Clarithromycyna w onkologii: nowa nadzieja w raku płuca

Czy clarithromycyna zmienia perspektywę terapii przeciwnowotworowej?

Clarithromycyna jako potencjalny lek przeciwnowotworowy w raku płuca – nowe zastosowanie znanego antybiotyku

Poszukiwanie nowych zastosowań dla już zatwierdzonych leków, znane jako drug repurposing lub drug repositioning, zyskuje coraz większą popularność w medycynie. Podejście to oferuje znaczące korzyści w porównaniu do tradycyjnego procesu tworzenia leków – niższe ryzyko, szybszy dostęp do badań klinicznych oraz zredukowane koszty rozwoju. Międzynarodowa inicjatywa Repurposing Drugs in Oncology (ReDO) zidentyfikowała już ponad 370 potencjalnych kandydatów (głównie leków, których patenty wygasły) do zastosowania w terapiach przeciwnowotworowych.

Wśród tych obiecujących kandydatów znajduje się clarithromycyna (CAM) – antybiotyk z rodziny makrolidów, który poza działaniem przeciwbakteryjnym wykazuje również właściwości immunomodulujące i przeciwzapalne. Makrolidy wywierają swoje działanie antybiotyczne poprzez blokowanie syntezy białek bakteryjnych przez wiązanie z podjednostką 50S rybosomu. Najnowsze badania przedkliniczne pokazują, że lek ten może mieć istotne działanie zapobiegawcze w rozwoju raka płuca, szczególnie w przypadku gruczolakoraka płuca z mutacją KRAS.

“Badanie to podkreśla potencjał repurposingu clarithromycyny jako doustnie biodostępnej, niskotoksycznej i ekonomicznej terapii zapobiegającej rozwojowi gruczolakoraka płuca z mutacją KRAS, dzięki jej immunoregulacyjnemu wpływowi na mikrośrodowisko guza oraz oddziaływaniu na mikrobiom jelitowy i płucny” – piszą autorzy badania.

Jak clarithromycyna wpływa na rozwój raka płuca?

Rak płuca pozostaje główną przyczyną nowych zachorowań i zgonów nowotworowych w Stanach Zjednoczonych, a palenie tytoniu odpowiada za około 90% zgonów z powodu raka płuca u mężczyzn i 70-80% u kobiet. Badania wykazały, że palacze z przewlekłą obturacyjną chorobą płuc (POChP) mają 6,2 razy wyższe ryzyko zachorowania na raka płuca niż osoby niepalące bez POChP, podczas gdy osoby niepalące z POChP mają 2,6 razy wyższe ryzyko. Toksyny immunomodulujące produkowane przez palące się papierosy aktywują kaskady sygnałowe (takie jak NF-κB, STAT3, AP1 i MAPK) w nabłonku płuc, prowadząc do wydzielania licznych mediatorów prozapalnych, takich jak IL-8, IL-6, TNFα, które przyczyniają się do rekrutacji komórek immunologicznych i stanu zapalnego. Przewlekły stan zapalny jest ściśle powiązany z paleniem i POChP, a wszystkie te czynniki są związane z rakiem płuca.

Naukowcy wykorzystali genetycznie modyfikowany model mysi CCSP^Cre; LSL-Kras^G12D (CC-LR), który rozwija gruczolakoraka płuca z mutacją KRAS. Zmiany przedrakowe w tym modelu zaczynają się pojawiać w 6. tygodniu życia, przechodząc od dysplazji oskrzelowej do nietypowego rozrostu, a następnie gruczolaków. Do 14. tygodnia życia pojawiają się wczesne formy gruczolakoraka, a mediana przeżycia wynosi około 6 miesięcy, przy czym większość myszy umiera do 30. tygodnia życia.

W badaniu zastosowano różne dawki CAM (10, 50 i 100 mg/kg/dzień) oraz podawanie w paszy (700 ppm, co odpowiada dawce około 100 mg/kg/dzień) przez 10 tygodni, od 4. do 14. tygodnia życia myszy. Stosując formułę wskazaną w wytycznych FDA do przeliczania dawek zwierzęcych na równoważne dawki dla ludzi (HED) w oparciu o powierzchnię ciała, wybrane dawki dla myszy odpowiadałyby dawkom dla ludzi w przedziale od około 48 mg/dzień do wyższych dawek, ale wciąż niższych niż standardowa dawka bakteriostatyczna wynosząca 1000 mg/dzień dla dorosłych pacjentów.

