VENETOCLAX: CÓ HAY KHÔNG VAI TRÒ CỦA ỨC CHẾ BCL-2 TRONG BẠCH CẦU CẤP DÒNG TỦY?
BSCK2. Ngô Ngọc Ngân Linh
BSNT. Phan Trúc
Đọc giả có thể xem lại video lý thuyết tại đây:
B-cell lymphoma 2 (Bcl-2) được phát hiện lần đầu tiên tại điểm gãy do chuyển đoạn t(14;18) ở lymphoma nang (follicular lymphoma) cách đây trên 30 năm. Kể từ đó, vai trò then chốt của họ gia đình các protein Bcl-2 (Bcl-2 family) trong quá trình chết tế bào theo chương trình (apoptosis) đã được nhận thức rõ ràng. Hàng loạt những bất thường trong Bcl-2 phát hiện trong nhiều loại lymphoma đã đưa đến việc ứng dụng các chất ức chế Bcl-2 (Bcl-2 inhibitor) trong điều trị lymphoma. Ngay từ trong tên gọi, đã cho thấy mối liên hệ mật thiết của protein này với bệnh học của nhóm bệnh lý dòng lympho. Tuy nhiên, cũng có lẽ vì điều đó – hay ít nhất một phần – đã có sự “thiên vị” trong các nghiên cứu về vai trò của protein này trong bệnh lý dòng tủy. Gần đây, NCCN đã đưa Venetoclax (chất ức chế Bcl-2) trở thành thuốc đầu tay trong điều trị bạch cầu cấp dòng tủy (Acute myeloid leukemia – AML) ở nhóm bệnh nhân không thể hóa trị liều cao. Điều này dấy lên sự quan tâm trở lại về vai trò của họ gia đình Bcl-2 trong bệnh sinh của AML. Bài viết này sẽ sơ lược lại về Bcl-2 và vị trí của các chất ức chế Bcl-2 hiện tại cũng như tiềm năng tương lai trong AML.
I. SƠ LƯỢC VỀ CHẾT TẾ BÀO THEO CHƯƠNG TRÌNH (APOPTOSIS)
Như chúng ta đã biết, hệ thống protein nội bào có tên caspase, chúng là những enzyme phân cắt protein (protease) bình thường tồn tại ở dạng bất hoạt, khi được hoạt hóa, chúng sẽ khởi động dòng thác caspase tương tự như dòng thác đông máu, để cuối cùng gây ra hiện tượng apoptosis. Tín hiệu gây khởi động dòng thác caspase này có thể đến từ 1 trong 2 con đường: (1) con đường ngoại bào (extrinsic apoptosis) thông qua thụ thể yếu tố hoại tử u (Tumor Necrosis Factor Receptor – TNFR) khi có ligand gắn vào thụ thể sẽ đưa đến hoạt hóa caspase 8, tiếp theo là sự hoạt hóa của các caspase hiệu ứng và gây apoptosis hoặc (2) con đường nội bào (intrinsic apoptosis) khi có tổn thương DNA, p53 từ trong nhân tế bào sẽ được phóng thích ra ngoài, gây nên hoạt hóa caspase 2, từ đó tương tác với với các thành viên trong gia đình Bcl-2 trên màng ty thể, tạo nên phức hợp MOMP (Mitochondrial outer membrane permeabilization), giúp phóng thích cytochrome c từ trong ty thể, hậu quả là phân cắt caspase 9 và các caspse hiệu ứng tiếp theo; đến đây, kết quả chung cuộc diễn ra giống nhau ở cả 2 con đường là apoptosis không thể đảo ngược.
II. GIỚI THIỆU VỀ BCL-2 VÀ HỌ GIA ĐÌNH BCL-2
Một điều quan trọng cần nắm là Bcl-2 chỉ là 1 thành viên của họ gia đình Bcl-2 family. Bcl-2 family là một nhóm các protein có cấu trúc tương tự, tất cả đều chứa các domain (vùng) tương đồng với Bcl-2 (Bcl-2 homology, viết tắt là BH). Có 4 loại BH lần lượt là BH1, BH2, BH3 và BH4. Các protein trong Bcl-2 family đóng vai trò then chốt trong điều hòa apoptosis, nó bao gồm cả những pro-apoptotic và anti-apoptotic, kiểm soát sự chết tế bào theo chương trình ở giai đoạn ty thể, thông qua điều hòa tính thấm màng ngoài của ty thể (MOMP). Chúng ta sẽ tìm hiểu kỹ hơn về họ gia đình này.
