På vej mod klinikken: Ny klasse af lægemidler river kræftcellernes forsvarsværker fra hinanden

En helt ny klasse af stoffer, protein degraders, er på hastig fremmarch, og perspektiverne er kæmpestore, vurderer flere førende forskere. Stofferne rummer i teorien potentialet til at targetere hele det humane proteom, og det åbner op for, at centrale kræftproteiner – som det hidtil ikke har været muligt at målrette behandling imod – nu kan angribes effektivt. Det kan blive en gamechanger, lyder forudsigelsen.

Protein degraders – typisk omtalt som PROTACs – er navnet på en ny klasse af stoffer, som med hastige skridt vinder terræn. De nye stoffer rummer potentialet til at udvide behandlingsmulighederne på tværs af samtlige kræftformer, da de kan målrettes ændringer i kræftcellerne, som hidtil har været ’undrugable’. Det gør dem rigtig interessante, og forventningerne til dem er tårnhøje.

”Potentialet er kæmpestort. PROTACs kan føre til gennembrud inden for behandling af kræftsygdomme, hvor vi i dag har et stort unmet need. Med PROTACs begynder vi at kunne targetere proteiner, vi ikke har kunnet ramme med de lægemidler, vi har tilgængelige i dag. Og det udvider paletten af muligheder helt enormt. Det er en virkelig, virkelig spændende udvikling, vi er vidner til,” siger Bo Porse, professor i molekylær onkologi og laboratoriechef ved Finsen Laboratoriet på Rigshospitalet.

Bo Porse og hans forskningsgruppe har i knap seks år arbejdet med PROTACs i eksperimentelt øjemed. Her har de blandt andet brugt generiske PROTACs som et redskab til at ramme specifikke proteiner i genetisk modificerede cellelinjer med henblik på at validere relevante targets for behandling.

Helt ny tankegang

PROTACs er bifunktionelle molekyler, der medierer en midlertidig interaktion mellem to proteiner. De består af en target-bindende enhed, en enzymbindende del, der genkendes af et enzym (en E3-ligase), samt et linker-molekyle, der forbinder de to dele. Når den target-bindende enhed binder til dét protein, der skal nedbrydes, vil en E3-ligase blive rekrutteret og sørge for, at kræftproteinet sendes til nedbrydning. 

E3-ligaser er en del af det såkaldte ubiquitin-proteasom system, der spiller en afgørende rolle for cellers nedbrydning af proteiner. Systemet sikrer, at unødvendige eller fejlfoldede proteiner mærkes med ubiquitin (Ub). Ub-mærkningen er signal til, at proteinerne skal nedbrydes.

Modsat traditionelle inhibitor-lægemidler (small molecule-inhibitorer), der typisk virker ved at hæmme en enzymatisk proces, nedbryder PROTACs deres target fuldstændig. Det gør PROTACs til et ’hot topic’, blandt andet inden for behandling af kræft, siger Luca Laraia, lektor ved Kemisk Institut på Danmarks Tekniske Universitet (DTU).

Luca Laraia

”PROTACs er en del af en terapeutisk strategi, som vi kalder ’induced proximity’, hvilket refererer til, at to proteiner bringes sammen med et terapeutisk formål. Det er for tidligt at sige, om PROTACs vil revolutionere kræftbehandlingen, men ’induced proximity’ er uden tvivl en revolutionerende måde at tænke behandling på, og vi vil se mange spændende opdagelser inden for det felt i fremtiden.”

Luca Laraia er leder af Laraia-gruppen på DTU, hvis forskning blandt andet er fokuseret på at identificere nye small molecules og proteinregulatorer (primært i forbindelse med kolesterolbiosyntese og metabolisme) ved brug af organisk syntese, cellebiologi og massespektrometri.

