L'autofagia è un sistema di auto-degradazione conservato, fondamentale per il mantenimento dell'omeostasi cellulare durante le condizioni di stress. L'autofagia disregolata ha implicazioni sulla salute e sulla malattia. In particolare, nel cancro, l'autofagia svolge un ruolo dicotomico inibendo l'inizio del tumore ma supportando la progressione del tumore. I primi risultati degli studi clinici che hanno riproposto l'idrossiclorochina per il cancro hanno suggerito che l'inibizione dell'autofagia potrebbe essere un approccio promettente per i tumori avanzati. In questa revisione della letteratura, gli autori presentano progressi fondamentali nella biologia dell'autofagia, approcci per prendere di mira l'autofagia, il razionale preclinico e l'esperienza clinica con l'idrossiclorochina negli studi clinici sul cancro, il potenziale ruolo dell'autofagia nell'immunità tumorale, e recenti sviluppi negli inibitori dell'autofagia di prossima generazione che hanno un potenziale clinico. L'autofagia è un obiettivo promettente per lo sviluppo di farmaci nel cancro. Cancro 2018. © 2018 Società americana del cancro.
Figura 1 Studi clinici attuali che prendono di mira l'autofagia nel cancro. Il grafico a torta mostra la ripartizione di quali tumori hanno studi clinici che prendono di mira l'autofagiawww.clinicaltrials.gov.
L'autofagia è un processo strettamente orchestrato che sequestra proteine e organelli danneggiati o invecchiati in vescicole a doppia membrana chiamate autofagosomi , che alla fine si fondono in lisosomi, portando alla degradazione dei componenti catturati. 1
Nel 2016, il Premio Nobel per la Medicina è stato assegnato al Dr. Yoshinori Ohsumi per il suo lavoro rivoluzionario sul lievito, che ha svelato la regolamentazione dell'autofagia. 2 La capacità di riciclo dell'autofagia è conservata dal lievito all'uomo e regola l'omeostasi cellulare in contesti sia fisiologici che fisiopatologici.
L'autofagia disregolata è stata implicata in diverse malattie, comprese le malattie neurodegenerative, 3 cardiomiopatie, 4 malattie infettive, 5diabete di tipo II, 6 steatosi epatica, 7 e cancro. 8
Un altro modo in cui l'autofagia viene classificata è in autofagia non selettiva e selettiva. 9 Da un lato, l'autofagia non selettiva si verifica quando le cellule degradano il loro citoplasma in modo sfuso. Al contrario, lo studio di come l'autofagia selettiva prende di mira specifici organelli o proteine ha generato termini come mitofagia, pexofagia e xenofagia. 10
Recentemente, l'autofagia è stata identificata come un obiettivo per l'intervento terapeutico in diverse malattie, incluso il cancro. Per lo sviluppo efficace di terapie mirate all'autofagia (Fig. 1), viene qui esaminata una comprensione approfondita delle componenti molecolari dell'autofagia, con particolare attenzione ai bersagli drogabili.
Figura 1Viene illustrato il targeting dell'autofagia nel cancro. Il microambiente tumorale e il trattamento del cancro aumentano l'autofagia. L'autofagia consiste nel sequestro di organelli e proteine danneggiati in autofagosomi positivi alla proteina 1 della catena leggera 3 (LC3) associati ai microtubuli. Gli autofagosomi con carico si fondono con i lisosomi, dove il carico viene degradato e riciclato. Il targeting dei geni coinvolti nella formazione dell'autofagosoma (bersagli farmacologici) porterebbe a una diminuzione della formazione di autofagosomi, mentre l'inibizione del lisosoma (p. es., con l'idrossiclorochina (HCQ) porta a un accumulo di autofagosomi inefficaci. Nelle cellule che dipendono dall'autofagia per la sopravvivenza, ne consegue la morte cellulare. ATG4 indica il gene correlato all'autofagia 4; ATG7, gene correlato all'autofagia 7; ULK1, chinasi 1 simile a Unc-51; VPS34, smistamento delle proteine vacuolari 34.
