Desarrollo y Evolución de los Inhibidores del EGFR

Trabajo de fin de Grado Grado en Farmacia Carlos Sánchez Rodríguez Trabajo de Fin de Grado Grado en Farmacia Facultad de Farmacia Universidad de Sevilla Título: Desarrollo y Evolución de los Inhibidores del EGFR Tipología: Revisión Bibliográfica Nombre del alumno: Carlos Sánchez Rodríguez Departamento y Área: Departamento de Química Farmacéutica, Área de Química Orgánica Nombre del tutor: José Manuel Vega Pérez Presentado en la Facultad de Farmacia de la Universidad de Sevilla el día 13 de junio de 2019. Trabajo de fin de Grado Grado en Farmacia Carlos Sánchez Rodríguez RESUMEN Los inhibidores del receptor del factor de crecimiento epidérmico humano (EGFR) son un grupo de fármacos antineoplásicos que juegan un papel esencial en el tratamiento de ciertos tipos muy comunes de cáncer, como puede ser el cáncer de pulmón o el cáncer de mama. Su mecanismo de acción se basa en la inhibición de la actividad de los diferentes miembros de la familia EGFR, también llamada familia ErbB. Los inhibidores del EGFR comenzaron a desarrollarse a mediados de los 80, una vez descubierta la relación existente entre diferentes procesos oncogénicos y el receptor EGFR. Este receptor regula diferentes procesos de proliferación celular, angiogénesis y reducción de la apoptosis por lo que no es de extrañar que su sobreexpresión y/o aumento de la actividad pueda llevar a diferentes tipos de neoplasias. Existen dos tipos de principales de inhibidores del EGFR: los anticuerpos anti-EGFR y los inhibidores de la tirosina kinasa(TK) del EGFR. Este trabajo trata de poner mayor atención sobre las moléculas pequeñas inhibidoras de la TK, resaltando los mecanismos de acción, las bases químicas sobre las que se estructuran sus moléculas y los tratamientos farmacológicos que se llevan a cabo hoy en día con ellos, pero también se discutirán los mecanismo y funciones de los anticuerpos anti-EGFR. Los inhibidores del EGFR son una familia farmacológica que ha de desarrollarse y renovarse continuamente ya que la aparición de resistencias adquiridas es bastante recurrente. Es por ello que en los últimos años se han aprobado muchos nuevos inhibidores del EGFR, tanto inhibidores de la TK como anticuerpos anti-EGFR, y otros tanto siguen en ensayo clínico a la espera de la primera aprobación oficial. En este trabajo también se hablará de las principales causas y consecuencias de dichas resistencias y cómo se afrontan desde el punto de vista químico y clínico, además de las investigaciones en curso y futuras que se llevan a cabo con este extenso grupo de fármacos. PALABRAS CLAVE: EGFR, inhibidores, cáncer, evolución, tratamiento, resistencias. Trabajo de fin de Grado Grado en Farmacia Carlos Sánchez Rodríguez ÍNDICE Introducción…………………………………………………………………………………………………………………….1 1. El receptor del factor de crecimiento epidérmico..........................................................1 1.1. Contexto histórico y relación con el cáncer......................................................1 1.2. Expresión del EGFR...........................................................................................2 1.3. Familia EGFR....................................................................................................2 1.4. Vías de señalización.........................................................................................5 2. Inhibidores del EGFR......................................................................................................8 2.1. Inhibidores de la tirosina kinasa de primera generación.................................8 2.1.1. Gefitinib y erlotinib..................................................................8 2.1.2. Desarrollo de resistencias.......................................................10 2.2. Inhibidores de la tirosina kinasa de la segunda generación...........................13 2.2.1. Análogos de 4-aminoquinazolina...........................................14 2.2.2. Análogos de 4-aminoquinolina..............................................15 2.2.3. Análogos de 4-aminopirimidina.............................................16 2.2.4. Análogos de tieno[2,3-d]pirimidin-4-amina..........................16 2.2.5. Análogos de 5,6,7,8 tetrahidropirido[4´,3´:4,5]tieno[2,3- d]pirimidina........................................................................................17 2.2.6. Problemas de la segunda generación....................................17 2.3. Inhibidores de la tirosina kinasa de la terera generación..............................17 2.3.1. Derivados de 3,4-dihidro-2-oxopirimido[4,5-d]pirimidinilo…18 2.3.2. Análogos de 4-aminoquinazolina...........................................19 2.3.3. Análogos de pirimidin-2-amina..............................................19 2.3.4. 1H-benzo[d]imidazol..............................................................20 2.3.5. Resistencias a la tercera generación......................................21 2.4. Anticuerpos monoclonales anti-EGFR.............................................................22 2.4.1. Resistencias a los anticuerpos anti-EGFR...............................24 Objetivos………………………………………………………………………………………………………………... 