Những BH domain đóng vai trò quyết định chức năng của protein, khi làm mất các BH domain này nhờ kỹ thuật clone hóa cho thấy nó thay đổi tỷ lệ sống/apotosis của tế bào. Những anti-apoptotic như Bcl-2, Bcl-xL chứa đầy đủ cả 4 domain BH. Ở nhóm pro-apoptotic, các BH domain chia thành 2 dưới nhóm: 1 dưới nhóm chứa nhiều domain như Bax, Bak… và 1 dưới nhóm chỉ chứa domain BH3 (BH3 only) như Bim, Bid, BAD. Có một vài nhận xét như sau: (1) tất cả những protein của Bcl-2 family đều chứa hoặc domain BH1, BH2, BH3 hoặc BH4 (2) Tất cả các anti-apototic protein đều chứa domain BH1 và BH2, một số có thêm BH4 ở đầu N tận (Bcl-2, Bcl-x(L) và Bcl-w) (3) tất cả các pro-apoptotic protein đều chứa domain BH3 cần cho việc dimer hóa với những protein khác của Bcl-2 family và
tối quan trọng cho hoạt tính tiêu diệt tế bào của nó, một số chứa thêm BH1 và BH2 (Bax, Bak). Domain BH3 cũng hiện diện ở một số anti-apoptotic protein như Bcl-2, Bcl-x(L).
Bcl-2 và những anti-apoptotic protein liên quan của Bcl-2 family bao gồm Bcl-x(L) và Mcl-1 (Myeloid cell leukemia sequence 1) sẽ ức chế sự hình thành phức hợp MOMP bằng cách gắn và cô lập những thành viên của pro-apoptotic protein cần cho việc tạo thành phức hợp MOMP. Như đã nói ở trên, trong nhóm pro-apoptotic, có những protein đặc biệt chỉ có domain BH3 (BH3 only), nó sẽ đối kháng chọn lọc với các anti-apoptotic protein thông qua việc gắn vào túi kỵ nước của anti-apoptotic protein. Đây chính là nền tảng cho việc tạo ra các phân tử giả dạng BH3 (“BH3 mimetic”) để cho ra đời nhóm thuốc ức chế anti-apoptotic protein.
III. NHẮM ĐÍCH BCL-2
Vì Bcl-2 được xác định là một protein giữ cho tế bào sống sót, nhiều mối quan tâm đã hướng đến Bcl-2 như một đích để giết chết tế bào ung thư. Đầu tiên là những nổ lực sử dụng oligonucleotide đối mã (antisense oligonucleotide). Trong thử nghiệm Bcl-2 antisense G3139 ở AML và ALL (Acute lymphoblastic leukemia), kết quả cho thấy sự giảm biểu hiện Bcl-2 không hằng định và độ sâu không đạt. Tuy vậy, việc loại bỏ Bcl-2 trên mô hình chuột leukemia thông qua kỹ thuật switchable allele lại cho đáp ứng ngoạn mục. Kết quả này củng cố nhận định rằng việc làm mất chức năng Bcl-2, một mình nó đủ để loại trừ tế bào ung thư ở in vivo. Điều này đã thúc đẩy những tìm kiếm xa hơn trong việc phát triển các phân tử nhỏ đối kháng Bcl-2.