Il processo di autofagia è suddiviso in 4 fasi critiche: iniziazione, nucleazione, maturazione e degradazione 10 . Durante la fase di inizio, il complesso della chinasi della famiglia 200-kD della proteina interagente (FIP200) della famiglia del gene 13 (ATG13) correlato all'autofagia Unc-51 viene attivato da input coordinati dal target meccanicistico del complesso 1 della rapamicina (mTORC1 ) e la protein chinasi attivata dall'adenosina monofosfato (AMP) (AMPK). Nella fase di nucleazione dell'autofagia, il complesso ULK1 fosforila e attiva il complesso Beclin-1/Vps34. Questo complesso include Beclin-1, VPS34 (una fosfatidilinositolo 3-chinasi di classe III [PI3K]) e altre proteine, come VPS15, ATG14L e autofagia e beclin 1 regolatore 1 (AMBRA-1), a seconda della localizzazione subcellulare di il complesso. 1Sia le proteine di iniziazione che di nucleazione promuovono la formazione della membrana della vescicola autofagica. Questa membrana può essere derivata dai mitocondri, dalla membrana plasmatica o dal reticolo endoplasmatico. 11 - 13 Durante la fase di maturazione, sono necessari 2 eventi unici di coniugazione proteica per la formazione dell'autofagosoma: 1) ATG7 e ATG10 coniugano da ATG5 ad ATG12 e 2) ATG7 e ATG3 coniugano la proteina 1 della catena leggera 3 dei microtubuli (LC3) (ATG8) alla fosfatidiletanolamina lipidica. 14 Il coniugato ATG5-ATG12 forma un complesso con ATG16L1 e il complesso ATG5-ATG12-ATG16L1 viene ancorato al fosfoinositolo 3-fosfato generato da VPS34 sulle membrane autofagosomiche emergenti attraverso il dominio ripetuto WD, interagente con fosfoinositide 2b (WIPI-2b). 15Nel frattempo, la scissione di LC3 da parte di ATG4 porta alla forma solubile (LC3-1), che viene quindi coniugata alla fosfatidiletanolamina sulla superficie dell'autofagosoma emergente da ATG3 e ATG7 e guidata dal complesso ATG5-ATG12-ATG16L1. 16 La forma lipidata di LC3 è indicata come LC3-II e migra più velocemente di LC3-I sull'elettroforesi su gel, consentendo di utilizzare il rapporto tra LC3 lipidato e LC3 libero per riflettere il numero di autofagosomi che si formano in un dato momento.
L'effetto finale di questo sistema complesso è di posizionare una proteina simile all'ubiquitina (LC3-I) sulla membrana per etichettarla come membrana autofagica e per consentire l'interazione con i recettori del carico che portano il carico autofagico all'autofagosoma. Sequestosoma-1/proteina legante l'ubiquitina p62 (SQSTM1/P62) e il recettore del carico autofagico NBR1 sono recettori del carico che reclutano il carico destinato alla degradazione autofagica a LC3-II sulla formazione di autofagasomi. 17 , 18 Dopo la formazione dell'autofagosoma e il sequestro del carico, gli autofagosomi legati al carico vengono trasportati su microtubuli nella regione perinucleare, dove sono presenti i lisosomi. 19Il complesso multiproteico di fusione omotipica e smistamento proteico (HOPS), insieme alla sintassina 17, aiuta a legare gli autofagosomi al lisosoma. 20 Prove emergenti indicano che esistono proteine adattatrici, come la proteina ectopica 5 dell'autofagia dei granuli P (EPG5), che riconoscono le proteine dell'autofagia per aumentare la specificità degli eventi di fusione dell'autofagosoma-lisosoma. 21 Infine, nella fase di degradazione, il carico autofagico viene degradato dalle idrolasi lisosomiali. 18 Questo materiale degradato viene quindi riciclato attraverso trasportatori di nutrienti e utilizzato per alimentare la crescita della cellula. 22
L'autofagia svolge un ruolo dicotomico nel cancro sopprimendo la crescita del tumore benigno ma promuovendo la crescita avanzata del cancro. Nell'ultimo decennio, numerosi gruppi di ricerca hanno stabilito l'autofagia come potenziale bersaglio terapeutico nel cancro. Tuttavia, c'è qualche dibattito sull'opportunità di inibire o indurre l'autofagia. Il razionale per indurre l'autofagia si basa su studi che indicano che i topi con perdita di 1 allele del gene dell'autofagia Beclin 1 hanno sviluppato tumori spontanei. 23 - 25 Inizialmente, si pensava che questo si traducesse in pazienti con tumori al seno, alle ovaie e alla prostata, noti per ospitare la perdita monoallelica di Beclin 1 . 23 , 24 , 26Tuttavia, è stato dimostrato che l'omologo umano del gene murino Beclin1 / Atg6 , BECN1 , risiede adiacente al cancro al seno 1 ( BRCA1 ) sullo stesso cromosoma e su altri geni oncosoppressori. Pertanto, la tumorigenesi nei tumori umani può essere guidata dalla perdita di geni vicini piuttosto che da BECN1 .
Molti studi preclinici hanno dimostrato che varie terapie mirate e agenti che danneggiano il DNA possono indurre l'autofagia; tuttavia, nella maggior parte di questi studi, l'autofagia indotta dall'agente antitumorale era citoprotettivo piuttosto che citotossico. 27 Anche se l'obiettivo era quello di indurre l'autofagia al punto da attivare la morte cellulare (quella che alcuni chiamano morte cellulare autofagica ), ad oggi non ci sono quasi induttori specifici dell'autofagia. La maggior parte degli agenti che inducono l'autofagia inibiscono altri importanti processi nella cellula, come la segnalazione mTOR, o attivano altre risposte allo stress, come la risposta proteica spiegata. 28 Solo Tat-Beclin1, un peptide di fusione con un meccanismo d'azione poco chiaro, è stato segnalato come induttore specifico dell'autofagia. 29Questi induttori possono essere utili per prevenire lo sviluppo di lesioni benigne come i polipi, ma sono necessari ulteriori lavori per identificare i migliori bersagli e agenti chimici che possono indurre specificamente l'autofagia.
