Sihtmärkravis kasutatakse nii antikehi, mille molekulaarseks märklauaks on retseptorite rakuvälised osad, kui ka väikese molekulmassiga inhibiitoreid, mille molekulaarseks märklauaks on rakusisesed ensüümid. Pildil näidatud valgul EGFR on nii rakuväline osa, kuhu võib seonduda kasvufaktor, kui ka rakusisene osa, mis katalüüsib substraatide fosforüülimist. EGFR sihtmärkravimiteks sobivad seetõttu nii antikeha panitumumaab kui ka väike inhibiitor gefitiniib.[1]
Sihtmärkravi (ka sihtmärgistatud ravi; inglise keeles targeted therapy) on onkoteraapia alaliik, kus kasutatakse kindlatele vähi progressiooni toetavatele bioloogilistele sihtmärkidele suunatud aktiivsust blokeerivaid aineid. Bioloogilisteks sihtmärkideks ehk molekulaarseteks märklaudadeks on seejuures kas ensüümid või retseptorid, mis:
on vähkkasvajas ise anomaalselt kõrge tasemega (geenide tasemel amplifitseerunud),
on vähkkasvajas ise aktiveerivalt muteerunud (ingl k gain-of-function mutation),
osalevad signaaliradades, kus on aktiveerivalt muteerunud mõni teine signaalirajas ees- või tagapool asuv valk või
osalevad signaaliradades, kus on inaktiveerivalt muteerunud (ingl k loss-of-function mutation) mõni teine valk, mis käitub tervetes rakkudes vähi mahasurujana (ingl k tumor suppressor).[2][3][4]
Võrdlus teiste onkoteraapia liikidega
Sihtmärkravimiteks võivad olla nii väikese molekulmassiga, suhteliselt hüdrofoobsed molekulid kui ka suure molekulmassiga (150 kDa suurusjärgus) valgud – monoklonaalsed antikehad. Sihtmärkravi laiema definitsiooni puhul liigitatakse mõiste alla ka immuunravi ja hormoonravi, kuna needki on seotud väga konkreetsete molekulide sihtimisega:[5][6][7]
Immuunravi puhul sihitakse selliseid molekule (nt PD-1 või PD-L1), mis vähi korral vaigistavad immuunsüsteemi rakkude võimet vähki ära tunda ja hävitada.
Hormoonravi puhul sihitakse enamasti kehaomaste hormoonide (näiteks östrogeenid, androgeenid) retseptoreid ja hormoone tootvaid ensüüme (näiteks aromataas), kuna nende signaalirajad on anomaalselt võimendunud näiteks munasarja-, eesnäärme- ja rinnavähis.
Näiteks on retseptorit CD20 sihtivat antikeha rituksimaabi (kasutatakse mitte-Hodgkini lümfoomi ravis) teaduskirjanduses liigitatud nii immuunravi kui ka sihtmärkravi alla.[8][9] Samuti on erinevalt määratletud tamoksifeeni (kasutatakse östrogeeni retseptori-positiivse rinnavähi ravis), mis võib östrogeeni retseptori modulaatorina liigituda kas hormoonravi või sihtmärkravi alla.[10][11] Kitsama määratluse alusel arvestatakse immuunravi ja hormoonravi onkoteraapias siiski omaette klassidena ning sihtmärkravi molekulaarseteks märklaudadeks peetakse ainult selliseid valke, mis ei ole otseselt seotud immuunsüsteemi ega endokriinsete näärmete töö regulatsiooniga.
Antikeha trastusumaabi (näidatud helesinise ja sinise värviga) Fab fragmendi kompleks valgu HER2 rakuvälise osaga (kollane). Kristallstruktuuri koordinaatide allikas: PDB 1N8Z.
