Бремя онкологических заболеваний продолжает расти во всем мире, приводя к огромным физическим, эмоциональным и финансовым последствиям для отдельных людей, семей и системы здравоохранения в целом. По официальным данным Всемирной организации здравоохранения, ежегодно в мире злокачественные новообразования диагностируются у более чем 14 миллионов человек, большинство которых проживают в странах с низким и средним уровнем дохода. Число смертей, обусловленных злокачественными новообразованиями, в странах с низким и средним уровнем дохода превышает количество случаев смерти от ВИЧ/СПИДа, туберкулеза и малярии вместе взятых. В 2019 г. в Российской Федерации впервые выявлен 640 391 случай злокачественных новообразований. Прирост данного показателя по сравнению с 2018 г. составил 2,5%. На конец 2019 г. в территориальных онкологических учреждениях России состояли на учете 3 928 338 пациентов (2018 г. — 3 762 218) [1]. Несмотря на значительные достижения современной онкологии, проблема эффективной терапии у пациентов со злокачественными новообразованиями (ЗНО) остается актуальной и у нас, и за рубежом. Учеными ведется непрерывный поиск новых терапевтических мишеней, новых химических соединений, существующие же методики и схемы лекарственной терапии перманентно совершенствуются.

Одним из перспективных направлений в лечении ЗНО является воздействие на сигнальный путь NF-κB. Транскрипционный фактор NF-κB играет ключевую роль в различных физиологических процессах, таких как иммунный ответ, клеточная пролиферация, клеточный апоптоз и воспаление. Участие сигнальных путей, регулируемых NF-κB, в канцерогенезе, ангиогенезе, в том числе и в устойчивости опухолей к химио- и радиотерапии, делает его одной из перспективных мишеней направленного фармакологического воздействия при терапии рака [2].

Существует множество соединений, эффективность которых экспериментально доказана. Однако сложность прохождения доклинических и клинических исследований молекул-кандидатов в том, что сигнальный путь NF-κB задействован в большом количестве жизненно важных процессов, протекающих в клетке в норме, поэтому клиническое применение большинства NF-κB ингибиторов до сих пор лимитировано ввиду их мультитаргетности и связанными с этим серьезными побочными эффектами [2][3]. Однако профессором Казуо Умезава (Япония) и соавт. был разработан высокопотентный и специфичный низкомолекулярный ингибитор NF-κB под названием дегидроксиметил­эпоксихиномицин (DHMEQ), основанный на структуре эпоксихиномицинов, которые являются антибиотиками со слабой противовоспалительной активностью, полученными из бактерий Amicolatopsis. Он ингибирует активность NF-κB и в то же время не проявляет ярко выраженной токсичности на животных [4, 5].

DHMEQ синтезируется в виде рацемической формы из 2,5-диметоксианилина в 5 этапов [5]. Затем, после хирального разделения с использованием липазы [6], получается (-)-DHMEQ, который примерно в 10 раз сильнее ингибирует NF-κB по сравнению с (+)-DHMEQ [6][7]. Первая фармакологическая активность была выявлена в связи с противовоспалительными свойствами его предшественников — DHMEQ снимает воспаление, что было показано на мышиной модели коллаген-индуцированного ревматоидного артрита после внутрибрюшинного введения препарата [8].

В настоящее время (-)-DHMEQ используется в основном в лабораторных экспериментах in vitro, в то время как рацемический DHMEQ — в экспериментах на животных [9]. Как уже было сказано, DHMEQ показал способность ингибировать активность NF-κB, что связано с его способностью препятствовать ядерной транслокации NF-κB, а также с его способностью уменьшать ДНК-связывающую активность этого транскрипционного фактора [10][11]. Это было продемонстрировано на модели TNF-α индуцированной активности NF-κB в клетках линии Jurkat — человеческой Т-клеточной миеломы. Обнаружено, что ингибирование TNF-индуцированной активности NF-κB и ДНК-связывающей активности NF-κB происходит не за счет фосфорилирования и деградации IκB, а за счет ингибирования ядерной транслокации и аккумуляции cубъединицы NF-κB — p65. В то же время обнаружено, что DHMEQ не препятствует ядерной транслокации Smad2 и Т-клеточного антигена и не ингибирует TNF-зависимую активацию JNK, но тем не менее синергично с TNF-α индуцирует апоптоз в клетках линии Jurkat. Позднее физико-химическими методами in vitro было показано, что ингибирование активности NF-κB происходит за счет ковалентного связывания молекулы с p65-субъединицей NF-κB, только если она содержит высококонсервативный домен гомологии с Rel (Rel homology domain) и сигнал ядерной локализации (NLS). С помощью поверхностного плазмонного резонанса показано, что эквимолярное связывание (1:1) DHMEQ и белка полностью ингибирует присоединение этого белка к ДНК [12].

