El objetivo de nuestro proyecto colaborativo es el desarrollo de candidatos terapéuticos que formarán la base de las presentaciones de IND diseñadas para probar una nueva clase de medicamentos para el tratamiento de células iniciadoras de tumores (TIC) en tres neoplasias malignas humanas sólidas donde las TIC han estado implicadas en la patogénesis de la enfermedad. El perfil diana es la población TIC en cáncer de colon, cáncer de ovario y glioblastoma. Los compuestos terapéuticos que se han desarrollado durante la colaboración se dirigen a un par de serina-treonina quinasas que actúan en el nexo de la mitosis, la hipoxia y la reparación del ADN. Estas enzimas se sobreexpresan en muchas formas de cáncer y las alteraciones en sus patrones de expresión se correlacionan con la desregulación de una serie de genes que están significativamente relacionados con un mal resultado en los pacientes.
Los compuestos contra el primer objetivo se han desarrollado hasta el punto en que se puede seleccionar un candidato de desarrollo. Los compuestos muestran una potencia nanomolar de un solo dígito in vitro, una especificidad adecuada, una farmacocinética apropiada para respaldar la administración oral y la capacidad de desencadenar la inhibición del crecimiento y la muerte celular en un amplio panel de líneas de células tumorales y TIC de las tres histologías objetivo. Se han utilizado estudios de dosis y programación recientemente completados para diseñar e implementar estudios de modelos tumorales. El compuesto que demuestre el índice terapéutico más amplio se seleccionará para los estudios habilitantes de IND. Estos estudios habilitantes de IND incluirán ampliación sintética, evaluaciones de toxicidad, estudios de combinación, estudios de mecanismo de acción y un programa de identificación de biomarcadores que se utilizará para identificar una población objetivo para un diseño óptimo de ensayos clínicos.
El programa de química medicinal contra el segundo objetivo se inició aproximadamente 15 meses después del inicio del esfuerzo contra el primer objetivo. Con moléculas novedosas se ha demostrado suficiente potencia, especificidad y actividad contra líneas celulares tumorales y TIC. Los esfuerzos actuales se centran en mejorar las propiedades farmacocinéticas de los fármacos candidatos.
También se ha probado una plataforma de flujo de fosfo para medir los niveles de ARNm, los niveles de proteínas y la actividad enzimática mediante una lectura espectrométrica de masas. Este sistema permite la medición simultánea de hasta 35 biomoléculas diferentes. Se ha desarrollado un sistema de gestión de datos para facilitar el complejo análisis de datos asociado. Los experimentos de prueba o principales han demostrado que este paradigma experimental se puede utilizar para reconstruir los linajes de desarrollo de toda la progenie aguas abajo de las células madre hematopoyéticas de la médula ósea humana y de ratón. Este enfoque se ha aplicado recientemente al análisis de células de cáncer de ovario extraídas directamente de pacientes. Los resultados de estos estudios sugieren que las células cancerosas son claramente heterogéneas, pero quizás lo más importante es que pueden organizarse en linajes de desarrollo que son formalmente similares a los observados en el desarrollo de la médula ósea. Además, esta plataforma puede evaluar la respuesta de subcomponentes individuales del linaje oncológico a fármacos tanto aprobados como experimentales. Utilizaremos esta plataforma para obtener información sobre cómo responden los tumores a medicamentos individuales, incluidos nuestros fármacos candidatos y estudios combinados. Es razonable esperar que sea posible evaluar no sólo la respuesta de las células madre cancerosas, sino también de todos los subtipos del linaje tumoral.
Período de información:
Los estudiantes de Year 2
Resumen de células madre cancerosas de Slamon Mak Se están llevando a cabo programas de descubrimiento de fármacos contra dos quinasas mitóticas diferentes. Ambos programas siguen el mismo flujo de proceso general en el que los experimentos de optimización de clientes potenciales culminan en la selección de una única molécula pequeña candidata para avanzar al desarrollo preclínico. Luego, el candidato en desarrollo pasa por una serie estándar de evaluaciones para establecer su idoneidad para una presentación IND y su uso en ensayos clínicos posteriores.