Ci sono prove crescenti che l'inibizione dell'autofagia potrebbe essere un approccio efficace nel cancro avanzato. 18 Modelli murini geneticamente modificati di cancro del polmone, cancro del pancreas e melanoma, guidati da sarcoma di ratto mutante ( RAS ) o proto-oncogene B-Raf, serina/treonina chinasi ( BRAF ) in cui i geni dell'autofagia sono stati eliminati, hanno dimostrato che l'autofagia sopprime la crescita dei tumori benigni ma accelera la crescita dei tumori avanzati. 30 - 34 Questo è stato osservato anche in un modello murino di cancro al seno. 35 , 36
I modelli murini di tumorigenesi non dovrebbero essere utilizzati per comprendere l'utilità dell'inibizione dell'autofagia nel contesto terapeutico, perché i geni dell'autofagia vengono solitamente eliminati nell'utero nello stesso momento in cui gli oncogeni e i geni oncosoppressori vengono alterati. Nei pazienti, gli inibitori dell'autofagia verranno impiegati dopo che il cancro si è già formato nell'adulto e probabilmente in combinazione con altri agenti. Pertanto, la modulazione dell'autofagia in questo contesto può produrre risultati diversi rispetto alla modulazione dell'autofagia all'origine della tumorigenesi. L'evidenza accumulata supporta l'osservazione che l'autofagia promuove la resistenza durante la terapia del cancro nei tumori stabiliti. Ciò è stato dimostrato per la prima volta in un modello murino terapeutico di linfoma, in cui l'inibizione dell'autofagia ha aumentato l'efficacia della chemioterapia. 37Recentemente, è stato segnalato un modello murino complesso e geneticamente modificato che consente l'improvvisa soppressione genetica dell'autofagia eliminando condizionatamente l' ATG7 in tutto l'animale adulto che ospita un tumore in crescita. 38 , 39Questo modello è il modello più vicino di inibizione dell'autofagia in un contesto terapeutico del cancro alla clinica umana. In questo modello, la completa perdita di autofagia nel topo è stata ben tollerata per mesi, durante i quali è stata osservata una drammatica contrazione del tumore. Dopo alcuni mesi di completa soppressione genetica dell'autofagia in tutto il topo, i topi hanno iniziato a sviluppare neurodegenerazione fatale. Nonostante questa tossicità fatale, collettivamente, questi risultati supportano fortemente l'uso di inibitori dell'autofagia per il cancro in clinica e potrebbe esserci una finestra terapeutica per una potente inibizione dell'autofagia del sistema nervoso extracentrale. L'inibizione cronica dell'autofagia, specialmente con agenti che attraversano la barriera ematoencefalica, deve essere valutata con cautela per bilanciare tra potenza e tossicità, poiché l'autofagia svolge un ruolo importante nell'omeostasi cellulare e dell'organismo normale.40
Esistono diversi composti dello strumento che possono essere utilizzati per studiare l'autofagia in laboratorio. Gli esempi includono inibitori che bloccano l'attività del complesso Beclin/vps34 (3 metiladenina, 41 - 43 LY294002, 44 , 45 Wortmannin, 46 e Spautin 47 , 48 ), inibitori potenti e specifici di vps34 (SAR405 49 - 51 e PIK-III 52 ) , l'inibitore dell'ULK1 SBI-0206965 53 , gli inibitori dell'ATG4B (UAMC-2526, 54 autophagin-1, 55 e NSC185058 56 ), gli inibitori dell'adenosina 5′-trifosfatasi H positivi di tipo vacuolare (bafilomicina57 e salinomicina 58 ) e inibitori lisosomiali (ROC325, 59 , 60 VATG-027, 61 meflochina, 61 e verteporfina 62 , 63). L'agente 3-metiladenina può influire sul metabolismo delle cellule tumorali indipendentemente dall'autofagia fungendo da spazzino di specie reattive dell'ossigeno e in genere viene utilizzato ad alte concentrazioni. Gli inibitori del complesso PI3K (LY294002 e wortmannin) hanno attività contro PI3K sia di classe I che di classe III e l'interpretazione dei loro effetti sull'autofagia può essere difficile, specialmente alle alte dosi spesso utilizzate. Spautin prende di mira le deubiquitinasi che regolano la degradazione delle proteine clienti diverse da Beclin. Gli inibitori di Vps34 prendono di mira il traffico endocitico oltre all'autofagia, poiché l'attività VPS34 è richiesta per molti di questi eventi di traffico indipendenti dall'autofagia. SBI-020695 è anche un potente inibitore della chinasi 1 di adesione focale. La potenza degli inibitori di ATG4 descritti