Carcinoma polmonare nonmicrocitoma

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1 Carcinoma polmonare nonmicrocitoma (CPNM) Giulio Metro S.C. Oncologia Medica Ospedale Santa Maria della Misericordia, Azienda Ospedaliera di Perugia Corso di laurea in tecniche di laboratorio biomedico 15 Marzo 2016, Perugia

2 La famiglia dell EGFR come bersaglio terapeutico EGF, TGFa, Amphiregulin Nessun ligando specifico. Partner preferito di dimerizzazione Hereguline NRG2 NRG3 Hereguline β-cellulina Dominio che lega il ligando Dominio trans-membrana Dominio tirosin-chinasico erb-b1 EGFR HER1 neu Eb-b2 HER2 Erb-b3 HER3 Erb-b4 HER4 = Dominio tirosin-chinasico

3 Tutti i recettori della famiglia ErbB promuovono la crescita e la progressione di numerosi tipi di tumori La famiglia dei recettori HER/ErbB (Human Epidermal growth factor Receptor) è un gruppo di proteine di membrana ad attività tirosin-chinasica composto da quattro membri: EGFR (ErbB1), HER2 (ErbB2), ErbB3 ed ErbB4. Per ciascuno di questi 4 recettori si identifica un dominio extracellulare che interagisce con uno specifico ligando, una porzione trans-membrana e un dominio intracellulare. Tutti questi recettori svolgono un importante azione di trasduzione dei segnali tra ambiente extra- e intra-cellulare. Sono espressi in numerosi tipi di tessuti, epiteliali, mesenchimali, nervosi, ove rivestono un ruolo fondamentale nella proliferazione, crescita, sopravvivenza, differenziazione e migrazione della cellula, e sono coinvolti nello sviluppo e nella progressione di numerosi tipi di tumori.

4 Tutti i recettori della famiglia ErbB promuovono la crescita e la progressione di numerosi tipi di tumori L attivazione aberrante dei 4 recettori della famiglia ErbB con conseguente deregolazione del segnale di trasduzione può avvenire con diversi meccanismi: 1. iperespressione dei recettori sulla membrana delle cellule tumorali; 2. mutazioni attivanti i geni dei recettori ErbB; 3. aumentata espressione genica Alterazioni molecolari a carico dei recettori della famiglia ErbB osservati nei tumori umani La tabella a lato riporta il tipo di deregolazione presente in alcuni dei più frequenti tipi di tumore.

5 La omo- e la etero-dimerizzazione dei recettori della famiglia ErbB attivano meccanismi che contribuiscono alla crescita tumorale Il legame tra i recettori della famiglia ErbB e i rispettivi ligandi induce la omo o la eterodimerizzazione dei recettori stessi. 2 I recettori, combinandosi tra di loro, possono formare 4 omo-dimeri (per accoppiamento di due recettori dello stesso tipo) o 6 eterodimeri (per accoppiamento di 2 recettori di tipo diverso). In seguito alla omo-/etero-dimerizzazione del recettore, vengono attivate numerose proteine citoplasmatiche, tra cui Ras/MAPK, e PI(3)chinasi/Akt che scatenano una serie di reazioni a cascata lungo le vie di trasduzione del segnale che regolano i processi di proliferazione, differenziazione e sopravvivenza cellulare. Omo- ed etero-dimerizzazione dei recettori della famiglia ErbB Omodimeri Eterodimeri Omodimeri

6 Anatomia del sistema respiratorio che mostra la trachea ed entrambi I polmoni con i lobi e le vie respiratorie. L ossigeno viene inalato nei polmoni e passa tramite le sottili membrane degli alveoli nel flusso sanguigno (vedi ingrandimento)

7 Fattori di rischio Fumo attivo di sigaretta (responsabile di ca. l 85% dei tumori al polmone) (durata>>intensità) Fumo passivo Radon ambientale (gas radioattivo prodotto dal decadimento dell uranio) Asbesto (minerale non più in utilizzo) Altri fattori (suscettibilità genetica, inquinamento ambientale, fattori virali?, della dieta?)