Tiếp đó, và thành công hơn, là những nổ lực tập trung vào phát triển những phân tử nhỏ giả dạng domain BH3 tìm thấy ở tất cả các proapoptotic protein ở Bcl-2 family. Domain BH3 là một α-helix lưỡng tính (có cả phần ưa nước và kỵ nước) sẽ gắn vào rãnh kỵ nước ở những phân tử antiapoptotic protein, làm mất hoạt tính bảo vệ tế bào của những phân tử này. Nhiều cố gắng độc lập để xác định những chất đối kháng Bcl-2 qua tìm kiếm các phân tử nhỏ mà có thể thay thế oligopeptide tổng hợp mô phỏng domain BH3 tự nhiên nhờ vào Bcl-2 tái tổ hợp. Những nổ lực đó đã tạo ra nhiều hợp chất với ái lực ức chế khá yếu (Ki>100nM), không có chất nào trong số đó thành công trên lâm sàng vì những độc tính ngoài mục đích điều trị (“off-target”) thì cao mà hiệu quả điều trị lại khá thấp. Những hiệu chỉnh đã được thực hiện, các nhà khoa học của AbbVie xác định được những hợp chất bám vào với rãnh gắn domain BH3 của Bcl-2 ở 2 vị trí khác biệt, điều này làm kích thước mối liên kết về phương diện hóa học, làm cải thiện đáng kể ái lực gắn kết. ABT-373 trở thành chất ức chế Bcl-2 ái lực cao đầu tiên ra đời. Sự phát triển những chất ức chế nhờ tương tác protein-protein ái lực cao mà có thể trực tiếp tạo ra apoptosis là sự kiện nổi bật của Hóa sinh y học cũng như lĩnh vực nghiên cứu về sự chết tế bào.
ABT-737 gắn Bcl-2, Bcl-XL, và Bcl-w với ái lực cao (Ki<1 nM), nhưng nó gắn ái lực yếu (Ki>460 nM) với những thành viên anti-apoptotic protein khác bào gồm MCL-1 và BFL-1. Những thử nghiệm tiền lâm sàng đã chứng minh khả năng tiêu diệt tế bào của nó kể cả tế bào ung thư. Một sinh phẩm dạng uống của ABT-737, navitoclax (trước gọi là ABT-263), cho thấy có hiệu quả trong bạch cầu mạn dòng lympho (chronic lymphocytic leukemia – CLL) và ung thử phổi tế bào nhỏ. Tuy nhiên, nó gây ra giảm tiểu cầu làm giới hạn liều sử dụng bởi vì tiểu cầu phụ thuộc vào anti-apoptotic protein Bcl-XL cho sự tồn tại của nó. Mặc dù rất hiếm chảy máu có ý nghĩa trên lâm sàng được ghi nhận, tuy nhiên nó làm hạn chế việc sử dụng chúng bởi bệnh lý nền vốn đã làm giảm tiểu
trong nhiều loại ung thư bao gồm AML. Điều này đã thúc đẩy AbbVie phát triển dòng sản phẩm tiếp theo ABT-199 (Venetoclax), một phân tử nhỏ giả dạng BH3 domain với ái lực rất cao (Ki<1 nM) đối với Bcl-2 nhưng rất thấp đối với BCL-XL (Ki>100 nM).
Những thử nghiệm lâm sàng ban đầu tập trung vào CLL và non-Hodgkin lymphoma. Hoạt tính đáng kể trong CLL khi dùng đơn trị liệu, và sau đó còn tốt hơn khi kết hợp với các thuốc khác đã làm FDA chấp thuận Venetoclax trong điều trị CLL, với nhiều thử nghiệm trong bệnh lý ác tính dòng lympho tiếp tục diễn ra. Tiếc thay, những bệnh lý ác tính dòng tủy vẫn bị chậm trễ. Sự trì hoàn này có thể một phần vì Bcl-2 lần đầu được phát hiện trong tế bào dòng lympho, trong khi đó Mcl-1 lại lần đầu phát hiện ở tế bào dòng tủy như tên gọi của nó. Điều này vô tình làm chúng ta có suy nghĩ rằng, tế bào ác tính dòng lympho thì thường phụ thuộc vào Bcl-2, tế bào ác tính dòng tùy thì sẽ phụ thuộc vào Mcl-1 mà không phải là Bcl-2. Thực tế lại không như thế, cho tới hiện tại, các chất ức chế Mcl-1 ở trong AML chỉ mới bắt đầu ứng dụng được và hiệu quả cũng như độc tính còn nhiều bàn cãi. Trong khi đó, trong vài năm qua, ức chế Bcl-2 đã cho thấy là một tác nhân đầy hứa hẹn trong điều trị AML.