25 Metodología …………………………………………………………………………………………………………...26 Resultados y discusión……………………………………………………………………………………………..27 3. Usos clínicos de los inhibidores del EGFR..................................................................27 3.1 Cáncer de pulmón..........................................................................................27 3.1.1 Cáncer de pulmón no microcítico (CPNM)…...........................27 3.2. Cáncer de mama..........................................................................................32 3.3 Cáncer colorrectal.........................................................................................34 4. Perspectivas futuras.................................................................................................36 Conclusiones…………………………………………………………………………………………………………… 38 Bibliografía……………………………………………………………………………………………………………..39 Trabajo de Fin de Grado Carlos Sánchez Grado en Farmacia Rodríguez 1 INTRODUCCIÓN 1. El receptor del factor de crecimiento epidérmico (EGFR). 1.1. Contexto histórico y relación con el cáncer. El EGF (Epidermal Growht factor) o Factor de crecimiento epidérmico fue aislado originalmente en 1962 por Stanley Cohen, a partir de extractos de la glándula submaxilar de ratón. Observó que empleando dicho factor en ratones recién nacidos se inducía a una precoz aparición de los dientes y a la apertura de los párpados, lo que llevó al descubrimiento de que se trataba de un factor de crecimiento de células epiteliales. No fue hasta 1972 cuando se averiguó la secuencia de aminoácidos del EGF. Tres años más tarde, en 1975, se confirmó la presencia de una molécula que une específicamente al EGF, el receptor de EGF (EGFR) (Lehera et al., 2010). En 1978, usando unas líneas celulares concretas (A431) de carcinoma escamoso (células de carcinoma epidermal que presentan amplificado el gen EGFR) se descubrió que dicho receptor presentaba un grado de fosforilación aumentado, sin embargo, no fue hasta 1980, tras haber descubierto que el virus del sarcoma de Rous codificaba una proteína tirosín kinasa, que se relacionó al EGFR con un mecanismo también basado en la actividad tirosín kinasa. Se trata del primer miembro de su familia, perteneciente a su vez a la superfamilia de las cinasas (Lehera et al., 2010). En 1984 el ADNc del EGFR se aisló y se caracterizó, viendo que presentaba un alto grado de similitud en la secuencia de aminoácidos con una proteína denominada v-erbB, un oncogen del virus de la eritoblastosis aviar, ésta fue la primera conexión que hubo del EGFR con el cáncer (Wee et al.,2011). La función principal del EGFR es la de promover tanto mecanismos de proliferación y migración celular como de supresión de la apoptosis, por lo que no es de extrañar que ciertas mutaciones en los genes que lo codifican y que supongan la inducción de su sobreexpresión o aumento del tiempo de activación, pueden llegar a producir distintas neoplasias, es por ello que se ha considerado al EGFR como un proto-oncogen. Efectivamente el EGFR se ha encontrado sobreexpresado en muchos tipos de Trabajo de Fin de Grado Carlos Sánchez Grado en Farmacia Rodríguez 8 con PI3K sin tener que depender del GAB1. En el caso de ErbB1 y ErbB2, GAB1 interactúa con PI3K en la subunidad reguladora p85 que activa a la subunidad catalítica p110 de PI3K, la cual va a fosforilar al grupo OH del lípido de membrana fosfatidilinositol-4,5-bifosfato o PIP2 a PIP3 o fosfatidilinositol-3,4,5-trifosfato, el cual tiene la función de reclutar proteínas con dominio PH como AKT, que es lentamente fosforilada por PDK1 y mTORC2. AKT tiene muchos sustratos de fosforilación incluyendo varias fosforilaciones inhibitorias, en su mayoría a proteínas que regulan negativamente la transcripción de Ciclina D1 por lo que se induce su activación también por esta vía. Los niveles elevados de Ciclina D1 se relacionan con altos niveles de actividad CD4/6 que fosforila de manera inhibitoria a RB, la cual en su forma activa se encuentra uniendo al factor de transcripción E2F e impidiendo su acción, pero una vez libera a E2F, éste induce la expresión de Ciclina E que en última instancia es el que induce el paso de la fase G1 a la S, lo que termina por aumentar la tasa de proliferación celular (Ping et al., 2017). Imagen 2. Principales vías de señalización del EGFR y su implicación final. Adaptada de Wee et al. (2017). Trabajo de Fin de Grado Carlos Sánchez Grado en Farmacia Rodríguez 9 2. Inhibidores del EGFR 2.1. Inhibidores de la tirosina kinasa del EGFR de primera generación. El cáncer de pulmón, es una de las primeras causas de muerte en los países desarrollados, en concreto, el cáncer de pulmón de células no microcíticas (CPNM o NSCLC) es el más incidente, representando un 80% de los casos. Las mutaciones activadoras del EGFR son el evento genético más representativo en NSCLC, especialmente en cáncer de pulmón de células escamosas y adenocarcinomas, siendo también comunes en otros tipos de neoplasias como el cáncer colorrectal y el de mama (American Cancer Society, 2016). Es por ello que a finales del siglo pasado comenzaron a desarrollarse los inhibidores del EGFR, convirtiéndose en fármacos de primera línea en el tratamiento de enfermedades como CPNM, cáncer de mama, cáncer colorrectal (CCR), entre otras. Entre las diferentes moléculas y su mecanismo de acción, llamaron especialmente la atención sobre todo dos tipos de moléculas: anticuerpos monoclonales IgG anti EGFR, y pequeñas moléculas derivadas de núcleos de quinazolina, con la capacidad de inhibir a la TK del EGFR (Ismail et al., 2016). La aprobación de los primeros fármacos inhibidores de la TK se llevó a cabo a principios del milenio: gefitinib, aprobado por Japón en 2002 y por la FAD en USA en 2003, y erlotinib aprobado por la FAD en 2004. A éstos le siguieron un grupo nuevo de fármacos, todos ellos destinados a inhibir al EGFR. 2.1.1. Gefitinib y erlotinib. Gefitinib y erlotinib son las primeras moléculas