Рапамицин (Сиролимус)

Фармакологическая группа: иммунодепрессивные препараты
Фармакологическое действие: Сиролимус ингибирует активацию Т-лимфоцитов за счет блокирования кальций-опосредованной и кальций-независимой внутриклеточной передачи сигнала. Данные исследований свидетельствуют о том, что механизм действия сиролимуса отличается от механизма действия циклоспорина, такролимуса и других иммунодепрессантов. Согласно экспериментальным данным, сиролимус связывается со специфическим цитозольным белком иммунофилином, FK-связывающим белком-12 (FKPB-12), и комплекс FKPB-12-сиролимус подавляет активацию фермента - киназы, который является мишенью для рапамицина в организме млекопитающих (mTOR - mammalian Target of Rapamycin) и имеет принципиально важное значение для развития клеточного цикла. Ингибирование mTOR приводит к блокировке нескольких специфичных путей, по которым происходит передача сигнала. В конечном итоге ингибируется активация лимфоцитов, приводящая к иммуносупрессии. Систематическое (IUPAC) название: (3S, 6R, 7E, 9R, 10R, 12R, 14S, 15E, 17E, 19E, 21S, 23S, 26R, 27R, 34aS) -9,10,12,13,14,21,22,23,24,25,26 , 27,32,33,34,34- гексадекагидро -9 ,27 -диокси -3- [(1R) -2 - [(1S , 3R, 4R )-4- гидрокси-3- метоксициклогексил ] - 1-метилэтил] -10,21 -диметокси- 6 , 8,12,14,20,26 - гексаметил -23 ,27 -эпокси- 3H -пиридо [ 2,1-с ] [1,4] - оксаазациклогентриаконтин -1 , 5,11,28,29 (4H , 6H, 31H ) - пентон
Правовой статус: ℞ доступен только по рецепту (США)
Применение: перорально
Биодоступность: 20%; после приема пищи, богатой жирами, биодоступность снижается
Связывание с белками: 92%
Метаболизм: печень
Период полураспада: 57-63 часа
Выделение: в основном фекальное
Формула: C51H79NO13
Мол. масса: 914,172 г / моль

Сиролимус (Рапамицин) - иммунодепрессант, используемый для предотвращения отторжения органов при трансплантации, особенно при трансплантации почек. Препарат предотвращает активацию Т-клеток и В-клеток путем ингибирования их ответа на интерлейкин-2 (IL- 2). Сиролимус также используется в качестве защитного покрытия коронарных стентов. Бразильские исследователи впервые обнаружили макролид Сиролимус как продукт бактерий Streptomyces hygroscopicus из образца почвы с острова Пасхи (остров Рапа-Нуи). В сентябре 1999 года препарат был одобрен FDA и в настоящее время выпускается компанией Pfizer (ранее Wyeth) под торговым наименованием Rapamune. Изначально Сиролимус разрабатывался в качестве противогрибкового средства. Однако, когда было обнаружено, что препарат имеет мощные иммуносупрессивные и антипролиферативные свойства, его перестали использовать в этих целях. Было доказано, что Сиролимус способствует продлению жизни у мышей и также может использоваться для лечения некоторых видов рака.