IV. NHỮNG THỬ NGHIỆM LÂM SÀNG ỦNG HỘ ỨC CHẾ BCL-2 TRONG AML
1. Venetoclax đơn trị liệu trong AML
Dựa trên những kết quả ấn tượng trong các thử nghiệm tiền lâm sàng, nghiên cứu pha 2 sử dụng venetoclax trong điều trị AML tái phát/ kháng trị (M14-212) được khởi động vào 12/2014. Liều venetoclax là 800mg/ngày. Tổng số 32 bệnh nhân, sử dụng venetoclax cho đến khi bệnh tiến triển hoặc độc tính không chấp nhận được. Tuổi trung bình là 71 (từ 19-84) và phần lớn đã điều trị nhiều đợt trước đây với 41% điều trị ≥ phác đồ. Tổng cộng 62% có nguy cơ di truyền tế bào là xấu hoặc del(7q) hoặc phức tạp. Venetoclax đơn trị cho đáp ứng chung là 5/32 bệnh nhân với 1 đạt CR (complete response) và 4 đạt CRi (CR with incomplete hematologic recovery). Thời gian duy trì đáp ứng rất ngắn với 2.5 tháng. Việc tăng liều lên 1200mg/ngày ở thời điểm bệnh tiến triển hoặc không đáp ứng đã không mang lại hiệu quả nào. Giá trị của nghiên cứu này chỉ cho thấy venetoclax dung nạp khá tốt với độc tính chủ yếu ở đường tiêu hóa độ 1, 2 cũng như sốt giảm bạch cầu hạt độ 3, 4 ở khoảng 30%.
Đánh giá BH3 profiling thực hiện ở mẫu sinh thiết tủy trước điều trị của 12 bệnh nhân cho thấy: mặc dù sự phụ Bcl-2 ở ty thể của các tế bào blast là tương quan rõ với đáp ứng lâm sàng, những một yếu tố tiên đoán đáp ứng tốt hơn là sự thiếu hụt phụ thuộc của myeloblast vào antiapoptotic protein Bcl-xL hay Mcl-1, nó được xem là những yếu tố đề kháng với ức chế chọn lọc Bcl-2. Ở cấp độ gene cho thấy, đột biến IDH1/IDH2 liên kết với tỷ lệ đáp ứng cao hơn trong khi đó FLT3-ITD hay PTPN11 lại kém đáp ứng hoặc tiến triển; tuy nhiên, số bệnh nhân còn quá ít để đưa ra một kết luận rõ ràng.
2. Venetoclax kết hợp trong điều trị AML
Mặc dù thử nghiệm đơn trị liệu không mang lại nhiều kết quả như mong đợi ngoài việc chứng minh tính dung nạp khá tốt của nó, điều này đã thúc đẩy các nhà nghiên cứu phối hợp nó trong các phác đồ. Trong một thử nghiệm tiền lâm sàng, người ta thấy chất ức chế Bcl-2 (ABT-737 hoặc ABT-199) có tác dụng cộng hợp với 5-azacytidine (một tác nhân khử methyl hóa – HMA, được FDA chấp thuận trong điều trị loạn sinh tủy, nhưng đôi lúc được dùng “off-label” trong điều trị
AML ở người lớn tuổi hoặc thể trạng kém). 5-azacytidine cho thấy làm giảm mức Mcl-1 ở blasts, hỗ trợ trong việc kết hợp với thuốc ức chế Bcl-2. Venetoclax cũng hiệp đồng tạo ra apoptosis khi kết hợp với cytarabine và idarubicin theo mô hình phụ thuộc p53, mặc dù liều cao idarubicin cũng ức chế Mcl-1 và tạo ra apoptosis độc lập với p53.
Trong 1 thử nghiệm pha 1b dùng venetoclax phối hợp với HMA (5-azacytidine hoặc decitabine) ở 145 người lớn (≥65 tuổi) AML mới chẩn đoán mà không đủ điều kiện để hóa trị chuẩn, cho thấy độc tính tương tự như dùng HMA đơn độc. Tác dụng phụ nghiêm trọng phổ biến nhất là sốt giảm bạch cầu hạt độ ¾ do ức chế tủy. Không ca nào bị ly giải. Tỷ lệ tử vong trong 30 ngày đầu thấp (3.4%). Tỷ lệ CR/CRi là 67%, OS là 83%, thời gian duy trì OS trung bình là 17.5 tháng, OS 2 năm khoảng 46%. Kết quả này vượt xa mong đợi so với 5-azacytidine đơn thuần với chỉ CR/CRi 28% và OS trung bình 10.4 tháng. Kết hợp này đã được FDA chấp thuận thiết kế đầu năm 2017. Thử nghiệm pha 3 đang tiến hành kết hợp venetoclax (400mg/ngày) với 5-azacytidine liều chuẩn.