comercializadas, constituyentes de la primera generación. Su mecanismo de acción consiste en competir de manera y reversible con las moléculas de adenosín trifosfato en el dominio tirosín kinasa de los EGFR, impidiendo de esta manera la reacción de autofosforilación e interrumpiendo la señal al primer nivel de la vía, lo que ha demostrado reducir la capacidad de angiogénesis y supervivencia celular de tumores con mutaciones activadoras de EGFR. Fueron identificados originalmente a partir de estudios de estructura-actividad basados en una serie de moléculas con núcleo 4-anilinoquinazolínico. Las estructuras completas son 4-(3-cloro-4-fluoroanilino)-7-metoxi-6-(3-morfilinopropoxi)quinazolina y Trabajo de Fin de Grado Carlos Sánchez Grado en Farmacia Rodríguez 10 4-[(3-etinilfenil) amino]-6,7-bis(2-metoxietoxi)quinazolina para gefitinib y erlotinib respectivamente, tal y como se muestra en la imagen 3 (Weiwei et al., 2017). Imagen 3. Representación de las moléculas de erlotinib y gefitinib. Imagen adaptada de Google imágenes. (2019). Sin embargo, tanto gefitinib como erlotinib presentan mejores resultados en la inhibición de ErbB 1 que de ErbB 2 por lo que presentan mayor eficacia en el tratamiento de tumores con mutaciones en HER 1, siendo incluso que gefitinib no muestra actividad terapéutica relevante en tumores que tenga una mutación activadora de EGFR diferente a la de HER 1 (Huang et al., 2012). En el caso de gefitinib, la primera molécula estudiada, fue aprobada tras haber demostrado actividad terapéutica con buenos resultados en ensayos en fase II en pacientes con cáncer de pulmón no microcítico. Sin embargo, fue siendo retirado con posterioridad de algunos mercados, como el de Estados Unidos, debido a falta de eficacia demostrada en ensayos en fase III. No mostraba actividad en todos los tumores con actividad EGFR aumentada (Mushim et al., 2003). Indudablemente no todos los pacientes se beneficiaban de gefitinib pero se identificaron una serie de carácterísticas que podrían definirse como un indicador predictivo de respuesta positiva a inhibidores de la TK. En concreto estas carácterísticas son: género femenino, histología de adenocarcinoma, ascendencia asiática y no fumadoras. Esto mismo fue también observado en los ensayos BR 21 con Trabajo de Fin de Grado Carlos Sánchez Grado en Farmacia Rodríguez 11 erlotinib, que eventualmente daría lugar a la aprobación del propio fármaco para tratar el cáncer de pulmón recurrente en 2004. Investigaciones posteriores, realizadas por Lynch y Paez, dilucidarían el mecanismo exacto de los inhibidores de la TK; describiendo mutaciones específicas en el dominio tirosín kinasa del EGFR. En concreto, se identificaron mutaciones frecuentes de sustitución en tanto en el bucle P, como en el bucle de activación rico en glicina, elementos estructurales que son conocidos por su rol en la regulación de la actividad muchas proteínas kinasa. En cualquier caso, los inhibidores de la TK del EGFR presentaban no solo mejores resultados, sino además un cuadro de efectos adversos mucho más tolerable que los mostrados por los agentes quimioterápicos tradicionales, por lo que eventualmente irían sustituyendo a éstos, en el tratamiento, o se prentarían en combinación con los mismo para ciertos casos (Huang et al., 2012). 2.1.2. Desarrollo de resistencias. El problema tanto de gefitinib como de erlotinib es que los pacientes se benefician del tratamiento durante menos de un año, debido al desarrollo de resistencias. El gen del EGFR se compone de 28 exones, de los cuales del 18-24, corresponden a la función tirosín kinasa del receptor. Actualmente el 90% de las mutaciones conocidas de los EGFR se encuentra en los exones 19 y 21, siendo en el 19 donde aparecen más comúnmente, llegando a representar el 60% de las mutaciones totales. Las mutaciones de resistencias en el dominio catalítico ocurren como consecuencia de mutaciones secundarias tras el tratamiento de primera línea con iTK. Trabajo de Fin de Grado Carlos Sánchez Grado en Farmacia Rodríguez 12 Imagen 4. Exones del EGFR que con mayor probabilidad sufren una mutación que otorga resistencia a los inhibidores del EGFR. Imagen adaptada de Martínez-Useros et al. (2015). La mutación T790M es la mayor causa de resistencia apareciendo con un rango de frecuencia de aproximadamente el 60% de las mutaciones generadas. Es una mutación que se encuentra en el exón 20, sustituye una treorina por una metionina en posición 790 (T790M) en el dominio kinasa. El residuo 790 es definida como un “punto guardián” ya que resulta ser un importante regulador inhibitorio específico del ATP en el punto de unión. La mutación T790M aumenta la afinidad por la molécula de ATP, el cual compite con los propios inhibidores de la tirosina kinasa desarrollando resistencia a los mismos (Martínez-Useros et al., 2015). Aunque es verdad que la T790M es rara de observar previamente al tratamiento, se encuentra en aproximadamente la mitad de los pacientes tratados con inhibidores iTK del EGFR. Investigaciones posteriores han identificado una gran proporción de tumores sencillos que portan la mutación T790M, y que dichos clones, son seleccionados tras la exposición con los inhibidores de la TK del EGFR (Shang-Gin et al., 2018). La T790M además puede coexistir con otras mutaciones como L858R o D761Y. De hecho, la Trabajo de Fin de Grado Carlos Sánchez Grado en Farmacia Rodríguez 13 T790M posee la capacidad de incrementar la actividad fosforilizante per se, pero dicha actividad se ve inducida positivamente a su vez, si la T790M se encuentra en combinación