Tänapäeval on kombeks mõneti vastandada sihtmärkravi ja keemiaravi. Viimane keskendub küll vähile iseloomulike mehhanismide nõrgestamisele (nt kiirenenud rakutsükkel, muundunud DNA parandusmehhanismid, vajadus tsütoskeleti suure dünaamilisuse järele, ainevahetuse sõltuvus folaadist jms), kuid põhimõtteliselt on tegemist pigem justnimelt mehhanismide kui konkreetsete sihtmärkidega ning väga sarnased mehhanismid eksisteerivad ka tervetes rakkudes. Kuni sihtmärkravi polnud veel kujunenud onkoteraapia omaette klassiks, võis aga teaduskirjanduses kohata ka kemoteraapia laiemat määratlust: sünteetilisi keemilisi aineid kasutav onkoteraapia liik – ehk siis põhimõtteliselt võiksid selle alla kuuluda ka väikese molekulmassiga ained, mida tänapäeval tunneme siiski sihtmärkravimitena.[12] Samas on mõningate ravimite puhul täpne liigitus ebaselge ka tänapäeval – näiteks saab proteasoomi inhibiitorit bortesomiibi (kasutatakse mantelrakulise lümfoomi ravis) vaadelda nii keemia- kui ka sihtmärkravimina.[13]Antikeha-ravimi konjugaadid (ingl k antibody-drug conjugates) ongi aga vaadeldavad kemoteraapia ja sihtmärkteraapia kombinatsioonina. Näiteks trastusumaabderukstekaan (kasutatakse HER2-positiivse rinnavähi ravis) koosneb antikehast trastusumaabist, mille sihtmärgiks vähis üle-ekspresseerunud proteiinkinaas ErbB2 ehk HER2, ja keemiaravimist derukstekaanist, mis käitub topoisomeraasi I inhibiitorina.[14]
MEK inhibiitori trametiniibi struktuurBRAF inhibiitori dabrafeniibi struktuur
Nagu kõikidele onkoteraapiatele, on ka sihtmärkravile omased teatud kõrvaltoimed, millest mõned on konkreetse ravimi spetsiifilised (näiteks võivad osad sihtmärkravimid põhjustada veresuhkru taseme tõusu, samad teised hoopis langust[15]). Kõrvaltoimed võivad tuleneda nii ravimist endast kui ka sellest ainevahetuse tulemusena tekkinud ainetest (metaboliitidest); mõned kõrvaltoimed võivad olla tingitud ravimi seostumisest soovimatutele sihtmärkidele, mõned aga tingitud ravimi otsesest toimemehhanismist (näiteks vereloomega seotud proteiinkinaaside inhibeerimisel hematoloogilistes vähkkasvajates).[16][17] Kuna mitme sihtmärkravimi kombineerimisel kasvab kõrvaltoimete arv veelgi (ravimid võivad näiteks hakata mõjutama ka üksteise lagundamist organismis), siis onkoteraapias kasutatakse harva sihtmärkravimite segusid – kuigi kliinilised uuringud selles osas jätkuvad (näiteks MEK-raja ja Akt-raja koosinhibeerimine valgu KRAS aktiveerivate mutatsioonide korral pankreasevähis[18]). Esineb ka erandeid – näiteks kasutatakse MEK inhibiitorit trametiniibi kombinatsioonis BRAF inhibiitori dabrafeniibiga nii melanoomi kui ka mitteväikerakse kopsuvähi ravis, kui kasvajates esineb BRAF aktiveeriv mutatsioon.[19]
Samas kasutatakse sihtmärkravi mõnikord koos keemiaraviga (nt EGFR-vastase antikeha panitumumaabi ja FOLFOX-skeemi keemiaravi kombinatsioon kolorektaalvähi puhul[20]) või ka hormoonraviga (nt PI3K inhibiitori alpelisiibi ja östrogeeni retseptori antagonisti fulvestrandi kombinatsioon PI3K aktiveerivate mutatsioonide korral rinnavähi puhul[21]).
