La trasformazione neoplastica è un processo che comprende una serie di mutazioni a carico di geni codificanti proteine essenziali nella proliferazione

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



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%)


dell’EGF


Adeguati livelli d’inibizione dell’EGFR

•dose•farmacocinetica •tipo d’inibitore usato


dell’EGF


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

Documents

La trasformazione neoplastica è un processo che comprende una serie di mutazioni a carico di geni codificanti proteine essenziali nella proliferazione