con la L858R. La combinación de éstas dos mutaciones da lugar a cáncer de pulmón, poniendo de manifiesto que la mutación T790M es de hecho un oncogen. Existen otro tipo de mutaciones que pueden activar una ruta alternativa paralela a la desencadenada por el EGFR, siendo la más común de entre ellas la amplificación de MET, que sucede en un 5-10% de los casos y que trae como consecuencia la activación de la vía PI3K-AKT mediante la dimerización y señalización con ErbB 3 (Huang et al., 2015). Otras mutaciones de este tipo pueden ser mutaciones en KRAS o la PI3K entre otras. Sin embargo, y de acuerdo con los informes de los pacientes con mutación en la vía de señalización del EGFR que generan resistencias a los inhibidores de la TK, las mutaciones distintas a la T790M tienen una frecuencia de aparición baja como se puede apreciar según la Imagen 5. Pero la T790M se manifiesta en un 50-60% de los pacientes cuya enfermedad progresaba durante el tratamiento con los inhibidores de la TK del EGFR, y teniendo en cuenta que la proteína diana mutada se considera como una proteína distinta, se vio necesario el desarrollo de una nueva serie de inhibidores que selectivamente atacaran a esta mutación (Shang-Gin et al., 2018). Imagen 5. Gráfica de distribución de las alteraciones que causan resistencias adquiridas más comunes. Imagen Adaptada de Shang-Gin et al (2018). Trabajo de Fin de Grado Carlos Sánchez Grado en Farmacia Rodríguez 14 Sin embargo, a día de hoy no existen terapias específicas contra la T790M por lo que se sigue requiriendo de la quimioterapia citotóxica tradicional. Es por ello que resulta muy atractivo el objetivo de desarrollar nuevas moléculas que puedan incidir de forma específica sobre los receptores ErbB con mutaciones T790M y se mantengan con actividad en otras mutaciones activas. De hecho, con el reciente descubrimiento de inhibidores de la tercera generación, han surgido fármacos como AZD9291 o CO-1686, que han hecho grandes progresos en los últimos años (Shang-Gin et al., 2018). 2.2. Inhibidores de la TK del EGFR de segunda generación. En orden de sobrellevar estas resistencias se desarrolló la segunda generación de inhibidores de la TK del EGFR. La segunda generación ha sido aprobada y se mantiene en investigación habiendo logrado grandes resultados en los pacientes con NSCLC que generan resistencias a los iTK de primera generación. Los integrantes de la generación más representativos son afatinib, dacomitinib, canertinib, pelitinib y neratinib cuyo mecanismo de acción difiere de los de la primera generación en que su unión a la diana es irreversible, además de tener la capacidad de poder unir tanto al EGFR como a otros miembros de la familia ErbB. Afatinib ya fue aprobado en 2013 como tratamiento de primera línea para la población con NSCLC que porten la mutación T790M, y recientemente,en 2017 y en 2018, neratinib y dacomitinib respectivamente han sido aprobado por la FDA (Drugs, 2019). Sin embargo, tanto canertinib como pelitinib siguen en fases de desarrollo (Drugbank, 2019). Molécula Estado clínico IC50 [nM] EGFR IC50 [nM] HER2 IC50 [nM] HER4 Afatinib Aprobado 0,5 14 Dacomitinib Aprobado 6 45,7 73,7 Canertinib Fase III 1,5 19 7 Neratinib Aprobado 92 59 Pelitinib Fase III 83 Tabla 2. Diferentes moléculas de la segunda generación de inhibidores de la TK del EGFR y su actividad medida en IC50 para los diferentes miembros de la familia de ErbB. La principal diferencia con la primera generación, tanto como para los análogos de 4- (fenilamino)quinazolinas y los análogos de quinolona es que portan en la posición 6 un grupo funcional aceptor de Michael, que es el encargado de alquilar de forma Trabajo de Fin de Grado Carlos Sánchez Grado en Farmacia Rodríguez 15 irreversible a la cisteína 797, en el sitio de unión del ATP al EGFR. Los inhibidores de TK de 2ª generación son capaces de superar ciertas resistencias simplemente a través de un enlace covalente y no como resultado de un mecanismo de acción alternativo. La formación del enlace covalente en concreto viene como resultado de una reacción de S-Michael, en la cual se produce la adición nucleofílica del azufre, en este caso aportado por la cisteína 797, con un aceptor carbonílico α, β-insaturado, aportado a su vez por un grupo aceptor de Michael añadido a la posición 6 (Weiwei et al., 2017). La clasificación de los distintos integrantes de la segunda generación se realiza en base a su núcleo químico, los compuestos principales se encuentran repartidos entre dos grupos, pero existen otros núcleos químicos diferentes que han mostrado resultados en la inhibición de los miembros de la familia de ErbB. 2.2.1. Análogos de 4-aminoquinazolina. Los análogos de 4-aminoquinazlina han sido ampliamente estudiados, debido a esta función de inhibir ciertas kinasas del organismo, entre las que se encuentra la TK del EGFR, vital para su función. Tanto gefitinib como erlotinib de la primera generación ya estaban basados en núlcleos de 4-ammiquinazolina, pero además en este grupo se encuentran afatinib, dacomitinib y canertinib, entre otros, pertenecientes a la segunda generación (Ismail et al., 2016). Como el resto de la segunda generación, presentan sobre la primera, ciertas ventajas. Primera, una vez se da la unión de la molécula al sitio diana desactivando así la enzima, los efectos biológicos deberían persistir incluso después de que el fármaco salga de la circulación. Segundo, el mecanismo de acción basado en la unión específica y covalente a la cisteína 797, procura un mecanismo de acción que puede que lograr una mayor selectividad. Este