Ингибиторы PARP1: разработка противоопухолевых препаратов

Полный текст

ВВЕДЕНИЕ В основе поиска и получения современных лекарственных средств лежит нацеленность на молекулярную мишень. Одна из мишеней, используемых при разработке противоопухолевых препаратов, - фермент поли(АDP-рибозо)полимераза 1 (PARP1), участвующий во многих клеточных процессах, начиная от репарации ДНК до гибели клеток [1]. Недавно показали, что одним из самых ранних событий, происходящих при повреждениях ДНК, является узнавание ферментом PARP1 разрывов ДНК. При возникновении разрывов ДНК, вызванных, в частности, алкилирующими агентами и радиацией, PARP1 связывается с местами разрывов за счет так называемых «цинковых пальцев», расположенных в ДНК-связывающем домене, и одновременно синтезирует олиго- или поли(АDP)-рибозные цепочки, ковалентно связываемые с разными акцепторными белками или с собственной молекулой путем перемещения единицы АDP-рибозы от NAD+. В результате в месте разрыва происходит деконденсация хроматина, что облегчает доступ ферментов репарации. Модифицированные поли(АDP-рибозил)ированные белки хроматина привлекают факторы, ремоделирующие хроматин. Один из ключевых механизмов PARP1-зависимой деконденсации заключается в том, что активированный PARP1 способствует удалению линкерного гистона Н1 из сайтов инициации транскрипции. При удалении Н1 происходит деконденсация хроматина, что позволяет ферментам репарации атаковать поврежденные сайты в ДНК. Следует отметить, что репарация ДНК при активном участии PARP1 происходит лишь при минимальном генотоксическом повреждении. При более сильном повреждении запускается процесс апоптоза, а при обширном повреждении ДНК наблюдается сверхактивация PARP, приводящая к некрозу. Получено множество данных об участии PARP1 в канцерогенезе. Потеря PARP1 приводит к нарушениям процесса репарации ДНК, ингибированию транскрипции некоторых генов, вовлеченных в репликацию ДНК, регуляцию клеточного цикла. Пониженная экспрессия PARPI приводит к возникновению перестановок в геноме, дефектам в хромосомах и, возможно, вносит вклад в общую нестабильность генома. В то же время повышенная экспрессия PARP1 наблюдается в меланомах, опухолях легкого и молочной железы [2-7]. При этом повышенный уровень экспрессии рассматривается как прогностический признак, связанный с худшим прогнозом выживаемости [8]. Было показано, что высокий уровень экспрессии PARP1 коррелирует с более агрессивным фенотипом злокачественных опухолей молочной железы (РМЖ) (эстрогеннегативный тип РМЖ) [9]. Экспрессия PARP1 может коррелировать с устойчивостью опухолей к терапии [10]. Подобная более высокая «злокачественность» связана, видимо, с тем, что повышенная экспрессия PARP1 способствует репарации повреждений ДНК и тем самым преодолению генетической нестабильности, свойственной трансформированным клеткам. Механизмы проопухолевой активности PARP1 разнообразны, в ряде случаев они опосредуются различными опухоль-ассоциированными факторами транскрипции. Канцерогенез может быть вызван PARP1-зависимой дерегуляцией факторов, вовлеченных в клеточный цикл, митоз, а также факторов, регулирующих экспрессию генов, связанных с инициацией и развитием опухолей [11]. Выявлена связь между PARP1 и фактором NF-kB. Оказалось, что PARP1 корегулирует активность NF-kB и приводит к увеличению секреции прометастатических цитокинов. Известно, что сигнальный каскад NF-kB важен для опухолевого роста [12]. Ингибирование PARP1 приводит к отмене проинвазивного фенотипа [13, 14]. Известно также, что PARP1 контролирует экспрессию белка теплового шока 70 (HSP70) [15, 16], который вносит существенный вклад в выживание опухолевых клеток и их устойчивость к противоопухолевым