Одновременный противоопухолевый и защитный эффект эверолимуса в отношении костной ткани при остеотропном раке молочной железы

Ингибитор мишени рапамицина у млекопитающих (mTOR) эверолимус одобрен для лечения больных с распространенным эстроген-рецептор-позитивным раком молочной железы (РМЖ). Объединенные данные клинических исследований костных маркеров свидетельствуют о влиянии эверолимуса на костный метаболизм, но механизм его действия на биологические процессы в костной ткани полностью не установлен. В данном исследовании оценивались потенциальные остеопротекторные эффекты эверолимуса в контексте остеотропных опухолей. Проводилась оценка влияния эверолимуса на жизнеспособность раковых клеток in vitro и рост опухоли in vivo.

Инструкция для медицинского применения

Поддержание здорового состояния костной ткани – ​одна из основных проблем у пациенток с РМЖ. Как сама болезнь, так и лечение оказывают негативное влияние на метаболизм костной ткани. В частности, применение депривационной гормональной терапии у женщин с гормон-рецептор-позитивным раком приводит к быстрому увеличению резорбции костной ткани. Помимо риска остеопороза, метастазы в костях часто рассматриваются как позднее осложнение у ранее леченных пациенток с РМЖ.

Сигнальный путь mTOR является важным регулятором многих процессов клеточного роста и развития заболевания. Примечательно, что активация mTOR тесно связана с развитием резистентности эндокринной терапии при РМЖ. Способность преодолевать эндокринную резистентность оценивалась в исследовании III фазы BOLERO‑2, где ингибитор mTOR эверолимус применяли у женщин в постменопаузе с эстроген-рецептор-позитивным (ER+) РМЖ с прогрессированием заболевания на фоне терапии экземестаном. Анализ маркеров костного ремоделирования через 6 и 12 недель терапии показал ожидаемое увеличение резорбции кости в группе экземестана, при этом уровень маркеров был ниже в группе терапии экземестаном в комбинации с эверолимусом. При этом частота ­возникновения костных метастазов была ниже в группе комбинированной терапии.

Как было выявлено ранее, сигнальный путь mTOR играет определенную роль в различных аспектах биологии костной ткани. Активность остеокластов, участвующих в резорбции костной ткани, зависит от mTOR, поскольку лиганд рецептора-активатора ядерного фактора В (RANKL), отвечающий за дифференцировку остеокластов, передает сигналы через ось киназы mTOR/p70 S6.

После ингибирования mTOR рапамицином в остеобластах наблюдалось повышение уровня защищающего кости остеопротегерина, а в модели крыс, которым была ­проведена овариэктомия, было показано, что эверолимус уменьшает остеокласт-опосредованную резорбцию кости и ингибирует производство катепсина K in vitro. Целью данного ­исследования было изучение эффектов, наблюдаемых ранее в исследовании BOLERO‑2 при эверолимус-опосредованном ингибировании mTOR на отдельных типах клеток ­микроокружения кости in vitro, а также в контексте лишенной гормонов среды, которая часто ассоциируется с остеолитическим злокачественным поражением костей in vivo.

Большинство методов гормональной терапии пациенток с РМЖ снижают плотность и целостность костной ткани вследствие увеличения остеокластогенеза и резорбции. В особенности это характерно для ингибиторов ароматазы, которые в настоящее время являются стандартом терапии у пациенток с ER+ РМЖ в постменопаузе. В исследовании BOLERO‑2 ингибирование mTOR с помощью эверолимуса оказало клиническое воздействие на ER+ РМЖ, при этом уровень маркеров ремоделирования костной ткани был ниже в группе, принимавшей эверолимус в сочетании с ингибиторами ароматазы, по сравнению с группой монотерапии ингибиторами ароматазы. Однако ремоделирование костной ткани отражает только один аспект биологии костной ткани и не всегда коррелирует с ее плотностью. Ранее в ряде доклинических исследований передача сигналов mTOR связывалась с биологией кости; однако детальная оценка роли ингибирования mTOR в биологии кости в контексте остеотропного РМЖ не проводилась.

В данном исследовании низкие концентрации эверолимуса in vitro (1, 10 и 100 нМ) при использовании в ­качестве одного терапевтического агента были ­достаточными для эффективного ингибирования передачи mTOR и снижения жизнеспособности раковых клеток in vitro (рис. 1А и 1Б).

