Введение
Химиотерапевтический препарат доксорубицин был одобрен для медицинского применения в Соединенных Штатах в 1974 году. Он включен в Список основных лекарственных средств Всемирной организации здравоохранения. Доксорубицин изначально был выделен из бактерии Streptomyces peucetius.
Doxorubicin was approved for medical use in the United States in 1974. It is on the World Health Organization's List of Essential Medicines. Doxorubicin was originally made from the bacterium Streptomyces peucetius.
Медицинское применение
В ЕС пегилированный липосомальный доксорубицин (в виде Caelyx) показан для лечения рака молочной железы, рака яичников и саркомы Капоши, связанной со СПИДом. Он также показан для лечения множественной миеломы в комбинации с бортезомибом. Доксил (см. ниже) в основном используется для лечения рака яичников при прогрессировании или рецидиве заболевания после химиотерапии на основе платины, или для лечения саркомы Капоши, связанной со СПИДом.
Кардиотоксичность
Наиболее опасным побочным эффектом доксорубицина является дилатационная кардиомиопатия, приводящая к застойной сердечной недостаточности. Частота развития кардиомиопатии зависит от кумулятивной дозы препарата: она составляет около 4% при дозе доксорубицина 500–550 мг/м², 18% при дозе 551–600 мг/м² и 36% при дозе, превышающей 600 мг/м². Считается, что доксорубицин вызывает кардиомиопатию несколькими путями, включая окислительный стресс, снижение экспрессии генов, кодирующих сократительные белки, и апоптоз, опосредованный p53. По состоянию на 2010 год эффективного лечения установленной кардиомиопатии, вызванной препаратом, не существует.
Другое
Другим распространенным и потенциально смертельным осложнением доксорубицина является тифлит – острое, угрожающее жизни воспаление кишечника. Кроме того, у некоторых людей может развиться синдром ладонно-подошвенной эритемы (СППЭ), характеризующийся кожными высыпаниями на ладонях или подошвах, отеками, болью и эритемой, также известный как "красная смерть". Химиотерапия может вызвать реактивацию гепатита B, и режимы лечения, содержащие доксорубицин, не являются исключением. Доксорубицин и некоторые химиотерапевтические препараты (включая циклофосфамид) могут вызывать потерю пигментации кожи.
Липосомные препараты
Существует пегилированная (с полиэтиленгликольным покрытием) липосомная инкапсулированная форма доксорубицина, разработанная для лечения саркомы Капоши. Покрытие полиэтиленгликолем приводит к преимущественной концентрации доксорубицина в коже. Однако это также вызывает побочный эффект, называемый пальмоплантарной эритродистезией (ППЭ), более известный как синдром «рука-нога». После введения этой формы доксорубицина небольшое количество препарата может просачиваться из капилляров ладоней и подошв стоп. В результате этой утечки кожа становится красной, болезненной и шелушащейся, что может вызывать дискомфорт и даже боль. В клинических испытаниях при дозировке 50 мг/м² каждые 4 недели у половины пациентов развился синдром «рука-нога». Частота возникновения этого побочного эффекта ограничивает дозу данной композиции по сравнению с обычным доксорубицином в той же схеме лечения, тем самым ограничивая потенциальную замену. Замена была бы желательна, поскольку липосомно инкапсулированный доксорубицин менее кардиотоксичен, чем неинкапсулированный доксорубицин. Эта липосомная форма также одобрена FDA для лечения рака яичников и множественной миеломы. Непегилированный липосомный доксорубицин, известный как Myocet, одобрен в Европейском Союзе и Канаде для лечения метастатического рака молочной железы в сочетании с циклофосфамидом, но не одобрен FDA для использования в Соединенных Штатах. В отличие от Doxil, липосома Myocet не имеет полиэтиленгликольного покрытия и, следовательно, не вызывает такую же частоту ППЭ. Минимизация этого побочного эффекта может позволить произвести замену доксорубицина в соотношении один к одному (1:1) в той же схеме лечения, тем самым повышая безопасность без потери эффективности. Как и Doxil, липосомная инкапсуляция доксорубицина ограничивает кардиотоксичность. Теоретически, ограничивая кардиотоксичность доксорубицина посредством липосомной инкапсуляции, его можно безопасно использовать в одновременной комбинации с другими кардиотоксичными химиотерапевтическими препаратами, такими как трастузумаб. FDA содержит «черное предупреждение» о том, что трастузумаб нельзя использовать одновременно с доксорубицином, а только в последовательной комбинации. Хотя одновременное применение трастузумаба и доксорубицина в клинических исследованиях показало превосходный ответ опухоли, комбинация привела к неприемлемой кардиотоксичности, включая риск сердечной недостаточности, проявляющейся в виде застойной сердечной недостаточности (СХС). Опубликованные результаты исследования II фазы показали, что Myocet, трастузумаб и паклитаксел могут безопасно применяться одновременно без риска для сердца, измеряемого снижением функции ЛЖВС, при этом все еще достигая превосходного ответа опухоли. Этот вывод является основой для текущего исследования III фазы для одобрения FDA. Этот штамм был создан Аркамоне и соавторами в 1969 году путем мутации штамма, производящего даунорубицин, но не DXR, по крайней мере, в обнаруживаемых количествах. Впоследствии группа Хатчинсона показала, что при особых условиях окружающей среды или путем введения генетических модификаций другие штаммы Streptomyces могут производить доксорубицин. Его группа также клонировала многие гены, необходимые для производства DXR, хотя не все из них были полностью охарактеризованы. В 1996 году группа Строла обнаружила, выделила и охарактеризовала dox A, ген, кодирующий фермент, который превращает даунорубицин в DXR. К 1999 году они произвели рекомбинантный dox A, цитохром P450 оксидазу, и обнаружили, что он катализирует несколько этапов биосинтеза DXR, включая этапы, ведущие к даунорубицину. Это было важно, поскольку стало ясно, что все штаммы, производящие даунорубицин, имеют необходимые гены для производства DXR, который гораздо более важен с терапевтической точки зрения. Группа Хатчинсона продолжила разработку методов повышения урожайности DXR из процесса ферментации, используемого в его коммерческом производстве, не только путем введения плазмид, кодирующих dox A, но и путем введения мутаций для деактивации ферментов, которые перенаправляют прекурсоры DXR в менее полезные продукты, например, баумициноподобные гликозиды. Более эффективные методы производства снизили цену до 1,1 миллиона долларов за кг для нелипосомальной формы. Хотя DXR можно получить полусинтетически из даунорубицина, процесс включает электрофильное бромирование и несколько этапов, а выход продукта низок. Поскольку даунорубицин производится путем ферментации, было бы идеально, если бы бактерии могли более эффективно завершать синтез DXR.