средствам [17]. PARP1 взаимодействует с белком p21, контролирующим клеточный цикл, что также может способствовать развитию опухолевого фенотипа [18]. Белок p21 взаимодействует непосредственно с PARP1 в процессе репарации ДНК, и нокдаун p21 приводит к увеличению ферментативной активности PARP1. Экспрессия р21 в опухолях часто подавлена благодаря регуляции р53 [19], что может объяснять возможную роль PARP1 в канцерогенезе. Обнаружено также, что PARP1 участвует в гормонзависимой регуляции канцерогенеза. В клетках рака предстательной железы, экспрессирующих рецептор андрогенов (АР), PARP1 рекрутируется в сайты локализации АР и стимулирует активность АР [20]. Сходные хроматинзависимые механизмы с участием PARP1 вовлечены в эстрогензависимую регуляцию экспрессии генов при РМЖ. Поскольку PARP1 - это ключевой фермент, регулирующий определенные канцерогенные изменения в клетке, он рассматривается как важная молекулярная мишень для разрабатываемых противоопухолевых средств, а ингибиторы PARP1 считаются перспективными противоопухолевыми средствами. ИСТОРИЯ РАЗРАБОТКИ ИНГИБИТОРОВ PARP1 Поскольку эффект лучевой терапии и многих химиотерапевтических подходов при онкологических заболеваниях определяется повреждением ДНК, ингибиторы PARP1 могут применяться для усиления традиционных методов и действовать как химио- и радиосенсибилизаторы. В клетках, обработанных противоопухолевыми агентами, ингибирование PARP1 подавляет репарацию потенциально летального повреждения и может приводить к уничтожению аномальной клетки. Подобным образом в ряде случаев ингибиторы PARP1 повышают эффективность действия ДНК-алкилирующих агентов (например, темозоламида) и ингибиторов топоизомеразы I (например, топотекана), а также ионизирующего излучения. Ингибиторы PARP1 также эффективны в радиосенсибилизации опухолевых клеток. Помимо синергичного действия ингибиторов PARP1 и других ДНК-повреждающих противоопухолевых средств, в некоторых опухолевых клетках наблюдается прямое токсическое действие ингибиторов PARP1. Первое поколение классических ингибиторов PARP1 - аналогов никотинамида - было создано около 30 лет назад, исходя из наблюдений, что никотинамид, второй продукт катализируемой PARP1 реакции, вызывает умеренное ингибирование реакции (рис. 1). В ингибиторах PARP1 первого поколения гетероциклический атом азота в третьем положении был заменен на атом углерода, что привело к созданию класса бензамидных аналогов [21]. Замена в третьем положении привела к улучшению растворимости препаратов (рис. 2). Изучение активности 3-замещенных бензамидов (например, 3-аминобензамида, 3-AB) помогло лучше понять функцию PARP1. Оказалось, что такие препараты обладают цитотоксическим действием на опухолевые клетки при одновременном использовании агентов, вызывающих генотоксический стресс [22]. Несмотря на обнадеживающие результаты изучения ингибиторов PARP1 первого поколения, в практическом отношении бензамиды были малоэффективными. В доклинических экспериментах на культуре клеток их приходилось использовать в миллимолярных концентрациях, что делало их непригодными для экспериментов на животных. Кроме того, бензамиды ингибировали другие клеточные пути [23]. Тем не менее они легли в основу создания более эффективных препаратов. Практически все используемые до сих пор ингибиторы PARP1 содержат никотинамидную/бензамидную фармакоформную группу. В 1990 годы на основе аналогов хиназолина (в частности, 1,5-дигидроизохинолина) были разработаны более эффективные ингибиторы PARP1 второго поколения. Эта группа соединений включала изохинолины, хиназолиндионы, фталазионы и фенантридионы. Ингибиторы PARP1 второго поколения были более эффективными и точнее нацеленными на