Os inibidores da tirosina quinase Bcr-Abl (TKIs) são a terapia de primeira linha para a maioria dos pacientes com leucemia mieloide crônica (LMC). Mais de 90% dos casos de LMC são causados por uma anormalidade cromossômica que resulta na formação do chamado cromossomo Filadélfia. Esta anormalidade foi descoberta por Peter Nowell em 1960 e é uma consequência da fusão entre o gene da tirosina quinase Abelson (Abl) no cromossomo 9 e o gene do cluster de ponto de quebra (Bcr) no cromossomo 22, resultando em um oncogene quimérico (Bcr-Abl) e em uma tirosina quinase Bcr-Abl constitutivamente ativa que tem sido implicada na patogênese da LMC. Compostos foram desenvolvidos para inibir seletivamente a tirosina quinase.
Antes da aprovação pelo Food and Drug Administration (FDA) dos EUA em 2001 do imatinib, não havia fármacos disponíveis para alterar a progressão natural da LMC. Apenas fármacos citotóxicos como bussulfano, hidroxiureia ou interferon-alfa (rIFN-α) eram utilizados. Embora o primeiro inibidor de TKI Bcr-Abl tenha sido nomeado "a bala mágica" para curar o câncer pela revista Time, uma segunda geração de TKIs Bcr-Abl foi subsequentemente desenvolvida para combater a resistência inicial que surgiu.
Novas formas de resistência podem surgir como: mutações de sentido trocado dentro do domínio da quinase Abl, superexpressão de Bcr-Abl, aumento da produção de proteínas plasmáticas transmembrana, ou a ativação constitutiva de moléculas de sinalização a jusante, como as quinases da família Src.
Os TKIs Bcr-Abl também estão sendo investigados como potenciais tratamentos modificadores da doença para a doença de Parkinson. Embora os resultados iniciais tenham mostrado eficácia modesta, estudos adicionais envolvendo representantes altamente potentes desta classe de fármacos são necessários.
História A LMC tem um alvo molecular bem definido e terapias relativamente seletivas visando esse alvo, o que não é o caso da maioria dos cânceres e quimioterapias atuais. O Bcr-Abl foi considerado um alvo altamente atraente para intervenção farmacológica, uma vez que o gene de fusão Bcr-Abl codifica uma quinase constitutivamente ativada. A descoberta de fármacos que visavam especificamente o sítio de ligação do ATP de uma única quinase foi considerada uma tarefa bastante desafiadora, uma vez que centenas de proteínas quinases eram conhecidas no genoma humano. Na presença de TKI, a ligação do ATP é bloqueada, a fosforilação é prevenida e as células que expressam Bcr-Abl ou têm uma desvantagem de crescimento seletiva ou sofrem morte celular por apoptose.
Devido à crescente resistência e intolerância ao imatinib, foram feitos esforços para desenvolver novos fármacos que pudessem inibir a tirosina quinase Bcr-Abl. Isso levou à descoberta de fármacos de segunda geração. Enquanto a triagem de fármacos foi usada para desenvolver o imatinib, os TKIs de segunda geração foram desenvolvidos com uma abordagem de desenho de fármacos racional devido ao aumento do conhecimento em biologia estrutural da tirosina quinase Bcr-Abl.
Primeira geração Imatinib (STI571) O imatinib (Gleevec) foi descoberto em 1992 e é considerado um fármaco de primeira geração, pois é o primeiro inibidor da tirosina quinase Bcr-Abl a ser usado no tratamento da LMC.
Desenvolvimento thumb|direita|510px|Evolução da Pirimidina A para o imatinib No desenvolvimento do imatinib, a estrutura da tirosina quinase Bcr-Abl desempenhou um papel limitado porque era desconhecida. Uma triagem de alto rendimento de bibliotecas químicas na Novartis foi realizada para identificar uma molécula inicial, que foi chamada de "Pirimidina A". Este composto serviu como composto líder e foi então testado e modificado para desenvolver o imatinib. Com a substituição do grupo imidazol por um grupo benzamido, a especificidade do composto aumentou, enquanto sua atividade como inibidor de quinase permaneceu a mesma. Subsequentemente, a introdução de um substituinte metil orto ao grupo pirimidinil-amino aumentou a potência.