grupo de inhibidores de la TK mejoran los resultados en comparación con la quimioterapia como tratamiento inicial para el cáncer de pulmón de células no microcíticas con EGFR mutante, es por ello que afatinib ha sido aprobado como tratamiento de primera línea en dicha patología en muchos países de todo el mundo (Ismail et al., 2016). Trabajo de Fin de Grado Carlos Sánchez Grado en Farmacia Rodríguez 16 Imagen 6. Moléculas de afatinib,dacomitinib y canertinib. El afatinib es N-[4-[(3-Cloro-4- fluorofenil)amino]-7-[[(3S)-tetrahidro-3-furanil]oxi]-6-quinazolinil]-4(dimetilamino)-2-butanamida, dacomtinib es (E)-N-[4-(3-chloro-4-fluoroanilino)-7-methoxyquinazolin-6-yl]-4-piperidin-1-ylbut-2- enamide y canertinib es N-{4-[(3-chloro-4-fluorophenyl)amino]-7-[3-(morpholin-4- yl)propoxy]quinazolin-6-yl}prop-2-enamide. Imagen adaptada de Drugbank (2019). En concreto, estas moléculas utilizan el residuo de anilina para unirse en lo más profundo de la hendidura de unión al ATP ocupando el sitio del mismo, mientras que el grupo acrilamida juega el papel de aceptor de Michael, uniendo covalentemente a la cisteína 797. Uno de los problemas que presenta es que el residuo de anilina choca estéricamente con la cadena lateral de la metionina 790, haciendo que su actividad inhibidora sea menos potente en la mutación T790M que en el EGFR tipo silvestre o wild-type (WT), que son EGFR que no tienen una mutación detectada. La inhibición del WT EGFR provoca ciertas reacciones adversas basadas en toxicidad del epitelio, manifestándose principalmente con erupciones cutáneas y diarrea (Ou, 2012). 2.2.2. Análogos de 4-aminoquinolina. A este grupo pertenecen neratinib (HKI-272) y pelitinib (EKB-569). Primero se elaboró Pelitinib usando como base compuestos con núcleo 4-anilinoquinazolina, al que se le añadió un aceptor de Michael en la posición 6 que tendría la función de unir covalentemente a la cisteína 797, además de un grupo hidrosoluble que mejoraba las propiedades biológicas de la molécula (Weiwei et al., 2017). Así surgió pelitinib, del cual se acabaría desarrollando neratinib, aunque han demostrado poca actividad frente a pacientes con NSCLC resistente a gefitinib y que portan mutación en EGFR en ensayos en fase II, debido a problemas de toxicidad relacionada con la limitación de la dosis por la inhibición de los EGFR wild type (U.S National Library of Medicine, 2019). Trabajo de Fin de Grado Carlos Sánchez Grado en Farmacia Rodríguez 17 Imagen 7. Moléculas de pelitinib, (E)-N-[4-(3-cloro-4-fluoroanilino)-3-ciano-7-etoxiquinolin-6-il]-4- (dimetilamino)but-2-enamida y de neratinib, (E)-N-[4-[3-cloro-4-(piridin-2-ilmetoxi)anilino]-3-ciano-7- etoxiquinolin-6-il]-4-(dimethilamino)but-2-enamida. Imagen adaptada de Pubchem. (2019). 2.2.3. Análogos de 4-aminopirimidina. Engel et al. presentó que los núcleos pirimidínicos podían actuar como andamiaje químico alternativo, para la construcción de nuevas moléculas. Esta variante utiliza el residuo de aminopirazol como elemento de unión principal, pudiendo incrementar la flexibilidad debido a un menor tamaño del core (pirimidina en lugar de quinazolina). A este tipo de estructuras se les suele añadir un grupo fenilo estéricamente exigente en la posición 2, para así prevenir el mismo modo de unión que las 4-aminoquinazolinas, utilizando como punto de anclaje principal el residuo de aminopirazol. 2.2.4. Análogos de tieno[2,3-d]pirimidin-4-amina. De acuerdo a los estudios de Ji et al. una nueva serie de 6-alkenilamidas derivadas de 4-anilinotieno[2,3-d]pirimidinas fueron diseñadas, sintetizadas y evaluadas como un inhibidor irreversible del EGFR. El core de tieno[2,3-d]pirimidina ha sido profundamente estudiado debido a su utilidad como núcleo de diferentes fármacos con acciones muy diversas: agentes antibacterianos, antioxidantes, y como agentes antitumorales no solo como inhibidores del EGFR sino también como inhibidores de Bcr-Abl debido a su similitud estrructural con el EGFR. En este tipo de estructura el residuo 3-cloro-4-fluoroanilina es la parte de la molécula que se sitúa en lo más profundo del sitio de unión, mientras que es el residuo Trabajo de Fin de Grado Carlos Sánchez Grado en Farmacia Rodríguez 24 A éste, le siguieron en los años sucesivos una nueva serie de anticuerpos destinados a inhibir la acción de uno o varios miembros de la familia de receptores ErbB. El siguiente en ser aprobado fue cetuximab, bajo el nombre de Erbitux•, en 2004, tanto por la EMA como por la FDA, en concreto para el tratamiento de cáncer de cuello y cabeza EGFR positivo, el primero que unía específicamente al EGFR. En 2006 fue aprobado panitumumab por la FDA para el tratamiento de cáncer colorrectal, uniendo también específicamente al EGFR y convirtiéndose en el primer anticuerpo completamente humano perteneciente a esta clase. En 2012 y 2013 respectivamente fueron aprobados por la FDA pertuzumab y trastuzumab emtansine (Kadcyla•). Éste último era una modificación de trastuzumab, en la cual se conjugaba una con moléculas de DM1 (un inhibidor microtubular derivado de la maytansina). El último en ser aprobado, en concreto en 2015 por la FDA, fue necitumumab, con la indicación de cáncer de pulmón no microcítico y adenocarcinoma EGFR positivos (ACTIP, 2017). El mecanismo de acción de acción de estos fármacos se basa en la unión con el receptor por el dominio extracelular, impidiendo que una al ligando o se lleve a cabo la formación de dímeros interrumpiendo así la cascada de señalización del EGFR y por lo tanto su acción. Los anticuerpos monoclonales anti EGFR no habían sido el primer