Fra 10 til 100 procent

Traditionelt har man inden for kræftbehandling brugt small molecules til at regulere og hæmme aktiviteten af et bestemt kræftprotein. De er effektive og hyppigt anvendte lægemidler, men de har flere begrænsninger. Small molecule-inhibitorer targeterer altovervejende proteiner, der katalyserer biokemiske reaktioner (enzymer). For at kunne ændre target-proteinernes funktion, er small molecule-inhibitorer afhængige af at kunne binde til enzymernes aktive område. Der er imidlertid et væld af essentielle proteiner i det humane proteom, der ikke er katalytiske (85 procent), inklusive transskriptionsfaktorer og strukturelle proteiner. Disse proteiner er i dag ’undrugable’, da deres struktur umiddelbart ikke tillader, at de kan inhiberes med small molecules.

PROTACs kan have relativt lav affinitet; de kan binde nærmest alle steder på target. For funktionen er ikke at ændre target-proteinets funktion, men derimod at binde sig til det lige præcis så længe, at Ub-mærkningen når at finde sted. Det sker lynhurtigt. Når mærkningen er sket, kan stoffet frigives og gøre sit arbejde igen.

”Et slag på tasken er, at vi med de traditionelle small molecules i dag teoretisk kan targetere maksimalt 15 procent af det humane proteom. Hvem siger, at alle de mest relevante targets ligger i de 15 procent? Det gør de ikke! De ligger fordelt bredt ud over forskellige klasser af proteiner. Med PROTACs får vi i teorien mulighed for at udvide fra 15 til 100 procent ved at targetere helt nye klasser af proteiner. Jeg kan ikke forestille mig andet end, at det vil få enormt stort impact,” siger Bo Porse.

”Udviklingen vil formentlig ikke spejle dén, der har fundet sted på det immunterapeutiske område, hvor få potente lægemidler har ført til store og hurtige behandlingsfremskridt på tværs af mange kræftformer. Med PROTACs vil der være tale om en langsom revolution, hvor fremskridtene sker ét efter ét. Der findes selvfølgelig targets, som går igen i en lang række kræftformer, men generelt vil det være sådan, at der skal udvikles rigtig mange forskellige lægemidler mod rigtig mange targets – til gengæld kan udviklingen gå ret hurtigt.”

Flere potentielle fordele

Foruden at åbne op for et langt bredere panel af mulige targets, rummer virkningsmekanismen for PROTACs andre mulige fordele sammenlignet med small molecule-inhibitorer. Effekten af small molecule-inhibitorer er direkte relateret til, hvor stor en andel af tumorcellerne med det relevante target, som er besat af lægemidlet (occupancy-driven farmakologi). Derfor er det nødvendigt, at der konstant er en høj lokal koncentration til stede i tumor for at opnå optimal effekt. Lægemiddeleksponeringen øger risikoen for udvalgte bivirkninger og kumulativ toxicitet. Ydermere kan den føre til selektion for mutationer i target-proteinerne og resistensudvikling.

”At PROTACs kun behøver at binde target længe nok til, at kræftproteinet er blevet mærket med ubiquitin – og herefter kan frigives og arbejde videre andetsteds – betyder med al sandsynlighed, at PROTACs kan gives i en lavere dosering, da mængden af aktivt stof ikke én til én behøver at matche antallet af de proteiner, man ønsker at skaffe sig af med. Det betyder nok også, at varigheden af effekt vil være længere end ved brug af for eksempel inhibitorer,” siger Luca Laraia.

Der er desuden præklinisk evidens, der indikerer, at PROTACs har aktivitet imod resistensmutationer, som er opstået efter behandling med small molecule-inhibitorer.

”Det handler igen om stoffernes forskellige farmakologi. For small molecule-inhibitorer vil det tab af affinitet, som sker, når target-proteinet muterer, være nok til at ødelægge effekten fuldstændig, fordi bindingen ikke længere kan ske. PROTACs er ikke afhængige af at binde deres target lige så tæt og lige så længe, så en svag binding til et muteret target kan derfor stadig medføre, at proteinet nedbrydes,” siger Luca Laraia.

