Klinische und molekularbiologische Begleituntersuchungen zum Ansprechen, zur Pharmakokinetik und Toxizität von Imatinib in der Therapie der chronischen myeloischen Leukämie

Abstract

Die Verfügbarkeit einer gezielten molekularen Therapie hat das Management der chronischen myeloischen Leukämie (CML) grundliegend geändert und sie zu einer Modellkrankheit für andere Tumorerkrankungen werden lassen. Ursache der CML ist die konstitutiv aktivierte BCR-ABL Tyrosinkinase, die durch die reziproke chromosomale Translokation (t(9;22)(q34;q11), dem sogenannten Philadelphia Chromosom, entstanden ist. Umfangreiche zellbiologische und tierexperimentelle Studien bewiesen die kausale Bedeutung des BCR-ABL Fusionstranskriptes bzw. der P210Bcr-Abl Tyrosinkinase für die Leukämogenese der CML. Die konstitutiv gesteigerte Tyrosinkinaseaktivität mit der Eigenschaft der Autophosphoryllierung ist ein entscheidendes Charakteristikum von P210Bcr-Abl. Das Verständnis der molekularen Grundlagen der Erkrankung mit der ausschließlichen Expression von P210Bcr-Abl, führte zur Entwicklung spezifischer zielgerichteter Therapieansätze, die unter dem Begriff „targeted therapy“ bekannt geworden sind. Der Tyrosinkinaseinhibitor Imatinib (STI571, Glivec®), ein sogenannter „small molecule inhibitor“, hemmt selektiv und kompetitiv die BCR-ABL Tyrosinkinase an der ATP-Bindungsstelle. Die Effektivität dieser Substanz konnte sowohl in-vitro als auch in-vivo im Mausmodell gezeigt werden. In den infolge durchgeführten klinischen Studien zeigte sich im Vergleich zu der bisherigen Interferonhaltigen Standardtherapie, ein hochsignifikanter Vorteil bezüglich des Gesamtüberlebens, des progressionsfreien Überlebens, der Rate an zytogenetischen Remissionen sowie der Toxizität bei Patienten mit erstdiagnostizierter CML in der chronischen Phase. Weiterhin konnte bei Imatinib behandelten Patienten in chronischer Phase ein molekulares Ansprechen mittels quantitativer RT-PCR-Diagnostik registriert werden, wobei es in einem signifikanten Anteil der Patienten zu einer kompletten molekularen Remission kommt. Aufgrund dieser unvorhergesehen erfolgreichen Behandlungsergebnisse wurde Imatinib daher bereits nach kurzer Zeit als first-line Therapie der CML in erster chronischer Phase zugelassen. Bei fortgeschrittener CML in akzelerierter Phase oder Blastenkrise sind Remissionen unter Imatinib nur von kurzer Dauer und gehen mit Rezidiven in nahezu allen Patienten einher. Zu den in diesem Kontext beschrieben Resistenzmechanismen zählen unter anderem identifizierte Punktmutationen im Bereich der Imatinib-Bindungsstelle der BCR- ABL-Kinasedomäne, eine Amplifikation des BCR-ABL-Fusionsgens, die klonale Evolutionen oder erhöhte Plasmaeiweißbindung von Imatinib mit konsekutiver Herabsetzung der freien und aktiven Imatinib-Konzentration. Hierbei wurde bereits auf präklinischer Ebene vermutet, dass insbesondere eine Bindung an alpha-1 saures Glykoprotein von Bedeutung sein könnte. Das Auftreten von Rezidiven aufgrund unterschiedlicher Resistenzmechanismen oder ein suboptimales Ansprechen auf die Imatinib-Therapie belegen die Notwendigkeit der Therapieoptimierung und Evaluierung alternativer Therapieoptionen. Die Rolle von Hochdosis-Imatinib, neuen Tyrosinkinaseinhibitoren, der allogenen Stammzelltransplantation und immunologische Ansätze wie eine BCR-ABL-Vakzine machen das Management der CML unerwartet komplex und sind der Fokus gegenwärtiger und zukünftiger Forschungsaktivitäten. Im Rahmen dieser Arbeit werden vier exemplarische Publikationen unserer Forschungsaktivitäten vorgestellt, die sich mit der Untersuchung des klinischen Ansprechens von Imatinib bei CML Patienten befassen und dabei auch das molekulare Ansprechen als prädiktiven Marker und die Bedeutung der Plasmaeiweißbindung in der Entstehung von Resistenzmechanismen zum Inhalt haben. Weiterhin beschreiben wir in unserem Patientenkollektiv beobachtete seltene Toxizitäten unter der Therapie und gehen auf die Pharmakokinetik und die biologische Bedeutung des aktiven Hauptmetaboliten der Substanz ein.

Chronic myeloid leukemia (CML) is characterized by the Philadelphia translocation that fuses BCR sequences from chromosome 22 upstream of the ABL gene on chromosome 9 (t(9;22)(q34;q11), resulting in expression of the chimerical p210Bcr-Abl fusion protein, which has constitutive tyrosine kinase activity and is essential for the pathogenesis of the disease. The exclusive expression of p210Bcr-Abl in CML cells gave rise to the development of specific, targeted therapeutic approaches known as „targeted therapy“. Imatinib (STI571, Glivec®), an ATP-competitive selective inhibitor of Bcr-Abl, shows an unprecedented efficacy for the treatment of CML. In preclinical models the efficacy of this substance to inhibit proliferation, reconstitute apoptosis and to reduce tumor growth could be demonstrated. Consecutive clinical trials revealed highly significant superiority of this substance over the previous standard therapy consisting in interferon-alpha. Most patients with early stage disease achieve durable complete hematological and complete cytogenetic remissions, with minimal toxicity. In patients with chronic phase CML a long-lasting and significant reduction of Bcr-Abl fusion transcripts could be shown with quantitative real-time PCR. Several studies have demonstrated the efficacy and safety of Imatinib, which is currently recommended as the first line therapy for CML in chronic phase. In contrast, responses are less stable in advanced stages of disease and in some patients resistance to Imatinib may occur. A common reason for resistance to Imatinib observed in about 50% of cases in CP is the development of point mutations in the BCR-ABL kinase domain. Other mechanisms of resistance include: Bcr-Abl gene amplification, clonal evolution, inadequate plasma concentrations of Imatinib due to binding to plasma proteins, like alpha-1 Acid Glycoprotein. The emergence of relapses of leukemia underlines the importance of optimising the therapeutic options in CML and finding new strategies to overcome resistance. Perspectives like dose escalation of Imatinib, the development of new tyrosin kinase inhibitors, the role of allogeneic stem cell transplantation and CML vaccines should be discussed in the future. In this work, we have summarized four of our papers showing data on molecular and cytogenetic response rates and indicating prediction of clinical outcome of Imatinib in Philadelphia Chromosome positive chronic phase CML patients. In addition, we report on rare adverse effects of the drug and provide data on pharmacokinetics of Imatinib and its main metabolite CGP74588.