intento de bloquear esta familia de receptores, pero presentaban una sensibilidad mucho más elevada que otras pequeñas moléculas inhibitorias, sus efectos adversos eran mucho más tolerables que los producidos tanto por la quimioterapia como la radioterapia tradicional, por lo que se fueron abriendo camino entre los tratamientos de diferentes tipos de cáncer. Los anticuerpos eran producidos mediante técnicas de ingeniería genética para conseguir una región de unión a antígenos específica. Las diferentes técnicas incluían el cultivo de células CHO, como en el caso de trastuzumab, panitumumab y pertuzumab, aunque también se usaron líneas de cultivo específicas como las células sp2/0 de mieloma, por las que se produce cetuximab, o la línea celular NS0 de células murinas de mieloma, utilizadas en la producción de necitumumab (ACTIP, 2017). Trabajo de Fin de Grado Carlos Sánchez Grado en Farmacia Rodríguez 25 2.4.1. Resistencias a los anticuerpos anti-EGFR. Del mismo modo que ocurre con los inhibidores de la TK del EGFR, se han desarrollado ciertos tipos de resistencias hacia el mecanismo de acción de los anticuerpos anti- EGFR. Diferentes líneas de investigación han confirmado la inhibición de la angiogénesis y reducción de la proliferación celular como resultado del uso de estos fármacos, sin embargo, han surgido ciertas resistencias basadas en el re-aumento de estos factores pro-angiogénicos, debido a la capacidad de las células cancerígenas de activar vías alternativas de señalización en la cascada del EGFR (Brand et al,.2011). Ya en 2001, Viloria-Petit et al, demostraron que ciertos tipos de tumores adquirían resistencias a los AC anti-EGFR, debido a un aumento en la producción y liberación de VEGF, un factor que es un potente estimulante de la formación de neovascularización. En dicho estudio se realizaron pruebas en ratones, todos ellos con tumores derivados de la línea celular A431 a los que según un protocolo específico de dosificación se les trataba con diferentes AC del EGFR. Cierto porcentaje de los ratones tratados mostraron recurrencia, en mayor o menor medida, dependiendo del tipo de AC que se utilizaba, pero llegando siempre a la misma conclusión, y es que las líneas celulares derivadas que adquirían resistencia tenían de algún modo aumentado su crecimiento y disminuído su ratio de respuesta a los AC en comparación con tumores de la línea celular A431 base y resaltando que dichas líneas celulares diferentes tenían aumentada su producción de ARNm del factor VEGF a casi el doble en comparación con las líneas celulares parenterales A-431. A día de hoy se conocen muchos de los mecanismos moleculares que generan resistencias adquiridas a los AC anti-EGFR, pero no todos están definidos con exactitud y existen otros tantos que nos son aún desconocidos. Entre los conocidos podemos citar la alteración de las proteínas PI3KCA, RAS (KRAS, NRAS), AKT, STAT3 y MAPKK entre otras muchas, pero todas ellas con la característica común de aumentar la señal de la cascada de señalización del EGFR con independencia del mismo receptor (Brand et al,. 2011). Trabajo de Fin de Grado Carlos Sánchez Grado en Farmacia Rodríguez 26 OBJETIVOS El objetivo del presente trabajo es la realización de una revisión bibliográfica de los factores químicos, terapéuticos y farmacológico del grupo de fármacos antineoplásicos llamados inhibidores del EGFR, más en concreto de los inhibidores de la tirosina kinasa del EGFR, pero mencionando también a los fármacos biológicos de este grupo conformados por anticuerpos monoclonales. Esta revisión, trata de recopilar y valorar lo relevante en cuanto a la información de los mecanismos, tanto a nivel molecular como fisiológicos que provoca la activación de la cascada de señalización de la familia de receptores ErbB y su relación con la aparición de diferentes tipos de neoplasias, además de cómo son utilizados los inhibidores del EGFR, según el tipo de afección y mutatipo de receptor causante de la neoplasia. También se trata de analizar las diferentes moléculas a nivel químico que conforman esta familia farmacológica, y en qué tipos de tratamientos pueden usarse con resultados clínicos relevantes además de las resistencias que las células cancerígenas pueden llegar a generar frente a ellas. Trabajo de Fin de Grado Carlos Sánchez Grado en Farmacia Rodríguez 27 METODOLOGÍA Para la elaboración de este trabajo se realizaron búsquedas en línea en diferentes bases de datos utilizando palabras clave como EGFR inhibitor o cancer tratment, además de algunas otras palabras claves más específicas como non-small cell lung carcinoma o EGFR tyrosine kinase inhibitors. Las bases de datos más consultadas fueron Scifinder, Sciencedirect, Pubmed y Google scholar entre otras que fueron consultadas de manera puntual como por ejemplo Pubchem, Taylor & Francis o Drugbank entre otras. También se consultaron documentos en línea en diferentes páginas web oficiales de distintas organizaciones y asociaciones de la medicina y salud tales como informes de SEOM (Sociedad Española de Oncología Médica) o datos estadísticos de ACS (American Cancer Society). Otro dato a tener en cuenta es la relevancia que se le dio a los textos y artículos en función de su fecha de publicación o revisión, siendo que se dio prioridad a los publicados y/o revisados en años recientes antes que los publicados con anterioridad, por lo que la mayoría de la información presentada corresponde a la publicada a partir del año 2015 hasta la actualidad, siendo incluso que algunos de dichos artículos proveen información que fue publicada en