ABT-263: En potent och oralt biotillgänglig hämmare av Bcl-2-familjen

Den farmakokinetiska profilen för ABT-263 kännetecknas av låga plasmaclearancevärden och låga distributionsvolymer hos mus, råtta, hund och apa, med halveringstider för plasmaelimination efter i.v.-dos på 4,6 till 8,4 timmar (kompletterande tabell S1). Biotillgängligheten efter oral gavage var ∼20 % hos alla fyra djurslagen. På grund av sin låga vattenlöslighet uppvisar ABT-263 en långvarig upplösningshastighet-begränsad oral absorption. P.o. administrering i lipidbaserade formuleringar, i vilka substansen är betydligt mer löslig, ger förbättrad absorption med biotillgänglighet nära 50 % och en oral elimineringshalveringstid på 8,9 timmar hos hundar. En representativ plasmakoncentrationskurva för läkemedelskoncentrationen efter i.v. eller p.o. dosering hos hund visas i kompletterande figur S1.

ABT-263 uppvisar mekanismbaserad cytotoxicitet. Ett antal BH3-mimetiska små molekyler har rapporterats binda Bcl-2-familjemedlemmar med blygsam affinitet och inducera apoptos i tumörcellslinjer (21-23). Många av dessa medel har dock nyligen visat sig döda celler på ett Bax/Bak-oberoende sätt, vilket ifrågasätter den funktionella relevansen av deras svaga affinitet för Bcl-2-proteiner och de verkliga verkningsmekanismerna för dessa molekyler (14). Därför ansåg vi att det var viktigt att på ett robust sätt visa att den apoptos som inducerades av ABT-263 var ett direkt resultat av hämning av proteiner ur Bcl-2-familjen. Först utvärderades den cellulära aktiviteten hos ABT-263 i den interleukin-3 (IL-3)-beroende prolymphocytiska FL5.12-murincellinjen. Tillbakadragande av IL-3 inducerar FL5.12 apoptos, delvis genom uppreglering av de proapoptotiska faktorerna Bim och Puma (24, 25). Övexpression av Bcl-2 (FL5.12-Bcl-2) eller Bcl-xL (FL5.12-Bcl-xL) skyddar mot effekterna av IL-3-uttag genom sekretering av Bim och Puma (25). ABT-263, men inte enantiomeren, upphävde det skydd som gavs av överuttryck av Bcl-2 eller Bcl-xL (EC50 = 60 respektive 20 nmol/L; fig. 2A). ABT-263 var ineffektivt för att framkalla celldöd i närvaro av IL-3 där FL5.12-celler inte utsattes för proapoptotiska stimuli. Förmågan hos ABT-263 att döda FL5.12-Bcl-2 eller FL5.12-Bcl-xL-celler under IL-3-uttag var signifikant försvagad i närvaro av caspashämmaren ZVAD, vilket tyder på att celldödningen är caspasberoende (kompletterande fig. S2).

Oral dosering av ABT-263 resulterar i regression av SCLC- och ALL-xenografttumörer in vivo. För att utvidga dessa observationer in vivo utvärderades ABT-263 i flank xenograftmodeller som upprättats från några av de känsliga SCLC- och hematologiska cellinjerna. När ABT-263 doserades p.o., en gång om dagen med 100 mg/kg under 21 på varandra följande dagar, inducerade ABT-263 snabba och kompletta tumörresponser (CR) som var hållbara i flera veckor efter avslutad behandling hos alla djur som bar H889 (SCLC) eller RS4;11 (ALL) tumörer (Fig. 4A). Liknande behandling av möss som bar H146 SCLC-tumörer inducerade snabba regressioner som resulterade i CR hos 60 % och PR hos 40 % av djuren (fig. 4A). Gradvis tumöråtergång observerades med början flera veckor efter avslutad dosering i denna modell. Aktiviteten var dosberoende i H146 xenograftmodellen. Behandling med ABT-263 med 50 mg/kg under 21 dagar i följd inducerade CR hos 22 % och PR hos 44 % av djuren, medan 25 mg/kg inducerade en statistiskt signifikant men blygsam tumörtillväxthämning utan några observerade tumörregressioner. ABT-263 tolererades väl (<5 % viktminskning) vid alla doser.

För att korrelera exponeringen av ABT-263 med antitumoreffekten genomfördes en farmakokinetisk studie vid jämntillstånd där icke-tumörbärande möss doserades p.o. en gång dagligen i 3 dagar och plasmakoncentrationerna av läkemedlet bestämdes efter den tredje dosen. Både den högsta plasmakoncentrationen (Cmax) och arean under plasmakoncentrationskurvan (AUC) var proportionella mot dosen och ökade på ett ungefär linjärt sätt (kompletterande tabell S3). En dos på 100 mg/kg, som gav en total responsfrekvens på 100 % (total responsfrekvens = CR + PR), gav Cmax- och AUC-värden på 7,7 μmol/L respektive 90 μmol/L h. Exponeringen till följd av en dos på 50 mg/kg, som framkallade en total svarsfrekvens på 66 %, var 5,4 μmol/L (Cmax) och 54 μmol/L h (AUC). Dessa data tyder på att toppkoncentrationer av ABT-263 i plasma som ligger mellan ∼5,4 och 7,7 μmol/L är mycket effektiva.

