Targeting survivin via PI3K but not c-akt/PKB by anticancer drugs in immature neutrophils

Myelosuppression is the most common unwanted side effect associated with the administration of anticancer drugs, and infections remain a common cause of death in chemotherapy-treated patients. Several mechanisms of the cytotoxicity of these drugs have been proposed and may synergistically operate in a given cell. Survivin expression has been associated with cancer, but recent reports suggest that this molecule is also expressed in several immature and mature hematopoietic cells. Here, we provide evidence that treatment of immature neutrophils with anticancer drugs reduced endogenous survivin levels causing apoptosis. The anticancer drugs did not directly target survivin, instead they blocked the activity of phosphatidylinositol-3-OH kinase, which regulated survivin expression and apoptosis in these cells. Strikingly, and in contrast to other cells, this pathway did not involve the serine/threonine kinase c-akt/PKB. Moreover, in combination with anticancer drug therapy, rapamycin did not induce increased myelosuppression in an experimental lymphoma mouse model. These data suggest that drugs that block either c-akt/PKB or signaling molecules located distal to c-akt/PKB may preferentially induce apoptosis of cancer cells as they exhibit no cytotoxicity for immature neutrophils.

The multicenter trial SAKK 37/95 of cladribine, cyclophosphamide and prednisone in the treatment of chronic lymphocytic leukemias and low-grade non-Hodgkin's lymphomas

A multicenter trial was performed to confirm the therapeutic efficacy and the toxicity profile of the combination of cladribine, cyclophosphamide and prednisone in low-grade non-Hodgkin's lymphoma (NHL) and chronic lymphocytic leukemia (CLL). Twenty-three adults with previously treated (61%) or untreated (39%) NHL International Working Formulation A or Binet B and C CLL were administered cladribine 0.1 mg/kg/day as a subcutaneous bolus for 5 days, intravenous cyclophosphamide 500 mg/m2 on day 1, and oral prednisone 40 mg/m2 on days 1-5, every 4 weeks. Unexpected early hematological toxicities led to dose modifications for pretreated patients who received cladribine for 3 days only up to a maximum of five courses. Responses were observed in 75%, with 7 patients obtaining a complete clinical and hematological response. Median duration of complete response was 9 months. Median time to progression or relapse was 31 months. Myelosuppression and infections were dose limiting whereas posttreatment complications, including fatalities, resulted from infections. Median overall survival time from trial entry was 60 months. Activity of the combination of cladribine, cyclophosphamide and prednisone was confirmed. However, in the specific setting of a multicenter trial, unexpected fatal infectious episodes occurred in pretreated patients. Great caution is thus required in these susceptible patients and the routine use of corticosteroids should probably be abandoned.

TEMOZOLOMIDE AND BEVACIZUMAB THERAPY IN ADVANCED HEMANGIOPERICYTOMA/ SOLITARY FIBROUS TUMOR

Tumors comprising the spectrum of hemangiopericytoma/ malignant solitary fibrous tumor (HPC/SFT) are thought to arise from fibroblasts and represent a small subset of soft tissue sarcomas. Surgery is typically the treatment of choice for localized disease, with reported 10-year overall survival rates of 54-89% after complete surgical resection. However, for the approximately 20% of HPC/SFT patients who eventually develop local recurrences and/or distant metastases, options for effective treatment are limited and are poorly defined. Alternative therapeutic options are therefore needed for improved palliation and disease control. We hypothesize that HPC/SFT are a spectrum of soft tissue tumors with unique clinical, pathological, and molecular makeup and clinical behavior. HPC/SFT respond to unique therapeutic agents that specifically target aberrations specific to these tumors. We retrospectively reviewed the characteristics and the clinical outcomes for all HPC/SFT patients whose tumor specimens have been reviewed at the MD Anderson Cancer Center from January 1993 to June 2007 by a MD Anderson pathologist and were treated at the institution with available electronic medical records. We identified 128 patients, 79 with primary localized disease and 49 with recurrent and/or metastatic disease. For the 23 patients with advanced HPC/SFT who received adriamycin-based, gemcitabine based, or paclitaxel chemotherapy as first- or second-line therapy, the overall RECIST response rate was 0%. Most patients achieved a brief duration of disease stabilization on chemotherapy, with median progression-free survival (PFS) period of 4.6 months. For the 14 patients with advanced HPC/SFT who received temozolomide and bevacizumab systemic therapy, the overall RECIST response rate was 14%, with the overall Choi response rate of 79%. The median PFS for the cohort was 9.7 months with a median 6-month progression free rate of 78.6%. The most frequently observed toxic effect of temzolomide-bevacizumab therapy was myelosuppression. We have designed a phase II study to evaluate the safety and efficacy of temozolomide-bevaciumab in locally advanced, recurrent, and metastatic HPC/SFT in a prospective manner. Combination therapy with temozolomide and bevacizumab may be a potentially clinically beneficial regimen for advanced HPC/SFT patients.

