la trasformazione neoplastica è un processo che comprende una serie di mutazioni a carico di geni...
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La trasformazione neoplastica è un processo che comprende una serie di mutazioni a carico di geni codificanti proteine essenziali nella proliferazione
onco
geni
onco
sop
pre
ssori
Cell cycle and Cell cycle and cytotoxic cytotoxic opportunitiesopportunities
CELLCELLDIFFERENTIATIONDIFFERENTIATION
CELLCELLLIFE CYCLELIFE CYCLE
TIMETIME
CELLCELLDIVISIONDIVISION
GG22 PERIOD PERIOD
(CHROMOSOME REPLICATION) (CHROMOSOME REPLICATION) S-PHASES-PHASE
GG11 PERIOD PERIOD
Farmaci “selettivamente” antiproliferativi
Busulfan Cytosine Etoposide Bleomycin L-asparaginase
Carmustine Arabinoside Teniposide Dactinomycin Hydroxyurea
Chlorambucil Floxuridine Vinblastine Daunorubicin Procarbazine
Cisplatin Fluorouracil Vincristine Doxorubicin
Cyclophosphamide Mercaptopurine Vindesine Mitomycin-c
Ifosfamide Methotrexate Taxoids Mitoxantrone
Melphalan Plicamycin
AlkylatingAlkylating
AgentsAgents
Anti-Anti-
MetabolitesMetabolites
MitoticMitotic
InhibitorsInhibitorsAntibioticsAntibiotics OthersOthers
Agenti citotossici
Mucositis
Nausea/vomiting
Diarrhea
Cystitis
Sterility
Myalgia
Neuropathy
Alopecia
Pulmonary fibrosis
Cardiotoxicity
Local reaction
Renal failure
Myelosuppression
Phlebitis
Effetti collaterali indotti dagli agenti citotossici
Sviluppo clinico degli agenti citotossiciTipico effetto
citotossicoOBD >MTD
MTD OBD
Effetto
OBD, dose biologica ottimale; MTD, massima dose tollerata Rowinsky 2000
DoseTarget
Effetto antitumorale
Tossicità
Efficacia della chemioterapia nelle neoplasie del colon-retto in
fase metastatica
02468
101214161820
no ter
FU w b
olo
FU m b
olo
FUFA w b
olo
FUFA m b
olo
FU MTX
Tomudex
FU IC
FU bes
t mod
FUFAIRI
FUFAOXA
PFS
OAS
Bersagli Molecolari
General target Specific target Agent or approach
Signal transduction Growth factor receptors HER1 (EGFR) HER2 Bcr -Abl Ras Raf
Tarceva TM Iressa TM Herceptin ® Glivec TM Farnesyl transferase inhibitors Antisense oligonucleotides
Angiogenesis and metastasis
VEGFR2 VEGF Matrix metalloproteinases Integrins
SU5416 rhuMAb (Avastin TM ) NeovastatTM VitaxinTM
Tumour suppressor gene
p53 p16
Gene therapy Gene therapy
Cell cycle control Cyclin-dependent kinases
Flavopiridol
Cetuximab
Sviluppo clinico degli agenti biologici a “bersaglio specifico”
Farmaci cytotossici
OBD >MTD
MTD OBD
Tossicità Effetto antitumorale
Effetto
DoseTarget
DoseOBD MTD
Agenti biologiciOBD <MTD
Dose
Effetto
DoseTarget
Tossicità
Effetto antitumorale
OBD, dose biologica ottimale; MTD, massima dose tollerata Rowinsky 2000
Un esempio paradigmatico di terapia molecolare
bersaglio-specifica
“il recettore per l’EGF”
The EGFR (erbB) family
Membrane
Extracellular
Intracellular
Cysteine-richReceptor domain
K
EGFTGF-
Amphiregulin-cellulinHB-EGF
Epiregulin
Tyrosine kinasedomain
erbB4HER4
erbB3HER3
erbB1HER1EGFR
erbB2HER2neu
Ligands
K
No specific ligands -
often acts as dimer partner
K
Heregulins
K
NRG2NRG3
Heregulins-cellulin
Wells 1999
Membrana
Extracellulare
Intracellulare
K
EGFTGF-
Amphiregulin-cellulinHB-EGF
Epiregulin
dominio tirosin chinasico
omodimeroHER1/HER1
eterodimeroHER1/HER2neu
Ligando
K
Wells 1999
K KP
K
erbB1HER1EGFR
erbB2HER2neu
K
X
PPP
PP
Nature Rev .Vol 5:341, 2005
Ruolo fisiologico dei recettori della famiglia Erb
EGFR -/- Alterazioni sviluppo epitelio intestinale, epitelio polmonare, cute Neurodegenerazione talamica e corticale
ErbB2-/- Alterazioni sviluppo cardiaco
“heart-restricted ErbB2-inactivation”
Cardiopatia dilatativa
ErbB4-/- Alterazioni sviluppo cardiaco/neurale
Neuregulina 1-/-
Alterazioni sviluppo cardiaco
Espressione dell’EGFR nei tumori umani
Tumore Espressione Prognosi Rischio di metastasi
Colon-retto 25-77% avversa aumentato
Testa-collo 95-100% DFS, OAS
Pancreas 30-89% OAS
NSCLC 40-80% OAS aumentato
Rene 50-90%
Vescica 30-48%
Ovaio 35-70%
EGFR signal transduction in tumor cells
Survival(anti-apoptosis)
PI3-K
EGFR
Ligand
PTEN AKT
STAT3
MEK
Gene transcriptionCell cycle progression
DNA Myc
Myc Cyclin D1JunFos
P P
MAPK
Proliferation /maturation
Chemotherapy /radiotherapyresistance
AngiogenesisMetastasis
Cyclin D1
EGFR-TKKK
pYpY
RAS RAFSOS
GRB2pY
Perchè inibire le funzioni dell’EGFR?