Dermed ikke sagt, at kræftceller ikke kan udvikle resistens over for PROTACs. Det kan de formentlig, men der mangler kliniske data på området. Tidlige rapporter viser, at resistens over for PROTACs typisk er opstået via ændringer, der påvirker ubiquitin-proteasom systemet snarere end i den ligand, der binder til target.

Hurtig udvikling

PROTACs har været under udvikling i godt 20 år, og i 2019 begyndte den kliniske afprøvning af stofferne på mennesker. I 2023 var 18 PROTACs i fase I eller fase I/II-studier, som inkluderede varierende tumortyper. Et enkelt PROTAC (vepdegestrant) mod ER-positiv brystkræft afprøves aktuelt i fase III-studiet VERITAC, mens en anden PROTAC (ARV-766) mod prostatakræft snarest skal afprøves i et fase III-studie.

”Det første paper om PROTACs blev publiceret tilbage i 2001,  og nu er der allerede en række kandidater i klinisk afprøvning. Når vi taler lægemiddeludvikling, er det faktisk en ret hurtig proces,” siger Bo Porse.

Udviklingen er længst inden for prostatakræft, brystkræft og B-cellekræft. Her har PROTACs, som targeterer henholdsvis androgen-receptoren (AR), østrogen-receptoren (ER) og BTK, vist lovende klinisk aktivitet. Ifølge et review publiceret i Nature i 2023 var der sidste år fem AR-degraders, to ER-degraders og fire BTK-degraders i klinisk afprøvning. Derudover var der ét PROTAC målrettet BRD9-proteinet og seks andre PROTACs målrettet andre proteiner involveret i kræftpatogenesen i afprøvning. Der kan meget vel være kommet flere til siden.

”Jeg formoder, at man er længst med at udvikle AR-, ER- og BTK-degraders, fordi der allerede eksisterer en ret bred vifte af lægemidler, som inhiberer disse tre targets. De eksisterende inhibitorer er gode og effektive, men i mange tilfælde udvikler kræftcellerne resistens over tid. Derfor har man set en fordel i at udvikle en ny type stoffer, der rammer samme targets. Og ikke blot inhiberer dem, men fjerner dem helt,” siger Luca Laraia.

I 2019 blev bavdegalutamid det første PROTAC, som gik i klinisk afprøvning som behandling til patienter med metastatisk kastrationsresistent prostatakræft (mCRPC). Siden er der præsenteret designs for en lang række kliniske studier af PROTACs til behandling af kræft, men der er forsat kun publiceret data fra ganske få. 

Der er endnu ingen PROTACs, som er godkendt til markedsføring noget sted i verden. Er der en risiko for, at lægemidlerne kommer til at skuffe i fase III?

”Jeg kan helt ærlig ikke se nogen grund til, at PROTACs systematisk skulle ende med at skuffe i fase III. Vi har i masser af eksperimentelle modeller kunnet vise, at det at nedregulere kræftproteiner er en effektiv måde at få bugt med kræft på. Problemet har så hidtil været, at mange af de relevante proteiner ikke har kunnet targeteres med medicin – det er dét problem, PROTACs kan løse. Så jeg har ikke fantasi til at forestille mig, hvorfor det ikke skulle virke som et generelt princip. Men selvfølgelig vil nogle PROTACS fejle,” siger Bo Porse.

Luca Laraia ser heller ikke for sig, at PROTACs kommer til at skuffe, men han kan have sin tvivl om, hvorvidt den nye behandlingsmodalitet kommer til at indfri alle de forventninger, som aktuelt er knyttet til den.

”Der er store forventninger knyttet til proximity inducing farmakologi, så nærmest ligegyldig hvad der sker de kommende år, vil teknologien ikke kunne undgå at skuffe på visse punkter. Eksempelvis viser erfaringerne, at det er svært at designe PROTACs, der targeterer proteiner med et hurtigt turn-over i cellerne. Når det er sagt, så har jeg meget stor tiltro til teknologien – og det siger jeg uden at tøve,” siger Luca Laraia.