8 Il peso del tumore al polmone Tumore del polmone in Europa: nuovi casi morti Tumore del polmone nel mondo: 1.5 millioni di nuovi casi 1.18 millioni di morti CPNM rappresenta >80% dei tumori al polmone Parkin D, et al. CA Cancer J Clin 2005;55:74 108; Ferlay J, et al. Ann Oncol 2007;18:

9 Suddivisione del CPNM CPNM (ca. 80%) Carcinoma squamoso (25 30%) Fumo fattore di rischio preponderante Carcinoma nonsquamoso (70 75%) Fumo importante fattore di rischio ma si osserva spesso anche in chi non ha mai fumato Adenocarcinoma classico (75 90%) Carbone. Semin Oncol 1997 Charloux, et al. Int J Epidemiol 1997

10 Sopravvivenza (%) La chemioterapia a base di platino migliora la sopravvivenza nel CPNM metastatico (non operabile) Terapia di supporto + chemio Terapia di supporto Tempo dalla randomizzazione (mesi) Risultati per terapie a base di cisplatino (11 studi) NSCLC Collaborative Group, BMJ 1995

11 CPNM metastatico: stiamo raggiungendo sopravvivenze più lunghe? Le combinazioni di chemioterapia hanno fallito nell incrementare in maniera significativa la sopravvivenza mediana oltre gli 8-10 mesi Un plateau terapeutico si è raggiunto. Le nuove combinazioni di chemioterapia non miglioreranno la sopravvivenza Doppiette con platino: 8 10 mesi Platino agente singolo: 6 8 months Supporto: 2 5 months Sopravvivenza mediana (mesi) Schiller, et al. NEJM 2002; Sandler, et al. NEJM 2006

12 Verso la terapia personalizzata Ogni paziente è unico e con peculiari caratteristiche cliniche e molecolari. Il trattamento che funziona in un paziente potrebbe non funzionare o funzionare meno in un altro paziente Ricamare la terapia più appropriata focalizzandosi su determinati bersagli è l unico modo per migliorare i risultati del trattamento.

13 Angiogenesi e cancro

14 Bevacizumab: anticorpo contro il fattore di crescita vascolare endoteliale (secreto)

15 Sopravvivenza > 12 mesi con l aggiunta del bevacizumab alla chemioterapia nel trattamento del CPNM metastatico Sopravvivenza mediana (mesi) E AVAiL2 (15mg/kg) AVAiL3 (7.5mg/kg) SAiL 4 ARIES 5 (7.5 or 15mg/kg) 1 Sandler, et al. N Engl J Med ,3 Reck, et al. Ann Oncol Crinò, et al. Lancet Oncol Wozniak et al. ASCO 2010

16 Ci sono biomarcatori che predicano la sensibilità al bevacizumab? Solo marcatori clinici; farmaco tossico nel tumore squamoso dove non trova impiego (solo adenocarcinoma) Massima efficacia nell istologia adenocarcinoma Nessun marcatore biologico che predica la sensibilità identificato sin ora

17 Evolution of NSCLC subtyping Li, et al. J Clin Oncol 2013

18 Sottogruppi molecolari nell adenocarcinoma Pao & Hutchinson Nat Med 2012

19 CPNM con mutazione EGFR o riarrangiamento genico ALK o ROS1 Le cellule tumorali contengono multiple anomalie genetiche ed epigenetiche Nonostante tale complessità, la loro crescita può spesso essere bloccata dall inattivazione di un singolo oncogene Questo fenomeno, chiamato oncogeneaddiction, fornisce un forte razionale per la terapia molecolare a bersaglio In tal senso il CPNM dei mai o deboli fumatori è spesso una malattia oncogene-addicted

20 CPNM nei mai fumatori: incidenza Da: Sun, et al. Nat Rev Cancer 2007

21 Da: Sun, et al. Nat Rev Cancer 2007 CPNM nei mai fumatori e istologia Nettamente prevalente l adenocarcinoma

22 Da: Sun, et al. Nat Rev Cancer 2007 CPNM nei mai fumatori e biologia La mutazione di EGFR identifica un CPNM non correlato al fumo, mentre la mutazione di KRAS identifica spesso un tipo di CPNM fumo-relato

23 La mutazione dell EGFR causa un cambiamento conformazionale del recettore Wild-type EGFR Mutant EGFR Ligando Dominio extra-cellulare Dominio trans-membrana Dominio tirosin-chinasico ATP Fosforilazione della tirosina Ras-Raf-MAPK Proliferazione Pi3K-AKT Sopravvivenza Arteaga 2006; Gadzar et al 2004; Hendricks et al 2006; Sordella et al 2004