CFI-003 fue seleccionado como candidato de desarrollo clínico y está progresando a través de estudios de investigación que permiten la aplicación de nuevos fármacos (IND). La actividad química del año pasado incluyó la selección de la sal de fumarato como forma de sal final y la producción de lotes clínicos a escala de dos kilogramos, el primero de los cuales está previsto que se lance a finales de abril. El compuesto es estable cuando se almacena en condiciones típicas de almacenamiento y tiene un perfil de impurezas que es seguro para la dosificación clínica. En modelos de cáncer, CFI-003 demostró ser particularmente eficaz contra tumores deficientes en el gen supresor de tumores PTEN; esto es importante dado que las deficiencias en este gen generalmente se consideran un indicador de mal pronóstico en la clínica. Se están realizando experimentos para determinar biomarcadores de respuesta a CFI-003 para su aplicación en la clínica. Otro trabajo incluye la selección y gestión de organizaciones de investigación por contrato (CRO) para estudios críticos que permitan IND. Por ejemplo, Pharmatek se ha comprometido a ayudar en el desarrollo de una formulación de fármaco que mejora la estabilidad de CFI-003 y maximiza la biodisponibilidad del compuesto cuando se dosifica por vía oral. Otro trabajo de CRO que está en curso implica experimentos de farmacología in vitro orientados a comprender cómo CFI-003 podría interactuar con medicamentos coadministrados y realizar experimentos toxicológicos clave para determinar una dosis clínica segura y eficaz del compuesto. En el período del informe anterior se alcanzó un hito importante: la solicitud de patente que cubre CFI-003 fue autorizada por la oficina de patentes de Estados Unidos. El equipo de desarrollo de IND CFI-003 continuará avanzando en la planificación del proyecto para una presentación exitosa de IND hacia fines del primer trimestre de 1.
Los esfuerzos de descubrimiento de fármacos en el segundo programa se han centrado en mejorar las propiedades farmacocinéticas de las moléculas de la serie principal manteniendo al mismo tiempo una excelente actividad in vitro. Durante el último período del informe se sintetizaron aproximadamente 400 nuevas entidades químicas. El progreso hasta la fecha se ha medido por un aumento en la potencia en el ensayo bioquímico y una potencia antiproliferativa mejorada en los ensayos de crecimiento de células cancerosas. Al mismo tiempo, se ha atenuado la actividad hacia Aurora B y los compuestos actuales demuestran una selectividad mejorada contra un panel diverso de quinasas. El progreso se vio favorecido por la adquisición de múltiples estructuras co-complejas de rayos X que permitieron un mayor refinamiento de los modelos de unión al sitio activo del objetivo. Los compuestos que se calificarán para estudios adicionales deben continuar induciendo un fenotipo de aneuploidía al menos un orden de magnitud por encima del GI116 HCT50 (línea celular de adenocarcinoma de colon) y, lo que es más importante, también deben demostrar niveles plasmáticos adecuados tras la dosificación oral. Se ha demostrado que un compuesto de la serie líder tiene eficacia oral en un modelo de cáncer. Para dar seguimiento a este resultado, se han ampliado compuestos adicionales para realizar pruebas. Se han completado experimentos para determinar la tolerabilidad de los últimos candidatos y se han iniciado más estudios de eficacia. Los resultados de estos estudios de eficacia ayudarán a identificar un candidato para el desarrollo de estudios habilitantes de IND posteriores.
Período de información:
Los estudiantes de Year 3
Se están llevando a cabo programas de descubrimiento de fármacos contra dos quinasas mitóticas diferentes. Ambos programas siguen el mismo flujo de proceso general en el que los experimentos de optimización de clientes potenciales culminan en la selección de una única molécula pequeña candidata para avanzar al desarrollo preclínico. Luego, el candidato en desarrollo pasa por una serie estándar de evaluaciones para establecer su idoneidad para una presentación IND y su uso en ensayos clínicos posteriores. CFI-400945 fue seleccionado como candidato de desarrollo clínico. Los estudios que permitieron el IND incluyeron la selección de la sal de fumarato como forma de sal final y la producción de lotes clínicos a escala de dos kilogramos, que se lanzaron durante el año pasado. El compuesto es estable cuando se almacena en condiciones típicas de almacenamiento y tiene un perfil de impurezas que es seguro para la dosificación clínica. En modelos de cáncer en ratones, CFI-400945 demostró ser particularmente eficaz contra subconjuntos específicos de líneas celulares