L’attivazione dell’EGFR promuove la crescita e la sopravvivenza delle cellule tumorali
L’espressione o l’iperespressione è un evento comune in numerosi tipi di neoplasie solide. Tale espresssione è generalmente associata ad un peggioramento della prognosi
Pertanto, l’inibizione funzionale dell’EGFR rappresenta un approccio razionale nel trattamento delle neoplasie umane
EGFR tyrosine kinase inhibitors
(EGFR-TKIs) (gefitinib,erlotinib)
Immuneeffector cell
Anti-ligand mAbs
BispecificAbs
Anti-EGFR mAbs
(eg cetuximab)
Ligand / toxin conjugate
Nucleus
Adapted from Noonberg & Benz 2000
Strategies to inhibit EGFR signaling
Y
Inibitori dell’attività TK dei recettori della famiglia dell’EGF
Agente Molecole/Legame Specificità Neoplasie Fase
erlotinib
gefitinib
EKR-569
lapatinib
CI-1033
anilinchinazolinicoreversibile
anilinchinazolinicoreversibile
HER1 TK NSCLC, HN, mammella,ovaio, prostata,
pancreas, colon, glioma
Appr.
HER1 TK NSCLC, HN, mammella,ovaio, prostata,
pancreas, colon, glioma
Appr.
anilinchinazolinicoirreversibile
6-tiazolilchinazolinicoreversibile
3-cianochinoloneirreversibile
HER1/2 TK
HER1-4 TK
HER1/2 TK
NSCLC, mammella, altre neoplasie con erbB alterato
1/2.
NSCLC, mammella, altre neoplasie con erbB alterato
1/2.
Mammella, neoplasie con erbB alterato
3
Cetuximab (C225)
MAbs
Ligando
KK
IgG1 MAb (chimerico) Legame specifico all’EGFR
e ai suoi eterodimeri Alta affinità per l’EGFR
(1 log maggiore del ligando naturale)
Emivita 114 ore (75-188) Stimola l’internalizzazione del
recettore Blocca la dimerizzazione del
recettore, la sua attività TK, e la trasduzione del segnale.Trasduzione
del segnale
Gefitinib blocks the growth of
established xenografts
0.0
0.4
0.8
1.2
1.6
2.0
VehicleGefitinib
Tumorvolume(mm3)
Duration of treatment (days)
100806040200 120
Wakeling et al 2002
Cetuximab inhibits the invasion
of established xenografts
Control
Cetuximab(0.5 mg/bi-weekly)
Tumor volume
(mm3)
220
15
Muscle
6/8
3/8
Vascular
5/8
1/8*
Bone
5/8
1/8*
Perineural
3/8
0/8*
Locoregional invasion tissuea
aNumber of mice with invasion/number of injected mice*p<0.05
Huang et al 2002
Cell cycle analysis by flow cytometry
SCC-13Y cells
48 hrs
G2MG2M
G1
S
G1
S
Harari PM and Huang SM Int. J. Radiation Oncology Biol. Phys., 2001
Effetto della combinazione C225+RT
linea cellulare SSC-1
Harari PM and Huang SM Int. J. Radiation Oncology Biol. Phys., 2001
Harari PM and Huang SM Int. J. Radiation Oncology Biol. Phys., 2001
Radiation-induced apoptosis
-SCC-13Y cells-
Flow cytometric determination of apoptosis by DNA
staining
sub-diploid population
Fattori in grado di determinare la sensibilità all’inibizione del recettore
dell’EGF
La cellula deve dipendere, per la sua sopravvivenza, dall’aumentata espressione dell’EGFR (oncogene addiction)
•Amplificazione genica (ErbB1 – ErbB2)
•Presenza di mutazioni attivanti costitutivamente il recettore (ErbB1)
Amplificazione genica
(EGF-R)
Vantaggio selettivo
(EGF-R)
tempo
FISH
Iper-espressione temporanea (EGF-R)
2- 4
5 -
7
8 -
12
13 -
16
17
18 -
20
N-L
ob
e
21 -
24
C-L
ob
e
25 -
28
Reg
ione
tra
nsm
embr
ana
Dominio extracellulare
Dominio TK
Sito ATP
Dominio regolatorio
•Delezione esone 19 (46%)
•Mutazione puntiformi esone 20 (T790M)
•Mutazione puntiformi esone 21 (L858R) (39%)
Fattori in grado di determinare la sensibilità all’inibizione del recettore
dell’EGF
La cellula deve dipendere, per la sua sopravvivenza, dall’aumentata espressione dell’EGFR (oncogene addiction)
Adeguati livelli d’inibizione dell’EGFR
