Ostre białaczki są najczęstszymi nowotworami wieku dziecięcego. Wśród nich ponad 75% to przypadki ostrej białaczki limfoblastycznej (ALL, acute lymphoblastic leukemia), której leczenie opiera się na wielolekowych schematach chemioterapii. Zależnie od wskazań część dzieci poddawana jest także napromieniowaniu ośrodkowego układu nerwowego (OUN) lub procedurze przeszczepienia komórek macierzystych szpiku kostnego.

Ostra białaczka limfoblastyczna u dzieci stanowi grupę chorób biologicznie i klinicznie heterogennych. Jej przebieg kliniczny, wrażliwość na cytostatyki i rokowanie znacznie się różnią u poszczególnych pacjentów. Stąd też dążenie do zróżnicowania intensywności terapii, tak by była ona dobierana indywidualnie do chorego. Obecny protokół leczenia ALL zakłada klasyfikację pacjentów do trzech grup ryzyka: standardowego, pośredniego i wysokiego, różniących się agresywnością stosowanej terapii. Stratyfikacja do tych grup ryzyka odbywa się na podstawie analizy czynników prognostycznych, takich jak: wiek pacjenta, wysokość wstępnej leukocytozy, liczba blastów we krwi obwodowej w 8. dobie sterydoterapii, odsetek choroby resztkowej szpiku w 15. dobie leczenia, odsetek komórek nowotworowych w mielogramie w 15. i 33. dobie terapii oraz obecność niekorzystnych markerów cytogenetycznych (fuzji BCR-ABL1, rearanżacji genu MLL lub hipodiploidii < 45 chromosomów) [1].

Długoletnie przeżycia uzyskuje się u ponad 80% dzieci z ALL. Niestety, w przypadku około 20% dzieci terapia kończy się niepowodzeniem, najczęściej spowodowanym wystąpieniem wznowy choroby. Dotyczy to także pacjentów pierwotnie zaklasyfikowanych do grupy standardowego lub pośredniego ryzyka [2]. Wyniki leczenia nawrotów ALL wciąż są niezadowalające, na co znaczny wpływ ma lekooporność komórek białaczkowych oraz ciężkie toksyczne powikłania terapii. Wydaje się więc, że stosowany obecnie system analizy czynników ryzyka wymaga udoskonalenia.

Jednym z kierunków badań, które mają na celu optymalizację stratyfikacji i leczenia ALL, jest poszukiwanie nowych molekularnych i genetycznych czynników prognostycznych oraz możliwości wprowadzenia do terapii ALL leków biologicznych, ukierunkowanych na wewnątrzkomórkowe szlaki regulacyjne związane z nowotworzeniem [3]. Leczenie celowane stanowi obiecującą alternatywę dla dzieci z oporną na konwencjonalne leczenie ALL. Uważa się, że może ono odegrać ważną rolę w poprawieniu wyników terapeutycznych oraz zmniejszeniu liczby i zakresu powikłań obecnie stosowanego leczenia cytostatycznego [3].

W ostatnich latach szczególne znaczenie w procesie onkogenezy przypisuje się aktywności kinazy białkowej treoninowo-serynowej mTOR (mammalian target of rapamycin). Białko to jest kodowane przez gen zlokalizowany na chromosomie 1p36.2 i pełni kluczową funkcję w kontroli proliferacji, wzrostu i różnicowania komórek [4–7].

Kinaza mTOR występuje w postaci dwóch funkcjonalnie odrębnych kompleksów białkowych: mTORCl (mammalian target of rapamycin complex 1) i mTORC2 (mammalian target of rapamycin complex 2). Kompleks mTORCl poprzez fosforylację dwóch najlepiej scharakteryzowanych substratów – kinazy rybosomalnej S6 (S6K1, ribosomal protein S6 kinase 1) oraz białka wiążącego eukariotyczny czynnik inicjacji translacji 4E (4E-BP1, Eukaryotic translation initiation factor 4E-binding protein 1) – inicjuje translację białek kluczowych dla progresji cyklu komórkowego [4–7]. Wydaje się, że podstawową funkcją kompleksu TORC2 jest organizacja cytoszkieletu [6, 7], jednak w ostatnich latach coraz większe znaczenie przypisuje się jego roli w aktywacji kinazy Akt – głównego stymulatora kompleksu TORC1 [8].