терапевтические мишени [24]. Некоторые из этих соединений стали основой для последующей разработки различных групп лекарственных средств (рис. 3). В частности, получение фенантридионов привело к разработке PJ-34, который использовали в дальнейшем в клинических испытаниях (КИ) [25]. Альтернативный подход (химический синтез на основе анализа структуры и активности, SAR) привел к идентификации 3,4-дигидро-5-метилизохиназолина-1-[2H]-1 (PD128763) и 8-гидрокси-2-метилхиназолина-4-[3Н]он (NU1025). Каждое из этих соединений в ~50 раз более эффективно ингибирует PARP1, чем 3-AB. В дальнейшем более сильные ингибиторы разрабатывали по аналогии с уже известными. Все они содержали карбоксамидную группу бензамидного фармакофора, включенную во второе ароматическое кольцо. Именно эта модификация имела решающее значение для повышения активности ингибиторов. Причины, объясняющие связь этих структурных особенностей с увеличением активности, стали очевидными после изучения структуры. Кристаллизация ингибиторов PARP1 показала, что карбоксамидная группа формирует несколько важных водородных связей с Ser904-OG и Gly863-N в каталитическом домене PARP1, что улучшает взаимодействие гетероцикла данных ингибиторов с белком [26]. При этом у более эффективных ингибиторов (PD128763, 4ANI, и NU1025) амидная группа в гетероцикле зафиксирована. Выявлена также важность ароматических (π-π)-взаимодействий между фенольной группой ингибиторов PARP1 и фенольной группой Tyr907 белка PARP1. На основании структурного анализа связывания NU1085 разработано несколько трициклических лактамных индолов и бензамидазолов, в которых карбоксамидная группа была введена в благоприятной ориентации путем включения в 7-членное кольцо [27-30]. Эти соединения, например, AG14361, способны образовывать критические водородные связи с Gly863 и Ser904, Glu988 белка PARP1 [31]. Дальнейший поиск привел к созданию более сильных ингибиторов PARP третьего поколения, первым охарактеризованным представителем которых стал рукапариб (Кi = 1.4 нМ) [32]. В настоящее время на основе бензамидазолов синтезирован ряд ингибиторов PARP1 третьего поколения; многие из которых (такие, как рукапариб, инипариб, олапариб, велипариб, нирапариб, талазопариб, CEP-9722 и E7016) в настоящий момент проходят клинические испытания (см. обзоры [33-38], рис. 4, таблица). МЕХАНИЗМЫ ДЕЙСТВИЯ ИНГИБИТОРОВ PARP1: ПРЯМОЕ ПРОТИВООПУХОЛЕВОЕ ДЕЙСТВИЕ Ингибирование PARP1 приводит к нарушению репарации ДНК. Известно, что в ответ на повреждение ДНК PARP1 связывается с одно- и двухцепочечными разрывами ДНК [39]. В отсутствие повреждений активность PARP1 минимальна, однако появление повреждений вызывает его немедленную и значительную (до 500-кратной) активацию. PARP1 отыскивает разрывы в ДНК, действуя как сенсор и обеспечивая быстрое привлечение белков, требуемых для репарации, к месту повреждения. PARP1 контролирует несколько путей репарации ДНК, в том числе эксцизионную репарацию оснований (base excision repair, BER) и нуклеотидов (nucleotide excision repair, NER), репарацию мисматчей (mismatch repair, MMR), репарацию двухцепочечных разрывов с помощью гомологичной рекомбинации (HR) и с помощью негомологичного соединения концов (non-homologous end joining, NHEJ) [39]. Ингибирование PARP приводит к инактивации системы репарации и сохранению спонтанных одноцепочечных разрывов (SSB) (рис. 5А), что может быть причиной последующего формирования двухцепочечных разрывов ДНК (DSB). DSB можно устранить двумя способами - либо «репарацией ДНК без ошибок» с помощью HR, либо репарацией с возможностью замены в последовательности нуклеотидов путем NHEJ [40, 41]. В ряде опухолевых клеток с нарушениями в системе гомологичной