ABT-263 ökar aktiviteten hos kemoterapeutiska medel in vivo. ABT-263:s effektivitet in vivo undersöktes i kombination med vanligt förekommande terapeutiska medel i flera aggressiva modeller av hematologiska maligniteter. ABT-263 och rituximab undersöktes i DoHH2 B-cellslymfom flank xenograftmodell (Fig. 4B). När ABT-263 doserades dagligen med 100 mg/kg p.o. i 17 dagar uppvisade ABT-263 44 % tumörtillväxthämning. En enda dos rituximab på 10 mg/kg framkallade 84 % tumörtillväxthämning. Varken ABT-263 eller rituximab ensamma uppnådde hållbar tumörregression; kombinationen uppvisade dock en överlägsen effekt och uppnådde 70 % CR och 10 % PR. Denna kombination resulterade också i en signifikant förbättring av tumörtillväxtfördröjning (>700 %) jämfört med enbart rituximab (300 %).

Effektiviteten av ABT-263 ensam och i kombination med en modifierad R-CHOP-regim utvärderades också i en GRANTA-519 flank xenograftmodell av mantelcellslymfom (fig. 4B). ABT-263 som gavs vid 100 mg/kg p.o. under 21 på varandra följande dagar framkallade 40 % tumörtillväxthämning. I jämförelse hämmade R-CHOP-behandlingen tumörtillväxten med 68 % med 20 % CR. Kombinationen resulterade i dramatiska tumörregressioner och kompletta tumörsvar hos alla testade djur med inga tecken på tumörtillväxt i fyra av nio utvärderingsbara tumörer.

Slutligt undersökte vi ABT-263:s förmåga att potentiera effekterna av kemoterapi i en modell som är resistent mot ABT-263. I OPM-2 flank xenograft-modellen för multipelt myelom (in vitro EC50 = 6,7 μmol/L) hämmade ABT-263 som gavs dagligen i 21 dagar med 100 mg/kg inte tumörtillväxten på ett signifikant sätt (fig. 4B). Bortezomib som gavs i maximal tolererad dos (1 mg/kg i.v., qd ×3) hämmade tumörtillväxten med 70 % utan några CRs. ABT-263 förbättrade effekten av bortezomib med kombinationen vilket resulterade i 95 % hämning av tumörtillväxten och en CR-frekvens på 40 %.

ABT-263 inducerar en snabb men reversibel trombocytopeni. Vi rapporterade nyligen att ABT-737 inducerar en snabb och reversibel trombocytopeni hos djur till följd av hämning av proteiner ur Bcl-2-familjen och induktion av apoptos i cirkulerande trombocyter utan benmärgstoxicitet (29). Som förväntat inducerar ABT-263 också trombocytopeni. Efter en enda p.o.-dos hos hundar minskade antalet cirkulerande trombocyter inom 2 timmar med ett trombocytnidir vid 6 timmar och tecken på återhämtning inom 24 timmar (fig. 5A). För att fastställa effekterna av långvarig dosering undersökte vi det farmakokinetiska/farmakodynamiska förhållandet efter flera dagliga doser hos hund (fig. 5B). ABT-263 doserades p.o. med 2 mg/kg/d i 6 dagar och ökades sedan till 6 mg/kg/d i ytterligare 6 dagar. Trombocytantal och plasmakoncentrationer av läkemedel utvärderades 6 timmar efter behandlingen för att fånga upp de troliga trombocytnederbörden dag 1 till 4 och dag 7 till 11. Vid 2 mg/kg minskade trombocytantalet från ett initialt värde på ∼250 000/μL till ∼125 000/μL vid den andra dosen, varefter det höll sig stabilt under de återstående doserna. Plasmaläkemedelskoncentrationen som erhölls 6 timmar efter behandlingen (C6h) förblev konstant på värden som varierade mellan 3,6 och 4,2 μmol/L. Baserat på den farmakokinetiska profilen för ABT-263 (kompletterande figur S1) är C6h ungefär 2 gånger lägre än Cmax, vilket tyder på att de högsta plasmakoncentrationerna av läkemedel som uppnås efter flera doser på 2 mg/kg är ∼7 till 8 μmol/L. Dessa nivåer liknar dem som erhålls efter en 100 mg/kg p.o.-dos hos möss. När dosen av ABT-263 ökades till 6 mg/kg/d minskade antalet trombocyter till ∼50 000/μL vid den andra dagen av denna högre dos och förblev relativt konstant under hela studien. C6h-värdena vid denna dosnivå varierade från 10,2 till 14,8 μmol/L (Cmax, 20-30 μmol/L). ABT-263 tolererades väl i denna studie utan dödlighet eller negativa kliniska tecken. Några hematom var dock synliga på platsen för venipunktur, vilket stämmer överens med förändringar i hemostasen. Dessa data visar att upprepad daglig exponering av ABT-263 på nivåer som visat sig vara mycket effektiva i murinmodeller resulterar i ∼50 % minskning av cirkulerande trombocyter hos hundar. Dessutom tolereras plasmakoncentrationer som är flera gånger högre än den effektiva nivån väl, med cirkulerande trombocytantal reducerat till ∼50 000/μL.