CISPLATIN NEPHROTOXICITY AND ITS EFFECTS ON GENTAMICIN PHARMACOKINETICS

Myelosuppression is a common side effect of anticancer agents such as cisplatin. This makes patients more susceptible to infections. Gentamicin is an aminoglycoside antibiotic that is very effective in the treatment of gram negative infections. Both these drugs are excreted by the kidney, and are also nephrotoxic. Thus, each may affect the disposition of the other. This project deals with the nature and duration of the effects of cisplatin on gentamicin pharmacokinetics in F-344 rats.^ The appropriate cisplatin dose was determined by comparing the nephrotoxicity of four intravenous doses--3, 4, 5, and 6 mg/kg. The 6 mg/kg dose gave the most consistent nephrotoxic effect, with peak plasma urea nitrogen and creatinine levels on the 7th day. Plasma and tissue gentamicin levels were compared between rats given gentamicin alone (30 mg/kg, intraperitoneally, twice a day for four days), and those given cisplatin (6 mg/kg, intraperitoneally) with the first gentamicin dose. Cisplatin caused a significant elevation of gentamicin levels in plasma, liver, and spleen. However, cisplatin given in three weekly doses of 2 mg/kg each, had no effect on plasma or tissue gentamicin levels.^ In order to determine the duration of cisplatin effects, a single dose of gentamicin (30 mg/kg, intravenously) was given to different groups of rats either alone, or on day 1, 4, 7, 15, or 29 following cisplatin (6 mg/kg, intravenously on day 1). Plasma samples were collected through a cannula placed on the external jugular vein at 0.5, 1, 2, 3, 4, 5, and 6 hours after gentamicin; the rats were sacrificed at 24 hours. Cisplatin caused a significant decrease in gentamicin excretion and an elevation of gentamicin levels in plasma, kidneys, liver, and spleen at all the time points that were tested, except with concomitant administration. Plasma urea nitrogen was elevated, and creatinine clearance decreased by the 4th day after cisplatin and these continued to be significantly different even on the 29th day after cisplatin.^ These results demonstrate that cisplatin nephrotoxicity reduced gentamicin excretion for at least a month in F-344 rats. This could increase the risk of toxicity from the second drug by elevating its levels in plasma and tissue. Thus, caution should be exercised when renally excreted drugs are given after cisplatin. ^

Consolidation of first remission using radioimmunotherapy with yttrium-90-ibritumomab-tiuxetan in adult patients with Burkitt lymphoma

The addition of anti-CD20 antibodies to high intensity polychemotherapy regimens has improved response and survival rates in newly diagnosed patients with Burkitt lymphoma (BL). However, the role of additional anti-CD20 directed radioimmunotherapy for consolidation of first remission (CR1) has not been reported so far in BL patients receiving rituximab during first-line treatment. We compared five BL patients receiving Y-90-IT radioimmunotherapy consolidation in CR1 to 22 consecutive BL patients without consolidation. We observed that Y-90-IT treatment was associated with clinically relevant myelosuppression. After a median follow-up of 50 months, none of the patients with Y-90-IT treatment relapsed, and no patient died. In contrast, one patient (4.5%) in the non-Y-90-IT group relapsed (50 months-PFS 95.5%; p = 0.6336), and one patient died (50 months-OS 95.5%; p = 0.6171). In conclusion, our data suggest that survival rates are excellent and equal in rituximab pretreated BL patients with or without Y-90-IT consolidation in first remission.