В отличие препарата со схожим названием, Такролимуса, Сиролимус не является ингибитором кальциневрина, однако оказывает аналогичное подавляющее действие на иммунную систему. Сиролимус подавляет ответ на интерлейкин-2 (IL-2), блокируя тем самым активацию Т- и В-клеток. В противоположность этому, Такролимус ингибирует секрецию IL-2. Механизм действия Сиролимуса заключается в связывании цитозольного белка FK- связывающего белка 12 (FKBP12), аналогично Такролимусу. В отличие от комплекса Такролимус-FKBP12, который ингибирует кальциневрин (PP2B), комплекс Сиролимус-FKBP12 ингибирует мишень Рапамицина у млекопитающих (mТOR, Рапамицин - это прежние названия Сиролимуса), непосредственно связывая МТор комплекс 1 (mTORC1). mTOR также называют FRAP (FKBP-Рапамицин ассоциированный белок), RAFT (цель Рапамицина и FKBP), RAPT1 или SEP. Более ранние названия FRAP и RAFT отражают тот факт, что Сиролимус должен сначала связывать FKBP12 и только комплекс FKBP12 - Сиролимус может связывать mTOR. Тем не менее, в настоящее время общепринятым названием является mTOR, так как Tor был впервые обнаружен в ходе генетических и молекулярных исследований мутантов Saccharomyces cerevisiae, устойчивых к Сиролимусу, что определяет FKBP12, Tor1 и Тог2 в качестве целей Сиролимуса и обеспечивает надежное связывание и ингибирование Tor1 и Тог2 комплексом FKBP12 - Сиролимус.

Основное преимущество Сиролимуса перед ингибиторами кальциневрина - его низкая токсичность для почек. У пациентов, перенесших пересадку органов, долгосрочно принимающих ингибиторы кальциневрина, часто развиваются нарушения функций почек или хроническая почечная недостаточность; этого можно избежать, применяя Сиролимус. Препарат особенно полезен пациентам, перенесшим трансплантацию почек при гемолитико-уремическом синдроме, так как при использовании ингибитора кальциневрина это заболевание может вновь развиться в трансплантированной почке. Однако 7 октября 2008 года FDA утвердило изменения в маркировке по безопасности Сиролимуса, с целью предупредить потребителей о риске снижения функции почек, связанном с его использованием. Сиролимус также может использоваться отдельно или в сочетании с ингибиторами кальциневрина, например, Такролимусом и/или микофенолат мофетилом, что дает возможность использовать свободные от стероидов схемы иммуносупрессии. Возможными побочными эффектами Сиролимуса могут быть ухудшение заживления ран и тромбоцитопения, поэтому в некоторых трансплантационных центрах препарат не применяют сразу же после операции по трансплантации, а дают его пациенту только по истечению нескольких недель или месяцев после операции. Еще не была определена роль, которую препарат играет в иммуносупрессии, и в настоящее время по этому вопросу проводится ряд клинических испытаний. У разных пациентов Сиролимус по-разному всасывается из кишечника в кровь, при этом при одинаковой дозировке воздействие препарата на некоторых пациентов может быть в восемь раз выше, чем на других. Поэтому следует тщательно следить за уровнями препарата, чтобы убедиться, что пациенты принимают правильную дозировку. Это определяется взятием образца крови перед следующей дозой. К счастью, как Сиролимус (SRL), так и Такролимус (TAC) имеют хорошую корреляцию между уровнями минимальной концентрации и воздействием препаратов, известная как площадь под кривой концентрация-время (SRL: r2 = 0,83; TAC: r2 = 0,82). При одновременном введении фармакокинетические профили SRL и TAC остаются неизменными. Дозозависимое воздействие TAC коррелирует с воздействием SRL (r2 = 0,8), так что эти вещества имеют аналогичную биодоступность.

В качестве покрытия коронарных стентов Сиролимус действует антипролиферативно, предотвращая рестеноз в коронарных артериях после баллонной ангиопластики. Сиролимус в составе полимерного покрытия контролируемо высвобождается во время периода заживления после коронарного вмешательства. Несколько крупных клинических исследований показали, что у пациентов, в стентах которых содержался Сиролимус, наблюдаются более низкие уровни рестеноза, по сравнению с пациентами с обычными металлическими стентами. Компания Cordis, подразделение Johnson&Johnson, занималась выпуском коронарных стентов, содержащих Сиролимус, под торговым наименованием Cypher. Однако высказывались опасения по поводу того, что такие стенты могут повышать риск тромбоза сосудов.

