Evan Lindbergnél hároméves korában diagnosztizáltak neuroblasztómát, egy olyan gyermekkori daganatos betegséget, amely az agyon kívüli idegszövetben alakul ki. Ekkorra a daganatok már szétterjedtek a testében. Kemoterápia, sugárkezelés, immunterápia és több műtét következett, de igazán semmi sem használt. Evan végül 2010-ben, hétéves korában halt meg.

Evan egyik orvosa, Yael Mossé gyermekonkológus a Philadelphiai Gyermekkórházban régóta keresi a jobb kezelési lehetőségeket. Több mint két évtizede foglalkozik a neuroblasztómával, de a kisebb előrelépések ellenére tényleg nagyon kevés eredményt sikerült elérni a racionálisabb vagy célzottabb terápiák kifejlesztésében, mondja. És ez általánosságban is igaz a gyermekkori szilárd tumorokra. Bár az ilyen daganatok gyermekeknél ritkábbak, mint a vérrákok, az Egyesült Államokban a 0–14 éves gyermekek rákos halálozásának több mint feléért felelnek. Ezek a gyermekkori daganatok biológiájukban különböznek a felnőttkoriaktól, ezért eltérő kezelést igényelnek.

Terápiás körkép

Mossé most olyan laboratóriumban előállított molekulákba helyezi reményét, amelyek a sejt fehérjelebontó gépezetére hatnak. A tipikus gyógyszerek a fehérje funkcionális részét célozzák meg, hogy gátolják annak aktivitását. A PROTAC-ok, vagyis a proteolízist célzó kimérák viszont teljesen kiiktatják a fehérjét. Ezt úgy érik el, hogy a sejtekben a betegséggel kapcsolatos fehérjéket egy olyan enzimhez kötik, amely a fehérjét megsemmisítés céljából megjelöli.

Ennek lehetővé tétele pedig komolyan bővíti a lehetséges gyógyszercélpontok listáját. Az FDA által jóváhagyott gyógyszerek a rák és más betegségek okozójaként ismert mintegy 3000 fehérjéből kevesebb mint 700 ellen irányulnak. A többiek többsége gyógyszerrel nem kezelhető, mert nincs olyan megfelelő zsebük, amelyhez a gyógyszer kötődni tudna, és blokkolni tudná a fehérje aktivitását.

Legalább 30 PROTAC került be a klinikai vizsgálatokba 2019 óta, amikor is megkezdődött az embereken történő tesztelés, főként a rák, de a Parkinson-kór, a gyulladásos betegségek és a fájdalom ellen is. A három legfejlettebb, mellrák, prosztatarák és leukémia kezelésére szolgáló gyógyszer a III. fázisú vizsgálatoknál tart, ami a forgalomba hozatal előtti utolsó lépés. A legtöbbjük olyan fehérjéket bont le, amelyeket már engedélyezett gyógyszerek is céloznak.

Mossé és kollégái valami mással – és kockázatosabbal – próbálkoznak, mivel olyan rákos fehérjéket vesznek célba, amelyeket eddig még soha nem kezeltek gyógyszerrel. Ő vezeti azt a munkacsoportot, amely PROTAC-okat fejleszt ki a neuroblasztóma és más gyermekkori rákos megbetegedések gyógyszerrel elvileg nem kezelhető fehérjéi ellen. Ezen rákos megbetegedések mindegyike szilárd daganatot eredményez. Mossé arra számít, hogy a csapat első PROTAC-je a következő néhány évben a klinikai vizsgálati fázisba kerülhet.

Más kutatók hasonló módon igyekeznek lebontani olyan fehérjéket, amelyeket sokáig érinthetetlennek tekintettek, a rákban és azon kívül is. „Ha megmutatjuk, hogy ezzel a technológiával teljesen új célpontokat lehet megcélozni, az kulcsfontosságú pillanat lesz a terület számára” – mondja Nathanael Gray vegyész, a Stanford Egyetemről, a C4 Therapeutics fehérjebontó gyógyszergyártó cég társalapítója.

Több mint egy labortrükk

Az első működő PROTAC-ot 2001-ben mutatták be, amikor Craig Crews, Raymond Deshaies és a Yale, valamint a CalTech más létrehoztak egy olyan molekulát, amely békapetékből származó sejtfolyadékban lebontotta a célfehérjét. Abban az időben a legtöbb tudós a PROTAC-okat labortrükknek tekintette. Amikor Ciulli 2009-ben elkezdett velük dolgozni, a kollégák a szemüket forgatták, és azt, hogy ebből sosem lesz gyógyszer, emlékszik vissza.