•dose•farmacocinetica •tipo d’inibitore usato
Fattori in grado di determinare la sensibilità all’inibizione del recettore
dell’EGF
La cellula deve dipendere, per la sua sopravvivenza, dall’aumentata espressione dell’EGFR (oncogene addiction)
Alterazioni del pathway a valle dell’ EGFR (es. mutazioni attivanti K-ras, iperespressione proteine ciclo cellulare)
Adeguati livelli d’inibizione dell’EGFR•dose•farmacocinetica •tipo d’inibitore usato
K KP
PP
Ciclina D1
proliferazione
K KP
PP
Ciclina D1
proliferazione
X
X
X
Inibitore TK
K KP
PP
Ciclina D1
proliferazione
X
X
Inibitore TK
Copyright ©2004 American Association for Cancer Research
Kalish, L. H. et al. Clin Cancer Res 2004;10:7764-7774
L’iperespressione della ciclina D1 è associata a resistenza relativa nei confronti d’inibitori dell’attività TK dell’EGFR
Copyright © American Society of Clinical Oncology
Khambata-Ford, S. et al. J Clin Oncol; 25:3230-3237 2007
Mutazioni dell’esone 2 del K-ras correla con la resistenza al cetuximab nei tumori del colon-retto
5 RP + 22 SD
11%
51%
Bokemeyer C et al., JCO 2009
• Strategie terapeutiche che contemplino l’utilizzo di diversi farmaci a bersaglio molecolare specifico
• Identificazione di fattori predittivi di risposta al trattamento con farmaci a bersaglio molecolare (es. anti-EGFR)
Come possiamo migliorare l’efficacia dei trattamenti a
bersaglio molecolare ?
Ciardiello, F. et al. Clin Cancer Res 2000
Evidence for combining EGFR and VEGF inhibitors
Interactions between
EGFR and VEGF patwhays:
EGFR and VEGF share common downstream signalling
Endothelial cells express EGFR
EGF stimulation VEGF
Resistance to anti-EGFR → up-regulation of pro-angiogenetic factors
Ciardiello, F. et al. Ann Oncol 2006
Tossicità cutanea
farmaci inibitori di EGFR (cetuximab, erlotinib, gefitinib)
Tipo Descrizione
Rash acneiforme Eritema o eruzione maculare o papulare con o senza prurito, associato a desquamazione secca
Xerosi Secchezza generalizzata della cute con fine desquamazione, fino alla comparsa di fissurazione della cute
Paraonichia Eventi infiammatori dei tessuti che circondano l’unghia, fino alla formazione del granuloma piogenico
Tronco Giorno +192
Alluce piede destro Giorno +150
Correlation of rash and survival after treatment with ERBITUX
1. Saltz L, et al. ASCO 2001, # 7; 2. Saltz L, et al. J Clin Oncol 2004;22:1201–1208; 3. Cunningham D, et al. N Engl J Med 2004;351:337–345; 4. Van Cutsem E, et al. EORTC/NCI Geneva 2004;
5. Abbruzzese, et al. ASCO 2001. # 518; 6. Kies, et al. ASCO 2002; # 925
Su
rviv
al (
mo
nth
s)
16
14
12
10
8
6
4
2
0
No reaction Grade 2Grade 1 Grade 3
Study: 99231
CRC
01412
CRC
BOND3
CRC
EORTC/NCI4
CRC
Abbruzzese5
Pancreatic
Kies6
SCCHN
Grade 2-4Grade 1
Sur
viva
l Pro
babi
lity
0.0
0.1
0.2
0.3
0.4
0.5
0.6
0.7
0.8
0.9
1.0
Months from Randomization0 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17
Patients at risk:Grade 2-4Grade 1
152 150 138 120 99 71 58 39 29 17 13 9 6 5 1 0 057 55 47 34 24 20 12 8 5 4 3 2 0 0 0 0 0
Overall Survival by Worst Grade of Skin Toxicity in the Panitumumab Patients
a Hazard ratio for Grade 2-4 relative to Grade 1, stratified by ECOG and geographic region
Hazard ratio=0.61a (95% CI: 0.40, 0.95)P =.0278
Materiale incluso in paraffina
sezioni rappresentative
IHC FISH Microdissezione
Estrazione DNA
Mutazioni EGFR, HER2, Ki-RAS
qPCR-EGFR,
polimorfismo introni EGFR
EGFR, HER2
Stratificazione x n.copieEGFR, HER2m pMAPK, pAKT, KI-67, …..
Decorso della malattia
Franklin WA, ASCO 2005