Теоретические данные об активности сигнального пути NF-κB при развитии солидных опухолей и гемобластозов дали начало многим экспериментальным работам по исследованию противоопухолевой активности DHMEQ [2][13–21]. Обнаружено, что DHMEQ cнижает активность NF-κB в клетках рака мочевого пузыря линии K-19-19 за счет ингибирования транслокации в ядро, дозозависимо супрессирует клеточную выживаемость и продукцию цитокинов [22], уменьшает объем опухолей в мышиных in vivo моделях рака мочевого пузыря, увеличивает апоптоз раковых клеток, уменьшает плотность микрососудов, ангиогенез и уровень BDNF [23]. В клетках почечной карциномы линии KU-19-20, в которых клеточная пролиферация строго ассоциирована с продукцией сурвинина и индуцируется фактором роста IGF-1, DHMEQ и INF-g в комбинации значительно ингибировали рост клеток и экспрессию этого белка [24]. Внутрибрюшинное введение DHMEQ иммунодефицитным мышам с привитым раком щитовидной железы значительно ингибировало рост опухоли, без каких-либо побочных эффектов. Гистологические срезы этих опухолей показали наличие апоптоза опухолевых клеток в экспериментальных группах [25]. Также in vivo показано, что внутрибрюшинное введение ингибирует рост рака щитовидной железы с BRAF-мутацией, который имеет высокую вероятность метастазирования [26]. DHMEQ успешно проявил себя в in vivo экспериментах на мышах в отношении рака поджелудочной железы в монорежиме [27] и в комбинации с гемцитабином проявил синергический противоопухолевый эффект, уменьшая количество вновь образованных сосудов, процессы метастазирования, экспрессию металлопротеиназы MMP-9 и IL-8 [28].

Т-клеточная лимфома взрослых, вызванная Т-лимфотропным вирусом человека первого типа (HTLV-1), практически полностью резистентна к химио­терапии. Конститутивная активация NF-κB при данном заболевании происходит через вирусный Tax-белок, несмотря на то что данный белок не экспрессируется опухолевыми клетками. DHMEQ проявляет противоопухолевый эффект у мышей в отношении Т-клеточной лимфомы независимо от экспрессии Tax-белка [28–30]. DHMEQ также показал эффективность в экспериментах против множественной миеломы мышей [31], лимфомы Ходжкина [32], лимфобластоидных клеток, индуцированных вирусной инфекцией Эпштейна — Барр [33].

Рак яичников (РЯ) характеризуется высоким потенциалом к метастазированию. Для определения способности DHMEQ останавливать процесс инвазии опухолевых клеток при РЯ использовались две клеточные линии: RMG1, в клетках которой происходит конститутивная экспрессия NF-κB, и ES-2, где активацию NF-κB индуцировали с помощью TNF-α [34]. Клетки данных линий тестировались методом детекции процесса инвазии в камере Бойдена, покрытых матригелем. Оказалось, что клетки линии RMG1 обладают высокой способностью к инвазии, и DHMEQ ингибирует инвазию в той же концентрации, в какой он ингибирует активность NF-κB этих клеток, не проявляя токсических эффектов. Далее было изучено действие DHMEQ на способность модулировать экспрессию хемокина CXCL12 и его рецептора CXCR4 [35]. Система CXCL12/CXCR4 считается важным фактором в формировании вторичных опухолевых очагов. Хемокин CXCL12 способен привлекать раковые клетки, обладающие рецептором CXCR4 на поверхности мембраны, тем самым стимулируя их миграцию и дальнейшие процессы метастазирования. Совместное администрирование RMG1 клеток с DHMEQ приводило к уменьшению экспрессии CXCL12 и его рецептора в дозозависимой манере, что опосредованно может говорить о возможной регуляторной функции NF-κB сигналинга в процессах метастазирования при РЯ. В подтверждение этого предположения была сделана серия экспериментов с помощью антисенс-РНК — CXCR4-siRNA, где наблюдался сравнительно идентичный эффект «нокдауна» гена CXCR4, который проявлялся в снижении секреции нескольких белков, таких как ММР-9 и uPA, связанных с инвазией [34].

