Historia de la medicina: iteración de inhibidores de ABL

BCR / ABL es una proteína de fusión formada por la fusión del gen ABL del cromosoma 9 y el gen BCR del cromosoma 22. 

Se llama "cromosoma Filadelfia" y se ha convertido en un ejemplo clásico de objetivos de tratamiento de tumores individualizados. La proteína de fusión BCR / ABL puede activarse de forma constitutiva para impulsar la proliferación maligna de células madre de la médula ósea, que se ha demostrado que es la principal patogenia de la CML.

 En 2001, la FDA aprobó la inclusión en la lista del inhibidor de ABL imatinib, convirtiéndose en el primer fármaco dirigido a moléculas pequeñas y marcando el comienzo de una nueva era de terapia dirigida contra tumores.

La molécula principal de imatinib se obtuvo mediante un cribado de alto rendimiento y el objetivo inicial que se desarrolló fue PKCa. 

Después de la optimización de la estructura del sistema, finalmente se obtuvo la molécula de fármaco imatinib con excelente actividad, farmacocinética (PK) y seguridad. 

Aunque el imatinib ha tenido éxito en algunos pacientes, es relativamente ineficaz en la enfermedad avanzada; en los casos recién diagnosticados, la tasa de resistencia a los medicamentos es muy baja (generalmente del 3 al 4% de los pacientes), pero puede llegar al 80% en la etapa posterior.

La estructura del líder e imatinib.

El mecanismo de resistencia de la CML proviene principalmente de la mutación ABL, y la mutación del aminoácido T315I es la más obstinada. 

Este residuo de control reduce la actividad de imatinib en ABL-T315I debido al conflicto espacial; otro mutante informado con frecuencia es L248V, que provoca que los inhibidores de "Tipo II" se unan a proteínas inactivas con conformación inestable. Se han informado casi cien formas mutantes de ABL.

Sitios representativos de resistencia a la mutación ABL

En respuesta a la resistencia a las mutaciones, los inhibidores de segunda generación intentan resolver este problema:

Inhibidores de ABL dirigidos a la resistencia a las mutaciones

El nilotinib se desarrolló mediante una estrategia de diseño basada en estructuras. Tiene el mismo esqueleto de aminopirimidina que el imatinib, lo que mejora la actividad de BCR / ABL y puede superar los 33 imatinib informados. 

32 de las mutaciones resistentes, pero T315I no es válido. En 2010, se aprobó el nilotinib como tratamiento de primera línea para la leucemia mieloide crónica. Aunque se han observado otras mutaciones después del tratamiento con nilotinib, algunas de estas mutaciones pueden superarse aumentando la dosis.

Dasatinib se informó originalmente como un inhibidor de LCK / SRC, pero los estudios han demostrado que es eficaz contra 21 de las 22 mutaciones clínicas de BCR / ABL, siendo T315I una excepción nuevamente. A diferencia de imatinib y nilotinib, dasatinib es un inhibidor de "tipo I" que se une a la forma activa de quinasa. Dasatinib fue aprobado para el tratamiento de primera línea de la LMC en 2010.

Se descubrió que el inhibidor de SRC bosutinib (bosutinib) es eficaz contra mutantes resistentes a imatinib y también es un inhibidor de "tipo I"; aunque también tiene actividades como CSK y AXL, es una opción para c-KIT y PDGFR Sex ha mejorado. También es ineficaz contra la resistencia T315I. Bosutinib fue aprobado en 2012 para pacientes con CML que eran resistentes (o intolerantes) antes del tratamiento con BCR / ABL.

Inhibidores de tres generaciones:

Aunque no está diseñado específicamente para dianas ABL, el inhibidor de diana múltiple Ponatinib (Ponatinib) se ha identificado como un inhibidor de BCR / ABL y también es eficaz contra la mutación T315I. 

A través de simulaciones moleculares, se encontró que panatinib no se unía a residuos en el sitio de control, ni entraba en conflicto con el sitio T315I, conservando así la actividad de mutación T315I. En ausencia de otros fármacos, el panatinib fue aprobado en 2012 para su uso en pacientes con LMC T315I positivo o T315I positivo. 

Sin embargo, debido a la selectividad relativamente baja de la quinasa de panatinib, la aplicación clínica a largo plazo de panatinib es limitada.

Inhibidor alostérico:

En 2006, Novartis y el Instituto de Investigación Scripps descubrieron el inhibidor alostérico de ABL GNF-1 e informaron por primera vez sobre un nuevo mecanismo de bolsillo de ATP no dirigido (bolsillo de nuez moscada). Esta serie de moléculas se obtuvo originalmente mediante cribado de citotoxicidad. La CI50 de la molécula principal para las células que expresan BCR / ABL fue 400 nM, mientras que la célula de control negativo fue 40 µM.

Inhibidor selectivo de ABL alostérico

Los estudios de estructura-actividad mejoraron aún más la actividad y finalmente obtuvieron la molécula asciminib (anteriormente denominada ABL-001) que inhibe específicamente la proliferación de líneas celulares positivas para BCR / ABL como K562 y SUP-B15, con una IC50 de 0,25 nM. Los estudios de sonda de afinidad muestran que el compuesto se une a imatinib en diferentes bolsillos, y el sitio de unión real se confirma mediante un experimento de competición con péptido N-miristoilado truncado ABL. Estudios posteriores que utilizaron resonancia magnética nuclear, mutagénesis y cristalografía de rayos X respaldaron aún más el modo de unión molecular de la bolsa de ácido mirístico.

La posición del modo de unión de imatinib (gris) y el inhibidor alostérico ascerina (verde) en ABL, PDB: 5MO4.

Las drogas se dirigen a dos focos diferentes del mismo objetivo respectivamente, lo que puede lograr un "doble golpe". El uso combinado de ATP e inhibidores alostéricos puede superar un mayor número de mutaciones de resistencia que un solo fármaco. Debido a la diferencia funcional de las bolsas de unión, existe la posibilidad de que los inhibidores de diferentes mecanismos sean activos sinérgicamente; esta estrategia también puede retrasar la aparición de mutaciones de resistencia.

Novartis informó que la combinación de imatinib y asciminib redujo la producción de clones resistentes en un 90% en comparación con imatinib solo. Pero también hay experimentos que muestran que la resistencia de los inhibidores alostéricos puede ser más rápida que la del imatinib. En la actualidad, el inhibidor alostérico asciminib ha entrado en la etapa de investigación clínica como fármaco único e investigación conjunta.

No hay duda de que la aparición de nuevas estrategias trae nuevas opciones de tratamiento para pacientes con resistencia a ABL. Por ejemplo, PROTAC basado en dasatinib puede degradar la proteína ABL mediante ubiquitinación y proteasoma mediada por IAP; GMB-475 utiliza la columna vertebral GNF y VHL para lograr también la degradación de la proteína ABL.

Estructura de los PROTAC basados ​​en dasatinib y GNF

La región de unión BCR / ABL es roja y el elemento ligasa E3 es azul

Sin embargo, los problemas en el campo de los inhibidores de ABL no se han resuelto por completo y los pacientes con CML todavía necesitan nuevos fármacos para que surjan.