Immediate versus deferred chemotherapy after radical cystectomy in patients with pT3-pT4 or N+ M0 urothelial carcinoma of the bladder (EORTC 30994): an intergroup, open-label, randomised phase 3 trial

BACKGROUND Patients with muscle-invasive urothelial carcinoma of the bladder have poor survival after cystectomy. The EORTC 30994 trial aimed to compare immediate versus deferred cisplatin-based combination chemotherapy after radical cystectomy in patients with pT3-pT4 or N+ M0 urothelial carcinoma of the bladder. METHODS This intergroup, open-label, randomised, phase 3 trial recruited patients from hospitals across Europe and Canada. Eligible patients had histologically proven urothelial carcinoma of the bladder, pT3-pT4 disease or node positive (pN1-3) M0 disease after radical cystectomy and bilateral lymphadenectomy, with no evidence of any microscopic residual disease. Within 90 days of cystectomy, patients were centrally randomly assigned (1:1) by minimisation to either immediate adjuvant chemotherapy (four cycles of gemcitabine plus cisplatin, high-dose methotrexate, vinblastine, doxorubicin, and cisplatin [high-dose MVAC], or MVAC) or six cycles of deferred chemotherapy at relapse, with stratification for institution, pT category, and lymph node status according to the number of nodes dissected. Neither patients nor investigators were masked. Overall survival was the primary endpoint; all analyses were by intention to treat. The trial was closed after recruitment of 284 of the planned 660 patients. This trial is registered with ClinicalTrials.gov, number NCT00028756. FINDINGS From April 29, 2002, to Aug 14, 2008, 284 patients were randomly assigned (141 to immediate treatment and 143 to deferred treatment), and followed up until the data cutoff of Aug 21, 2013. After a median follow-up of 7·0 years (IQR 5·2-8·7), 66 (47%) of 141 patients in the immediate treatment group had died compared with 82 (57%) of 143 in the deferred treatment group. No significant improvement in overall survival was noted with immediate treatment when compared with deferred treatment (adjusted HR 0·78, 95% CI 0·56-1·08; p=0·13). Immediate treatment significantly prolonged progression-free survival compared with deferred treatment (HR 0·54, 95% CI 0·4-0·73, p<0·0001), with 5-year progression-free survival of 47·6% (95% CI 38·8-55·9) in the immediate treatment group and 31·8% (24·2-39·6) in the deferred treatment group. Grade 3-4 myelosuppression was reported in 33 (26%) of 128 patients who received treatment in the immediate chemotherapy group versus 24 (35%) of 68 patients who received treatment in the deferred chemotherapy group, neutropenia occurred in 49 (38%) versus 36 (53%) patients, respectively, and thrombocytopenia in 36 (28%) versus 26 (38%). Two patients died due to toxicity, one in each group. INTERPRETATION Our data did not show a significant improvement in overall survival with immediate versus deferred chemotherapy after radical cystectomy and bilateral lymphadenectomy for patients with muscle-invasive urothelial carcinoma. However, the trial is limited in power, and it is possible that some subgroups of patients might still benefit from immediate chemotherapy. An updated individual patient data meta-analysis and biomarker research are needed to further elucidate the potential for survival benefit in subgroups of patients. FUNDING Lilly, Canadian Cancer Society Research.