рекомбинации (например, BRCA-мутантные клетки) может включаться система NHEJ, однако использование NHEJ в этих опухолях приводит к дестабилизации генома и, в конечном итоге, к гибели клеток из-за быстрого накопления генетических ошибок [42-44]. В 2005 году произошел прорыв в области исследований ингибиторов PARР1. Двумя независимыми группами ученых было показано, что BRCA1и BRCA2-дефицитные линии клеток чувствительны к прямому действию ингибиторов PARP. Это были первые свидетельства того, что ингибиторы PARP1 могут выступать как самостоятельные лекарственные средства в случае опухолей, в которых нарушены определенные пути репарации ДНК [45, 46]. Известно, что опухоль-ассоциированный ген BRCA1 играет важную роль в репарации двойных разрывов ДНК по механизму HR. Клетки с дефицитом BRCA1 характеризуются менее эффективной HR, и репарация ДНК в них происходит преимущественно с помощью системы BER. BRCA2 взаимодействует с белком RAD51 и также играет существенную роль в HR. Клетки с мутациями в области связывания BRCA2 с RAD51 проявляют гиперчувствительность к повреждениям ДНК и хромосомную нестабильность [47]. Например, 10-15% серозного рака яичников имеет наследственный характер, обусловленный мутацией в генах BRCA1 или BRCA2. Показано, что дефекты в HR-репарации, возникающие вследствие мутаций в RAD51, DSS1, RPA1 или CHK1, вызывают повышенную чувствительность клеток к ингибированию PARP1 [48]. Ингибирование репарации повреждений ДНК при условии дефицита гомологичной рекомбинации приводит клетку к гибели из-за невозможности исправить все повреждения ДНК. Объяснить прямое действие ингибиторов PARP1 на опухолевые клетки можно также с помощью другого механизма. Предполагается, что в результате действия ингибиторов PARP1 остается связанным с поврежденной ДНК, поэтому он не может отделиться от ДНК и «освободить» место для PARP1зависимых ферментов репарации (рис. 5Б). Третья модель прямого действия ингибиторов PARP1 основана на наблюдении Li и Yu [49], которые показали, что в присутствии ингибиторов PARP1 мутантный BRCA1 в меньшей степени накапливается в области повреждений ДНК (рис. 5В). Предложена также четвертая модель прямого действия ингибиторов PARP1 (рис. 5Г). Согласно этой модели, при двухцепочечных разрывах в клетках с дефицитом HR активируется другая система NHEJ [44]. Ключевые белки этой системы - Ku70, Ku80 и DNA-PKcs, как показано ранее, имеют PARP1связывающие мотивы и могут регулироваться с помощью АDP-рибозилирования [50, 51]. В клинических исследованиях монотерапия олапарибом приводила к ингибированию опухолей с мутациями в BRCA1 или BRCA2 (рак молочной железы и рак яичников) [52, 53]. При этом клетки с дефицитом BRCA1 или BRCA2 были в 57 или 133 раза более чувствительны к ингибированию PARP1 соответственно [46]. Однако эффективность подобной терапии была невысокой - положительный ответ наблюдался менее чем у 50% пациентов [54]. Поэтому очень важно правильно определить прогностические маркеры терапии ингибиторами PARP1. Такими маркерами могут быть мутации в генах 53BP1, RAD51, NBS1, ATM, ATR, Chk1, Chk2, Rad54, FANCD2, FANCA, PALB2, FANCC, PTEN [39, 55-59]. Терминальные мутации генов BRCA1 или BRCA2 в опухолевых клетках приводят к появлению дефектов в системе гомологичной рекомбинации ДНК, в работе которой в норме принимают участие оба белка BRCA. В этом случае опухолевые клетки становятся чрезвычайно зависимыми от одной из пяти других систем репарации, в работе каждой из которых участвует PARP1. Ингибирование PARP1 при условии дефицита гомологичной рекомбинации ведет клетку к апоптозу из-за невозможности репарации всех возникших повреждений ДНК. Этот процесс назван «синтетической летальностью». В ряде