Легочная токсичность является серьезным осложнением, связанным с приемом Сиролимуса, особенно в случае пересадки легких. Механизм интерстициальной пневмонии, вызванной Сиролимусом и другими макролидами - ингибиторами MTOR, неясен, и может не иметь ничего общего с путем MTOR. Развитие интерстициальных легочных заболеваний не зависит от дозы, но чаще встречается у пациентов с первичным основным заболеванием легких.

Как и все иммуносупрессивные препараты, Сиролимус, теоретически, может снижать противоопухолевую активность организма и способствовать развитию некоторых видов рака, что могло бы быть остановлено естественным путем. У пациентов, принимающих иммуносупрессивные препараты, риск развития рака возрастает в 10-100 раз. Как показывает опыт, после 70 месяцев лечения ингибиторами кальциневрина, приблизительно у 10% реципиентов цельных органов развиваются кожные опухоли и лимфомы. Тем не менее, данные по поводу ингибиторов кальциневрина против Сиролимуса и процессов, связанных с УФ-индуцированным канцерогенезом, таких, как репарация ДНК, экспрессия p53 и ММР, в результате различных биохимических механизмов, являются довольно противоречивыми. Люди, проходящие противораковое лечение в настоящее время или в прошлом, имеют повышенный риск прогрессирования опухоли и рецидива, чем пациенты с неповрежденной иммунной системой. Эти общие соображения говорят о необходимости соблюдения осторожности в изучении потенциального действия Сиролимуса по борьбе с раком. Тем не менее, множество исследований показывают, что при правильном расчете дозы, Сиролимус может усиливать иммунный ответ на опухоль или иным образом способствовать регрессии опухоли в клинических испытаниях. У некоторых пациентов после трансплантации Сиролимус вызывал снижение риска развития рака.

Сиролимус ингибирует комплекс протеинкиназы, известный как mTORC1, что опосредует большинство полезных эффектов препарата (в том числе увеличение срока жизни в исследованиях на животных). Сиролимус действует также на связанный комплекс, известный как mTORC2. Нарушение mTORC2 вызывает развитие симптомов, близких к диабету, таких, как снижение толерантности к глюкозе и развитие чувствительности к инсулину.