abril de este año 2019. De esta manera se intentó asegurar que los datos fueran lo más actualizados y contrastados posibles. Se emplearon diccionarios médicos como el de NCI (National Cancer Institute) consultado en la siguiente dirección: https://www.cancer.gov/ como elemento de apoyo a la comprensión de los artículos. Además, se utilizaron diccionarios inglésespañol, como el Cambridge Dictionary como ayuda para la traducción de partes específicas del material escrito consultado. Trabajo de Fin de Grado Carlos Sánchez Grado en Farmacia Rodríguez 28 RESULTADOS Y DISCUSIÓN 3. Usos clínicos de los inhibidores del EGFR. El receptor de crecimiento epidérmico humano conlleva acciones que aumenta la proliferación y migración celular, además de la angiogénesis y reducción de la apoptosis. Todo esto sumado al hecho de que se encuentra expresado en muchos tejidos humanos normales hace que no sea de extrañar que la activación de este protooncogen se relacione con la aparición de tumores en distintos tipos tejidos, muchas veces a causa de la metástasis de otros tumores primarios. Entre ellas podemos citar como las más representativas, además del cáncer de pulmón y al cáncer de seno, al cáncer colorrectal y al cáncer pancreático.(Rokoski, 2019). Es por ello que su inhibición es crucial en muchos casos. Para ello se emplea a la familia farmacológica de inhibidores del EGFR, compuestos en su mayoría por inhibidores de la TK, pero también por anticuerpos monoclonales que inhiben al EGFR a la altura del dominio extracelular (Zerecero et al., 2012). 3.1. Cáncer de pulmón. El cáncer de pulmón (microcítico o no microcítico) es el segundo tipo de cáncer más diagnosticado tanto en hombre como en mujeres, siendo tan solo superados por el cáncer de próstata, en el caso de los hombres, y el cáncer de seno en el caso de las mujeres. Pero si hablamos de qué tipo de cáncer es el más letal, se coloca en primer lugar ya que una de cada cuatro muertes provocadas por cáncer, es por cáncer de pulmón, resultando al año en muchas más muertes provocadas que por cáncer de próstata, seno y colon juntos. Esta enfermedad suele ser diagnosticadas en mayor porcentaje en mayores de 65 y es raro el diagnóstico por debajo de los 45 siendo la edad promedio del diagnóstico 70 años. (American Cancer Society, 2019). 3.1.2 Cáncer de pulmón no microcítico (CPNM). Según la morfología y tamaño de las células cancerígenas podemos diferenciar entre el cáncer de pulmón no microcítico (de células no microcíticas o de células no pequeñas) y el cáncer de pulmón microcítico o de células grandes. De los dos, el que representa Trabajo de Fin de Grado Carlos Sánchez Grado en Farmacia Rodríguez 29 una mayor prevalencia es el no microcítico, cuya tipología se diagnostica en el 80-85% de los casos de cáncer de pulmón. El carcinoma de células escamosas, el adenocarcinoma y el carcinoma de células grandes son todos los subtipos de CPNM. (SEOM, 2017). Imagen 11. Gráfica que muestra la frecuencia de diagnóstico de los diferentes tipos de cáncer de pulmón según su histopatología. Creación propia. Existen muchas y diferentes mutaciones que pueden provocar que ciertas células se vuelvan cancerígenas. La estadística demuestra que el tipo de mutación más frecuente en CPNM es la mutación del EGFR, con una frecuencia del 60%, seguida por mutaciones en KRAS, ALK, BRAF y ROS-1. Sin embargo, probabilidad de que en un CPM la mutación sea del EGFR, es mucho más inferior, lo que hace que la mayoría de CPM no sean sensibles a los inhibidores del EGFR (Brand et al., 2011). En el pasado, la quimioterapia citotóxica convencional era administrada en ciclos limitados, mayormente debido al incremento de la toxicidad y a la reducida ventaja terapéutica que presentaban. Este no es el caso con los inhibidores de la TK, de hecho, Trabajo de Fin de Grado Carlos Sánchez Grado en Farmacia Rodríguez 30 las reacciones de toxicidad de grado 3 y grado 4 que más comúnmente se presentan son erupción cutánea y diarrea, y raramente son la causa de abandono del tratamiento (Huang et al., 2012). Los inhibidores de la TK han sido investigados para terapia de mantenimiento basándose en dos enfoques: terapia secuencial inmediata (TSI) y terapia respuestadependiente prolongada (TRDP). La TSI se basa en la utilización de un inhibidor de la TK del EGFR inmediatamente tras la finalización de la quimioterapia de inducción estándar si la enfermedad es estable o responde a la quimioterapia inicial. La TRDP consiste en usar iTK de EGFR como primera línea en conjunto con quimioterapia. Si la enfermedad se mantiene estable o responde a la combinación inicial de iTK de EGFR y quimioterapia se continúa el tratamiento con los inhibidores de la TK del EGFR en solitario. (Huang et al., 2012). En el caso de las moléculas inhibidoras del EGFR empleadas en la terapia, podemos encontrar a miembros de la primera generación, erlotinib (Tarceva®) y gefitinib (Iressa®), miembros de la segunda generación, como son afatinib (Giotrif®) y dacomitinib (Vizimpro®) y miembros de la tercera generación, el más representativo es osimertinib (Tagrisso®) aunque en algunos países como Korea del sur también se utilizan otros como olmutinib (Olita™). Todos estos fármacos son administrados en forma de comprimidos y pueden ser utilizados solos o en combinación: con otros inhibidores de la TK, con quimioterapia, o con anticuerpos monoclonales (del tipo anti-EGFR o del tipo anti-VEGF) (American Cancer Society, 2018). Para entender las estrategias actuales de tratamientos para el CPNM mutación EGFR positivo se ha de tener en cuenta que