работ показана перспективность применения ингибиторов PARP1 у больных с опухолями, возникшими из-за дефектов в генах BRCA. МЕХАНИЗМЫ ДЕЙСТВИЯ ИНГИБИТОРОВ PARP1: CИНЕРГИЧНОЕ ДЕЙСТВИЕ Ингибиторы PARP1 не всегда оказывают прямое цитотоксическое действие на опухолевые клетки. В таких случаях желаемый эффект может быть достигнут при совместном использовании ингибиторов PARP1 и других препаратов, вызывающих повреждения ДНК. СОВМЕСТНОЕ ДЕЙСТВИЕ ИНГИБИТОРОВ PARP1 И АГЕНТОВ, МЕТИЛИРУЮЩИХ ДНК Еще в 80-х годах прошлого столетия на примере 3-AB было показано, что ингибиторы PARP усиливают действие агентов, метилирующих ДНК [22]. ДНК-метилирующие агенты, такие, как дакарбазин (DTIC), темозоломид (TMZ), активно используются в настоящее время в терапии опухолей головного мозга и меланомы. Эти препараты способны метилировать ДНК в положениях О6 и N7 гуанина и N3 аденина. Удаление N-метилпуринов (N7-MEG и N3-MEA) приводит к появлению SSB, а ингибирование PARP1 инактивирует репарацию таких повреждений [60]. В ранних исследованиях показали, что PD128763 и NU1025 усиливают индуцированные TMZ повреждения ДНК и увеличивают цитотоксичность TMZ в 4-7 раз при его использовании в более низких концентрациях (в 50-100 раз) [61]. Повышение эффективности TMZ (до 6 раз) в присутствии NU1085 наблюдали на 12 различных линиях опухолей человека независимо от их тканевого происхождения и статуса p53 [62]. Серия бензимидазолов и трициклических лактамных индолов, в том числе AG14361 в концентрации только 0.4 мкМ, в 5.3 раза усиливает индуцированное TMZ ингибирование роста клеток LoVo (рак толстой кишки человека) [30]. Подобное синергичное действие ингибиторов PARP и Topo I наблюдали во множестве работ, выполненных in vitro. Следует подчеркнуть, что ингибиторы PARP1, как установлено, усиливают цитотоксичность TMZ преимущественно в S-фазе, что указывает на механизм синергичного действия: скорее всего, ингибиторы вызывали накопление DSB в процессе репликации [63, 64]. Усиление противоопухолевой активности TMZ в присутствии различных ингибиторов PARP in vivo показано во многих экспериментах. Приведем некоторые примеры. Совместная обработка NU1025 и TMZ повышает выживаемость мышей с лимфомами головного мозга [65]. Ингибитор GPI 15427 увеличивает индуцированную TMZ задержку роста опухоли и антиметастатическую активность в модели меланомы В16 [66]. Велипариб усиливает активность TMZ в подкожных, ортотопных и метастатических моделях ксенотрансплантатов человека, включая лимфомы, рак яичников, легкого, поджелудочной, молочной и предстательной железы [67]. Интересно, что и GPI 15427 и велипариб преодолевают гематоэнцефалический барьер и усиливают противоопухолевую активность TMZ у мышей с внутричерепными меланомами, глиомами и лимфомами [68]. В моделях детских опухолей рукапариб усиливает противоопухолевую активность TMZ в ксенотрансплантатах нейробластомы и медуллобластомы [69]. Полную регрессию опухоли при обработке TMZ и CEP-6800 наблюдали у мышей, несущих ксенотрансплантаты U251MG (глиобластома человека) [70] и SW620 (рак толстой кишки человека) [32, 71]. Эти и другие данные, полученные в испытаниях in vivo, позволили положить начало клиническим испытаниям ингибиторов PARP вместе с ДНК-метилирующими агентами (таблица). СОВМЕСТНОЕ ДЕЙСТВИЕ ИНГИБИТОРОВ PARP1 И ИНГИБИТОРОВ ТОПОИЗОМЕРАЗЫ I (TOPO I) Известно, что активность Topo I повышена в некоторых опухолях [72]. Ингибиторы Topo I применяют при различных формах опухолей, например, топотекан - при мелкоклеточном раке легкого, раке яичников и шейки матки, иринотекан - при раке толстой кишки. Topo I вносит временные повреждения в ДНК для устранения напряжений, накапливающихся в ДНК в ходе транскрипции и