Sihtmärkide klassid ja nende seos sihtmärkravimite keemiliste omadustega
Suur osa sihtmärkravi molekulaarsetest märklaudadest on ensüümid proteiinkinaasid. Vastavalt sellele, millise aminohappejäägi fosforüülimist valksubstraadis proteiinkinaas katalüüsib, liigitatakse proteiinkinaasid türosiinkinaasideks ja seriin/treoniinkinaasideks.[22] Türosiinkinaasid jagunevad omakorda retseptor-türosiinkinaasideks (need läbivad raku plasmamembraani ning omavad nii rakuvälist osa kui ka rakusisest osa) ja mitte-retseptor-türosiinkinaasideks. Nii mitte-retseptor-türosiinkinaasid kui ka seriin/treoniinkinaasid on rakusisesed ning nende inhibeerimiseks peab ravim ise läbima raku plasmamembraani – sellised sihtmärkravimid on suhteliselt väikese molekulmassiga (alla 600 g/mol) ja suhteliselt hüdrofoobsed (oktanool-vesi jaotuskoefitsienti iseloomustav näitaja AZlogD optimaalselt vahemikus 1–5, olenevalt ka ühendi molekulmassist) sünteetilised ained.[23] Samas retseptor-türosiinkinaaside rakuvälist osa (nt mitmete kasvufaktorite retseptorite korral) võivad sihtida ka terapeutilised antikehad, mis on suured polaarsed bioloogilise päritoluga (st elusrakkude abiga toodetud) ravimid.[24]
Tuntud ravimisihtmärgid on teisedki ensüümid ja retseptorid, näiteks:
DNA parandusmehhanismides osalev polü-(ADP-riboos)-polümeraas ehk PARP. Selle inhibiitoreid (nt olapariib) kasutatakse selliste kasvajate ravis, kus on inaktiveeruvalt muteerunud vähki mahasuruvat valku kodeeriv BRCA1 või BRCA2 geen.[38][39]
Programmeeritud rakusurmas osalev B-raku lümfoomi valk 2 ehk Bcl-2. Selle inhibiitoreid (nt venetoklaks) kasutatakse selliste kasvajate ravis, kus on inaktiveeruvalt muteerunud või „kustunud“ (nt 17. kromosoomi osalise deletsiooni tulemusena) vähki mahasuruvat valku kodeeriv TP53 geen.[40][41]
Onkogeenne GTPaas KRAS (nimetus tuleneb lühendist „Kirsteni roti sarkoom“), mille puhul esinevad mitmetes vähkkasvajates aktiveerivad mutatsioonid. Nendest on praegu olemas sihtmärkravi ainult G12C mutatsiooni jaoks (valgu 12. glütsiinijäägi mutatsioon tsüsteiiniks), mille puhul kasutatakse inhibiitorit sotorasiibi.[43][44]
Morfogeeni Hedgehog retseptor Smoothened (valkude nimetused tulenevad äädikakärbeste baasuuringutes ilmnenud fenotüüpidest). Kuigi Hedgehogi rada on evolutsiooni käigus olnud oluline pigem embrüogeneesis, esineb selle anomaalne aktiveerumine ka mitmetes vähkkasvajates, näiteks naha basalioomis. Hedgehogi raja aktiveerivate mutatsioonide korral kasutatakse sihtmärkravimina retseptori antagoniste, näiteks vismodegiibi.[45][46]
Sihtmärkravimite selektiivsus