W warunkach fizjologicznych pod wpływem czynników odżywczych, insuliny i czynników wzrostowych dochodzi do aktywacji kinazy 3-fosfatydyloinozytolu (PI3K, phosphatidylinositol-3-kinase), która katalizuje konwersję fosfatydyloinozytolo-4,5-difosforanu (PIP2, phosphatidylinositol 4,5-bisphosphate) do fosfatydyloinozytolo-3,4,5-trifosforanu (PIP3, phosphatidylinositol 3,4,5-tris phosphate). Konsekwencją wzrostu wytwarzania PIP3 w komórce jest aktywacja kinazy Akt, do czego dochodzi za pośrednictwem jej fosforylacji przez kinazę białkową zależną od fosfatydyloinozytolu (PDK1, phosphoinositide-dependent kinase 1) oraz kompleksu TORC2. Kinaza Akt aktywuje kompleks TORC1 pośrednio poprzez hamowanie kompleksu białek hamartyny (TSC1, tuberous sclerosis 1) i tuberyny (TSC2, tuberous sclerosis 2), będącego silnym inhibitorem białka mTOR [5, 6].

Inhibitorem szlaku kinazy mTOR jest białko kodowane przez gen supresorowy PTEN (phosphatase and tensin homolog deleted on chromosome ten), które blokuje konwersję PIP2 do PIP3 [5]. Mutacje inaktywujące w obrębie tego genu należą do jednych z najczęściej stwierdzanych aberracji w komórkach nowotworowych. Opisano je między innymi w czerniaku, glejaku, raku piersi czy raku prostaty [7].

Wykazano, że dysregulacja i nadmierne pobudzenie szlaku PI3K-Akt-mTOR odgrywa znaczącą rolę w onkogenezie. Nadekspresję białek tej ścieżki transdukcji sygnału wewnątrzkomórkowego potwierdzono w licznych typach nowotworów litych (m.in. raku piersi, jajnika, żołądka, nerki, raku wątrobowokomórkowym) [7] oraz chorób onkohematologicznych, takich jak: ostra białaczka szpikowa, chłoniak z komórek płaszcza, ziarnica, szpiczak plazmocytowy [9].

Rola kinazy mTOR w ALL u dzieci nie została jeszcze dokładnie zbadana. Dotychczas przeprowadzone badania pokazują jednak, że nadekspresja tego białka może mieć istotne znaczenie nie tylko w patogenezie choroby, lecz także w rokowaniu i rozwoju lekooporności u dzieci z ALL [10]. Istnieją pojedyncze doniesienia o możliwym związku polimorfizmu rs 2536 genu FRAP, który koduje białko mTOR, z ryzykiem zachorowania na ALL w populacji dzieci chińskich [11]. Zależność ta nie została jednak do tej pory potwierdzona w szerszej populacji.

Prac poświęconych analizie ekspresji kinazy mTOR oraz jej substratów w blastach dzieci z ALL pojawiło się dotychczas niewiele. Należy do nich na przykład praca Nemesa i wsp., którzy przebadali 49 pacjentów pediatrycznych w wieku 1,8–16,4 roku z rozpoznaniem ALL (42 dzieci z B-ALL i 8 z T-ALL) [10]. Badacze oceniali aktywność kinazy mTOR poprzez pomiar stężenia p-4E-BP1 oraz pS6 w teście immunoenzymatycznym (ELISA, enzyme-linked immunosorbent assay). Wykazali istotnie wyższą ekspresję, zwłaszcza p-4E-BP1, w blastach w porównaniu z limfocytami osób zdrowych, a także znaczenie tego szlaku sygnałowego w przebiegu klinicznym białaczki. Wśród dzieci z ALL stopień nadekspresji mTOR korelował ściśle ze złą odpowiedzią na sterydoterapię w 8. dobie, z wysoką grupą ryzyka według klasyfikacji protokołu ALLIC (2002 i 2009) oraz prawdopodobieństwem wystąpienia wznowy choroby [10].

Dane z piśmiennictwa pokazują, że niektóre z dobrze poznanych aberracji związanych z ostrą białaczką u dzieci wpływają na aktywację szlaku sygnałowego mTOR [12–14]. Przykładem takich obserwacji jest zwiększona aktywność ścieżki PI3K-Akt-mTOR u dzieci z T-ALL z mutacją receptora NOTCH1 (Notch homolog 1), co ma związek między innymi z redukcją ekspresji PTEN w komórkach nowotworowych [15].