Wyniki wykazały, że CAM skutecznie hamuje rozwój zmian przedrakowych i rakowych w płucach myszy, przy czym największą skuteczność obserwowano przy dawce 100 mg/kg/dzień, która zmniejszyła liczbę guzów o ponad 50% w porównaniu do grupy kontrolnej (13,5 vs 30,2, p = 0,0004). Procent całkowitej powierzchni płuc zajętej przez zmiany hiperplastyczne i guzy został znacząco zmniejszony w grupie otrzymującej CAM w dawce 100 mg/kg (3,06% vs 5,183%, p = 0,0117), a liczba ognisk hiperplastycznych i nowotworowych na milion mikrometrów kwadratowych również uległa znaczącemu zmniejszeniu w grupach otrzymujących CAM w dawkach 10 mg/kg (0,3383 vs 0,5766, p = 0,0305) i 100 mg/kg (0,2798 vs 0,5766, p = 0,0018).

Czy clarithromycyna modyfikuje odpowiedź immunologiczną guza?

“Nasze wyniki pokazują, że clarithromycyna może być bezpiecznym i skutecznym środkiem zapobiegającym rozwojowi gruczolakoraka płuca z mutacją KRAS poprzez modulowanie odpowiedzi immunologicznej i mikrobiomowe” – podkreślają badacze.

Badanie bezpieczeństwa przeprowadzono monitorując masę ciała zwierząt przez cały okres leczenia oraz wykonując badania hematologiczne, biochemiczne i pomiary masy narządów po zakończeniu leczenia. Wszystkie wyniki wskazywały, że zwierzęta leczone CAM nie wykazywały żadnych oznak jawnej toksyczności podczas długotrwałego codziennego podawania leku. Co więcej, zaobserwowano oznaki poprawy niektórych parametrów hematologicznych u myszy otrzymujących CAM. Na przykład, myszy z grupy kontrolnej wydawały się bardziej chore, z oznakami anemii i odwodnienia, czego nie obserwowano u zwierząt leczonych CAM.

Co ciekawe, CAM nie wpływała znacząco na proliferację komórek nowotworowych czy angiogenezę, a nawet prowadziła do zmniejszenia apoptozy. Sugeruje to, że lek nie hamuje wzrostu guza poprzez bezpośrednie indukowanie śmierci komórkowej, ale raczej poprzez modulowanie mikrośrodowiska guza.

Badanie wykazało, że CAM znacząco zmniejsza infiltrację neutrofili/PMN-MDSCs (komórek mieloidalnych o działaniu immunosupresyjnym) w mikrośrodowisku guza. Dodatkowo, zaobserwowano znaczące obniżenie ekspresji mRNA prozapalnych cytokin, takich jak IL-6, TNF-α i IL-1β, które, jak wykazano, promują rozwój nowotworów. Zmniejszyła się również ekspresja markerów immunosupresyjnych komórek mieloidalnych, Arginazy1 i Fizz1. Zaobserwowano także tendencję do zmniejszenia poziomu cytokiny IL-17, która, jak wcześniej wykazano, odgrywa istotną rolę w promocji gruczolakoraka płuca z mutacją KRAS.

Zaskakującym odkryciem było to, że poziomy mRNA CD8 i granzymów B uległy obniżeniu po leczeniu CAM, a ekspresja PD-1 wzrosła, co sugeruje, że CAM nie hamuje wzrostu guza poprzez indukowanie aktywnej odpowiedzi limfocytów T cytotoksycznych. Odnośnie tej nieoczekiwanej zmiany CD8+/granzymu B, pomimo zmniejszenia liczby komórek Gr1+ (neutrofili/PMN-MDSCs), jednym z możliwych wyjaśnień jest aktywacja kompensacyjnych mechanizmów immunosupresyjnych w mikrośrodowisku guza, takich jak zwiększenie liczby regulatorowych limfocytów T, zwiększenie ekspresji cząsteczek punktów kontrolnych, takich jak PD-1, czy adaptacyjne przekształcenie środowiska cytokinowego. Czy to oznacza, że clarithromycyna może mieć potencjalne zastosowanie jako element terapii łączonej z inhibitorami punktów kontrolnych? Pytanie to wymaga dalszych badań.