Ligações externas thumb|direita|510px|Imatinib em seu sítio de ligação Desde então, estudos cristalográficos revelaram que o imatinib se liga ao domínio da quinase Abl apenas quando o domínio adota a conformação inativa ou "fechada". É aqui que o rico em glicina, loop de ligação do fosfato P (P-loop) se dobra sobre o sítio de ligação do ATP e o loop de ativação adota uma conformação na qual oclui o sítio de ligação do substrato e interrompe o sítio de ligação do fosfato do ATP para bloquear a atividade catalítica da enzima. A mudança da tríade AspPheGly (DFG) na extremidade N-terminal do loop de ativação resulta na exposição de uma bolsa de ligação que pode ser utilizada por inibidores. Esta conformação é referida como DFGout.
O imatinib se liga ao domínio Abl através de seis interações de ligação de hidrogênio. Isso estabiliza o complexo imatinib Bcr-Abl e impede que o ATP atinja seu sítio de ligação. As ligações de hidrogênio envolvem a piridina-N e a cadeia principal-NH de Met-318, a aminopirimidina e a hidroxila da cadeia lateral de Thr-315, a amida-NH e o carboxilato da cadeia lateral de Glu-286, a carbonila e a cadeia principal-NH de Asp-381, a metilpiperazina protonada com os átomos de carbonila da cadeia principal de Ile-360 e His-361. Além disso, uma série de interações de van der Waals contribuem para a ligação. Uma bolsa hidrofóbica é formada pelos aminoácidos Ile-293, Leu-298, Leu-354 e Val-379 em torno do anel fenil adjacente ao grupo metil-piperazinil do imatinib. Na época de sua descoberta, na ausência de informação estrutural, nenhuma explicação clara para a impressionante seletividade do imatinib pôde ser encontrada.
Embora o tratamento de primeira geração tenha alcançado uma taxa de resposta extremamente alta e uma baixa taxa de recaída em pacientes com LMC, alguns pacientes experimentam resistência ou intolerância ao imatinib.
Resistência a fármacos A resistência a fármacos é a principal força motriz na continuação da pesquisa e desenvolvimento de TKIs Bcr-Abl. Pouco após a introdução do imatinib, os investigadores começaram a descrever várias linhagens celulares derivadas in vitro com resistência ao fármaco. Isso foi rapidamente seguido pela descrição clínica de células resistentes ao imatinib em pacientes, o que resultou em esforços para entender melhor a biologia por trás dessas observações. As avaliações da resposta terapêutica do imatinib em pacientes com LMC são baseadas no cumprimento de marcos hematológicos, citogênicos e moleculares. Os pacientes que não conseguem atingir as respostas definidas em pontos de tempo predefinidos são descritos como primariamente resistentes à terapia, e aqueles que perdem marcos previamente obtidos na regressão da doença são denominados secundariamente resistentes. Antes de tirar uma conclusão, é importante considerar que dados retrospectivos mostraram uma alta incidência de não adesão ao imatinib em pacientes com LMC e isso pode levar a resultados clínicos indesejados. thumb|direita|500px|Mecanismos comuns de resistência aos TKIs Em geral, a resistência ao imatinib pode ser subdividida em mecanismos dependentes e independentes de Bcr-Abl. Os mecanismos dependentes de Bcr-Abl incluem superexpressão ou amplificação do gene Bcr-Abl e mutações pontuais dentro do domínio da quinase Bcr-Abl que interferem na ligação do imatinib. Os mecanismos independentes de Bcr-Abl incluem fatores que influenciam a concentração de imatinib dentro da célula, por exemplo, por alterações no influxo e efluxo do fármaco e ativação de vias independentes de Bcr-Abl, como membros da família da quinase Src. A resistência ao imatinib também pode ser produzida por outros mecanismos que não serão mencionados aqui, pois a importância desses mecanismos ainda permanece uma questão devido à falta de dados clínicos.