Relationships between sirolimus dosing, concentration and outcomes in renal transplant recipients

Aim To explore relationships between sirolimus dosing, concentration and clinical outcomes. Methods Data were collected from 25 kidney transplant recipients (14 M/11 F), median 278 days after transplantation. Outcomes of interest were white blood cell (WBC) count, platelet (PLT) count, and haematocrit (HCT). A naive pooled data analysis was performed with outcomes dichotomized (Mann-Whitney U-tests). Results Several patients experienced at least one episode when WBC (n = 9), PLT (n = 12), or HCT (n = 21) fell below the lower limits of the normal range. WBC and HCT were significantly lower (P < 0.05) when sirolimus dose was greater than 10 mg day(-1), and sirolimus concentration greater than 12 mu g l(-1). No relationship was shown for PLT and dichotomized sirolimus dose or concentration. Conclusions Given this relationship between sirolimus concentration and effect, linked population pharmacokinetic-pharmacodynamic modelling using data from more renal transplant recipients should now be used to quantify the time course of these relationships to optimize dosing and minimize risk of these adverse outcomes.

Carboplatin administration in sulphur-crested cockatoos (Cacatua galerita): Clinical observations

To determine the clinical effect of systemic carboplatin administration in birds, 6 sulphur-crested cockatoos (Cacatua galerita) were anesthetized and infused intravenously or intraosseously with carboplatin at 5 mg/kg over 3 minutes. Four birds were euthanatized 96 hours after infusion and 2 birds given an intravenous dose were euthanatized 21 days after dosing. All birds tolerated the anesthesia and carboplatin infusion and recovered uneventfully. At 24 hours after dosing, all birds were bright and active. Within 12 hours of dosing, feed intake was reduced and 3 birds vomited, but these signs abated by 48 hours after dosing. Mean body weight decreased by 4% at 24 hours after dosing and continued to decrease, but not significantly, until 96 hours after dosing. Changes in packed cell volume (PCV) and plasma total solids reflected blood loss caused by sampling. The mean PCV decreased significantly by 6 hours after dosing, and the concentration of plasma total solids decreased significantly at 1 hour after dosing and continued to decrease until 12 hours after dosing before progressively and significantly increasing toward baseline values by 96 hours after dosing. At necropsy, myelosuppression was not observed in any bird and no evidence of carboplatin toxicity was found. These results provide veterinarians with useful data for formulating efficacious and safe protocols for platinum-containing compounds when treating neoplasia in parrots and other companion birds.

Improving the use of G-CSF during chemotherapy using physiological mathematical modelling : a quantitative systems pharmacology approach