Jak clarithromycyna wpływa na mikrobiom u pacjentów?

Badacze analizowali również wpływ długotrwałego podawania CAM na mikrobiom jelitowy i płucny. Jak można było przewidzieć, 10-tygodniowe leczenie CAM znacząco zmniejszyło różnorodność mikrobioty jelitowej. Warto jednak zauważyć, że badania pokazują, iż różnorodność mikrobioty jelitowej może zostać przywrócona kilka miesięcy po zakończeniu terapii eradykacyjnej. Jako część standardowego schematu eradykacji Helicobacter pylori, długotrwałe stosowanie CAM jest znane z: 1) powodowania minimalnych zakłóceń w mikrobiomie, 2) braku wpływu na oporność na antybiotyki E. coli, oraz 3) prowadzenia do pewnych pozytywnych efektów na parametry metaboliczne. Ogólnie rzecz biorąc, zmiana mikrobioty jelitowej przez CAM jest uważana za bezpieczną, chociaż w przyszłych zastosowaniach klinicznych konieczne będą rozważania dotyczące zarządzania antybiotykami.

Leczenie CAM znacząco zmieniło skład rodzajowy mikrobiomu jelitowego, ze zwiększoną obfitością Muribaculaceae, dawniej znanych jako S24-7, które są dominującymi bakteriami w jelitach myszy, choć zostały również zidentyfikowane u ludzi w mniejszej ilości. Bakterie te przyciągnęły ostatnio dużą uwagę ze względu na ich korzystne role, takie jak produkcja krótkołańcuchowych kwasów tłuszczowych i regulacja funkcji bariery jelitowej oraz odpowiedzi immunologicznej. Wzrost Muribaculaceae wiązał się z obniżonymi poziomami IL-17 w surowicy oraz zmniejszeniem cytokin prozapalnych (IL-1β, IL-6 i TNF-α) i złagodzeniem stanu zapalnego.

Mikrobiom jelitowy myszy był zdominowany przez Muribaculaceae, podczas gdy inne rodzaje, które już przed leczeniem CAM występowały w małej ilości, wykazały podobne zmniejszenie ich względnej obfitości, co jest zgodne z obserwowanym spadkiem różnorodności alfa mikrobiomu po leczeniu. Desulfovibrio, bakterie redukujące siarczany, które normalnie są mniejszościowymi mieszkańcami zdrowego jelita, zostały powiązane z rozwojem i progresją różnych nowotworów, w tym raka jelita grubego i raka piersi. Wysoka obfitość Desulfovibrio w jelitach wskazuje na słabe wyniki terapeutyczne pooperacyjnej chemioterapii FOLFOX w raku jelita grubego.

W przypadku mikrobiomu płucnego nie wykryto istotnych różnic w różnorodności i składzie w odpowiedzi na leczenie CAM, choć zaobserwowano tendencję wzrostową w obfitości Alloprevotella u myszy leczonych CAM. Rodzaj ten może chronić przed POChP, ponieważ obecność Alloprevotella, wraz z Oribacterium i Veillonella, jest związana z poprawą funkcji płuc. Jednak tkanki guza płuca u palaczy są wzbogacone o Alloprevotella tannerae, która należy do rodzaju Alloprevotella.

Jakie są kliniczne implikacje badań?

Badacze przeprowadzili również badanie długoterminowego wpływu profilaktycznego podawania CAM w diecie na ogólne przeżycie, gdzie leczenie rozpoczęto w 4. tygodniu życia i kontynuowano do 35. tygodnia życia lub do momentu gdy myszy stały się chore, w zależności od tego, co nastąpiło wcześniej. Co ciekawe, nie zaobserwowano istotnych różnic w ogólnym przeżyciu między grupą kontrolną a grupą otrzymującą CAM w diecie. Prawdopodobnym wyjaśnieniem może być wewnętrznie wysokie obciążenie guzami płuc na mysz, często rozwijające się w tym modelu raka płuca, a także zastosowanie CAM w profilaktycznym kontekście. Innymi słowy, mimo że 10-tygodniowy protokół leczenia CAM wykazał znaczącą skuteczność w zapobieganiu rozwojowi zmian złośliwych i przedrakowych płuc, nie był wystarczający, aby zapobiec rozwojowi wszystkich nowotworów płuc, ponieważ wystarczy jeden guz płuca, aby zabić gospodarza w odpowiednim czasie. Ogólne przeżycie może być różne, gdyby CAM był podawany w kontekście leczniczym, gdy w płucach są już w pełni rozwinięte guzy.

