Η μελέτη του μικροπεριβάλλοντος στον καρκίνο προστάτη

Abstract

PURPOSE:We performed parallel investigations in cabozantinib-treated patients in a phase II trial and simultaneously in patient-derived xenograft (PDX) models to better understand the roles of MET and VEGFR2 as targets for prostate cancer therapy.EXPERIMENTAL DESIGN:In the clinical trial, radiographic imaging and serum markers were examined, as well as molecular markers in tumors from bone biopsies. In mice harboring PDX intrafemurally or subcutaneously, cabozantinib effects on tumor growth, MET, PDX in which MET was silenced, VEGFR2, bone turnover, angiogenesis, and resistance were examined.RESULTS:In responsive patients and PDX, islets of viable pMET-positive tumor cells persisted, which rapidly regrew after drug withdrawal. Knockdown of MET in PDX did not affect tumor growth in mice nor did it affect cabozantinib-induced growth inhibition but did lead to induction of FGFR1. Inhibition of VEGFR2 and MET in endothelial cells reduced the vasculature, leading to necrosis. However, each islet of viable cells surrounded a VEGFR2-negative vessel. Reduction of bone turnover was observed in both cohorts.CONCLUSIONS:Our studies demonstrate that MET in tumor cells is not a persistent therapeutic target for metastatic castrate-resistant prostate cancer (CRPC), but inhibition of VEGFR2 and MET in endothelial cells and direct effects on osteoblasts are responsible for cabozantinib-induced tumor inhibition. However, vascular heterogeneity represents one source of primary therapy resistance, whereas induction of FGFR1 in tumor cells suggests a potential mechanism of acquired resistance. Thus, integrated cross-species investigations demonstrate the power of combining preclinical models with clinical trials to understand mechanisms of activity and resistance of investigational agents.