in letteratura fino ad oggi è stata bassa, aumentando la possibilità che questi inibitori inibiscano anche l'attività proteasica di altre proteasi della cisteina. Ci sono pochissime prove in vivo dell'efficacia pubblicate per nessuno degli inibitori dell'autofagia a monte. Al contrario, gli inibitori lisosomiali hanno avuto l'attività in vivo più convincente. Tuttavia, la mancanza di un bersaglio molecolare per questi agenti rende ancora più difficile determinare i loro effetti dipendenti dall'autofagia e indipendenti dall'autofagia. In sintesi, sebbene siano disponibili numerosi composti, le preoccupazioni per gli effetti fuori bersaglio e l'idoneità per i sistemi in vivo sottolineano la necessità di sviluppare inibitori dell'autofagia più potenti, specifici e traducibili. gli inibitori lisosomiali hanno avuto l'attività in vivo più convincente. Tuttavia, la mancanza di un bersaglio molecolare per questi agenti rende ancora più difficile determinare i loro effetti dipendenti dall'autofagia e indipendenti dall'autofagia. In sintesi, sebbene siano disponibili numerosi composti, le preoccupazioni per gli effetti fuori bersaglio e l'idoneità per i sistemi in vivo sottolineano la necessità di sviluppare inibitori dell'autofagia più potenti, specifici e traducibili. gli inibitori lisosomiali hanno avuto l'attività in vivo più convincente. Tuttavia, la mancanza di un bersaglio molecolare per questi agenti rende ancora più difficile determinare i loro effetti dipendenti dall'autofagia e indipendenti dall'autofagia. In sintesi, sebbene siano disponibili numerosi composti, le preoccupazioni per gli effetti fuori bersaglio e l'idoneità per i sistemi in vivo sottolineano la necessità di sviluppare inibitori dell'autofagia più potenti, specifici e traducibili.
Nonostante un numero crescente di composti di strumenti che possono essere utilizzati per studiare l'autofagia in laboratorio, ad oggi, nessun inibitore specifico che prende di mira una proteina autofagica è entrato negli studi clinici. L'idrossiclorochina (HCQ) è il farmaco clinicamente disponibile che potrebbe funzionare come inibitore dell'autofagia. Si ritiene che l'HCQ inibisca l'autofagia agendo come una base debole che, quando intrappolata all'interno di compartimenti cellulari acidi (come i lisosomi), aumenta il pH di quei compartimenti. 64Tuttavia, numerosi farmaci sono basi deboli e non funzionano come inibitori dell'autofagia. Un recente lavoro completato con potenti inibitori lisosomiali suggerisce che potrebbe esserci effettivamente un bersaglio molecolare per la clorochina e l'HCQ (vedi sotto). Studi preclinici su linee cellulari tumorali e modelli animali hanno dimostrato che l'HCQ aumenta la morte delle cellule tumorali da solo o potenziando l'uccisione del tumore in combinazione con agenti mirati o chemioterapia citotossica. Uno studio ha indicato che, con l'aggiunta di HCQ all'inibitore di mTOR temsirolimus (TEM), si è verificato un aumento della citotossicità contro le linee cellulari di carcinoma a cellule renali in vitro. 65 Inoltre, la combinazione di HCQ e tamoxifene è risultata più efficace di entrambe le monoterapia nelle cellule di carcinoma mammario positivo al recettore degli estrogeni. 66Il trattamento con HCQ si è dimostrato efficace anche contro i tumori dell'adenocarcinoma duttale pancreatico. 61 Questi sono esempi di segnalazioni precliniche in cui la clorochina è stata utilizzata come agente antitumorale. Una ricerca PubMed di clorochina e cancro produce più di 1500 voci, quindi ci sono troppi esempi da discutere qui. 67
Molti gruppi hanno avviato studi clinici con clorochina o HCQ, come descritto di seguito. Il razionale per la scelta dell'HCQ nella maggior parte degli studi deriva dalla tossicità oculare prevista quando i pazienti ricevono clorochina. È probabile che l'aumento della dose di clorochina rispetto allo standard di 150 mg al giorno causi una tossicità significativa. Al contrario, l'aumento della dose con HCQ è stato ottenuto con successo nell'artrite reumatoide. 68 I primi studi di fase 1 su HCQ che includevano marcatori autofagici combinavano HCQ con vorinostat (VOR), TEM, temozolomide (TMZ), doxorubicina o bortezomib (BOR) in pazienti che avevano tumori solidi refrattari, melanoma, glioblastoma multiforme e recidiva/ mieloma refrattario (Tabella 1 ). 