Продолжая оценку противоопухолевого эффекта эверолимуса, тестировали дозу эверолимуса 1 мг/кг/день у ­мышей, подкожно привитых либо остеотропными ­клетками­ мышиной меланомы B16-F10, либо клетками РМЖ MDA-MB‑231. У этих мышей отмечался выраженный терапевтический ответ на фоне терапии эверолимусом со значительным снижением конечной опухолевой нагрузки в обеих моделях.

Модель B16-F10 использовалась для подтверждения потенциального противоопухолевого эффекта эверолимуса, поскольку эта агрессивная остеотропная клеточная линия склонна к формированию остеолитических костных метастазов in vivo и может быть привита сингенным хозяевам. 

При РМЖ было установлено, что доза 1 мг/кг эффективно ингибирует рост подкожной опухоли ­ER-негативных (ER-) клеток MDA-MB‑231. Интересно, что эта доза в десять раз ниже, чем рекомендуемая в настоящее время для ER+ HER2- РМЖ. Это несоответствие, вероятно, может быть объяснено различиями в способах применения (внутрибрюшинная инъекция против перорального введения), выбранных моделях животных и используемой клеточной линии. Ранее, когда подкожные опухоли ­MDA-MB‑231 ­лечились эверолимусом в качестве монотерапии в дозе 10 мг/кг 3 раза в неделю, результаты были неуте­шительны. В этом случае был продемонстрирован лишь умеренный противоопухолевый ответ, что было не­су­щественно. Наблюдаемые различия в потенциале эверолимуса в качестве противоопухолевого агента могут быть следствием различий в протоколе, наиболее важным из которых является момент времени начала лечения. Несмотря на это, представленные здесь данные подтверждают результаты других исследований, в ходе которых эверолимус использовался как сенсибилизирующий агент для лучевой или химиотерапии против той же клеточной линии. Доза, путь и частота введения, по-видимому, определяли эффективность эверолимуса в качестве ­противоопухолевого агента при РМЖ. В этом контексте дальнейшие исследования должны расширять понимание механизмов ингибирования роста и образования опухолевых клеток при РМЖ на фоне терапии эверолимусом. На одном из примеров ранее было показано, что ингибирование mTOR с помощью эверолимуса в случае резистентности к ингибиторам ароматазы приводит к одновременной индукции аутофагии и понижающей регу­ляции ER.

Потеря костной массы при гормональной терапии и в случае прогрессирования метастазов в костях при РМЖ опосредованы в основном повышенной активностью остеокластов. Ранее было показано, что сигнальный путь mTOR регулирует остеокластогенез и функцию остеокластов, а в патологических условиях активация mTOR ответственна за разрушение суставов при артрите. В текущем исследовании 1 нМ эверолимуса оказывал выраженный антиостеокластический эффект. Хотя остеокласты, дифференцированные из мононуклеарных клеток мышиного костного мозга, оказались ­несколько более устойчивыми к эверолимусу, они продемонстрировали значительное снижение всех параметров, исследованных при концентрациях эверолимуса 10 и 100 нМ. Кроме того, было установлено, что эверолимус ингибирует способность зрелых остеокластов к резорбции костной ткани. Интересно, что результаты этого исследования контрастируют с результатами предыдущего, в котором рапамицин (ингибитор mTOR более раннего поколения) улучшал RANKL-индуцированный остеокластогенез и функциональность в клетках RAW 264.7. Это может быть ­обусловлено различиями в механизмах действия ингибиторов mTOR рапамицина и эверолимуса. К примеру, ­описаны различные пути передачи сигналов при ингибировании фосфорилирования S6 и AKT. Несмотря на эти соображения, недавнее исследование подтверждает наблюдения об эверолимусе как ингибиторе остеокластогенеза. При изучении влияния ­эверолимуса на остеокластогенез моноцитов периферической крови в модели ­совместного культивирования с клеточной линией трижды негативного РМЖ SCP2 эверолимус был эффективен в случае ингибирования остеокластогенеза, индуцированного факторами, вызванными SCP2.

Предыдущие исследования, исключающие ключевые компоненты передачи сигналов mTORC1 у мышей, ­показали проостеобластный эффект передачи сигналов mTORC1, в частности с mTOR активацией, которая способствует дифференциации остеобластов на более поздних этапах. Напротив, исследования с использованием ингибиторов mTOR рапамицина и BEZ235 продемонстрировали усиленный остеобластогенез в эмбриональных стволовых клетках человека и его мезенхимальных стволовых клетках (МСК) соответственно. В ­настоящем ­исследовании также оценивалось влияние эверолимуса на дифференцировку как мышиных, так и человеческих МСК вдоль линии остеобластов. В целом показано, что остеобласты менее чувствительны к ингибирующим эффектам эверолимуса, чем остеокласты, а уровень некоторых маркеров остеобластогенеза даже увеличивается, ­когда дифференцировка человеческих МСК происходит при низких дозах эверолимуса.