tumorales tanto en células tumorales cultivadas en agar blando como en modelos de xenoinjerto. Se están realizando experimentos para determinar biomarcadores de respuesta a CFI-400945 para su aplicación en la clínica. Pharmatek participó para ayudar en el desarrollo de una formulación de fármaco que mejoraba la estabilidad de CFI-400945 y maximizaba la biodisponibilidad del compuesto cuando se dosificaba por vía oral. Otro trabajo de CRO que se completó incluyó experimentos de farmacología in vitro orientados a comprender cómo CFI-400945 podría interactuar con medicamentos coadministrados y realizar experimentos toxicológicos clave en animales para determinar una dosis clínica segura y eficaz del compuesto. Este trabajo culminó con una presentación de IND en el segundo trimestre de 2013. Los esfuerzos de descubrimiento de fármacos en el segundo programa se han centrado en mejorar las propiedades farmacocinéticas de las moléculas de la serie principal manteniendo al mismo tiempo una excelente actividad in vitro. Se sintetizaron y probaron aproximadamente 400 nuevas entidades químicas utilizando una batería de ensayos bioquímicos y celulares. Al mismo tiempo, se ha atenuado la actividad fuera del objetivo hacia Aurora B y los compuestos actuales demuestran una selectividad mejorada contra un panel diverso de quinasas. El progreso se vio favorecido por la adquisición de múltiples estructuras co-complejas de rayos X que permitieron un mayor refinamiento de los modelos de unión al sitio activo del objetivo. Los compuestos fueron calificados para estudio in vivo basándose en la inducción de un fenotipo aneuploide en un orden de magnitud por encima del HCT116 (línea celular de adenocarcinoma de colon) GI50 y, lo que es más importante, la demostración de altos niveles en plasma de ratón tras la dosificación oral. Se utilizaron estudios de xenoinjertos de ratón basados en varias líneas de células tumorales para seleccionar una lista breve de compuestos. Luego, los datos agregados se utilizaron para seleccionar un candidato de desarrollo CFI-1870. Se han iniciado estudios habilitantes del IND. Paralelamente, se están llevando a cabo estudios detallados de dosis y cronogramas junto con enfoques para identificar subpoblaciones de tumores susceptibles y biomarcadores asociados que eventualmente respaldarán un ensayo clínico dirigido.
Período de información:
Los estudiantes de Year 4
El programa de descubrimiento de fármacos con células madre cancerosas Slamon/Mak, financiado por CIRM/CSCC, logró dos hitos importantes el año pasado. Nuestro primer candidato terapéutico fue aprobado por la FDA y se realizó la primera dosificación en humanos de CFI-400945 como parte del ensayo clínico de Fase I. En nuestro segundo programa, hemos seleccionado un candidato en desarrollo que ahora se encuentra en medio de estudios habilitantes de IND. El ensayo clínico se está llevando a cabo en Princess Margaret Cancer Center (investigador principal, Dr. Philippe Bedard) y UCLA (investigador principal, Dr. Zev Wainberg). . Este ensayo clínico se inició después de que se cumplieran con éxito una serie de hitos tras la presentación de IND y CTA en 2013. Estos incluyeron mejoras en la formulación de las tabletas CFI-400945, lo que resultó en la reducción exitosa de la apariencia de un degradante que se fue acumulando lentamente en la formulación inicial. Esto permitió la fabricación de tabletas cGMP para uso clínico en septiembre de 2013. Estos cambios de formulación y los certificados de análisis de estas tabletas se presentaron a la FDA y se otorgó permiso para comenzar la evaluación clínica. En diciembre de 2013, recibimos la financiación del Equipo de Enfermedades III del CIRM para continuar con el programa CFI-400945, que permitió la planificación y el inicio de esta evaluación clínica de Fase I y estudios no clínicos adicionales. En nuestro segundo programa, las pirazolopirimidinas surgieron como la clase más prometedora de inhibidores de TTK de tercera serie. Se identificaron TTKis con potente actividad in vitro, excelente exposición oral en ratas y eficacia in vivo. Se identificó una breve lista de cinco pirazolopirimidinas como posibles candidatos para el desarrollo de una tercera serie. Después de una caracterización adicional, se determinó que 3 o 5 compuestos cumplían con la preponderancia de los criterios de selección, 4 de los cuales tenían propiedades PK sobresalientes. El inhibidor de TTK CFI-5 tuvo el mejor equilibrio entre eficacia, PK y actividades fuera del objetivo y fue seleccionado como candidato a desarrollo. Se han iniciado estudios habilitantes de IND con 2 y continuarán durante el período de extensión sin costo de la subvención.