Исследования противоопухолевой активности DHMEQ в отношении рака молочной железы проводились с использованием клеточных линий человеческого рака молочной железы MDA-MB-231 и MCF-7 [36]. Клетки выбранных линий инъецировали иммунодефицитным мышам. Внутрибрюшинное введение DHMEQ способствовало ингибированию роста опухолей без проявления каких-либо токсичных эффектов. В экспериментах с гормонорезистентной линией MDA-MB-231, отличающейся конститутивной активностью NF-κB, DHMEQ полностью ингибировал активность данного транскрипционного фактора. DHMEQ ингибировал TNF-α-индуцированную активность NF-κB в клетках гормоночувствительной линии MCF-7. Процесс ингибирования был связан не с классической деградацией IκB, а с блокированием ядерной транслокации обоих путей p65/p50 и RelB/p52. Также DHMEQ ингибировал секрецию константно-экспрессирующихся в клетках этой линии цитокинов IL-6 и IL-8. Иммуногистохимическими методами на срезах гормоночувстительной опухоли (MCF-7) обнаружено ингибирование процессов ангиогенеза в экспериментальных группах, а также наличие апоптоза раковых клеток [36].

На клетках линии T47D человеческого рака молочной железы показано влияние DHMEQ на экспрессию галектин-3-связывающего белка (G3BP), который представляет собой секреторный гликопротеин 90K, первоначально идентифицированный как антиген, ассоциированный с опухолью при РМЖ. G3BP высокогликозилирован и взаимодействует с компонентами внеклеточного матрикса, такими как фибронектин и бета-1-интегрин, но не с коллагеном I [37], вследствие чего возникло предположение, что G3BP, взаимодействуя с бета-1-интегрином и фибронектином, является посредником клеточной фибронектин-адгезии. DHMEQ ингибирует как TNF-альфа-индуцированную экспрессию G3BP, так и клеточную адгезию в линии T47D человеческих клеток рака молочной железы. Было обнаружено, что снижение G3BP подавляло адгезию, а его избыточная экспрессия адгезию увеличивала. Также было продемонстрировано, что повышенная адгезия с фибронектином происходит в NF-κB-зависимой манере и усиливает активность метастатических раковых клеток [37].

Многочисленные данные подтверждают, что рак-инициирующие клетки или раковые стволовые клетки, составляющие лишь малую часть гетерогенной популяции опухолевых клеток, имеют более выраженную способность к формированию опухоли, чем другие раковые клетки, а также, подобно обычным стволовым клеткам, обладают способностью к самообновлению и возможностью продуцировать дифференцированную дочернюю клетку с высокой пролиферативной активностью [19][38–42]. Значительную роль в этом процессе играет транскрипционный фактор NF-κB [19][42][43]. В паттерне клеток РМЖ популяция, обладающая поверхностными маркерами CD−/low и CD44+, как оказалось, содержит большее количество рак-инициирующих клеток по сравнению с популяцией CD24high/CD44high [44]. Экспрессионные профили показали, что в клетках данной популяции регуляция активации происходит по TGF-β-зависимым сигнальным путям [45]. Системные методы анализа профилей генной экспрессии позволили выявить новые сигнальные пути, потенциально активированные в рак-инициирующих клетках [46]. Обнаружена ранее неизвестная активность NF-κB-пути и новые возможные мишени для фармакологического воздействия. Экспериментальные доказательства данного заключения были основаны на изучении активности p65 субъединицы NF-κB в малой популяции CD24−/low/CD44+, изолированной с помощью сортинга из клеточных линий рака молочной железы HCC1945 и MCF7 [46]. Клетки популяции CD24−/low/CD44+, обладающие высоким уровнем активации NF-κB, в дальнейших экспериментах были трансплантированы мышам линии NOD/SCID для оценки их канцерогенного эффекта и оценки противоопухолевого эффекта DHMEQ с помощью люциферазно-репортерной системы. Опухоли, образованные популяцией CD24−/low/CD44+, были значительно большего размера, чем образованные контрольной популяцией CD24+/CD44+. DHMEQ, введенный внутрибрюшинно на второй день после трансплантации клеток, значительно ингибировал рост опухолей, подтверждая роль NF-κB в процессе образования опухоли рак-инициирующими клетками [47].