Sihtmärkravi puhul tuleb eristada ravimi selektiivsuse kitsamat ja laiemat mõistet. Ühelt poolt on väga oluline ravimi võime tabada organismis just ettenähtud molekulaarset märklauda ning luua võimalikult vähe vastastikmõjusid kõrvalsihtmärkidega, eriti sellistega, mille inhibeerimine on teadaolevalt seotud ravimite kõrge toksilisusega. Viimaste hulka kuuluvad näiteks tsütokroom P450 perekonna ensüümid.[47] Teiselt poolt võib sihtmärkravimi võime inhibeerida korraga mitut ensüümi, mille anomaalselt kõrge tase või aktiivsus on seotud vähiga, osutuda teatud olukordades koguni eeliseks teraapia seisukohalt. Kuigi klassikaline ravimiarendus sihtmärkteraapia jaoks keskendub seni pigem kitsa toimeprofiiliga ühenditele, on paaril viimasel aastakümnel pööratud tähelepanu ka mitmik-sihtmärkteraapia (ingl k multitarget therapy) olulisusele.[48][49]
Konkreetse näitena laiema toimeprofiiliga sihtmärkravimist võib tuua imatiniibi, mida algselt arendati kõrgselektiivse BCR-Abl inhibiitorina; hilisemad uuringud on aga näidanud, et imatiniibi efektiivsus kroonilise müeloidse leukeemia ravis on tingitud ka teiste türosiinkinaaside, sh KIT ja PDGFR (liistakutest pärineva kasvufaktori retseptor) tabamisest.[50][51] Samas on olemas ka inhibiitorid, mida on teadlikult arendatud mitmele sihtmärgile suunatud ravimitena – näiteks sorafeniib ja pasopaniib. Sorafeniibi sihtmärkideks on lisaks VEGFR perekonna kinaasidele ka türosiinkinaasid PDGFR, KIT ja FLT3 ning seriin/treoniinkinaas BRAF.[52][25] Pasopaniibi sihtmärkideks on samuti VEGFR ja PDGFR perekonna liikmed ning KIT.[53][54]
Pöörduvad ja pöördumatud ensüümiinhibiitorid
BTK inhibiitori ibrutiniibi struktuur. Reaktiivne funktsionaalrühm (akrüülamiid) paikneb joonisel paremal.
Võrreldes sihtmärkravi arengu algaastatega on viimastel aastakümnetel muutunud suhtumine ka pöördumatute ehk kovalentselt seonduvate ensüümiinhibiitorite arendusse. Algselt keskenduti sihtmärkravimite arendamisel vaid pöörduvalt seonduvate inhibiitoritele, kuivõrd arvati, et kovalentsete inhibiitorite kõrgem reaktiivsus tingib ühendi reageerimist paljude kõrvalsihtmärkidega, millega kaasneb ravimi suur toksilisus. Hiljem on aga püütud arendada ka väiksema reaktiivsusega pöördumatuid inhibiitoreid, kus kovalentne side sihtmärgi nukleofiilse rühma (enamasti tsüsteiinijäägi tiool) ja ravimi elektrofiilsefunktsionaalrühma vahel tekib ainult tingimustes, kus ravim seondub sihtmärgile kõigepealt mittekovalentselt ning viibib sihtmärgiga kompleksis suhteliselt pikka aega.[55][56][57]
2021. aasta märtsi seisuga oli Ameerika Ühendriikide Toidu- ja Ravimiamet (FDA) kiitnud heaks kokku 7 pöördumatu inhibiitori kasutamise, mille hulka kuuluvad näiteks ka eespool mainitud ibrutiniib ja sotorasiib. Arvestades asjaolu, et selleks ajaks oli FDA heakskiitu saanud kokku 62 väikese molekulmassiga, proteiinkinaasidele suunatud inhibiitorit (neist 55 onkoteraapiaks), on kovalentsete inhibiitorite osakaal üsna märkimisväärne.[58]
Imatinib on Abl1 kinaasi 1. põlvkonna inhibiitor ja üks vanimaid sihtmärkravimeid.
Sihtmärkravimite „põlvkonnad“ ja seos vähkkasvajate resistentsusega
Nilotiniib on Abl1 kinaasi 2. põlvkonna inhibiitor. Nagu imatiniib, seondub ka nilotiniib ka mõningate teiste proteiinkinaasidega.