46 , 61 , 63, 69 - 87In questi studi, in più di 200 pazienti arruolati negli studi, è stato riscontrato un tasso di eventi avversi non ematologici di grado 3 e 4 inferiore al 10%, il che è sorprendente perché ciascuno dei farmaci combinati con HCQ ha una tossicità significativa (p. es., affaticamento [VOR ], ulcere della bocca e iperglicemia [TEM], mielosoppressione [TMZ], neuropatia [BOR]) che potrebbero diventare dose limitanti e la popolazione era una popolazione di fase 1 molto malata o pazienti con glioblastoma multiforme. Pazienti multipli con melanoma, carcinoma colorettale, mieloma e carcinoma a cellule renali hanno ottenuto una risposta parziale o hanno avuto una malattia stabile prolungata su queste combinazioni di HCQ; tuttavia, i tassi di risposta complessivi non sono stati elevati (dettagliati di seguito). Nessuna delle combinazioni testate è stata perseguita negli studi di fase 2 ad eccezione di VOR più HCQ (vedi sotto). Tuttavia, questi studi sono stati importanti,46 , 61 , 63 , 69 - 75 Ciò ha consentito l'avvio di numerosi studi di fase 2 con chemioterapia più efficace o backbone terapeutici mirati. I promettenti risultati preliminari di alcuni di questi studi sono stati presentati in forma astratta in occasione di riunioni, comprese le sperimentazioni sul cancro del colon 84 , sul cancro del pancreas, 85 e sul melanoma. 86 Di seguito, abbiamo fornito maggiori dettagli sugli studi HCQ pubblicati (Tabella 1 ).
In uno studio condotto in Messico, 30 pazienti che avevano asportato glioma sono stati randomizzati a ricevere temozolomide standard più radiazioni con placebo o clorochina 150 mg al giorno. 79 Non sono stati valutati marker farmacodinamici e non sono stati registrati eventi avversi. Uno studio retrospettivo di follow-up su 41 pazienti aggiuntivi che hanno ricevuto con carmustina e clorochina, rispetto a 82 pazienti che hanno ricevuto solo carmustina, ha riprodotto le curve di sopravvivenza dello studio randomizzato originale. 80
Settantatré pazienti con carcinoma polmonare non a piccole cellule o carcinoma mammario con metastasi cerebrali ed erano candidati appropriati per la radioterapia del cervello intero sono stati randomizzati a ricevere 150 mg di clorochina al giorno per 28 giorni o un placebo corrispondente insieme alla radioterapia del cervello intero. I pazienti che hanno ricevuto clorochina hanno avuto un tasso di sopravvivenza libera da progressione di metastasi cerebrali a 1 anno dell'83% rispetto al 55% per il braccio placebo. Questo beneficio non era associato a una differenza nel tasso di risposta o nella sopravvivenza globale. 76
Uno studio di fase 1 di aumento della dose di HCQ da solo o HCQ ed erlotinib è stato condotto in pazienti con carcinoma polmonare non a piccole cellule mutato di EGFR che in precedenza avevano beneficiato temporaneamente della terapia con inibitori dell'EGFR. Il solo braccio HCQ è stato chiuso anticipatamente a causa della mancanza di competenza. La combinazione di erlotinib e HCQ 1000 mg al giorno è stata ben tollerata. Uno dei 19 pazienti ha avuto una risposta parziale e 4 pazienti avevano una malattia stabile. 87
La sicurezza e l'attività dell'HCQ in monoterapia in 20 pazienti con carcinoma pancreatico metastatico che non hanno risposto alla chemioterapia standard sono state valutate in uno studio di fase 2. 69 Lo studio ha incluso 10 pazienti che hanno ricevuto HCQ due volte al giorno con 400 mg e altri 10 pazienti che hanno ricevuto 600 mg al giorno. È interessante notare che questi pazienti avevano per lo più un performance status dell'Eastern Cooperative Oncology Group di 1 o 2 (attività limitata o minima), che rifletteva una popolazione malata di pazienti. Dei 20 pazienti coinvolti, solo 2 non hanno manifestato malattia progressiva a 2 mesi. 69 La sopravvivenza mediana libera da progressione (PFS) è stata di 46,5 giorni e la sopravvivenza globale è stata di 69 giorni. Un paziente ha manifestato linfopenia di grado 3 e 4 e 1 ha avuto transaminite di grado 3 e 4. 69Complessivamente, lo studio non ha dimostrato alcuna attività per l'HCQ in monoterapia nei pazienti con cancro del pancreas refrattario al trattamento che avevano un performance status di 1 o 2 nell'Eastern Cooperative Oncology Group.