Sự kết hợp của venetoclax (600mg/ngày) với cytarabine liều thấp (NCT03069352) hiện đang đánh giá ở pha 3. Kết quả sơ bộ sau hoàn tất pha 1, pha 2 với tổng số 61 bệnh nhân cho thấy an toàn chấp nhận được (3% tử vong sớm, 36% giảm bạch cầu hạt độ 3-4) và hiệu quả ấn tượng với CR/CRi 62%, OS trung bình 11.4 tháng.
Hầu hết đáp ứng xảy ra trong 2 chu kỳ ở tất cả các nghiên cứu. Giảm bạch cầu hạt được xử trí bằng cách gián đoạn venetoclax, trì hoãn chu kỳ tiếp cho tới khi bạch cầu hạt hồi phục. Thuốc được chuyển hóa bởi CYP3A, và liều venetoclax nên được giảm khi dùng chung với những chất ức chế CYP3A mạnh như nhóm azoles. Bên cạnh liệu pháp cường độ thấp, venetoclax kết hợp với hóa trị và những tác nhân nhắm đích khác vẫn đang được tiếp tục nghiên cứu. Những kết hợp này bao gồm hóa trị liều cao, như cytarabine và idarubicin, ở bệnh nhân trẻ hoặc phù hợp. Một tác nhân nhắm đích khác là chất ức chế MDM2, idasanutlin, phối hợp với venetoclax đang được thực hiện giai đoạn 1b ở bệnh nhân AML lớn tuổi tái phát/ kháng trị. Sự kết hợp này dựa trên những công việc ở giai đoạn tiền lâm sàng chứng minh rằng sự hoạt hóa p53 nhờ ức chế MDM2 bằng thuốc đã làm giảm Ras/Raf/MEK/ERK, kết quả làm hoạt hóa quá trình phosphryl hóa kèm thoái giáng GSK3β và MCL-1, điều này làm vượt qua được tình trạng đề kháng với venetoclax.
V. KẾT LUẬN
Mặc dù thiếu hụt những bằng chứng về thay đổi gene ở Bcl-2 trong AML, liệu pháp nhắm đích Bcl-2 đã cho thấy khả năng dung nạp và tiềm năng ứng dụng thực tiễn, dựa trên cơ sở của những phân tích tiền lâm sàng cho thấy chức năng của myelobast bị ảnh hưởng hơn là bất thường gene. Vì đích tác động của các thuốc nhắm đích rất hẹp, nên không có nhiều bất ngờ khi hiệu quả của thuốc chỉ tối ưu được khi kết hợp với các tác nhân khác. Những ứng viên trong sự kết hợp này là những thuốc đã được điều trị trong AML như HMAs và cytarabine liều thấp. Bên cạnh đó, vẫn còn những cơ hội để kết hợp khác trong AML. Một sự kết hợp đặc biệt hấp dẫn đang được thử nghiệm là phối hợp của venetoclax với ức chế Mcl-1, bởi vì Bcl-2 và Mcl-1 hoạt động hỗ tương với nhau như là yếu tố đề kháng của yếu tố còn lại. Vì vậy, đánh vào cả 2 đích này, tiềm năng sẽ đem lại hiệu quả đáng kể trên phương diện lý thuyết. Dù sao đi nữa, một điều chắc chắn rằng những chất ức chế Bcl-2 và các chất giả dạng domain BH3 sẽ còn nhiều tương lai trong mảnh đất AML.
TÀI LIỆU THAM KHẢO
1. Marina Konopleva1, Anthony Letai (2018). ” BCL-2 inhibition in AML: an unexpected bonus?”. Blood.
2. John C. Reed (2016). “Apoptosis mechanisms: Relevance to the hematopoietic system”,. Williams, pp. 203–211.
3. Wikipedia contributors, “Bcl-2,” Wikipedia, The Free Encyclopedia, https://en.wikipedia.org/w/index.php?title=Bcl-2&oldid=888683361 (accessed March 27, 2019).
4. Wikipedia contributors, “Bcl-2 family,” Wikipedia, The Free Encyclopedia, https://en.wikipedia.org/w/index.php?title=Bcl-2_family&oldid=885812490 (accessed March 27, 2019).