Механизм действия
[[Изображение:ДоксорубицинДНК-комплекс 1D12.png|thumb|Схема интеркаляции двух молекул доксорубицина в ДНК. Это ингибирует прогрессирование топоизомеразы II, фермента, расслабляющего суперспирали в ДНК для транскрипции. Доксорубицин стабилизирует комплекс топоизомеразы II после разрыва цепи ДНК для репликации, предотвращая высвобождение двойной спирали ДНК и, тем самым, останавливая процесс репликации. Плоская ароматическая хромофорная часть молекулы интеркалируется между двумя парами оснований ДНК, в то время как шестичленный сахар даунозамин располагается в малой бороздке и взаимодействует с соседними парами оснований, непосредственно прилегающими к месту интеркаляции, что подтверждается данными нескольких кристаллических структур. Интеркаляция позволяет доксорубицину индуцировать вытеснение гистонов из транскрипционно активного хроматина. В результате, ответ на повреждение ДНК, эпигеном и транскриптом становятся дерегулированными в клетках, подвергшихся воздействию доксорубицина. Клинические испытания начались в 1960-х годах, и препарат успешно применялся для лечения острых лейкемий и лимфом. Однако к 1967 году было установлено, что даунорубицин может вызывать смертельную кардиотоксичность. Исследователи из Farmitalia вскоре обнаружили, что незначительные изменения в структуре соединения могут влиять на его биологическую активность. Штамм Streptomyces был мутирован с использованием N-нитрозо-N-метилуреи, и этот новый штамм начал производить другой, красноокрашенный антибиотик. Это новое соединение было названо адриамицином в честь Адриатического моря, а позднее переименовано в доксорубицин в соответствии с общепринятой номенклатурой. Доксорубицин и даунорубицин вместе можно рассматривать как прототипичные соединения для антрациклинов. Последующие исследования привели к созданию множества других антрациклиновых антибиотиков или аналогов, и на сегодняшний день известно более 2000 аналогов доксорубицина. К 1991 году 553 из них были протестированы в рамках скрининговой программы Национального института рака (НИР).
Правовой статус
24 марта 2022 года Комитет по лекарственным средствам для человека (CHMP) Европейского агентства по лекарственным средствам (EMA) принял положительное заключение, рекомендуя выдачу разрешения на продажу лекарственного средства Zolsketil пегилированный липосомальный, предназначенного для лечения метастатического рака молочной железы, распространенного рака яичников, прогрессирующей множественной миеломы и саркомы Капоши, связанной со СПИДом. Zolsketil пегилированный липосомальный был одобрен для медицинского применения в Европейском Союзе в мае 2022 года. 21 июля 2022 года CHMP принял положительное заключение, рекомендуя выдачу разрешения на продажу лекарственного средства Celdoxome пегилированный липосомальный, предназначенного для лечения метастатического рака молочной железы, распространенного рака яичников, прогрессирующей множественной миеломы и саркомы Капоши, связанной со СПИДом. Celdoxome пегилированный липосомальный является гибридным лекарственным средством на основе адриамицина, который был разрешен к применению в ЕС с 24 октября 1979 года. Он продается под различными торговыми названиями, включая Adriamycin PFS, Adriamycin RDF или Rubex.
Исследования
Эксперименты по комбинированной терапии сиролимусом (рапамицином) и доксорубицином продемонстрировали обнадеживающие результаты в лечении Akt-положительных лимфом у мышей. Кроме того, высвобождение фотоактивированного адриамицина с использованием нанопористой оптической антенны привело к значительному противораковому эффекту в клетках рака молочной железы MCF-7. В 2006 году исследования на животных, объединившие мышиное моноклональное антитело с доксорубицином, позволили создать иммуноконъюгат, способный элиминировать инфекцию ВИЧ-1 у мышей.
Противомалярийная активность
Существуют некоторые данные о противомалярийной активности доксорубицина и сходных соединений. В 2009 году было установлено, что соединение, структурно близкое к доксорубицину, подавляет плазмепсин II – фермент, уникальный для малярийного паразита Plasmodium falciparum. Позднее фармацевтическая компания GlaxoSmithKline (GSK) выявила доксорубицин среди соединений, ингибирующих рост паразита.
Флуоресценция
Доксорубицин также известен своей флуоресценцией. Это свойство часто используется для определения концентрации доксорубицина и открывает возможность применения молекулы в качестве тераностического агента. Однако существуют значительные ограничения, так как спектр флуоресценции доксорубицина зависит от различных факторов, включая pH среды, диэлектрическую проницаемость растворителя и другие. Флуоресценция доксорубицина гасится при связывании с ДНК и экранируется при инкапсуляции в мицеллы. Также известно, что при высоких концентрациях он подвержен самогашению. В отличие от этого, связывание с гистонами усиливает флуоресценцию.