Badanie to otwiera nowe perspektywy dla zastosowania clarithromycyny jako potencjalnego środka zapobiegającego rozwojowi raka płuca. Jakie mogą być implikacje tych wyników dla praktyki klinicznej? Czy clarithromycyna mogłaby znaleźć zastosowanie w profilaktyce raka płuca u pacjentów z grupy wysokiego ryzyka, takich jak wieloletni palacze lub osoby z POChP?

Kluczowe pytanie dotyczy również mechanizmu działania przeciwnowotworowego CAM – czy jest on wynikiem bezpośredniego wpływu na komórki nowotworowe, modulacji odpowiedzi immunologicznej, czy może zmian w mikrobiomie? Odpowiedź na to pytanie może pomóc w opracowaniu bardziej ukierunkowanych i skutecznych strategii terapeutycznych.

Podsumowując, badanie to podkreśla potencjał clarithromycyny jako doustnie dostępnego, niskotoksycznego i ekonomicznego środka zapobiegającego rozwojowi gruczolakoraka płuca z mutacją KRAS. Dalsze badania są niezbędne, aby w pełni zrozumieć mechanizmy regulacyjnego wpływu CAM na mikrośrodowisko guza i mikrobiom, co może prowadzić do opracowania nowych strategii leczenia raka płuca i potencjalnie innych nowotworów związanych z przewlekłym stanem zapalnym.

Podsumowanie

Clarithromycyna, znany antybiotyk z grupy makrolidów, może znaleźć nowe zastosowanie w onkologii jako środek zapobiegający rozwojowi raka płuca, szczególnie gruczolakoraka z mutacją KRAS. Badania przedkliniczne na modelu mysim wykazały, że lek ten skutecznie hamuje rozwój zmian przedrakowych i rakowych w płucach – najwyższa testowana dawka zmniejszyła liczbę guzów o ponad 50% w porównaniu do grupy kontrolnej. Mechanizm działania przeciwnowotworowego clarithromycyny nie polega na bezpośrednim zabijaniu komórek nowotworowych, lecz na modulowaniu mikrośrodowiska guza poprzez zmniejszenie infiltracji neutrofili i komórek mieloidalnych o działaniu immunosupresyjnym oraz obniżenie ekspresji prozapalnych cytokin takich jak IL-6, TNF-α i IL-1β. Lek wpływa również na mikrobiom jelitowy, zwiększając obecność korzystnych bakterii Muribaculaceae, co koreluje ze zmniejszeniem stanu zapalnego. Badanie bezpieczeństwa potwierdza, że długotrwałe podawanie clarithromycyny nie wywołuje objawów toksyczności, a nawet poprawia niektóre parametry hematologiczne. Podejście to wpisuje się w trend drug repurposing, czyli poszukiwania nowych zastosowań dla już zatwierdzonych leków, co oferuje korzyści w postaci niższych kosztów, krótszego czasu rozwoju i lepiej poznanego profilu bezpieczeństwa. Chociaż długoterminowe badania przeżycia nie wykazały istotnych różnic między grupami, co może wynikać z zastosowania leku w kontekście profilaktycznym, wyniki otwierają nowe perspektywy dla zastosowania clarithromycyny u pacjentów z grupy wysokiego ryzyka, takich jak wieloletni palacze czy osoby z przewlekłą obturacyjną chorobą płuc. Dalsze badania są niezbędne, aby w pełni zrozumieć mechanizmy działania i potencjał terapeutyczny tego antybiotyku w onkologii, w tym możliwość jego zastosowania w terapiach skojarzonych z inhibitorami punktów kontrolnych.