репликации. Ингибиторы Topo I, такие, как камптотецины, стабилизируют расщепляемый комплекс Торо I-ДНК на стадии, когда происходят разрывы ДНК. Репарация повреждений, вызываемых Topo I, происходит с участием BER/SSB. При этом клетки, лишенные ключевого белка BER - XRCC1, гиперчувствительны к камптотецину. Ферменты PARP, как полагают, участвуют в этом процессе, привлекая XRCC1 к Topo I-зависимым разрывам ДНК [73], которые, в свою очередь, привлекают тирозил-ДНКфосфодиэстеразу (TDP 1), удаляющую Topo I с ДНК [74]. Кроме того, PARP1 способен взаимодействовать с Topo I и репарировать Topo I-зависимые SSB [75]. В ряде работ показано усиление действия ингибиторов топоизомеразы I в присутствии ингибиторов PARP [30, 32, 71]. Приведем некоторые примеры. В 1987 году Mattern M.R. и соавт. первыми использовали ингибиторы PARP в качестве потенциальных усилителей ингибиторов Topo I. Они показали, что 3-AB увеличивает цитотоксичность камптотецина в клетках L1210 [76]. В дальнейшем синергичное действие ингибиторов Topo I и PARP1 активно изучалось. На 12 клеточных опухолевых линиях человека показано, что NU1025 и NU1085 повышают цитотоксичность топотекана независимо от тканевого происхождения этих линий и статуса p53 [62]. CEP-6800 и GPI 15427 повышали чувствительность к химиотерапевтическим препаратам - ингибиторам Topo I, в клеточных линиях рака толстой кишки [70, 77]. Обнадеживающие результаты получены также в опытах in vivo, в которых изучали совместное действие ингибиторов PARP и Topo I. CEP-6800 на 60% повышал иринотекан-зависимое ингибирование опухолей у мышей, несущих ксенотрансплантаты НТ29 [70], а олапариб увеличивал токсичность топотекана, так что его дозу можно было уменьшить в 8 раз [78]. Эти и другие результаты опытов in vivo позволили положить начало клиническим испытаниям совместного применения ингибиторов PARP и Topo I (таблица). СОВМЕСТНОЕ ДЕЙСТВИЕ ИНГИБИТОРОВ PARP1 И ЛУЧЕВОЙ ТЕРАПИИ Ионизирующее излучение вызывает множество повреждений ДНК, модификацию оснований, SSB и DSB, при этом последние поражения считаются наиболее цитотоксическими. Сенсибилизация клеток, обработанных ингибиторами PARP, к ионизирующему излучению менее значительна, чем сенсибилизация к химическим соединениям, и, как правило, увеличивает цитотоксичность менее чем в 2 раза. Однако, учитывая, что большое число больных подвергаются лучевой терапии, такая комбинация может быть оправданной. Ранние исследования показали, что ингибирование PARP приводит к радиосенсибилизации клеток млекопитающих [79]. В дальнейшем показали, что различные ингибиторы PARP (ANI, NU1025, олапариб, E7016) повышали эффективность радиосенсибилизации разных линий клеток в 1.3-1.7 раза [80]. В некоторых исследованиях ингибиторы PARP селективно вызывали радиосенсибилизацию активно реплицирующихся клеток, находящихся в S-фазе [24]. Это позволило предложить механизм, с помощью которого ингибирование PARP увеличивает чувствительность к ионизирующему излучению. Ингибирование предотвращает репарацию SSB, преобразуя их в DSB при прохождении вилки репликации в S-фазе [81]. Такая гипотеза подтверждается наблюдением, согласно которому ингибирование PARP приводит к образованию дополнительных фокусов γH2AX и RAD51 (что свидетельствует о повышенной частоте HRR, гомологичной рекомбинации в остановленной вилке репликации). Фактором, предрасполагающим к устойчивости к радиации in vivo, является способность клеток восстанавливаться после потенциально летального повреждения (PLD). При этом всегда есть вероятность сохранения радиорезистентных опухолевых клеток, которые могут вновь создать опухоль после лучевой терапии [82]. Показано, что ингибиторы PARP1, такие, как