (cancer stem cells) cez viaceré priame a nepriame účinky. MCT sa tak konvertuje z antiangiogénnej liečby na multitargetované zameranie na nádorové bunky a ich mikroprostredie.

Závery a budúci vývoj

Existujú predklinické a klinické dôkazy podporujúce MCT ako účinný prostriedok voči určitým druhom ZN. Je nepravdepodobné, že jeden MCT režim by bol univerzálne účinný. Rovnako ostáva úloha nájsť optimálnu kombináciu režimov u jednotlivých entít ZN. Budúce predklinické a klinické štúdie musia definovať najúčinnejšie agens a ich dozáž u jednotlivých druhov ZN, určiť počet cystostík v jednom MCT režime a ev. komedikáciu. Dôležité je určiť timing podávania liekov, trvanie liečby a termín jej ukončenia (naraz ? postupne?). Nevyhnutné je vypracovať stratégiu kombinácie MTC s rádioterapiou a určiť miesto cielenej liečby v kombinácii s MCT. S cieľom stratifikácie a monitorovania MCT je treba definovať spoľahlivé markery kinetiky a viability cirkulu­júcich endotélii a progenitorových endoteliálnych buniek. Pribúdajú dôkazy, že nádorové endotélie sú signifikatne odlišné od normálnych endotélii.

Literatúra:

1. Andre, N. & Pasquier, E. Response to Intermittent androgen blockade should be regarded as standard therapy in prostate cancer. Nat. Clin. Pract. Oncol. 6, E1 (2009).
2. Andre, N & Pasquier, E. For cancer, seek and destroy or live and let live? Nature 460, 324 (2009).
3. Berges, G. & Hanahan, D. Modes of resistance to anti-angiogenic therapy. Nat Rev. Cancer 8, 592-603(2008).
4. Browder, T. et al. Antiangiogenic scheduling of chemotherapy improves efficacy against experimental drug-resistant cancer. Cancer Res. 60, 1878-1886 (2000).
5. Colleoni, M. et al. Metronomic low-dose oral cyclophosphamide and methotrexate plus or minus thalido-mide in metastatic breast cancer: antitumor activity and biological effects. Ann. Oncol. 17, 232-238 (2006).
6. Ebos, J. M. et al. Accelerated metastasis after short-term treatment with a potent inhibitor of tumor angiogenesis. Cancer Cell 15, 232-239 (2009).
7. Folkman, J. Tumor angiogenesis: therapeutic implications. N. Engl. J. Med. 285, 1182-1186 (1971).
8. Gasparini, G. Metronomic scheduling: the future of chemotherapy? Lancet Oncol. 2, 733-740 (2001).
9. Ghiringhelli, F. et al. Metronomic cyclophosphamide regimen selectively depletes CD4+CD25 + regulatory T cells and restores T and NK effector functions in end stage cancer patients. Cancer Immunol. Immunother. 56, 641-648 (2007).
10. Hanahan, D., Bergers, G. & Bergsland, E. Less is more, regularly: metronomic dosing of cytotoxic drugs can target tumor angiogenesis in mice. J. Clin. Invest. 105, 1045-1047 (2000).
11. Jain, R. K. et al. Biomarkers of response and resistance to antiangiogenic therapy. Nat. Rev. Clin. Oncol. 6,327-338 (2009).
12. Kerbel, R. S. & Kamen, B. A. The anti-angiogenic basis of metronomic chemotherapy. Nat. Rev. Cancer 4,423-436 (2004).
13. Kerbel, R. S. Tumor angiogenesis. N. Engl. J. Med. 358, 2039-2049 (2008).
14. Marusyk, A. & Polyak, K. Tumor heterogeneity: Causes and consequences. Biochim. Biophys, Acta 1805,105-117 (2010).
15. Nannini, M. et al. To widen the setting of cancer patients who could benefit from metronomic capecitabine.Cancer Chemother. Pharmacol. 64, 189-193 (2009).
16. Paez-Ribes, M. et al. Antiangiogenic therapy elicits malignant progresion of tumors to increased local invasion and distant metastasis. Cancer Cell 15, 220-231 (2009).
17. Pasquier, E., Andre, N. & Braguer, D. Targeting microtubules to inhibit angiogenesis and disrupt tumour vasculature: implications for cancer treatment. Curr. Cancer Drug Targets 7, 566-581 (2007).
18. Sarmiento, R. & Gasparini, G. Antiangiogenic metronomic chemotherapy. Onkologie 31, 161-162 (2008).
19. Sterba, J., Pavelka, Z. & Slampa, P. Concomitant radiotherapy and metronomic temozolomide in pediatric high-risk brain tumors. Neoplasma 49, 117-120 (2002).
20. Seruga, B. & Tannock, I. F. Intermittent androgen blockade should be regarded as standard therapy in prostate cancer. Nat. Clin. Pract. Oncol. 5, 574-576 (2008).