При переходе от наблюдений in vitro за остеокластами и остеобластами к наблюдениям in vivo применялись экспериментальные модели животных с проведенной овариэктомией для имитации гормональной терапии и индуцирования потери костной массы. Режим низкодозовой терапии эверолимусом (1 мг/кг/день) имел выраженный ­защитный эффект на костную ткань, что оценивалось с ­помощью анализа данных микрокомпьютерной томографии (рис. 2А). Дальнейшая оценка костной ткани при помощи гистоморфометрии показала, что эти положительные эффекты были достигнуты главным образом за счет ингибирования остеокласт-опосредованной резорбции кости (рис. 2Б). Интересно, что     в то время как количество остеокластов уменьшалось, не было доказательств повышенной активности анаболиков, что является общепринятым представлением о действии классических антирезорбтивных препаратов, таких как бисфосфонаты. В эффективных дозах эти препараты оказывают выраженное антирезорбтивное действие, но также ухудшают деятельность остеобластов. Однако поскольку потеря костной массы вследствие гормональной недостаточности происходит главным образом за счет увеличения резорбции костной ткани, считается, что одного лишь антирезорбтивного действия ­достаточно для защиты кости. В контексте РМЖ выявлено, что эстроген влияет как на сигнальный путь mTOR, так и на ERα. Учитывая это, в отсутствие стимуляции ER mTOR может гипотетически независимо передавать сигнал, способствуя и усиливая дифференциацию остеокластов.

При использовании дозы, необходимой для подавления роста подкожной опухоли и предотвращения ­потери костной массы в среде, лишенной гормонов, было доказано, что эверолимус эффективен в предотвращении возникновения и прогрессирования мета­стазов в кости при РМЖ у мышей с ER- остеотропными MDA-MB‑231 клетками, введенными интракардиально.

Соответственно, в исследовании трабекулярная ткань бедренной кости была защищена от вызванного опухолью остеолиза и потери костной массы. В поддержку этого вывода в другой модели профилактики злокачественных заболеваний костей обработка клеток MDAMB‑231 ­эверолимусом перед интратибиальной инъекцией привела к уменьшению площади последующих остеолитических поражений. Более того, при первой оценке метастазов в костях при раке легкого было установлено, что бисфосфонат – ​золедроновая кислота – ​менее эффективен, чем эверолимус, для предотвращения метастазов в костях, при этом у получавших его мышей костные повреждения развивались на 27,8% чаще, чем у мышей группы эверолимуса. В ­интракардиальной модели ­костных метастазов было обнаружено, что количество остеокластов в бедренной кости мышей, получавших эверолимус, значительно уменьшилось. Это ­могло бы подтвердить дополнительную антиостеокластную роль mTOR в контексте остеолиза, вызванного ­онкологическим ­процессом. Тем не менее одной из задач остается определение относительного вклада в противоопухолевую активность эверолимуса как агента, нацеленного на костную ткань, который потенциально ­способствует прямым противоопухолевым и непрямым антирезорбтивным эффектам. Например, уменьшение количества остеокластов может быть результатом ингибирования экспрессии проостеокластного фактора интерлейкина‑6 клетками MDAMB‑231. Таким образом, антиметастатический эффект эверолимуса является результатом прямого противоопухолевого эффекта и сопровождается уменьшением дифференцировки и активности остеокластов. Однако необходимы дальнейшие исследования молекулярных механизмов этого взаимо­связанного эффекта.

Текущие результаты подтверждают противоопухолевые эффекты эверолимуса, полученные в исследовании BOLERO‑2, и подчеркивают его эффективность в ­защите костной ткани. В представленном исследовании эверолимус не только ингибировал рост костных метастазов при РМЖ, но и значительно уменьшал разрушение костной ткани. Это исследование также дает дополнительное обоснование для рассмотрения эверолимуса как противоопухолевого агента при ER- РМЖ.

Статья печатается в сокращении.

Browne et al. Concurrent antitumor and bone-protective effects of everolimus in osteotropic breast cancer. Breast Cancer Research, 2017; 19:92.

Перевела с англ. Екатерина Марушко

Спеціальний випуск тематичного номеру газети «Здоров’я України» «Онкологія, гематологія, хіміотерапія» 2017 р.