Az egyik korai akadály az volt, hogy a PROTAC-oknak elég kicsiknek kell lenniük ahhoz, hogy behatoljanak a sejtekbe. Egy másik nehézség volt, hogy úgy tervezzék meg őket, hogy az ubikvitin ligázok néven ismert enzimek közül a legnagyobb mennyiségben előforduló és leghatékonyabb enzimeket ragadják meg. Ezek az enzimek, amelyeknek mintegy 600 fajtája létezik, a fehérjéket úgy jelölik meg megsemmisítés céljából, hogy sokkal kisebb fehérjék, az úgynevezett ubikvitinek láncaihoz kötődnek. Nagy erőfeszítések után 2015-ben három közleményben mutatták be az első hatásos PROTAC-okat, amelyek sejtekben és egerekben szinte teljesen megsemmisítették a célfehérjéket. Ciulli, aki az egyik cikk társszerzője volt, később részt vett az Amphista Therapeutics, egy brit fehérjebontó vállalat alapításában.

A vizsgálatok rávilágítottak a PROTAC-ok egyik legfontosabb előnyére. Míg a hagyományos gyógyszereknek meg kell telepedniük a betegséget okozó fehérjéken, a PROTAC-oknak elég, ha rövid időre kapcsolatba lépnek a célpontjukkal. Utána elpusztítják azt, és továbbállhatnak a következő célpontra.

Egy másik előny, hogy a PROTAC-ok nem ejtenek foglyokat. Egyes fehérjék többféleképpen is hozzájárulnak egy betegség kialakulásához, de a fehérje teljes kiirtásával a PROTAC minden lehetséges hozzájárulást kiküszöböl.

A 2015-ös publikációk a PROTAC-okat a gyógyszerek következő hullámaként határozták meg. „Soha nem láttam még olyan technológiát, amelyet ilyen gyorsan és széles körben elfogadtak volna” – mondja Gray. „És nem csak a kis, kockázatvállaló biotechnológia cégek szálltak be. Az összes gyógyszeripari vállalatnak lett fejlett fehérjebontó programja.”

Gyógyítani a gyógyíthatatlant

Evan Lindberg számára mindez túl későn történt. 2010-ben részt vett Mossé egyik klinikai kísérletében is, amelyben egy már létező gyógyszert teszteltek egy neuroblasztóma esetén gyakran megrongálódott fehérje ellen. Evan rákja azonban nem reagált. A daganatban egy olyan fehérje génjének extra másolata is megtalálható volt, amely a gyermekkori rákok egyik hírhedt mozgatórugója, a MYCN transzkripciós faktor.

A MYCN a gyermekkori fejlődés során a sejtek szaporodását elősegítő géneket kapcsolja be. Ha túl sok van belőle, az egyébként gyógyítható rákos megbetegedésekből agresszív gyilkosok válhatnak a kontrollálatlan növekedés révén. Az olyan transzkripciós faktorok azonban, mint a MYCN, gyógyíthatatlannak számítanak.

A kaliforniai Nurix Therapeutics PROTAC-vállalat egyik alapítója is részt vett az eseményen, ami igazán motiváló volt, hogy a célzott fehérjebontásban is gondolkodjunk, és a MYCN után eredve megpróbáljunk valami igazán nagyot alkotni, mondja Mossé. Rövidesen együttműködésbe is kezdett a Nurixszel. A kutatás 2024-ben új szintre lépett, amikor a Martin Eilers biokémikussal és würzburgi kollégáival bővült Mossé-csoport nagy összegű támogatást nyert a Cancer Grand Challenges nevű globális nonprofit kezdeményezéstől, amely a gyermekkori szilárd tumorok elleni küzdelemre törekszik.

A KOODAC (Knocking Out Oncogenic Drivers and Curing Childhood Cancers, azaz az onkogén hajtóerők kiütése és a gyermekkori rák gyógyítása) nevű csapatban az Egyesült Királyságban, Ausztriában és Franciaországban dolgozó kutatók, valamint öt kontinens betegjogi képviselői is közreműködnek. Köztük van Gavin Lindberg és felesége, Wendy, akik Evan halála után létrehoztak egy jótékonysági alapítványt, amely az elmúlt évtizedben egy kutatói állást finanszírozott Mossé laboratóriumában.

A csapat a MYCN mellet négy másik fehérjét vett célba. Olyan gyógyszereket igyekeznek találni, amelyek nemcsak működnek, de kényelmesebbek is, mint a kórházi infúziók, és elég olcsók ahhoz, hogy az alacsony és közepes jövedelmű országokban is megvásárolhatóak legyenek, ahol a családok költségek miatt gyakran kénytelenek lemondani a kezelésről.