Período de información:
NCE (Año 5)
CFI-402257 fue seleccionado como candidato de desarrollo IND para el programa de inhibidores TTK. Durante el año pasado, esta molécula progresó a través de estudios que permitieron IND. Se han completado los estudios ADME y la caracterización del mecanismo de acción in vitro. Se ha ampliado la síntesis del compuesto y se han producido lotes de material tanto para el desarrollo de la formulación como para el programa de toxicología. Se identificó una formulación adecuada para dosificar ratas y perros en el programa de toxicología y se completó toda la actividad en vida en el programa de toxicología, y ahora se generan los informes del estudio. El desarrollo de la formulación clínica (polvo en cápsula) está muy avanzado y la síntesis GLP del principio activo para uso clínico está a punto de completarse. Además, hemos realizado estudios de combinación in vivo con CFI-402257 y el inhibidor de PLK4 CFI-400945. Diseñamos una MTD combinada para CFI-402257 y CFI-400945 para identificar dosis combinadas tolerables en ratones sin tumores. Estos datos se utilizaron para informar el diseño de un estudio de eficacia combinada utilizando el modelo de xenoinjerto de línea celular de colon HCT116. Se observó un aumento significativo de la inhibición del crecimiento tumoral en el grupo de combinación en comparación con cualquiera de los inhibidores solos. Incluso con MTD de agente único, CFI-402257 y CFI-40945 indujeron inhibiciones del crecimiento tumoral de entre un 40% y un 70%, mientras que la combinación indujo una inhibición del crecimiento tumoral de >100%. Estos estudios se están replicando con la forma bifosfato de CFI-402257 y luego se probarán en modelos de xenoinjertos de líneas celulares adicionales para probar la eficacia potencial de esta terapia combinada. Finalmente, hemos desarrollado ensayos de inmunofluorescencia para detectar Plk4 y TTK en líneas celulares cancerosas fijadas con formalina e incluidas en parafina (FFPE), así como en muestras de tejido FFPE. Nuestros métodos de inmunofluorescencia Plk4 localizan Plk4 de longitud completa o fofo-Plk4 escindido según el anticuerpo primario utilizado. Hemos demostrado una correlación entre los niveles de expresión de Plk4 medidos por 500 células tumorales mediante inmunofluorescencia y la capacidad de respuesta al inhibidor de Plk4 en líneas celulares de cáncer colorrectal. Consideramos que los niveles de expresión de Plk4, determinados por inmunofluorescencia, son un posible ensayo de biomarcador predictivo que evaluaremos en muestras de tejido del ensayo de fase I del inhibidor de Plk400945 CFI-4.
Detalles de la solicitud de subvención
Titulo de la aplicación:
OPORTUNIDADES TERAPÉUTICAS PARA DIRIGIRSE A LAS CÉLULAS INICIADORAS DE TUMORES EN TUMORES SÓLIDOS
Resumen público:
El cáncer es una de las principales causas de muerte humana en todo el mundo. La gran mayoría de los pacientes con cáncer padecen tumores sólidos cuyo crecimiento destruye órganos vitales. Proponemos desarrollar nuevos fármacos terapéuticos dirigidos a tumores sólidos que afectan el cerebro, el colon y los ovarios. Estos cánceres representan una proporción significativa de las neoplasias malignas sólidas actualmente intratables.
Los científicos han logrado grandes avances en la comprensión de los cambios moleculares y celulares que causan el cáncer, pero la aprobación de nuevas terapias que pueden matar específicamente las células cancerosas se ha quedado atrás. Esta disparidad sugiere que deben existir obstáculos críticos que impidan el proceso de convertir un descubrimiento de investigación básica en un fármaco anticancerígeno terminado. Las investigaciones realizadas durante la última década han dado lugar a la idea de que uno de estos obstáculos puede deberse a la existencia de células madre cancerosas. Según la hipótesis de las células madre cancerosas, existe una población menor de células madre cancerosas que impulsa el crecimiento de todo el tumor. Sin embargo, las células madre cancerosas son muy raras y difíciles de identificar. Recientemente, las innovaciones técnicas han permitido la identificación, el aislamiento y el crecimiento de estas células en el laboratorio, y ha quedado claro que tienen propiedades distintas tanto de la mayor parte de las células tumorales como de las líneas celulares cancerosas utilizadas habitualmente para probar candidatos a fármacos anticancerígenos. Además, en el laboratorio, las células madre cancerosas son resistentes a los tratamientos de quimioterapia y radiación utilizados para matar la mayoría de las células tumorales. En un paciente, es posible que los medicamentos estándar no eliminen las células madre cancerosas y, eventualmente, pueden hacer que el tumor vuelva a crecer, provocando que el cáncer recaiga o se propague. Por lo tanto, un fármaco que se dirija específicamente a las células madre cancerosas podría mejorar drásticamente las posibilidades de éxito del tratamiento.