Nagu iga onkoteraapialiigi puhul, võib vähkkasvajal tekkida resistentsus ka sihtmärkravi suhtes. Vähkkasvajate geneetilise ebastabiilsuse tõttu võib kasvaja sees leiduda mõnevõrra erineva geneetilise komplektiga vähirakke. Resistentsus tuleneb ühest või mitmest molekulaarsest mehhanismist, mis võimaldab vähkkasvaja rakkude teatud populatsioonil ellu jääda ning hiljem hakata taas vohama. Üheks selliseks mehhanismiks on ravimi molekulaarset märklauda kodeeriva geeni mutatsioon (või täiendav mutatsioon), mille tulemusena ei ole uus valgumolekul enam ravimile tundlik. Näiteks imatiniibiga ravitud kroonilise müeloidse leukeemia patsientide ABL1 geenis tekib suhteliselt sageli mutatsioon, mille tulemusena muutuvad kodeeritava valgumolekuli Abl1 aminohappejäägid Tyr253 või Glu255. Kuna imatiniib ei suuda muteerunud valguga enam efektiivselt seostuda, toimub haiguse retsidiveerumine (taasägenemine). Selle vastu on arendatud Abl1 teisi inhibiitoreid: näiteks nn teise põlvkonna inhibiitorid nilotiniib ja dasatiniib suudavad seostuda muteerunud Tyr253 või Glu255 aminohappejääkidega Abl1 molekuliga. Samas ei ole esimese ega teise põlvkonna Abl1 inhibiitorid efektiivsed juhul, kui mutatsiooni tulemusena muutub hoopis valgu aminohappejääk Thr315 – sel juhul tuleb kasutada ravis juba Abl1 kolmanda põlvkonna inhibiitorit ponatiniibi.[59][60][61][62]
Ponatiniib on Abl1 kinaasi 3. põlvkonna inhibiitor. See on ravimina efektiivne ka Abl1 sellise muteerunud vormi puhul, kus 1. ja 2. põlvkonna inhibiitorid on kasutud.
Mõnel juhul ei takista valgu tasemel avalduv (uus) mutatsioon ravimil valguga otseselt vastastikmõjusid loomast, kuid mutatsiooni tulemusena muutub tugevamaks hoopis mõne ravimiga konkureeriva kehasisese molekuli seostumine. Näiteks esinevad mitte-väikerakse kopsuvähiga patsientidel sageli algselt EGFR aktiveerivad mutatsioonid nagu Leu858Arg (valgumolekuli tasandil), mis mõjutavad türosiinkinaasi dimeriseerumist ja aktiveerumist – selliseid EGFR vorme suudavad efektiivselt inhibeerida näiteks gefitiniib või erlotiniib. Neid ravimeid kasutava teraapia järel võib aga tekkida EGFR geenis uus mutatsioon, Thr790Met. Selle tulemusena suureneb türosiinkinaasi afiinsus adenosiitrifosfaadi (ATP) suhtes ning kõrge rakusisese ATP kontsentratsiooni tõttu toimub ikkagi ATP-ga konkureerivate ravimite efektiivsuse langus. Seepärast on EGFR inhibiitorite edasises arenduses keskendutud pöördumatult seonduvatele inhibiitoritele: kui kovalentne side proteiinkinaasi ja ravimi vahel on tekkinud, ei konkureeri ATP enam ravimiga. Näiteks EGFR kolmanda põlvkonna inhibiitor osimertiniib loob kovalentse sideme EGFR 797. tsüsteiinijäägiga. Samas juhul, kui kasvajas toimub EGFR edasine muteerumine viisil, kus valgu 797. tsüsteiinijääk asendub muu aminohappejäägiga, muutub ka osimertiniib ebaefektiivseks.[63][64][65]
Vähi resistentsus sihtmärkravimite võib olla tingitud ka n-ö kaudsetest (st molekulaarse märklauaga mitteseotud) põhjustest. Näiteks võivad anomaalselt aktiveeruda teised samas signaalirajas n-ö allpool tegutsevad ensüümid või siis alternatiivsed signaalirajad, mis vastutavad kasvajate ellujäämise eest.[66][67]
Sihtmärkravimite uudsus ja seos personaalmeditsiiniga
Teadusartiklite statistika: onkoteraapia liikidele vastavate märksõnade esinemise sagedus teaduskirjanduses aastate lõikes. On näha, et sihtmärkravi (targeted therapy) areng hoogustus 20. sajandi lõpus