Összefogás a gyermekkori gyilkosok ellen

A KOODAC-csoport által célba vett fehérjék közül három egy olyan típusú genetikai hiba eredménye, amely gyakran előfordul rák esetén. A kromoszómák kereszteződése, törése és összeillesztése új hibrid gént (génfúziót) eredményezhet, amely mindkét eredeti gén szekvenciáit tartalmazza. Az így keletkező fúziós fehérjék számos esetben közvetlen okozói a leukémiának, a limfómának és a gyermekkori szilárd daganatoknak. E fúziós fehérjék közül kettő a Ewing-szarkóma és a rabdomioszarkóma okozója, a harmadik pedig egy ritka májrákot okoz.

A tumorsejtek fejlődése során a fúziós fehérjék megmaradnak, ami vonzó célpontokká teszi őket, mondja Charles Mullighan, a St. Jude Gyermekkutató Kórház hematológusa. Mullighan és munkatársai a PROTAC-okat és hasonló fehérjebontókat gyártják és tesztelik a gyermekkori vérrák és agydaganatok kezelésére. A szakértő szerint megvan rá a lehetőség, hogy a fehérjebontók valóban képesek gyógyítani ezeket a rákokat. De azt is hozzáteszi, hogy egy gyógyszer talán nem lesz elég. „A rák ravasz, és megtalálja a kiskapukat” – mondja.

A KOODAC mellett két másik Cancer Grand Challenges-csoport is foglalkozik a gyermekkori szilárd daganatokkal. Az egyik csapat kilenc európai és egyesült államokbeli intézmény kutatóit tömöríti, hogy fehérjebontókon és sejtterápiákon dolgozzanak. A másik, amelyben az Egyesült Államok, az Egyesült Királyság és Franciaország nyolc intézményének kutatói vesznek részt, kizárólag a sejtterápiákra összpontosít.

„A kizárólag gyermekkori rákos megbetegedések esetében a piac olyan kicsi, hogy nem fér bele egy hagyományos gyógyszergyártó cég üzleti tervébe” – mondja Catherine Bollard, a sejtterápiás csoport társvezetője, a washingtoni Children's National Hospital gyermekhematológusa.

Összefogás a gyermekkori gyilkosok ellen

Egyelőre még egyetlen PROTAC-kezelést sem hagytak jóvá. A Connecticut állambeli Arvinas által kifejlesztett vepdegesztránt, amely elsőként jutott el a III. fázisú vizsgálatokig, azt az ösztrogénreceptort bontja le, amelyre kulcsszerepet játszik a legtöbb mellrákos megbetegedésben. Március elején az Arvinas és partnere, a Pfizer arról számolt be, hogy a bontószer jobbnak bizonyult a sztenderd ösztrogénelleni gyógyszereknél, és lehetővé tette, hogy azok a vizsgálati résztvevők, akiknek a daganatában egy, az emlőrákkal gyakran összefüggésbe hozható mutáció volt, tovább éljenek anélkül, hogy a betegség súlyosbodna.

„Azt tervezzük, hogy megosztjuk a vizsgálat adatait a globális szabályozó hatóságokkal, hogy elősegítsük az engedélyezést” – mondja Noah Berkowitz, az Arvinas orvosigazgatója. Két másik vepdegesztránt III. fázisú vizsgálata is folyamatban van.

És közben két más típusó PROTAC is elérte a III. fázist. Az egyik azt az androgénreceptort bontja le, amely a legtöbb áttétes prosztatarákot „mozgatja”, a másik pedig a krónikus limfocitás leukémiákhoz szükséges BTK enzimet támadja. Ezek ellen a célpontok ellen már rendelkezésre állnak gyógyszerek, de az előrehaladott rákos megbetegedések elkerülhetetlenül rezisztenssé válnak velük szemben.

Nagy ígéretük ellenére a PROTAC-oknak is vannak korlátaik. Nehezen kötődnek a sejtmembránba ágyazott fehérjékhez, és nem képesek a sejten kívüli fehérjéket lebontani. A teljes fehérjék kiiktatásának ismeretlen kockázatai is lehetnek, és aggodalomra ad okot, hogy nem várt fehérjék is lebomlanak. Az első PROTAC-ok közül kettőt, amelyek egy BRD9 nevű fehérje ellen irányultak a szinoviális szarkómában szenvedő betegeknél, félretették, mivel az egyik szívtoxicitást okozott, a másik pedig nem volt elég hatékony.