numerosos ensayos aleatorizados como el IPASS (Mok et al., 2009), EURTAC (Rosell et al., 2012) o LUX (Yang et al., 2015), para gefitinib, erlotinib y afatinib respectivamente, han demostrado la superioridad de los inhibidores del EGFR frente a la quimioterapia tradicional en términos de ratio de respuesta y en supervivencia libre de progresión (SLP) como tratamiento de primera línea del CPNM mutación EGFR positiva (Oronsky et al., 2018). Trabajo de Fin de Grado Carlos Sánchez Grado en Farmacia Rodríguez 37 4. Perspectivas futuras. El desarrollo de los inhibidores del EGFR ha sido crucial para el tratamiento de diversos tipos neoplasias las cuales presentan mutaciones activadoras en algún miembro de la familia de ErbB, algunas tan importantes como el cáncer de pulmón, el de mama o el de colon. Esta familia de inhibidores ha sido y es ampliamente investigada durante los últimos años, de hecho, en el caso de los pacientes con CPNM EGFR positivo (como sucede en muchos de los casos de CPNM) tienen un pronóstico clínico más favorable dentro del cáncer de pulmón ya que el armamento terapéutico dirigido al EGFR es muy amplio (Tomasello et al., 2018). Sin embargo, es bien sabido que después de un periodo variable de tratamiento con inhibidores del EGFR, tanto con moléculas pequeñas inhibidores de la TK como anticuerpos de EGFR, se generan resistencias adquiridas en las células cancerígenas que disminuyen o inhiben completamente la acción de los fármacos anti-EGFR. Es por ello imprescindible recalcar la importancia que tendrá la adquisición de nuevo conocimiento en este campo, de manera que se puedan sobrellevar la mayoría de las resistencias y encontrar terapias alternativas para este grupo de pacientes (Tomasello et al., 2018). En cuanto a los inhibidores de la TK en concreto, el desarrollo reciente de la tercera generación ha podido cubrir un gran grupo de pacientes que generaban resistencias tanto a la primera como a la segunda generación, resultando en una reorganización de los algoritmos clínicos de ciertos tratamientos (Russo et al., 2017). Ensayos como el FLAURA han dejado claramente establecido que el tratamiento con osimertinib como primera línea de tratamiento en el CPNM es bien tolerado y efectivo, por lo que progresivamente podrían ir sustituyendo a la primera y segunda generación como tratamiento de indicación para la primera línea del CPNM (Le et al., 2019). A pesar de su robusta eficacia como primera línea aún se necesitan más investigaciones para proporcionar la secuencia de inhibidores de la TK del EGFR que en última instancia proporcionará una mayor duración del control de la enfermedad, una supervivencia general más larga y una mejora de la calidad de vida de estos pacientes (Le et al., 2019). Trabajo de Fin de Grado Carlos Sánchez Grado en Farmacia Rodríguez 38 Al mismo tiempo, el surgimiento contínuo de nuevas resistencias a los inhibidores de la TK de tercera generación obligará a que el papel que juegan en el tratamiento del cáncer vaya evolucionando con las investigaciones y el tiempo. (Le et al., 2019). Desde luego el desarrollo de los inhibidores irreversibles de la TK específicos de T790M ha supuesto un avance significativo en el tratamiento de pacientes con CPNM. El papel de este grupo de fármacos inhibidores de la TK será en un futuro de servir como primera línea de tratamiento, solo o en combinación, en CPNM (Weiwei et al., 2017). Además, cabe destacar el papel tan importante que juegan los anticuerpos monoclonales del EGFR, utilizados tanto en cáncer de mama como en el CCR metastásico (SEOM, 2019). Aunque es cierto que el surgimiento de nuevos mecanismos de resistencias a la tercera generación es indicativo de que se deben de estudiar estos mecanismos a fondo en los próximos años, para poder así desarrollar la próxima generación de inhibidores de la TK del EGFR (Weiwei et al., 2017). Trabajo de Fin de Grado Carlos Sánchez Grado en Farmacia Rodríguez 39 CONCLUSIONES Las conclusiones más destacadas que se pueden hacer a raíz de este trabajo se resumen en los siguientes puntos: 1- La amplificación del gen del EGFR o el aumento de la actividad del receptor debido a mutaciones puntuales, se correlaciona con el surgimiento de diferentes tipos de neoplasias, siendo las más comunes el cáncer de pulmón, el de mama y el colorrectal. 2- La inhibición mediante fármacos específicos del receptor EGFR sugiere evidencia clínica de mejoría en pacientes con cáncer de diferentes tipos, que sean positivos en algún miembro de la familia ErbB. 3- Los tratamientos con inhibidores de la TK de tercera generación deberían ir sustituyendo progresivamente a los de primera y segunda generación como tratamiento de primera línea en algunos cánceres debido a sus buenos resultados clínicos y a su menor probabilidad de efectos adversos. 4- Pasado un tiempo de tratamiento con inhibidores del EGFR, suelen generarse resistencias adquiridas a consecuencia de la selección de líneas celulares con mutaciones y alteraciones fenotípicas que generan resistencias a los inhibidores del EGFR. 5- El surgimiento de nuevas resistencias hacia los inhibidores del EGFR obliga a las investigaciones clínicas al desarrollo contínuo de nuevas moléculas para sobrellevar dichas resistencias. 6- Nuevas resistencias surgidas hacia inhibidores de la TK de tercera generación, como la que otorga la mutación C797S indican que la síntesis de nuevas moléculas debe estar encaminada a superar dichas resistencias, pudiendo hablar de lo que algunos refieren como la cuarta generación. 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