Bardzo ważne wydają się prace podkreślające zmienioną regulację szlaku kinazy mTOR w ALL o niekorzystnym rokowaniu: BCR-ABL1-pozytywnej [12] oraz BCR-ABL1-like [14]. Została udowodniona zarówno stymulująca rola kinazy BCR-ABL1 na szlak PI3K-Akt-mTOR w ALL BCR-ABL1 -pozytywnej [12], jak i związek pomiędzy tym szlakiem a zmienionymi ścieżkami sygnałowymi w ALL BCR-ABL1-like [14]. Grupa pacjentów z białaczką BCR-ABL1-like charakteryzuje się podobnym profilem ekspresji genowej jak w białaczkach BCR-ABL1 -pozytywnych bez obecności genu fuzyjnego BCR-ABL1. U części z nich zidentyfikowano swoiste zmiany genetyczne. Do najlepiej poznanych należą występujące w niecałej połowie przypadków białaczek tego typu rearanżacje prowadzące do nadmiernej ekspresji genu CRLF2 (cytokine receptor-like factor 2) oraz inaktywujące mutacje IKZF1 (Ikaros) i aktywujące mutacje JAK1/2 (Janus kinase 1/2) [16]. Tasian i wsp. wykazali na hodowlach komórkowych, że w komórkach ALL z mutacjami aktywującymi w obrębie CRLF2 dochodzi do nadmiernej stymulacji przekaźnictwa JAK-STAT (signal transducer and activator of transcription) oraz PI3K-mTOR, wyrażonej wzmożoną ekspresją białek jednego i drugiego szlaku [14]. Badacze udowodnili, że wykorzystanie inhibitora JAK – ruksolitynibu – wpływa na zahamowanie ekspresji nie tylko białka STAT5, lecz także białek ścieżki PI3K-mTOR, takich jak pAKT pS6 i p-4E-BP1. Stosowanie inhibitora mTOR (rapamycyny) skutkowało zahamowaniem szlaku PI3K-mTOR bez istotnego wpływu na poziom ekspresji STAT5 [14]. Wyniki tego opracowania pozwalają wnioskować, że nadmierna aktywność obu wyżej wspomnianych szlaków sygnałowych odgrywa istotną rolę w patogenezie białaczek BCR-ABL1-like. Inhibitory obu kinaz białkowych mogłyby być obiecującą opcją terapeutyczną w tej grupie chorych, cechujących się obecnie bardzo niekorzystnym rokowaniem. W ostrych białaczkach limfoblastycznych BCR-ABL-pozytywnych stosuje się już leczenie celowane, natomiast w białaczkach BCR-ABL-like tego typu możliwości terapeutyczne są dopiero intensywnie poszukiwane, aby poprawić niezadowalające efekty leczenia [3].

Powiązania szlaku sygnałowego mTOR oraz innych zaburzonych szlaków przekaźnictwa wewnątrzkomórkowego z ALL zilustrowano na rycinie 1.

Objaśnienia skrótów: mTOR (mammalian target of rapamycin) – ssaczy cel rapamycyny; TORC1 (mammalian target of rapamycin complex 1) – kompleks 1 kinazy mTOR; TORC2 (mammalian target of rapamycin complex 2) – kompleks 2 kinazy mTOR; Raptor (regulatory associated protein of mTOR) – białko regulatorowe związane z mTOR; GβL (G-protein β -subunit like protein) – białko podobne do podjednostki białka G; Rictor (rapamycin-insenstivie companion of mTOR) – białko niewrażliwe na rapamycynę; mSIN (mammalian stress-activated protein kinase interacting protein T) – ssacze białko 1 oddziałujące z białkową kinazą aktywowaną stresem; Akt (protein kinase B) – kinaza B; PISK (phosphatidylinositol-3-kinase ) – kinaza fosfatydyloinozytolu; PDK1 (phosphoinositide-dependent kinase 1) – kinaza 1 zależna od fosfatydyloinozytolu; PIP2 (phosphatidylinositol 4,5-bisphosphate) – 4,5-bisfosforan fosfatydyloinozytolu; PIP3 ( phosphatidylinositol 3,4,5-trisphosphate) – 3,4,5-trifosforan fosfatydyloinozytolu; PTEN (phosphatase and tensin homolog) – homolog fosfatazy i tensyny; TSC1 (tuberous sclerosis T) – hamartyna; TSC2 (tuberous sclerosis 2) – tuberyna; E4-BP1 (Eukaryotic translation initiation factor 4E-binding protein 1) – białko wiążące czynnik inicjacji translacji 4E; eIF4E (Eukaryotic translation initiation factor 4E) – eukariotyczny czynnik inicjujący translację 4E; P70S6K (p70 ribosomal protein S6 kinase) – kinaza rybosomalna p70S6; rS6 (ribosomal protein S6) – białko rybosomalne S6; CRLF2 – cytokine receptor-like factor 2; TSLP ( thymic stromal lymphopoietin) – limfopoetyna zrębu grasicy; JAK (Janus kinase) – kinazy Janusowe; STAT (signal transducer and activator of transcription) – przekaźniki sygnału i aktywatory transkrypcji; NOTCH1 (Notch homolog 1) – receptor NOTCH1; Hes1 (fairy and enhancer of split-1) – czynnik transkrypcyjny białek, które hamują transkrypcję; BCR-ABL1 (Bcr-Abl1 fusion protein, encoded by the Philadelphia chromosome) – białko fuzyjne Bcr-Abl1 kodowane przez chromosom Philadelphia