Questo studio di aumento della dose ha incluso 27 pazienti con neoplasie solide avanzate seguite da un'espansione della coorte al livello della dose massima in 12 pazienti con melanoma metastatico. 72Nel complesso, la combinazione di HCQ e TEM è stata ben tollerata, con quasi nessuna tossicità di grado 3 o 4. Le tossicità comuni di grado 1 e 2 includevano anoressia, affaticamento e nausea. Lo studio ha dimostrato che una dose efficace e sicura per questa combinazione era 600 mg di HCQ due volte al giorno in combinazione con 25 mg di TEM a settimana. Quattordici dei 21 pazienti nel gruppo con aumento della dose hanno raggiunto una malattia stabile. Dei pazienti con melanoma inclusi nell'escalation della dose e nell'espansione della coorte specifica per la malattia, 14 su 19 (74%) hanno raggiunto una malattia stabile. La PFS mediana in 13 pazienti con melanoma che hanno ricevuto 600 mg di HCQ due volte al giorno più TEM nell'espansione della coorte specifica per la malattia è stata di 3,5 mesi. 72
Gli effetti di HCQ e BOR sono stati studiati in 25 pazienti con mieloma multiplo recidivante e refrattario. 71 Non sono state osservate tossicità dose-limitanti (DLT). La mancanza di esacerbazione della neurotossicità con HCQ è stata una scoperta importante in questo studio. Una dose raccomandata di HCQ di fase 2 è stata determinata in 600 mg due volte al giorno in aggiunta alle dosi standard di BOR. Una risposta parziale è stata osservata in 3 su 22 pazienti, 3 su 22 hanno avuto risposte minori e 10 su 22 hanno avuto un periodo di malattia stabile. Tuttavia, poiché i pazienti che hanno avuto una risposta erano naive al BOR, questo segnale di attività non è stato ritenuto sufficiente per giustificare uno studio di fase 2. 71
Un altro studio clinico di fase 1 ha studiato la combinazione HCQ con VOR. 75 Ventiquattro pazienti valutabili con tumori solidi refrattari hanno ricevuto un trattamento nella parte di aumento della dose dello studio, che ha identificato 600 mg di HCQ al giorno e 400 mg di VOR al giorno come dosi di fase 2 raccomandate per questo regime. I DLT incontrati nello studio erano affaticamento e disturbi gastrointestinali. 75 Uno studio di fase 1 di espansione della dose in 19 pazienti con cancro del colon-retto ha indicato che la combinazione di VOR e HCQ ha prodotto una PFS di 2,9 mesi in pazienti refrattari alla chemioterapia standard includeva regorafenib ed era tollerabile. 77Cinque dei 19 pazienti hanno manifestato una malattia stabile prolungata. Questo risultato ha giustificato il lancio di uno studio randomizzato di fase 2 in corso su VOR più HCQ rispetto a regorafenib ( identificatore clinicaltrials.gov NCT02316340).
In uno studio clinico di fase 1/2, un regime di HCQ in combinazione con radioterapia più TMZ concomitante e adiuvante è stato testato in pazienti con glioblastoma multiforme di nuova diagnosi. 74 In questo studio, i pazienti che hanno ricevuto un trattamento con TMZ standard, a basso dosaggio, continuo più HCQ orale 400 mg due volte al giorno hanno manifestato neutropenia e trombocitopenia di grado 3 e 4. 74È stata stabilita una dose massima tollerata (MTD) di HCQ 600 mg al giorno ed è stato condotto uno studio clinico di fase 2 attraverso un consorzio nazionale di tumori cerebrali. Studi farmacocinetici-farmacodinamici hanno dimostrato solo un modesto accumulo associato al trattamento di vescicole autofagiche (un surrogato dell'inibizione dell'autofagia) a 600 mg di HCQ al giorno. Non è stato osservato alcun miglioramento significativo nella sopravvivenza globale dei pazienti con glioma maligno. 74 È stata sollevata preoccupazione per quanto riguarda la mielosoppressione dose-limitante osservata e che ha impedito un'inibizione dell'autofagia adeguata a produrre efficacia.