Изучение различных форм рака предстательной железы (РПЖ) позволило выявить, что гормонорезистентные клетки РПЖ человека обладают повышенной экспрессией таких цитокинов, как IL-1a, IL-2 и IL-6, которые играют существенную роль в развитии и росте опухоли [48]. В частности, клетки линий JCA-1 и PC-3 гормонорезистентного РПЖ человека секретируют большое количество IL-6, экспрессия которого регулируется экзогенным TNF-α [49]. Одним из сигнальных путей, играющих критическую роль в регуляции цитокин-индуцированной экспрессии генов, является NF-κB-путь [50]. Как уже говорилось выше, клетки гормонорезистентных форм РПЖ обладают конститутивной экспрессией NF-κB, вследствие чего TNF-α не обладает цитотоксическим эффектом на клетки данных линий. Эти данные подтверждают гипотезу об участии NF-κB-сигнального пути в развитии резистентности к химиотерапии при лечении гормонорезистентных форм РПЖ, что было подтверждено в серии экспериментов in vitro. DHMEQ дозозависимо ингибировал рост гормонорезистентных клеток линий DU145, JCA-1 и PC-3, увеличивал их апоптотический индекс, не проявляя при этом токсических эффектов. C помощью люциферазно-репортерной системы было продемонстрировано ингибирование активации NF-κB в клетках этих линий. В то же время действие препарата на гормоночувствительные клетки линии LNCaP не показало значительного уменьшения в росте клеток, что подтверждает более эффективное использование DHMEQ при действии на гормонорезистентные формы РПЖ, где присутствует конститутивная активация транскрипционного фактора NF-κB. Также на клеточной линии JCA-1 было показано, что ингибирование происходит не за счет модулирования ингибиторного белка — IκBa, а за счет подавления ДНК-связывающей активности NF-κB. В исследованиях на животных моделях использовались бестимусные мыши, инъецированные клетками человеческого гормонорезистентного РПЖ JCA-1. Внутрибрюшинное введение DHMEQ приводило к значительному уменьшению объема опухолей уже на 21-й день после первого введения, при этом не влияя на вес животных в сравнении с контролем [50].

Исследование сывороточного уровня IL-6 у 98 пациентов с гормонорезистентным РПЖ показало строгую корреляцию между продукцией этого цитокина и синдромом кахексии [44]. Было установлено, что DHMEQ значительно снижает секрецию IL-6 у иммунодефицитных мышей в эксперименте с клетками РПЖ человека линии JCA-1. Внутрибрюшинное введение DHMEQ также способствовало снижению скорости потери массы тела, улучшению показателей гематокрита, сывороточных триглицеридов и альбумина в сравнении с контрольными группами [32].

DHMEQ может оказывать положительный терапевтический эффект в отношении метастазов у животных как в монорежиме, так и в комбинации с известными противораковыми средствами [46]. Например, известно, что активация NF-κB вовлечена в процесс метастазирования при раке поджелудочной железы [23]. В эксперименте бестимусные мыши с ксенотранс­плантатом клеточной линии AsPC-1 (аденокарцинома поджелудочной железы человека), введенным в воротную вену, подверглись терапии DHMEQ и гемцитабином (GEM), по отдельности и в комбинации. Комбинированная терапия GEM+DHMEQ показала более выраженное противоопухолевое действие, чем использование этих препаратов в монорежимах. Индукция апоптоза в метастатических очагах была выраженнее в группе DHMEQ+GEM. Кроме того, комбинированная терапия значительно снизила и отрегулировала уровень экспрессии матриксных металлопротеиназ (ММР)-9 мРНК в AsPC-1-клетках. Количественная ПЦР с обратной транскрипцией показала, что DHMEQ в монорежиме заметно подавлял экспрессию IL-8 и (ММР)-9, в то время как гемцитабин вызывал умеренное снижение экспрессии фактора роста эндотелия сосудов в метастатических очагах. Эти результаты показывают, что DHMEQ может оказывать противоопухолевое действие как ингибируя ангиогенез и инвазию клеток опухоли, так и путем индукции апо­птоза. Комбинированная терапия DHMEQ+GEM также показала потенциальную эффективность [24].

Исследования канцерогенеза приводят к обнаружению новых звеньев патогенеза, воздействие на которые открывает возможности для проведения эффективной терапии. DHMEQ как ингибитор NF-κB демонстрирует высокую противовоспалительную и противоопухолевую активности во множестве экспериментов как in vitro, так и in vivo. По сравнению с классическими ингибиторами NF-κB DHMEQ имеет ряд преимуществ. Это первый ингибитор NF-κB, который ковалентно связывается со специфическим цистеиновым остатком Сys38 канонических и неканонических компонентов активации NF-κB. DHMEQ эффективно ингибирует данный сигнальный путь, присоединяясь сразу к нескольким Rel-белкам, быстро проникает в клетку и долговременно блокирует NF-κB без каких-либо побочных эффектов. Таким образом, по своим совокупным характеристикам DHMEQ является перспективной молекулой для разработки на ее основе новых эффективных противоопухолевых лекарственных средств.