Rycina 1. Szlak sygnałowy kinazy mTOR i jego połączenia z nieprawidłowymi ścieżkami transdukcji sygnału zaangażowanymi w proces onkogenezy B-ALL i T-ALL u dzieci
Figure 1. mTOR signaling pathway. Cross-talk between mTOR axis and best characterized disrupted intracellular signaling pathways in B-ALL and T-ALL in children

Ponieważ inhibitory kinazy mTOR (MTI, mammalian target of rapamycine infibitors) hamują proliferację limfocytów oraz zależną od cytokin produkcję immunoglobulin, od dłuższego czasu znajdują zastosowanie w transplantologii jako leki immunosupresyjne [17]. Obecnie prowadzone są szerokie badania nad wykorzystaniem tych związków w onkologii. Wykazano, że mają one działanie antyproliferacyjne i antyangiogenne [5]. Ponadto zwiększają wrażliwość komórek nowotworowych na niekorzystne warunki, takie jak hipoksja, a także na glikokortykosteroidy i cytostatyki [7, 18, 19]. Dzięki tym cechom wykorzystuje się je w leczeniu niektórych typów nowotworów, takich jak: rak nerkowokomórkowy, niskozróżnicowane guzy neuroendokrynne (PNET, poorly differentiated neuroectodermal tumours) oraz gwiaździak podwyściółkowy olbrzymiokomórkowy występujący w przebiegu stwardnienia guzowatego [7].

Badania prowadzone in vitro potwierdzają, że inhibitory mTOR indukują śmierć komórek nowotworowych w ALL u dzieci [20, 21]. Wykazano, że rapamycyna nasila proces apoptozy indukowanej doksorubicyną w blastach i że jest w stanie samodzielnie stymulować apoptozę w części przypadków ALL [20]. Baraz i wsp. udowodnili z kolei, że śmierć komórek bialaczkowych może być indukowana przez ewerolimus na drodze niezależnej od kaspaz, przypominającej proces paraptozy [21]. Duże nadzieje wzbudziły także prace przedkliniczne, udowadniające synergistyczne działanie MTI z powszechnie stosowanymi w protokołach leczniczych ALL terapeutykami, takimi jak metotreksat (hamowanie stężenia reduktazy dihydrofolianowej) [18] czy glikokortykosteroidy (hamowanie aktywności białka MCL-1) [19]. Na podstawie wyżej wymienionych przedklinicznych doniesień zarejestrowanych zostało do tej pory osiem badań klinicznych polegających na analizie zastosowania MTI w ALL u dzieci i dorosłych [22]. Krótką charakterystykę aktywnych badań przedstawiono w tabeli 1 [22]. Dotychczas opublikowano wyniki wykorzystania ewerolimusu w połączeniu z chemioterapią Hyper-CVAD (cyklofosfamid, winkrystyna, doksorubicyna, deksametazon) u pacjentów w wieku 11–59 lat z ALL oporną na konwencjonalne leczenie. Choć tolerancja leczenia była w większości przypadków zadowalająca, jedynie u pojedynczych chorych obserwowano odpowiedź na leczenie [23, 24]. Rezultaty te nie są dostatecznie satysfakcjonujące, dlatego obiecujące wydają się następujące perspektywy: zastosowanie nowej generacji MTI, blokujących jednocześnie TORC1 i TORC2 [8], terapia równoległa kilkoma inhibitorami ukierunkowanymi na różne białka ze szlaku PI3K-mTOR [25] lub jednoczesne blokowanie kinazy mTOR oraz białek z powiązanych szlaków o zaburzonej regulacji w komórkach bialaczkowych [12, 14].

Wyniki pierwszych badań in vitro poświęconych wykorzystaniu wyżej wymienionych kombinacji terapeutycznych są optymistyczne, potrzeba jednak dalszych pogłębionych analiz w tym kierunku. Wydaje się bowiem, że mogą one przynieść nie tylko poprawę wyników leczenia, lecz także wpłynąć na zmianę dotychczas obowiązujących kryteriów stratyfikacji pacjentów do poszczególnych grup ryzyka [10, 23].

Adres do korespondencji: lek. Edyta Ulińska, Katedra i Klinika Pediatrii, Hematologii i Onkologii Warszawskiego Uniwersytetu Medycznego, ul. Marszałkowska 24, 00-576 Warszawa, tel.: 22 522 74 37, faks: 22 621 53 62, e-mail: edyta.ulinska@litewska.edu.pl