In questo studio clinico di fase 1 su HCQ e TMZ, sono stati arruolati 40 pazienti, la maggior parte dei quali affetti da melanoma. 73 Per 7 giorni su 14, questi pazienti hanno ricevuto un trattamento con 200-1200 mg di HCQ orale al giorno con TMZ orale ad alta dose di 150 mg/m 2 . A differenza dello studio TMZ continuo a basso dosaggio nel glioma, la combinazione TMZ e HCQ ad alta dose è stata ben tollerata, senza DLT ricorrenti. Occasionalmente sono stati osservati affaticamento di grado 2, anoressia, nausea, costipazione e diarrea. Il livello di dose più alto di HCQ (600 mg due volte al giorno), il beneficio clinico (una risposta quasi completa o una malattia stabile prolungata) è stato osservato in 9 su 22 pazienti (41%) che erano refrattari, con melanoma BRAF wild-type. 73
Sono stati condotti un pilota di sicurezza e uno studio di fase 1 per determinare l'MTD di HCQ e la sicurezza delle combinazioni di 4 farmaci. 78 I pazienti con mieloma multiplo recidivante o refrattario erano eleggibili per questo studio se avevano ricevuto un precedente trattamento con lenalidomide o BOR. Tutti i pazienti hanno ricevuto ciclofosfamide e desametasone. Nello studio pilota, 3 pazienti hanno ricevuto un trattamento con un carico di 12 mg di rapamicina seguito da una dose giornaliera di 4 mg di rapamicina per altri 5 giorni. 64Anche nello studio pilota, 3 pazienti hanno ricevuto 800 mg di HCQ al giorno e non avevano DLT. Due DLT, tra cui diarrea di grado 3 e trombocitopenia di grado 4, si sono verificate a 1200 mg di HCQ al giorno. La riduzione della dose a 800 mg di HCQ al giorno ha portato a 1 DLT (trombocitopenia di grado 4). Pertanto, 800 mg di HCQ è stato determinato come MTD quando combinato con rapamicina, ciclofosfamide e desametasone. 64
Uno studio di fase 1/2 su 35 pazienti ha esaminato il trattamento neoadiuvante con HCQ e gemcitabina in pazienti con adenocarcinomi pancreatici resecabili borderline. 81 I pazienti hanno ricevuto una dose di HCQ di 1200 mg al giorno per 31 giorni fino al giorno dell'intervento in combinazione con 2 dosi di gemcitabina a dose fissa 1500 mg/m 2 . 69 DLT o eventi di grado 4 e 5 non si sono verificati durante questo studio. Diciannove dei 35 pazienti nello studio hanno avuto una diminuzione della risposta del biomarcatore surrogato (antigene canceroso 19-9) e 29 dei 35 pazienti sono stati sottoposti a resezione chirurgica come programmato. 69Lo studio ha dimostrato che l'HCQ con gemcitabina è sicuro e tollerabile e ha prodotto un'attività incoraggiante in ambito neoadiuvante. È stato avviato uno studio randomizzato di fase 2 con gemcitabina e abraxano con o senza HCQ in pazienti con carcinoma pancreatico resecabile ( identificatore clinicaltrials.gov NCT01978184) e uno studio randomizzato di fase 2 su gemcitabina e abraxano con o senza HCQ in ambito metastatico ha anche stato lanciato ( identificatore clinicaltrials.gov NCT01506973).
Nel complesso, l'HCQ da solo e in terapia combinata viene utilizzato negli studi clinici su una vasta gamma di tumori (Fig. 2 ). Nella Tabella 2 sono organizzati esempi di studi clinici recentemente completati e che stanno reclutando attivamente che potrebbero riportare presto i risultati. Sebbene HCQ abbia fornito alla comunità di ricerca clinica e di base informazioni sull'uso degli inibitori dell'autofagia in clinica, l'esatta modalità di azione e potenza rimangono problemi con HCQ. Sono stati compiuti recenti progressi in un potenziale bersaglio molecolare con inibitori dell'autofagia più potenti in laboratorio (vedi sotto). Un altro problema è che non ci sono biomarcatori convalidati per identificare quali tumori hanno maggiori probabilità di rispondere agli studi HCQ. Un recente articolo ha identificato modelli di espressione a livello proteico dell'aldeide deidrogenasi1A1 (ALDH1A1) e del fattore di trascrizione simile all'elicasi (HLTF) per prevedere la sensibilità e la resistenza dell'HCQ. 82Questa firma a 2 geni può distinguere i tumori HCQ-sensibili da quelli resistenti a HCQ in vitro. Un'analisi del Cancer Genome Atlas (TCGA) ha dimostrato che il pattern ALDH1A1/HLTF sensibile all'HCQ è prevalente in diversi tumori. 82
Vengono illustrati gli attuali studi clinici che prendono di mira l'autofagia nel cancro. Il grafico a torta scompone quali tumori hanno studi clinici mirati all'autofagia registrati su www.clinicaltrials.gov (accesso a ottobre 2017). CQ indica clorochina; HCQ, idrossiclorochina.