La diminution des doses administrées ou même la cessation complète d'un traitement chimiothérapeutique est souvent la conséquence de la réduction du nombre de neutrophiles, qui sont les globules blancs les plus fréquents dans le sang. Cette réduction dans le nombre absolu des neutrophiles, aussi connue sous le nom de myélosuppression, est précipitée par les effets létaux non spécifiques des médicaments anti-cancéreux, qui, parallèlement à leur effet thérapeutique, produisent aussi des effets toxiques sur les cellules saines. Dans le but d'atténuer cet impact myélosuppresseur, on administre aux patients un facteur de stimulation des colonies de granulocytes recombinant humain (rhG-CSF), une forme exogène du G-CSF, l'hormone responsable de la stimulation de la production des neutrophiles et de leurs libération dans la circulation sanguine. Bien que les bienfaits d'un traitement prophylactique avec le G-CSF pendant la chimiothérapie soient bien établis, les protocoles d'administration demeurent mal définis et sont fréquemment déterminés ad libitum par les cliniciens. Avec l'optique d'améliorer le dosage thérapeutique et rationaliser l'utilisation du rhG-CSF pendant le traitement chimiothérapeutique, nous avons développé un modèle physiologique du processus de granulopoïèse, qui incorpore les connaissances actuelles de pointe relatives à la production des neutrophiles des cellules souches hématopoïétiques dans la moelle osseuse. À ce modèle physiologique, nous avons intégré des modèles pharmacocinétiques/pharmacodynamiques (PK/PD) de deux médicaments: le PM00104 (Zalypsis®), un médicament anti-cancéreux, et le rhG-CSF (filgrastim). En se servant des principes fondamentaux sous-jacents à la physiologie, nous avons estimé les paramètres de manière exhaustive sans devoir recourir à l'ajustement des données, ce qui nous a permis de prédire des données cliniques provenant de 172 patients soumis au protocol CHOP14 (6 cycles de chimiothérapie avec une période de 14 jours où l'administration du rhG-CSF se fait du jour 4 au jour 13 post-chimiothérapie). En utilisant ce modèle physio-PK/PD, nous avons démontré que le nombre d'administrations du rhG-CSF pourrait être réduit de dix (pratique actuelle) à quatre ou même trois administrations, à condition de retarder le début du traitement prophylactique par le rhG-CSF. Dans un souci d'applicabilité clinique de notre approche de modélisation, nous avons investigué l'impact de la variabilité PK présente dans une population de patients, sur les prédictions du modèle, en intégrant des modèles PK de population (Pop-PK) des deux médicaments. En considérant des cohortes de 500 patients in silico pour chacun des cinq scénarios de variabilité plausibles et en utilisant trois marqueurs cliniques, soient le temps au nadir des neutrophiles, la valeur du nadir, ainsi que l'aire sous la courbe concentration-effet, nous avons établi qu'il n'y avait aucune différence significative dans les prédictions du modèle entre le patient-type et la population. Ceci démontre la robustesse de l'approche que nous avons développée et qui s'apparente à une approche de pharmacologie quantitative des systèmes (QSP). Motivés par l'utilisation du rhG-CSF dans le traitement d'autres maladies, comme des pathologies périodiques telles que la neutropénie cyclique, nous avons ensuite soumis l'étude du modèle au contexte des maladies dynamiques. En mettant en évidence la non validité du paradigme de la rétroaction des cytokines pour l'administration exogène des mimétiques du G-CSF, nous avons développé un modèle physiologique PK/PD novateur comprenant les concentrations libres et liées du G-CSF. Ce nouveau modèle PK a aussi nécessité des changements dans le modèle PD puisqu’il nous a permis de retracer les concentrations du G-CSF lié aux neutrophiles. Nous avons démontré que l'hypothèse sous-jacente de l'équilibre entre la concentration libre et liée, selon la loi d'action de masse, n'est plus valide pour le G-CSF aux concentrations endogènes et mènerait en fait à la surestimation de la clairance rénale du médicament. En procédant ainsi, nous avons réussi à reproduire des données cliniques obtenues dans diverses conditions (l'administration exogène du G-CSF, l'administration du PM00104, CHOP14). Nous avons aussi fourni une explication logique des mécanismes responsables de la réponse physiologique aux deux médicaments. Finalement, afin de mettre en exergue l’approche intégrative en pharmacologie adoptée dans cette thèse, nous avons démontré sa valeur inestimable pour la mise en lumière et la reconstruction des systèmes vivants complexes, en faisant le parallèle avec d’autres disciplines scientifiques telles que la paléontologie et la forensique, où une approche semblable a largement fait ses preuves. Nous avons aussi discuté du potentiel de la pharmacologie quantitative des systèmes appliquées au développement du médicament et à la médecine translationnelle, en se servant du modèle physio-PK/PD que nous avons mis au point.

Safe lipid nanocapsule-based gel technology to target lymph nodes and combat mediastinal metastases from an orthotopic non-small-cell lung cancer model in SCID-CB17 mice

International audience

Improving the use of G-CSF during chemotherapy using physiological mathematical modelling : a quantitative systems pharmacology approach