Биосинтез Рапамициновой коры осуществляется поликетидной синтазой типа I (ПКС) в сочетании с нерибосомной пептидной синтетазой (НРПС). Области, ответственные за биосинтез линейного поликетида Рапамицина, организованы в три мультифермента, RapA, RapB и RapC, которые содержат в общей сложности 14 модулей. Эти три мультифермента организованы так, что первые четыре модуля удлинения поликетидной цепи находятся в RapA, следующие шесть модулей продолжения удлинения - в RapB, а четыре последних модуля, завершающие биосинтез линейного поликетида, находятся в RapC. Затем линейный поликетид модифицируется NRPS, RapР, который соединяет L- пипеколат с терминальным концом поликетида, а затем, в результате циклизации молекулы, создается свободный продукт, преРапамицин. Затем макроцикл ядра, препапамицин, модифицируется дополнительными пятью ферментами, что приводит к созданию конечного продукта, Рапамицина. Во-первых, макроцикл ядра модифицируется при помощи RAPI, SAM -зависимой О-метилтрансферазы (МТазы), которая O- метилируется на C39. Затем карбонил устанавливается в положение С9 при помощи RapJ, монооксигеназ цитохрома Р-450. Затем RapM, другая МТаза, O-метилирует на C16. Наконец, RapN, другой Р-450, устанавливает гидроксил в положение C27 сразу после O- метилирования при помощи Rap Q, другой МТазы, на C27, создавая Рапамицин. Были идентифицированы биосинтетические гены, ответственные за синтез Рапамицина. Три чрезвычайно большие открытые рамки считывания (ОРС), обозначенные как rapA, rapB и rapC, кодируют три очень больших и сложных мультифермента, RapA, RapB и RapC, соответственно. Ген rapL был создан для кодирования NAD+ зависимой лизин-циклоамидазы, которая преобразует L-лизин в L-пипеколиновую кислоту для включения в конец поликетида. Ген rapР, который встроен между PKS генами и последовательно соединен с rapC, кодирует дополнительный фермент, NPRS, ответственный за включение L-пипеколиновой кислоты, окончание цепи и циклизацию преРапамицина. Кроме того, гены rapI, rapJ, rapM, rapN, rapO и rapQ были определены в качестве кодирующих для создания ферментов, изменяющих макроциклическую кору, создавая Рапамицин. Наконец, rapG и rapH кодируют ферменты, оказывающие положительную регуляторную роль в подготовке Рапамицина путем контролирования экспрессии гена Рапамицина PKS. Биосинтез этого 31-членного макроцикла начинается с воздействия загрузочного домена с пусковой единицей, 4,5 -дигидроксоциклогекс-1-ен-карбоновой кислотой, которую получают через шикиматный путь. Интересно, что кольцо циклогексана в пусковой единице уменьшается при переходе на модуль 1. Пусковая единица затем модифицируется в ряде конденсаций Кляйзена с субстратами малонила или метилмалонила, которые прикрепляются к ацильному белку-носителю и расширяют поликетид при помощи двух атомов углерода каждый. После каждой последующей конденсации, растущий поликетид в дальнейшем модифицируется в соответствии с ферментативными доменами, которые восстанавливают и обезвоживают его, обеспечивая тем самым разнообразие функциональных возможностей Рапамицина. После создания линейного поликетида, L-пипеколиновая кислота, которая синтезируется при помощи лизин циклоамидазы из L-лизина, добавляется в терминальное кольцо поликетида при помощи NRPS. Затем NSPS циклизует поликетид, создавая препарамицин, первый свободный от ферментов продукт. Макроциклическая кора затем настраивается рядом пост-PKS ферментов через метилирование при помощи нескольких MTas и окислением Р-450, создавая Рапамицин.

Антипролиферативное действие Сиролимуса может играть определенную роль в лечении рака. Было показано, что Сиролимус ингибирует прогрессирование кожной саркомы Капоши у пациентов, перенесших почечную трансплантацию. В настоящее время проводятся испытания других ингибиторов МТор, таких, как Темсиролимус (CCI-779) или эверолимус (RAD001), при раке, например, при глиобластоме мозга и лимфоме из клеток зоны мантии. Однако эти препараты создают повышенный риск смертности у больных раком, по сравнению с препаратами из контрольной группы. Было показано, что комбинированный прием доксорубицина и Сиролимуса вызывает ремиссию AKT-положительных лимфом у мышей. Сигнализация Akt повышает выживаемость клеток в Akt-положительных лимфомах и предотвращает цитотоксическое воздействие препаратов химиотерапии, таких, как Доксорубицин или Циклофосфамид. Сиролимус блокирует сигнализацию Akt, поэтому клетки теряют резистентность к химиотерапии. Bcl-2-положительные лимфомы продемонстрировали полную устойчивость к терапии; лимфомы, экспрессирующие уIF4E, не чувствительны к Сиролимусу.

Сиролимус также является перспективным препаратом в лечении комплекса туберозного склероза (КТС), врожденной патологии, увеличивающей риск роста доброкачественных опухолей в мозге, сердце, почках, коже и других органах. После того, как в нескольких исследованиях была окончательно обоснована связь ингибиторов МТор с ремиссией опухолей КТС, в частности, субэпендимальных гигантоклеточных астроцитом у детей и ангиомиолипом у взрослых, многие врачи США начали выписывать Сиролимус (Rapamune от компании Wyeth) и Эверолимус (RAD001 от Новартис) для пациентов с КТС не по прямому назначению. В настоящее время в США проводятся многочисленные клинические испытания обоих аналогов Рапамицина, с участием детей и взрослых, страдающих КТС. Большинство исследований, проведенных до настоящего времени, показывают, что при прекращении лечения рост опухолей часто возобновляется. В настоящее время исследуется эффективность препарата по улучшению симптомов КТС у животных, таких, как ангиофибромы лица, СДВГ (синдром дефицита внимания и гиперактивности) и аутизм.