Gli effetti di cambiamento di paradigma degli inibitori del checkpoint immunitario e dei linfociti T chimerici del recettore dell'antigene hanno dimostrato la necessità di considerare il sistema immunitario quando si prendono di mira le vie del cancro. I primi studi hanno dimostrato che la perdita dei geni dell'autofagia promuove l'infiammazione del tumore. 83 , 88 In questo contesto, rapporti contrastanti sul ruolo dell'autofagia nell'immunità tumorale continuano a offuscare il quadro se la terapia antiautofagica promuoverà o sopprimerà l'immunità tumorale. L'inibizione dell'autofagia può smussare l'adescamento incrociato delle cellule T CD8-positive tumore-specifiche. 89 Inoltre, è stato dimostrato che l'autofagia gioca un ruolo importante nella differenziazione dell'effettore e della memoria nell'attivazione dei linfociti T. 90È stato anche osservato che l'autofagia determina l'immunogenicità della morte cellulare nei tumori. 91 L'assenza di una risposta appropriata all'induzione dell'autofagia nelle cellule tumorali potrebbe potenzialmente predire la resistenza alle terapie bloccanti del checkpoint immunitario nei tumori umani. 92 Michaud et al hanno dimostrato che l'autofagia era superflua per la morte cellulare indotta dalla chemioterapia, ma era necessaria per la sua immunogenicità, perché solo le cellule competenti per l'autofagia attiravano cellule dendritiche e linfociti T nel tumore. 93Quegli autori propongono che l'autofagia sia essenziale per il rilascio immunogenico dell'adenosina 5′-trifosfato trifosfato dalle cellule morenti e l'aumento delle concentrazioni extracellulari di adenosina 5′-trifosfato migliora l'efficacia delle chemioterapie antineoplastica quando l'autofagia è disabilitata. 93
Conversley, i dati emergenti indicano che l'autofagia limita la citotossicità mediata dalle cellule immunitarie; pertanto, l'inibizione dell'autofagia aumenterebbe l'immunità antitumorale. Durante l'ipossia, l'autofagia inibisce la citotossicità mediata dai linfociti T nelle cellule tumorali del polmone. 94 Inoltre, l'esocitosi lisosomiale migliora la terapia antimelanoma. 94 È stato riscontrato che l'inibizione dell'autofagia aumenta anche la morte cellulare dalle cellule natural killer. 95 Nello stesso studio, l'eliminazione di Beclin1 ha causato l'afflusso di cellule immunitarie nel microambiente tumorale. 95 I dati emergenti suggeriscono anche che il deficit di autofagia nelle cellule ospiti o nelle cellule tumorali promuove l'immunità antitumorale mediata dai linfociti T. 36 , 96La traduzione terapeutica dei risultati è in corso. Ad esempio, studi progettati per determinare se la combinazione di un ligando 1 di morte cellulare antiprogrammata o di una morte cellulare antiprogrammata 1 con un inibitore dell'autofagia possa produrre un effetto sinergico dell'immunoterapia contro il cancro.
Lys05, una clorochina dimerica solubile in acqua, 97 è stata segnalata come un nuovo inibitore dell'autofagia lisosomiale che è 10 volte più potente dell'HCQ. Studi in vivo su Lys05 da solo 98 e in combinazione con il trattamento di inibizione di BRAF 99 hanno dimostrato la sua efficacia come agente singolo e in combinazione. L'efficacia di Lys05 è stata dimostrata anche in una gamma di modelli tumorali in vitro e in vivo. 100 - 103 Recentemente, il nostro gruppo ha sviluppato un inibitore lisosomiale ancora più potente, DQ661, un derivato della chinacrina. 104Sfruttando la sua potenza e una maggiore localizzazione nel lisosoma, DQ661 è stato utilizzato per abbattere il suo bersaglio molecolare precedentemente sconosciuto palmitoil-proteina tioesterasi 1 (PPT1). DQ661 ha attività in vivo in modelli di melanoma, cancro del pancreas e cancro del colon-retto. 104 Sono in corso gli sforzi per sviluppare i derivati Lys05 e/o DQ661 in farmaci candidati clinici.
In conclusione, l'inibizione dell'autofagia sta guadagnando terreno come un approccio terapeutico potenzialmente nuovo nel cancro. Il campo attende con impazienza lo sviluppo clinico di nuovi agenti che prendono di mira i componenti a monte dell'autofagia (ad esempio, ULK1, ATG7, ATG4) o agenti lisosomiali. Sono in corso sforzi per determinare se il PPT1 sia il bersaglio molecolare delle clorochine dimeriche come Lys05 e persino lo stesso HCQ. Ciò cambierebbe il paradigma di considerare questi agenti semplicemente come basi deboli che accumulano e distruggono il lisosoma; sarebbero invece considerate terapie mirate. Sono necessarie ulteriori ricerche per comprendere il ruolo dell'inibizione dell'autofagia nel contesto dell'immunoterapia. Inoltre, l'identificazione di sottoinsiemi tumorali suscettibili all'inibizione dell'autofagia migliorerebbe i risultati della ricerca traslazionale.
Questo lavoro è stato interamente supportato dalle sovvenzioni NIH R01CA169134.
Ravi K. Amaravadi segnala i compensi personali di Sprint Biosciences durante lo svolgimento dello studio; supporto non finanziario da parte di Immunacell al di fuori del lavoro presentato; e ha brevetti in sospeso su Lys05 (con royalties pagate a Presage Biosciences) e sui chinacrini dimerici. Angelique V. Onorati, Matheus Dyczynski e Rani Ojha