PD128763, NU1025, AG14361, предотвращали восстановление опухолевых клеток после PLD [63]. В ряде работ обнаружена эффективность радиосенсибилизации ингибиторами PARP1 in vivo. У мышей, несущих SCC7, RIF-1 и KHT саркомы, ингибитор PD128763 вызвал трехкратное повышение терапевтической активности рентгеновских лучей [83]. Доклинические исследования показали, что велипариб значительно увеличивает противоопухолевую активность ионизирующего излучения в ксенотрансплантатных моделях рака толстой кишки, легкого и предстательной железы человека [68, 84, 85]. ДЕЙСТВИЕ ИНГИБИТОРОВ PARP1 В СОЧЕТАНИИ С ДРУГИМИ ЦИТОСТАТИЧЕСКИМИ ПРЕПАРАТАМИ Некоторые данные свидетельствуют о способности ингибиторов PARP усиливать действие других противоопухолевых цитотоксинов. Например, 6(5Н)-фенантридинон усиливает цитотоксичность кармустина в лимфоме мышей [86]. PJ-34 увеличивает цитотоксичность доксорубицина в клетках HeLa, предположительно, за счет повышения уровня топоизомеразы II [87]. Сходное с ним соединение INO-1001 увеличивает противоопухолевую активность доксорубицина на ксенотрансплантатах MDA-MB-231 и MCA-K клеток рака легкого [88]. Сообщения о синергическом действии ингибиторов PARP и соединений платины, таких, как цисплатин и карбоплатин, противоречивы. Тем не менее в ряде исследований показано, что PARP1 активируется индуцированными цисплатином повреждениями ДНК [89], что привело к проведению клинических испытаний ингибиторов PARP совместно с производными цисплатина (таблица). ПРОБЛЕМЫ ИСПОЛЬЗОВАНИЯ СУЩЕСТВУЮЩИХ ИНГИБИТОРОВ PARP1 И ПЕРСПЕКТИВЫ ПОИСКА НОВЫХ Практически все существующие ингибиторы PARP1 являются миметиками никотинамида, т.е. ориентированы на связывание с каталитическим доменом PARP1 и конкуренцию с NAD+. В опытах in vitro, а также во множестве доклинических и некоторых клинических испытаниях ингибиторы PARP1 достаточно хорошо зарекомендовали себя как противоопухолевые средства. Однако при проведении более систематических, контролируемых, расширенных клинических испытаний ингибиторов PARP1 вскрылся целый ряд проблем. Во-первых, соединения, ингибирующие связывание NAD+, имеют довольно низкую специфичность к PARP1, а также блокируют другие ферментативные пути с участием NAD+. Следует отметить, что NAD+ это кофактор, который взаимодействует со многими ферментами, вовлеченными в ряд клеточных процессов, поэтому конкуренция с NAD+ приводит к высокой токсичности. Во-вторых, ферментативные ингибиторы PARP1 активируют репликацию вирусов и противопоказаны больным, инфицированным такими вирусами, как вирус Т-клеточного лейкоза человека (HTLV) или вирус, ассоциированный с саркомой Капоши (KSHV) [90-92]. В-третьих, вопрос о безопасности длительного применения существующих ингибиторов PARP1 остается открытым. Известно, что опухолевые клетки обладают способностью быстро приобретать устойчивость к препаратам, применяемым в качестве длительной монотерапии [93]. Эти проблемы стали причиной того, что многие ингибиторы PARP1 не прошли длительные систематические клинические испытания. Испытания некоторых ингибиторов PARP1 прекращены уже на I и II стадиях изза высокой токсичности и ряда побочных эффектов. Показательной в этом отношении является история инипариба (BSI-201), который дальше всех других ингибиторов PARP1 продвинулся в разработке и дошел до рандомизированного клинического испытания фазы III. Клиническое исследование фазы III препарата ВSI-201 (инипариба) началось в июле 2009 года для оценки эффективности применения этого препарата в комбинации с химиотерапией, проводимой у пациенток с метастатическим трижды негативным раком молочной железы (мТНРМЖ). В исследовании приняли участие 519 женщин с мТНРМЖ из 109 центров в США. А уже в 2013 