A novel targeted anti-cancer therapy with immunotoxin and cyclosporin - Clinical and translational studies

Immuntoksin - ny kreftmedisin i klinisk forskningVår hypotese er at immuntoksin har et viktig klinisk potensiale fordi de er kreft-spesifikke, i liten grad påvirker normale celler, og dreper effektivt både medikament-resistente og hvilende kreftceller. Slike kreftceller kan overleve de fleste etablerte behandlingene og gi spredning av sykdommen.Andre forskningsgrupper har vist at klinisk bruk av immuntoksin (IT) er begrenset p.g.a. blant annet levertoksisitet samt immunrespons i form av dannelse av anti-IT antistoff som nøytraliserer immuntoksinet og derfor dens kreftcelledrepende effekt.Vi har vist preklinisk og i en fase I studie at ved å kombinere IT med det immunsuppresive medikamentet ciklosporin (CsA)at vårt IT er sikkert og tolererbart, samt at CsA effektivt hemmer anti-IT antistoffdannelsen hos pasientene. De få bivirkningene som ble registrert var forårsaket av CsA. IT i kombinasjon med CsA, bør gis som en adjuvant behandling mot mikrometastatisk sykdom. Føflekkreft (melanom) har lenge vært kjent for å være ekstremt vanskelig å behandle på grunn av høy motstand mot programmert celledød/apoptose med dagens behandlingsmetoder. Vi studerte effekten av et Pseudomonas exotoxin A (PE)-basert immunotoxin, 9.2.27PE, i kombinasjon med ABT-737 (Abbott Pharmaceuticals), en inhibitor mot anti-apoptotiske proteiner, i et panel av melanom cellelinjer. Kombinasjonen resulterte i synergistisk cytotoksisitet. Cytotoksisiteten/celledøden var assosiert med apoptose da proteinet caspase-3 var aktivert og proteinet PARP var inaktivert. Endoplasmatisk retikulum (ER) er et kompartment i cellen med høy konsentrasjon av kalsium. Under ER stress vil kalsium fra ER slippes ut i cytosol, og andre forskningsgrupper har vist at utslipp av kalsium fra ER til cytosol forårsaker celledød/apoptose med aktivering av caspase-3 og inaktivering av PARP. Behandling med ABT-737 forårsaket ER stress med økte protein nivå av GRP78 og fosforylert eIF2a, to proteiner assosiert med ER stress, samt økt kalsium nivå i cytosol. Den økte konsentrasjonen av kalsium i cytosol etter ABT-737 behandling ble forsterket av 9.2.27PE. 9.2.27PE alene hadde minimal effekt på kalsium utslipp fra ER i cytosol. Vi viser videre at det anti-apoptotiske proteinet Mcl-1 muligens spiller en sentral rolle ved økt kalsiumutslipp, da knockdown av dette proteinet i cellene ga sterk økning av kalsium i cytosol under ABT-737 behandling. Utrykk av dette spesifikke proteinet (Mcl-1) blir raskt inhibert under 9.2.27PE behandling. Vi mener derfor at Mcl-1 spiller en sentral rolle ved den synergistiske celledødseffekten vi ser når vi kombinerer ABT-737 + 9.2.27PE.

Immuntoksin i cancerterapiStadig flere pasienter blir helbredet av sin sykdom. Avhengig av krefttype, er det allikevel mange som ikke responderer på etablerte behandlingsregimer som kjemo- og stråleterapi. Nye behandlingsmåter for forskjellige krefttyper er derfor nødvendig.Ett immuntoksin (IT) er et dimerisk protein bestående av et antistoff konjugert til et toksin og som spesifikt binder til kreftceller som så dør, mens de har liten eller ingen effekt på normale celler (1). Så sammenliknet med f.eks. kjemoterapi forventer vi mye mindre biverkninger. Ved å kombinere immuntoksiner med andre stoffer kan den celledrepende effekten av IT betydelig bli forsterket. En ulempe ved bruk av immuntoksin hos patienter er dannelse av antistoffer mot immuntoksinet. Antistoffene som blir dannet vil effektivt eliminere immuntoksinet ved repetert behandling, slik at dette ikke er virksomt. En slik reaksjon kan begrenses ved å bruke immunsuppressive midler. Vi har vist at ved å kombinere immuntoksin med Ciklosporin (CsA, et immunsuppresivt medikament), forhindres effektivt utviklingen av anti-IT antistoffer i immunkompetente dyr samt at det oppnås en sterk synergistisk økning av kreftcelledød i cellekultur og i dyremodeller(2). Basert på de lovende prekliniske dataene igangsattes en Fase I studie med IT+CsA, som avsluttets i 2010. De førventede resultaten av Fase I utprøvningen har uppnåtts. I et samarbeid med Prof. Hergenrother, University of Illinois har vi fått tilgang til nye effektive anti-kreft medikamenter; TPM-derivater (triphenylmethyl-derivater). Dokumentasjonen av den terapeutiske effekten av kombinasjonen IT+TPM-derivater i cellekulturer og i dyremodeller er sammenstellt i en artikkel ” Triphenylmethyl derivatives enhances the anticancer effect of immunotoxins”, som åter innsendes til Journal of Immunotherapy. Interessant er at kombinasjonen også er svært effektiv på malignant melanoma, en krefttype med få/inga behandlingsalternativ. Vi har prekliniskt vist at et av IT er effektivt i at drepe hudkreft celler(3). Hudkreft celler er spesielt resistent mot apoptose (programmerad celledød) (som involverer anti-apoptotiske Bcl-2 proteiner), økt celledød kan muligens oppnås ved å kombinere IT med en hemmer som har effekt på disse anti-apoptotiske Bcl-2 proteinene. Preliminære resultater viser synergistisk celledødseffekt (økt apoptose). I samarbeid med Prof. P. Herseys melanom-forskningsgruppe (Newcastle, Australia) vil Post doc Karianne Risberg studera mekanismer som ligger til grunn for den økte celledøden samt at vi fortsetter med flere prekliniske studier på Radiumhospitalet. Vi fortsetter nu med at i detalj få kunnskap om de effekter som ulike medikament kombinasjonen med IT medfør på kreftcellene i cellekulturer og i dyreforsøk. Resultatene fra disse arbeiden kan på sikt bidra til å utvikle nye og alternative behandlingsmetoder for kreft med mindre biverkninger. 1.Andersson Y et al., Downregulation of the antiapoptotic MCL-1 protein and apoptosis in MA-11 breast cancer cells induced by an anti-epidermal growth factor receptor-Pseudomonas exotoxin a immunotoxin. Int J Cancer 2004 Nov 10;112(3):475-83. 2.Andersson Y et al., Synergistic anti-cancer effects of immunotoxin and cyclosporin in vitro and in vivo. Br J Cancer 2009 Oct 20;101(8):1307-15. 3.Risberg, K.,et al. Anti-melanoma activity of the 9.2.27PE immunotoxin in dacarbazine resistant cells. J Immunother. 2010 Apr;33(3):272-8.