La diminution des doses administrées ou même la cessation complète d'un traitement chimiothérapeutique est souvent la conséquence de la réduction du nombre de neutrophiles, qui sont les globules blancs les plus fréquents dans le sang. Cette réduction dans le nombre absolu des neutrophiles, aussi connue sous le nom de myélosuppression, est précipitée par les effets létaux non spécifiques des médicaments anti-cancéreux, qui, parallèlement à leur effet thérapeutique, produisent aussi des effets toxiques sur les cellules saines. Dans le but d'atténuer cet impact myélosuppresseur, on administre aux patients un facteur de stimulation des colonies de granulocytes recombinant humain (rhG-CSF), une forme exogène du G-CSF, l'hormone responsable de la stimulation de la production des neutrophiles et de leurs libération dans la circulation sanguine. Bien que les bienfaits d'un traitement prophylactique avec le G-CSF pendant la chimiothérapie soient bien établis, les protocoles d'administration demeurent mal définis et sont fréquemment déterminés ad libitum par les cliniciens. Avec l'optique d'améliorer le dosage thérapeutique et rationaliser l'utilisation du rhG-CSF pendant le traitement chimiothérapeutique, nous avons développé un modèle physiologique du processus de granulopoïèse, qui incorpore les connaissances actuelles de pointe relatives à la production des neutrophiles des cellules souches hématopoïétiques dans la moelle osseuse. À ce modèle physiologique, nous avons intégré des modèles pharmacocinétiques/pharmacodynamiques (PK/PD) de deux médicaments: le PM00104 (Zalypsis®), un médicament anti-cancéreux, et le rhG-CSF (filgrastim). En se servant des principes fondamentaux sous-jacents à la physiologie, nous avons estimé les paramètres de manière exhaustive sans devoir recourir à l'ajustement des données, ce qui nous a permis de prédire des données cliniques provenant de 172 patients soumis au protocol CHOP14 (6 cycles de chimiothérapie avec une période de 14 jours où l'administration du rhG-CSF se fait du jour 4 au jour 13 post-chimiothérapie). En utilisant ce modèle physio-PK/PD, nous avons démontré que le nombre d'administrations du rhG-CSF pourrait être réduit de dix (pratique actuelle) à quatre ou même trois administrations, à condition de retarder le début du traitement prophylactique par le rhG-CSF. Dans un souci d'applicabilité clinique de notre approche de modélisation, nous avons investigué l'impact de la variabilité PK présente dans une population de patients, sur les prédictions du modèle, en intégrant des modèles PK de population (Pop-PK) des deux médicaments. En considérant des cohortes de 500 patients in silico pour chacun des cinq scénarios de variabilité plausibles et en utilisant trois marqueurs cliniques, soient le temps au nadir des neutrophiles, la valeur du nadir, ainsi que l'aire sous la courbe concentration-effet, nous avons établi qu'il n'y avait aucune différence significative dans les prédictions du modèle entre le patient-type et la population. Ceci démontre la robustesse de l'approche que nous avons développée et qui s'apparente à une approche de pharmacologie quantitative des systèmes (QSP). Motivés par l'utilisation du rhG-CSF dans le traitement d'autres maladies, comme des pathologies périodiques telles que la neutropénie cyclique, nous avons ensuite soumis l'étude du modèle au contexte des maladies dynamiques. En mettant en évidence la non validité du paradigme de la rétroaction des cytokines pour l'administration exogène des mimétiques du G-CSF, nous avons développé un modèle physiologique PK/PD novateur comprenant les concentrations libres et liées du G-CSF. Ce nouveau modèle PK a aussi nécessité des changements dans le modèle PD puisqu’il nous a permis de retracer les concentrations du G-CSF lié aux neutrophiles. Nous avons démontré que l'hypothèse sous-jacente de l'équilibre entre la concentration libre et liée, selon la loi d'action de masse, n'est plus valide pour le G-CSF aux concentrations endogènes et mènerait en fait à la surestimation de la clairance rénale du médicament. En procédant ainsi, nous avons réussi à reproduire des données cliniques obtenues dans diverses conditions (l'administration exogène du G-CSF, l'administration du PM00104, CHOP14). Nous avons aussi fourni une explication logique des mécanismes responsables de la réponse physiologique aux deux médicaments. Finalement, afin de mettre en exergue l’approche intégrative en pharmacologie adoptée dans cette thèse, nous avons démontré sa valeur inestimable pour la mise en lumière et la reconstruction des systèmes vivants complexes, en faisant le parallèle avec d’autres disciplines scientifiques telles que la paléontologie et la forensique, où une approche semblable a largement fait ses preuves. Nous avons aussi discuté du potentiel de la pharmacologie quantitative des systèmes appliquées au développement du médicament et à la médecine translationnelle, en se servant du modèle physio-PK/PD que nous avons mis au point.