году фирма «Санофиавентис» объявила о прекращении клинических испытаний, поскольку не наблюдалось улучшения состояния и общей выживаемости пациенток, получавших инипариб и химиотерапию, по сравнению с контрольной группой (только химиотерапия). Ряд обстоятельств привел к неудаче клинических испытаний инипариба. Основная причина неудачи заключалась в том, что к моменту набора групп для клинических исследований доклинические эксперименты были проведены не в полном объеме; было получено очень мало сведений о механизме действия инипариба. Инипариб был допущен к КИ первой фазы еще до получения результатов доклинических испытаний [94, 95]. Здесь интересно еще одно обстоятельство: фирма Bipar, которая разрабатывала инипариб и продала свои разработки фирме «Санофи», так и не раскрыла структуру данного соединения из-за патентных соображений. Позднее оказалось, что, в отличие от всех других ингибиторов PARP1, имеющих сходную структуру, только инипариб имел подвижную карбоксильную группу, которая могла вращаться вокруг амидной связи, что в значительной степени ослабляло связывание ингибитора с PARP1 (рис. 6). Как признался один из экспертов «Санофи»: «Если бы Bipar предоставил структуру инипариба, то, вероятно, мы смогли бы предположить, что он не будет хорошим ингибитором PARP1». Тем не менее, несмотря на отсутствие достаточного описания препарата (известной структуры и фармакодинамических данных), фирма допустила его до клинических исследований, в результате неудачи которых издержки компании «Санофи-авентис» составили 285 млн долларов. Достаточно высокая токсичность и ряд побочных эффектов, вызываемых ферментативными ингибиторами PARP1 и выявляемых в КИ, заставляют менять стратегию разработки новых ингибиторов PARP1. Поскольку PARР1 состоит из нескольких функциональных доменов и обладает дополнительными активностями, помимо ферментативной, в частности ДНК-связывающей и транскрипционной (рис. 7), активность PARP1 можно регулировать ингибированием данных функциональных доменов. В частности, разрабатываются препараты, направленные на ингибирование связывания PARP1 с ДНК [96]. По мнению авторов, поиск соединений, способных предотвращать участие PARP1 в процессе транскрипции, может привести к разработке нового класса лекарственных средств, имеющих более высокую специфичность и менее выраженные побочные эффекты. Более подробно о роли PARP1 в регуляции транскрипции можно ознакомиться в работах [97-101]. Используя полученную ранее авторами систему транскрипции в моно- и полинуклеосомных системах, становится возможным провести поиск и проверку транскрипционных ингибиторов PARP1. В заключение следует отметить, что ингибиторы PARP1 представляют большой интерес и имеют практическую ценность не только в онкологии, но и в терапии различных воспалительных процессов, сердечно-сосудистых и неврологических заболеваний, а также заболеваний, связанных со старением. Терапевтический эффект ингибиторов PARP в данных процессах остался за рамками настоящего обзора (для ознакомления см. обзоры [102-109]).

Об авторах

Н. В. Малюченко

Московский государственный университет им. М.В. Ломоносова

Автор, ответственный за переписку.
Email: mal_nat@mail.ru
Россия

E. Ю. Котова

Fox Chase Cancer Center

Email: mal_nat@mail.ru
США

O. И. Кулаева

Московский государственный университет им. М.В. Ломоносова; Fox Chase Cancer Center

Email: mal_nat@mail.ru
Россия

M. П. Кирпичников

Московский государственный университет им. М.В. Ломоносова

Email: mal_nat@mail.ru
Россия

В. M. Студитский

Московский государственный университет им. М.В. Ломоносова; Fox Chase Cancer Center

Email: Vasily.Studitsky@fccc.edu
Россия

Список литературы

Дополнительные файлы