Az olyan fehérjék megcélzása, amelyeket eddig még nem kezeltek gyógyszerrel, lesz az áttörés igazi pillanata, véli Ryan Potts, aki a kaliforniai Amgen fehérjebontó programjának vezetője.

Tavaly megkezdődtek a watertowni Kymera Therapeutics által kifejlesztett PROTAC klinikai vizsgálatai is. Ez a STAT6-ot veszi célba, egy olyan transzkripciós faktort, amely közreműködik az allergiás és gyulladásos betegségekben. Jared Gollob, a Kymera vezető orvosigazgatója elmondása szerint egyszerre kell, hogy a kezelés hatékony és biztonságos legyen. Ugyanezen útvonal más fehérjéit már sikeresen megcélozták, enyhe mellékhatásokat okozva, és a STAT6 nélküli egerek egészségesek. „Képesnek kell lennünk arra, hogy keményen eltaláljuk a célpontot anélkül, hogy ennek biztonsági következményei lennének” – mondja Gollob.

Új utak

A sejteken belüli, nehezen kezelhető fehérjéknek szinte minden betegségben van szerepük. Például a „szabálytalan” fehérjék, amelyek nem tudnak megfelelően összeállni, és összecsomósodnak olyan betegségekben, mint az Alzheimer-kór, a Parkinson-kór és a motoros neuronbetegség. Bár a PROTAC-ok nem tudják könnyen eltüntetni a csomókat, az azokat létrehozó abnormális fehérjéket kiiktathatják. Az Arvinas például az Alzheimer- és Parkinson-kórban szerepet játszó tau- és α-szinuklein-fehérjék, valamint a Huntington-kórban mutáns huntingtin-fehérje formáira is fejleszt PROTAC-bontókat.

Gray arra számít, hogy a fehérjebontók az immunterápiához vagy a génterápiához hasonlóan fontos gyógyszercsoporttá válnak. „Nincs kétségem van afelől, hogy meglesznek a hatósági jóváhagyások, és nem csak a rákos betegségek esetében” – mondja.

A PROTAC-okhoz hasonlóan ezek is a sejt enzimjeit – az ubikvitin ligázokat – használják fel a fehérjék ártalmatlanítására. De ahelyett, hogy a ligázt és a fehérjét összekötnék, a molekuláris ragasztó csak a ligázhoz kötődik, megváltoztatva az enzim felszínét, hogy azt a rendszer bevonja a lebontáshoz. Bár nem egészen erre tervezték, az egyik legkelendőbb rákgyógyszer, a myeloma multiplex kezelésére szolgáló Revlimid egy molekuláris ragasztó.

„A ragasztók óriási előnye, hogy a PROTAC-okkal ellentétben nem kell kötődniük a lebontani kívánt célponthoz” – mondja Georg Winter, a bécsi CeMM Molekuláris Orvosi Kutatóközpont biokémikusa, a KOODAC-csoport tagja. Az ő laboratóriumának feladata, hogy olyan molekuláris ragasztókat találjon, amelyek lebontják a KOODAC célfehérjéit. Számos vállalat, köztük a Winter által társalapított bécsi biotechnológiai cég, a Proxygen is olyan molekuláris ragasztókat keres, amelyek kisebb és kémiailag egyszerűbb (bár nehezebben fellelhető) alternatívái lehetnek a PROTAC-oknak.

Deshaies, aki tavalyig az Amgen kutatási vezetője volt, arra számít, hogy a fehérjebontók – a PROTAC-ok és a molekuláris ragasztók egyaránt – széles körben sikeresek lesznek. Ahogy megjegyzi, minden gyógyszertechnológia tökéletesítése időt igényel, még az első gyógyszer piacra kerülése után is. „Évtizedes nagyságrendű, közös ipari erőfeszítésre van szükség ahhoz, hogy ezt elérjük” – mondja. „A PROTAC-ok még mindig csak ennek az útnak az elején járnak.”

Mossé sok új kezelést látott, amely a betegeken kudarcot vallott, de úgy gondolja, hogy a PROTAC-okkal másképp lesz. „Szerintem el fogjuk tudni juttatni a gyógyszereket a gyerekekhez” – mondja. „Teljesen meg vagyok győződve arról, hogy az időzítés megfelelő.” Lindberg hasonlóan elkötelezett a gyermekkori rákot okozó fehérjék felszámolása mellett. Ahogy mondja: „Ezek a fehérjék elvették tőlem a fiamat, ki akarom iktatni őket, hogy ne jelentsenek veszélyt a többi gyerek számára.”