Nye mål i sigte

Lige nu er de PROTACs, som er længst i udviklingen, primært målrettet AR, ER og BTK, men der findes selvsagt et væld af andre ’proteins of interest’. Bo Porse fremhæver transskriptionsfaktoren og onko-proteinet MYC som et eksempel på et hyper-relevant target, som det hidtil ikke har været muligt at targetere.

”MYC er en potent driver inden for mange forskellige kræftformer, og er der ét protein, jeg gerne ville kunne drugge, så er det MYC. MYC regulerer adskillige biologiske processer involveret i tumorgenese på tværs af et væld af histologier. Et PROTAC mod MYC ville have potentiale til at forbedre kræftbehandlingen bredt. Jeg ved, at der allerede forskes i at gøre eksisterende PROTACs mod MYC til funktionelle lægemidler,” siger han.

Luca Laraia fremhæver KRAS som et andet oplagt target. KRAS er det hyppigst muterede onkogene drivergen, og det er associeret med nogle af de mest fatale kræftformer, herunder lunge-, pancreas- og kolorektalkræft. Indtil for relativt nylig mente man, at proteinstruturen gjorde KRAS ’undrugable’. Men i 2021 godkendte den amerikanske lægemiddelmyndighed FDA to kovalente inhibitorer mod KRAS G12C-muteret kræft (sotorasib og adagrasib). Godkendelserne var et stort fremskridt, men KRAS-inhibitorer som monoterapi har generelt ikke været i stand til at eliminere tumor, og over tid udvikles typisk resistens over for lægemidlerne. Det betyder, at KRAS-muteret kræft fortsat udgør en stor terapeutisk udfordring.

”Der er helt åbenlyst en stor interesse for KRAS, og der er allerede en KRAS-degrader under udvikling. KRAS muterer meget hyppigt og på mange forskellige måder. Degraderen virker lovende, fordi den binder til langt de fleste af de muterede former. Det er superspændende,” siger Luca Laraia.

PROTACs er ét eksempel på stoffer baseret på proximity induced farmakologi, men de udgør i realiteten kun en lille flig af det kæmpestore mulighedsrum, der kan passes ind under den etiket.

”Næste skridt er at udvikle degraders, der kan nedbryde RNA. Der forskes allerede i at udvikle degraders, der rekrutterer en RNA-ase og bringer den sammen med et ’RNA of interest’. Det er ikke noget, vi tidligere har kunnet – og vi er der ikke endnu. Men om ti år måske,” siger Luca Laraia.

Der forskes desuden meget i såkaldte molecular glues. Det er en gruppe af stoffer, der ligeledes virker ved at inducere nedbrydning af target-proteiner, men modsat PROTACs binder de kun til E3-ligasen. Klassiske molecular glues binder således til og ændrer substratpræferencen for E3-ligaser, så aktiviteten rettes imod det relevante protein. Andre molecular glues har virkningsmekanismer, der ligger sig tættere op ad PROTACs, mens andre igen virker ved at destabilisere target-proteinet.

”Det er ikke let at skelne helt klart imellem, hvornår der er tale om henholdsvis molecular glues og PROTACs, og flere af de PROTACs, som er under klinisk afprøvning, minder måske i realiteten mere om molecular glues. Molecular glues er mindre molekyler end PROTACs, og det giver dem nogle administrative fordele. Det er for eksempel ikke urealistisk, at de vil kunne transporteres over blodhjernebarrieren,” siger Luca Laraia.

Potentiale ud over kræft

Proximity induced farmakologi er ikke kun interessant inden for behandling af kræft. Det er her, udviklingen er længst, men potentialet er langt mere vidtrækkende.