Ο καρκίνος προστάτη αποτελεί τη συχνότερη μη δερματική κακοήθεια και τη δεύτερη σε συχνότητα αιτία θανάτου στους άνδρες. Στην προηγούμενη δεκαετία είχαμε μια ταχεία ανάπτυξη προκλινικών και κλινικών μελετών που οδήγησαν σε πέντε νέες θεραπευτικές επιλογές για τον ορμονοάντοχο καρκίνο προστάτη. Παρόλα αυτά, η πλειονότητα των φαρμακευτικών ουσιών που οδηγούνται σε φάσης ΙΙΙ μελέτες αποτυγχάνουν να δείξουν κλινικά σημαντική μεταβολή στη φυσική εξέλιξη της νόσου. Αυτό οφείλεται κυρίως στην ανεπάρκεια των προκλινικών και των αρχικών κλινικών μελετών να επιλέξουν βιολογικά σχετικές θεραπείες και να προβλέψουν τα θεραπευτικά αποτελέσματα σε μεγάλους πληθυσμούς ασθενών. Η σύζευξη προκλινικών και κλινικών μελετών μπορεί να υπερβεί περιορισμούς που χαρακτηρίζουν την καθε μελέτη ξεχωριστά, και να συνδέσει το μηχανισμό δράσης ενός θεραπευτικού μορίου με το κλινικό αποτέλεσμα. Για αυτό το λόγο, πραγματοποιήσαμε παράλληλες μελέτες σε ασθενείς με καρκίνο προστάτη, που έλαβαν το θεραπευτικό μόριο cabozantinib (φάση ΙΙ μελέτη) και xenografts, άμεσα προερχόμενα από ασθενείς (patient derived xenografts), τα οποία θεραπεύτηκαν με cabozantinib. Σκοπός αυτής της μελέτης ήταν η κατανόηση του ρόλου των υποδοχέων ΜΕΤ και VEGFR-2, ως θεραπευτικών στόχων στον μεταστατικό καρκίνο προστάτη. ‘Οσον αφορά τους παράγοντες που μελετήθηκαν, η κλινική μελέτη προσέφερε στοιχεία σχετικά με την ανταπόκριση στη θεραπεία (κλινική, ραδιογραφική και χημική), ενώ έγινε συλλογή δειγμάτων μυελού των οστών και περιφερικού αίματος κατά τακτά χρονικά διαστήματα. Για τους σκοπούς της μελέτης χρησιμοποιήσαμε για πρώτη φορά τον υπολογισμό των μονάδων SUV, μια μέθοδο η οποία πιθανόν να προσφέρει περισσότερες πληροφορίες στην ανάλυση bone scan. Επίσης, αυτή είναι μία από τις πρώτες μελέτες που χρησιμοποίησε συζευγμένες οστικές βιοψίες για την ανάλυση της βιολογίας μεταστατικής νόσου. Η προ-κλινική μελέτη σε πειραματόζωα έδωσε στοιχεία σχετικά με τη δράση του θεραπευτικού μορίου στην ανάπτυξη των όγκων, αναστολή στόχων, μεταβολές στην αγγείωση, αλλαγές στον οστικό μεταβολισμό και ανάπτυξη αντίστασης στη θεραπεία. Η χρήση των PDX υποδορίως προσέφερε αρκετό ιστό για την ανάλυση σηματοδοτικών οδών, θεραπευικώ στόχων και μηχανισμων δράσης και ανάπτυξης αντοχής. Η ανάπτυξη του PDX μοντέλου υποδορίως αποτελεί πρωτοτυπία. Πρωτοτυπία αποτελεί επίσης η γενετική αποσιώπιση του μορίου ΜΕΤ στον ετερογενή κυτταρικό πληθυσμό του μοντέλου PDX. Περιληπτικά, τόσο στις βιοψίες ασθενών, όσο και στους όγκους πειραματόζωων, η θεραπεία με cabozantinib οδηγεί στο μαζικό θάνατο κυττάρων με υπολειπόμενα νησίδια καρκινικών κυττάρων. Αυτά τα κύτταρα συνεχίζουν να έχουν ενεργοποιημένη την πρωτείνη ΜΕΤ (ενα από τους κύριους στόχους του cabozantinib), ενώ πολλαπλασιάζονται ταχύτατα σε περίπτωση διακοπής της θεραπείας. Η αποσιώπηση του ΜΕΤ σε xenografts δεν επηρεάζει τον ρυθμό ανάπτυξης των κυττάρων και των όγκων in-vitro και in-vivo αντίστοιχα. Επίσης, η αποσιώπηση του ΜΕΤ δεν επηρεάζει την ανταπόκριση στη θεραπεία με cabozantinib. Περαιτέρω ανάλυση όγκων από τις δύο μελέτες έδειξε αναστολή των στόχων ΜΕΤ και VEGFR-2 στα ενδοθηλιακά κύτταρα, η οποία οδηγεί σε μαζική καταστροφή των αγγείων του όγκου και επακόλουθη νέκρωση/απόπτωση των καρκινικών κυττάρων. Μετά από θεραπεία 2 εβδομάδων, κάθε μία από τις νησίδες υπολειπόμενων καρκινικών κυττάρων περιβάλλει ένα βιώσιμο αγγείο το οποίο δεν εκφράζει τον υποδοχέα VEGFR-2. Τέλος, μέσω ανάλυσης χημικών παραγόντων του οστικού μεταβολισμού σε ασθενείς, όσο και με απευθείας ραδιογραφική ανάλυση χρησιμοποιώντας ΡΕΤ scan δείξαμε ότι η θεραπεία με cabozantinib μειώνει σημαντικά τον οστικό μεταβολισμό.Βασιζόμενοι στα αποτελέσματά μας, αποδεικνύουμε ότι ο υποδοχέας ΜΕΤ στα καρκινικά κύτταρα δεν αποτελεί ουσιαστικό θεραπευτικό στόχο στον μεταστατικό-ανθεκτικό στον ευνουχισμό καρκίνο προστάτη. Η θεραπευτική ιδιότητα του cabozantinib οφείλεται κυρίως στην αναστολή των υποδοχέων ΜΕΤ και VEGFR-2 στα ενδοθηλιακά κύτταρα, καθώς επίσης και στην απευθείας δράση στους οστεοβλάστες. Η ανθεκτικότητα στη θεραπεία είναι διττή. Η πρωτογενής ανθεκτικότητα οφείλεται στην ετερογένεια του ενδοθηλιακού πληθυσμού, ενώ η δευτερογενής ανθεκτικότητα οφείλεται σε αλλαγές στην έκφραση υποδοχέων αυξητικών παραγόντων στον πληθυσμό των καρκινικών κυττάρων. Οι δύο μορφές ανθεκτικότητας αποτελούν υποσχόμενους στόχους για συνδιασμούς θεραπείας με cabozantinib με σκοπό την μεγιστοποίηση του κλινικού οφέλους για τους ασθενείς με καρκίνο προστάτη.