В 2006 году впервые было продемонстрировано действие Рапамицина на увеличение продолжительности жизни у эукариот. Поверс и др. продемонстрировали, что Рапамицин оказывает дозозависимое воздействие на увеличение продолжительности жизни у клеток дрожжей. Основываясь на этих и других работах, исследование 2009 года показало, что продолжительность жизни у мышей, которым давали Рапамицин, увеличивалась на 28-38% с начала лечения, или на 9-14% с точки зрения общего времени жизни. Особо следует отметить, что мышам начинали давать препарат в возрасте 20 месяцев, что эквивалентно 60 годам у человека. Это указывает на то, что препарат представляет собой возможное эффективное средство для борьбы со старением у людей в уже преклонном возрасте. Поскольку Рапамицин при приеме в больших дозах может подавлять иммунную систему, пациенты, принимающие Рапамицин при трансплантации или раковой терапии, в большей степени подвержены развитию опасных инфекций. Все еще неизвестно, будет ли Рапамицин оказывать такое же воздействие на увеличение продолжительности жизни у человека. При попытке устранить потенциальное иммуносупрессивное действие Рапамицина при низких дозах, исследователи с удивлением обнаружили, что препарат может повышать способность иммунной системы перерабатывать вакцины против туберкулеза.

В исследовании Сиролимуса для лечения КТС, исследователи наблюдали значительное улучшение в отношении эффектов, связанных с аутизмом. Исследователи обнаружили, что Сиролимус регулирует один из тех же белков, что и ген КТС, однако они действуют в разных частях организма. Ученые решили давать препарат мышам в возрасте 3-6 месяцев (то есть взрослым мышам). Препарат вызывал повышение интеллекта у аутичных мышей до нормального уровня уже через три дня после начала лечения.

Сиролимус уменьшает поражения головного мозга и предотвращает снижение результатов теста в водном лабиринте у мышей с болезнью Альцгеймера. Поскольку уже было одобрено применение Сиролимуса для других целей, в скором времени, скорее всего, начнутся клинические испытания воздействия препарата на организм человека. В последних исследованиях наблюдался защитный эффект препарата против болезни Альцгеймера, выражающийся в предотвращении когнитивного дефицита и сокращении уровней амилоид-бета у мышей.

Исследования, проведенные в лабораторных условиях на мышах и человеке, показывают, что Сиролимус ингибирует репликацию ВИЧ посредством различных механизмов, в том числе через снижение экспрессии CCR5 сорецептора и индукцию аутофагии. Кроме того, Сиролимус в настоящее время оценивается как терапевтический вариант для лечения аутосомно-доминантного поликистоза почек (АДПП). Отдельные сообщения показывают, что Сиролимус может уменьшать объем почек и останавливать снижение почечной функции у пациентов с АДПП. Сиролимус также использовался в предварительных исследованиях по борьбе с прогерией, редким заболеванием, которое вызывает чрезвычайно быстрое старение организма, которое приводит к смерти в раннем подростковом возрасте в связи с такими причинами, как болезни сердца или инсульт.

Рапамицин используется в биологических исследованиях в качестве препарата для химически индуцированной димеризации. Рапамицин добавляется в клетки, экспрессирующие две слитые конструкции, одна из которых содержит FRB домен, а другая - FKBP домен. Каждый слитый белок также содержит дополнительные домены, сближающиеся, если Рапамицин индуцирует связывание FRB и FKBP. Таким образом, Рапамицин может использоваться для контроля и изучения локализации и взаимодействий белка.

Рапамицин (Сиролимус) применяют для профилактики отторжения трансплантата у взрослых пациентов с низким или умеренным иммунологическим риском после трансплантации почки. Препарат отпускается по рецепту.