Võrreldes keemia- või kiiritusraviga, on sihtmärkravi suhteliselt uudne lähenemine onkoteraapias. Sihtmärkravimite laiema definitsiooni kohaselt olid esimesteks sihtmärkravimiteks tamoksifeen (võeti kasutusele östrogeeni retseptori-positiivse rinnavähi ravis 1977. aastal) ja rituksimaab (võeti kasutusele CD20-positiivse mitte-Hodgkini lümfoomi ravis 1997. aastal). Nendele järgnesid trastusumaab (võeti kasutusele HER2-positiivse rinnavähi ravis 1998. aastal) ning imatiniib (võeti kasutusele Philadelphia kromosoomiga kroonilise müeloidse leukeemia ravis 2001. aastal), mis kuuluvad juba ka sihtmärkravi kitsama definitsiooni alla. Sihtmärkravi areng sai aga hoogustuda alles siis, kui järjestati inimese genoom ning said võimalikuks eri vähkkasvajatele omaste mutatsioonide uuringud.[12][68][69]
Sihtmärkravi kasutuselevõtt käib käsikäes personaalmeditsiini arenguga. 2023. aasta seisuga on teatud vähkkasvajate tüüpide puhul kindlaks tehtud tüüpilised mutatsioonid, mis põhjustavad vähi teket või aitavad kaasa selle arengule – nt BRCA1/2 inaktiveerivad mutatsioonid rinna- ja munasarjavähis, BRAF aktiveerivad mutatsioonid melanoomis, HER2 anomaalselt kõrge tase rinnavähis või Philadelphia kromosoomist tingitud BCR-Abl konstrukti teke kroonilise müeloidse leukeemia korral. Neid markereid analüüsitakse DNA või valgu tasemel individuaalselt ning markeri olemasolu korral määratakse patsiendile sobiv sihtmärkravi üsna kohe pärast vähidiagnoosi panekut, n-ö esimese liini ravina. Teistel juhtudel võib patsient hakata saama sihtmärkravi siis, kui eelnevad onkoteraapia lähenemised on oma efektiivsust ammendanud. Selleks, et saada teada, milline sihtmärkravi sellisele patsiendile sobib, tuleb kõigepealt teha patsiendi kasvajast võetud biopsias või patsiendi veres leiduva DNA laiem (multigeenne) analüüs. Selleks kasutatakse tänapäeval nn järgmise põlvkonna sekveneerimise tehnikaid, ingl k next-generation sequencing ehk NGS; kliinilises kasutuses olevad NGS-paneelid võimaldavad saada infot sadade geeni mutatsioonide kohta ning on olemas ka fokuseeritud paneelid konkreetsete vähkkasvajate tüüpide geenimuutuste analüüsiks.[70][71] Analüüsi tulemusena selgunud mutatsioonide profiili alusel saab raviarst määrata patsiendile sobivat ravi.[72][73][74] Alates 2010. aastate keskpaigast hakati kliinikutes üle maailma looma ka nn molekulaarseid kasvajakonsiiliume (ingl k molecular tumor board) – erinevate erialade ekspertidest koosnevaid rühmi, mis aitavad tõlgendada NGS analüüsi järel selgunud keerulisemaid juhtumeid.[75][76] Eestis loodi nn molekulaarse onkogeneetika nõukoda 2020. aasta oktoobris.[77][78]
Uute sihtmärkravimite arendus ja kasutuselevõtt on pidevalt toimuv protsess: näiteks 2023. aasta veebruarikuu seisuga on kaugelearenenud HER2-negatiivse rinnavähi ravis edukust näitamas proteiinkinaasi Akt inhibiitor kapivasertiib (Astra Zeneca), mille katsetused on jõudnud III faasi.[79] Uuemad sihtmärkravimid pole aga eri riikides võrdselt kättesaadavad ning patsientide ravi seisukohalt on sageli probleemiks ka selliste ravimite kõrge hind.[80][81] Eestis saavad patsiendid nende potentsiaalselt elupäästvate ravimite jaoks, mis ei kuulu riikliku ravikindlustuskaitse alla, kuid millel on Eestis olemas müügiluba, taotleda kompensatsiooni vähiravifondist Kingitud Elu.[82]