”Der foregår til alle tider mest ny lægemiddeludvikling på kræftområdet, men applikationerne inden for alle mulige andre sygdomsområder er principielt tilsvarende. Vi har jo et utal af sygdomme, som på den ene eller anden måde drives af, at cellerne udtrykker noget, som forårsager skade i en given kontekst,” siger Bo Porse.

Den forudsigelse bifalder Luca Laraia. Han og hans forskningsgruppe på DTU arbejder aktuelt med et PROTAC-projekt i neurodegenerative sygdomme. Projektet er stadig på et meget tidligt stadie, men det er et eksempel på, at der allerede forskes vidt og bredt i at få udbredt behandlingsmodaliteten til andre sygdomsområder. Luca Laraia tilføjer, at der også i tidlige studier forskes i degraders, der inducerer nedbrydning af proteiner i bakterier; et virkelig spændende felt set i forhold til de globale problemer med antimikrobiel resistens (AMR).

Bo Porse forudser, at proximity induced farmakologi vil være et område i rivende udvikling de kommende år, blandt andet fordi udviklingen på andre felter har gødet jorden for fremskridt på lægemiddelområdet.

”Vi står på et tidspunkt i historien, hvor kunstig intelligens for alvor har slået igennem. Vi har AI-prædikterede proteinstrukturer for samtlige proteiner i det humane proteom, og vi har modeller, der kan forudsige, hvad der sker i cellerne, hvis bestemte mutationer introduceres. Det gør udvikling af nye stoffer betydeligt lettere, end det tidligere har været. Det er en slags ’perfect storm’, hvor teknologierne støder sammen på det helt rigtige tidspunkt. Vi kommer til at være vidner til, at den hastighed, hvormed lægemidler udvikles, eskalerer de kommende år,” siger han. 

Så langt er udviklingen inden for...

Prostatakræft (AR-degraders)

Androgen (AR)-signalering er en kendt driver for progression i prostatakræft, hvorfor udvikling af PROTACs, der targeterer AR, har stor bevågenhed. I 2023 var der fem AR-degraders i klinisk afprøvning (bavdegalutamid (tidligere kendt som ARV-110), CC-94676, AC176, HP518 og ARV-766).

Data for bavdegalutamid og ARV-766 er blevet rapporteret de senere år. Senest i oktober 2023, hvor der blev kom interimdata fra to fase I/II-studier på henholdsvis bavdegalutamid og ARV-766 alene eller sammen med abiraterone ved metastatisk kastrationsresistent prostatakræft (mCRPC) og metastatisk kastrationssensitiv prostatakræft (mCSPC). En indirekte sammenligning viste, at ARV-766 havde en overlegen sikkerhedsprofil og lovende effektdata hos patienter med AR LBD-muteret sygdom. Det fik firmaet bag de to lægemidler til at prioritere at initiere et fase III-studie med ARV-766 (som er en videreudvikling af bavdegalutamid) i mCRPC i stedet for det ellers planlagte fase III-studie med bavdegalutamid.

Det igangværende fase I/II-studie af ARV-766 har inkluderet patienter med mCRPC eller mCSPC. Ved data-cutoff i august 2023 viste data, at PSA50-raten lå på 41 procent for patienter med enhver form for AR LBD-muteret kræft, mens PSA50-raten var 50 procent for patienter med AR L702H-mutationer. Sikkerhedsprofilen for ARV-766 var håndterbar, og ingen patienter oplevede grad ≥4 bivirkninger.

Så vidt vides er data for de resterende AR-degraders endnu ikke blevet hverken præsenteret eller publiceret.

Brystkræft (ER-degraders)

Lægemidler, der inhiberer ER-aktiviteten hos patienter med brystkræft, formår langt fra altid at reducere ER-niveauerne tilstrækkeligt. Ydermere udvikler patienterne ofte mutationer i det ER-kodende gen (ESR1) under behandling. Håbet er, at behandling med PROTACs kan bidrage til at overkomme nogle af disse udfordringer. 