Nuestro equipo es uno de los pocos en el mundo que puede identificar células madre cancerosas en tumores de cerebro, colon y ovario. Además, hemos desarrollado ensayos que pueden probar con precisión la eficacia de los fármacos candidatos para matar estas células. Nuestros datos preliminares sugieren que nuestros principales candidatos a fármacos pueden inhibir el crecimiento de células madre cancerosas en cultivo y bloquear la iniciación de tumores en modelos animales. Es importante destacar que nuestros candidatos a fármacos parecen funcionar a través de mecanismos que son diferentes de los empleados por la quimioterapia actual, lo que significa que nuestros fármacos representan un enfoque nuevo y potencialmente muy eficaz para el tratamiento del cáncer. Durante los próximos años, proponemos completar nuestro desarrollo y estudios preclínicos de estos medicamentos para que puedan comenzar las pruebas en pacientes con cáncer.
Declaración de beneficio para California:
Nuestra propuesta puede beneficiar al estado de California de cuatro maneras importantes. En primer lugar, los tumores sólidos causan una morbilidad y mortalidad significativas. Proponemos desarrollar 2-3 nuevos medicamentos en investigación (IND) para tratar tumores de colon, cerebro y ovario, que a menudo son difíciles de tratar con terapias convencionales y están asociados con malos pronósticos. Por lo tanto, los IND propuestos deberían generar una menor carga para el sistema de salud de California. El segundo beneficio surge de nuestro novedoso enfoque para el desarrollo de fármacos, una ruta que otros investigadores pueden emular. La mayoría de los medicamentos contra el cáncer dirigidos fracasan en los ensayos clínicos, a pesar de nuestro creciente conocimiento de las causas moleculares y celulares del cáncer. Estos fracasos indican que existen factores que limitan la velocidad en la forma en que la investigación básica se traduce actualmente en el descubrimiento y desarrollo de fármacos contra el cáncer. Uno de esos factores puede estar relacionado con una nueva hipótesis importante sobre la tumorigénesis, que afirma que una población menor de células iniciadoras de cáncer (CIC) impulsa el crecimiento tumoral en masa. Estos CIC parecen sobrevivir a las terapias existentes que matan la mayoría de las células tumorales y, por lo tanto, pueden iniciar recaídas y metástasis. Un segundo factor limitante de la tasa puede ser la heterogeneidad que existe tanto entre los diferentes tipos de tumores como dentro de ellos. Ambos factores de "cuello de botella" pueden obviarse mediante la caracterización molecular y la comparación de CIC y células tumorales en masa. Conocer las características que distinguen a los CIC de las células tumorales masivas facilitará un plan de desarrollo de fármacos específico que optimice las posibilidades de éxito clínico. Hemos ideado una estrategia de este tipo basada en la integración de soluciones a estos factores limitantes en una plataforma de descubrimiento de fármacos de última generación. Esta estrategia puede proporcionar una base para la rápida extensión de nuestro enfoque al tratamiento de otros tumores sólidos. El tercer beneficio es la vinculación de la identificación del CIC con el resultado clínico. La capacidad de aislar y propagar CIC a partir de tumores sólidos es una innovación reciente. Realizaremos un exhaustivo examen genético de las alteraciones de estas células que dan lugar a la oncogénesis. Debido a que pretendemos llevar a cabo este trabajo en paralelo con la caracterización de muestras de tumores de pacientes con resultados clínicos documentados, podremos correlacionar la naturaleza de CIC particulares con similitudes/diferencias entre tumores humanos de una manera que identifique características estadísticamente relacionadas con malos resultados. Esta información permitirá la selección y validación de medicamentos adicionales para que se establezca una línea de compuestos cada vez más refinados incluso si los intentos iniciales fracasan en la clínica. El cuarto beneficio coincide directamente con el enfoque de la sólida industria biotecnológica de California en medicamentos para abordar necesidades médicas no satisfechas. Nuestros datos y métodos se publicarán y estarán fácilmente disponibles, por lo que podrán ser aplicados por empresas de biotecnología existentes y emergentes. Se deben lograr grandes avances en nuevas terapias dirigidas para tratar tumores sólidos, ampliando la experiencia en desarrollo de fármacos del estado.