Mecanismos dependentes de Bcr-Abl de resistência Duplicação de Bcr-Abl Os primeiros relatos de resistência ao imatinib descreveram um desenvolvimento de amplificação do oncogene. Isto é, o gene que codifica a tirosina quinase Bcr-Abl patogênica é duplicado na sequência de DNA, levando a uma maior expressão do patógeno. O aumento da dose de imatinib poderia superar esse tipo de resistência, desde que efeitos adversos graves ou intoleráveis não fossem produzidos.
Mutação de Bcr-Abl Mutações pontuais podem causar substituições de aminoácidos dentro do domínio da quinase da proteína Bcr-Abl e interromper o sítio de ligação do imatinib na tirosina quinase, resultando em uma perda de sensibilidade ao fármaco. Essas mutações normalmente afetam a estrutura da proteína Bcr-Abl, levando à interrupção de pontos de contato críticos entre o fármaco e a proteína Bcr-Abl ou à indução de uma mudança conformacional, resultando em uma proteína à qual o imatinib não consegue se ligar.
As frequências mutacionais parecem aumentar à medida que a doença, LMC, progride da fase crônica para a fase blástica. As mutações mais importantes são as mutações do P-loop e a mutação T315I. Mutações em outros sítios da quinase também foram relatadas, por exemplo, na hélice C, domínio SH2, sítio de ligação do substrato, loop de ativação e lobo C-terminal. Algumas dessas mutações têm significado clínico, mas nenhuma tanto quanto as mutações do P-loop e T315I.
Mutação T315I A T315I é uma mutação única devido à sua resistência a todos os inibidores Bcr-Abl aprovados, antes do ponatinib. É causada por uma única substituição de citosina por timina (C → T) de par de bases na posição 944 da sequência do gene Abl (códon '315' da proteína Abl), resultando na substituição do aminoácido Treonina por Isoleucina nessa posição - daí 'T315I'. Esta substituição elimina uma molécula de oxigênio crítica necessária para a ligação de hidrogênio entre o imatinib e a quinase Abl, e também cria impedimento estérico para a ligação da maioria dos TKIs. Quando descoberta, estimou-se que 6 em cada 9 casos de LMC em estágio avançado com resistência ao imatinib carregavam essa mutação. A T315I produz a maior magnitude de resistência de qualquer mutação tanto ao imatinib quanto aos TKIs de segunda geração. O ponatinib (Iclusig) da Ariad foi aprovado em 2013 para uso como tratamento de segunda linha para LMC e é o único TKI licenciado que se liga com sucesso à quinase mutada T315I.
Mutações do P-loop A estrutura do Bcr-Abl contém dois loops flexíveis, o P-loop de ligação do ATP e o loop de ativação. Esses loops têm arranjos específicos na conformação inativa do Bcr-Abl que estabilizam a conformação basal. Mutações nesses loops desestabilizam o arranjo dos loops de modo que o domínio da quinase não pode assumir a conformação inativa necessária para a ligação do imatinib. Mutações na região do P-loop são as mais comuns, representando 36-48% de todas as mutações. Há dados clínicos indicando que as mutações Bcr-Abl no P-loop são 70-100 vezes menos sensíveis ao imatinib em comparação com o Bcr-Abl nativo.
Mecanismos independentes de Bcr-Abl de resistência Mecanismos adicionais foram postulados para descrever a resistência observada em vários sistemas modelo, embora nenhum tenha sido claramente identificado como uma fonte única de resistência clínica.
Efluxo de fármacos causado por glicoproteínas P Algumas investigações em linhagens celulares mostraram que a resistência ao imatinib pode ser parcialmente devida a um aumento na expressão da bomba de efluxo glicoproteína P. Utilizando agentes que inibem a atividade da glicoproteína P, a suscetibilidade ao imatinib foi restaurada em alguns casos.
Importação de fármaco pelo transportador de cátions orgânicos 1