Aktuelt er der to CRBN-baserede PROTACs under udvikling, som targeterer ER; vepdegestrant (tidligere kendt som ARV-471) og AC-682. Vepdegestrant er længst i udvikling.

Vepdegestrant er blevet undersøgt i et fase I/II-studie blandt patienter med avanceret eller metastatisk ER-positiv, HER2-negativ brystkræft. I én af kohorterne fik patienterne vepdegestrant plus palbociclib. Andelen af patienter med komplet eller partielt respons på behandlingen var 40 procent. Fase II-ekspansionsdelen (VERITAC) inkluderede 71 patienter, som mediant havde fået fire tidligere linjer forud for inklusion. De fik vepdegestrant i en 200 mg eller en 500 mg-dosering. Den kliniske fordelsrate var 37,1 procent i 200 mg-kohorten og 38,9 procent i 500 mg-kohorten. Raterne var højere for patienter med ESR1-mutationer. Den mediane PFS var 3,5 måneder i 200 mg-kohorten og 5,5 måneder i den ESR1-muterede subgruppe. PFS-data for 500 mg-kohorten er fortsat ikke modne. Sikkerhedsprofilen var håndterbar.

På baggrund af resultaterne fra fase II-studiet undersøges vepdegestrant aktuelt i et fase III-studie (VERITAC-2). Her randomiseres patienter med fremskreden ER-positiv, HER2-negativ brystkræft, der tidligere har fået behandling med en CDK4/6-hæmmer plus endokrin terapi, til vepdegestrant 200 mg eller fulvestrant.

B-celle maligniteter (BTK-degraders)

BTK er en essentiel komponent i aktivering, proliferation og overlevelse af B-celler. Der findes adskillige small molecules (såsom ibrutinib), der hæmmer BTK, og som anvendes bredt til behandling af B-celle maligniteter. Men effekten af small molecule-inhibitorer er begrænset af, at patienterne før eller siden udvikler resistensmutationer i BTK95-genet.

Aktuelt er der fire CRBN-baserede PROTACs under udvikling, som targeterer BTK. Det drejer sig om NX-2127, NX-5948, BGB-16673 og HSK29116. Der er rapporteret prækliniske data for NX-2127 og NX-5948, mens der endnu ikke er hverken præsenteret eller rapporteret data for BGB-16673 og HSK29116. NX-2127 er den BTK-degrader, som er længst i den kliniske udvikling.

De første kliniske data på NX-2127 blev præsenteret i december 2022. De stammede fra et fase I-studie, hvor 36 patienter med relaps og/eller refraktære B-celle maligniteter (primært CLL, n=23) blev behandlet med NX-2127 i doseringer à 100 mg, 200 mg eller 300 mg. Patienterne havde mediant fået fire linjer inden inklusion. Hovedparten af patienterne var tidligere behandlet med en BTK-hæmmer og omkring en tredjedel havde en BTK-hæmmer resistensmutation. Efter en median opfølgning på 5,6 måneder var 14 ud af 23 CLL-patienter fortsat i behandling med NX-2127, og hos de 15 evaluerbare patienter var den objektive responsrate (ORR) 33 procent. Behandling med 100 mg NX-2127 én gang dagligt resulterede i en vedblivende reduktion af BTK-niveauer og et reduceret niveau af CLL4-markøren i plasma hos patienter med CLL. NX-2127 inducerede BTK-nedbrydning og førte til klinisk respons uanset patienternes BTK-mutationsstatus.

Der blev observeret én dosisbegrænsende bivirkning hos en patient med CLL (kognitiv forstyrrelse), som fik NX-2127 300 mg en gang dagligt, men den maksimalt tålte dosering af NX-2127 var ikke nået i studiet.

Artiklen er oprindeligt udgivet i Hæmatologisk Tidsskrifts og Onkologisk Tidsskrifts trykte magasin fra december 2024