24 Deregolazione del recettore EGFR (ErbB1) Le delezioni nell esone 19 e la mutazione puntiforme L858R nell esone 21 sono le mutazioni attivanti più comuni del dominio tirosino chinasico di EGFR (oltre il 90% di tutte le mutazioni). Le delezioni nell'esone 19 e la mutazione puntiforme L858R nell'esone 21 rappresentano il 90% delle mutazioni di EGFR 13 Nei pazienti con NSCLC, la presenza di queste mutazioni di EGFR è predittiva di una significativa risposta clinica agli inibitori tirosino chinasici di EGFR (EGFR TKI). Si pensa che queste mutazioni, aumentando l affinità dell inibitore per il recettore, rappresentino il meccanismo molecolare alla base dell efficacia clinica dei TKI. Il rimanente 10% circa delle mutazioni consistono in rare mutazioni missense riscontrabili principalmente nell esone 18 ma anche negli esoni 20 e 21.

25 Mutazioni nel gene dell EGFR EGFR transcript Confer sensitivity/resistance to EGFR TKIs Unclear effect on sensitivity to EGFR TKIs P694X Extracellular domain Exons 1 16 G719A/S 18 V700D E709X EGFR Transmembrane domain Tyrosinekinase domain Regulatory domain Exon 17 Exons Exons Deletions D761Y D770_N771 insnpg T790M L858R L861X L730F P733L E746K A763V N765A S768I T783A L792P L798F G810S N826S L838V T847I I853T A859T E866K G735S V738F V742A T751I S752Y D761N L833V H835L H850N V851X G863DA864T TKI = tyrosine-kinase inhibitor Riely, et al. Clin Cancer Res 2006

26 Distribuzione della mutazione dell EGFR in base all esone Sequist, et al. J Clin Oncol 2007

27 Mutazione dell EGFR: più frequente nei mai fumatori e nel sesso femminile D Angelo, et al. J Clin Oncol 2011

28 L avvento degli inibitori dell EGFR a partire dai primi anni 2000 EGFR Inhibitors EGFR Inhibitors: Monoclonal antibody cetuximab, etc. Small molecule TK inhibitors gefitinib, erlotinib From Howard West, M.D., OncTalk.com

29 Probability of progression-free survival Sopravvivenza libera da malattia con gefitinib vs. chemioterapia in base alla presenza/assenza della mutazione dell EGFR Probability of progression-free survival Presenza mutazione Assenza mutazione 1.0 Gefitinib (n=132) Carboplatin / paclitaxel (n=129) 1.0 Gefitinib (n=91) Carboplatin / paclitaxel (n=85) HR (95% CI) = 0.48 (0.36, 0.64) p< No. eventi gefitinib, 97 (73.5%) No. eventi C / P, 111 (86.0%) HR (95% CI) = 2.85 (2.05, 3.98) p< No. eventi gefitinib, 88 (96.7%) No. eventi C / P, 70 (82.4%) Months A rischio : Gefitinib C / P Months Test di interazione, p<0.0001

30 Gefitinib vs. chemioterapia nei pazienti con mutazione dell EGFR 1.0 HR (95% CI) = 0.36 (0.25, 0.51) p< HR (95% CI) = 0.49 (0.34, 0.71) p< Days NEJ002 p<0.001 Gefitinib (n=98) C/P (n=100) Months WJTOG 3405 p< Gefitinib (n=58) C/D (n=59) Mok et al 2009; Kobayashi et al 2009; Mitsudomi et al 2009

31 PFS probability Erlotinib vs. chemioterapia in pazienti EGFRmutati: sopravvivenza libera da progressione Erlotinib (n=82) Gem/carbo (n=72) HR=0.16 ( ) Log-rank p< Time (months) Patients at risk Erlotinib GC

32 Rosell, et al. ASCO 2011 Differenza in tossicità Parametro Erlotinib Chemioterapia Tossicità grado 3 & 4 45% 81% Modifiche/interruzione di dose per tossicità Sospensione del trattamento per tossicità 23% 47% 5% 14%

33 Sensibilità differente a gefitinib ed erlotinib a seconda del tipo di mutazione dell EGFR N EGFR RR (%) PFS (mesi) OS (mesi) 278 Classiche esone Wild-type Inserzione esone G L Mutazioni rare Wu J et al. Clin Cancer Res 2011;17:

34 Nei pazienti con mutazione dell EGFR, gefitinib ed erlotinib rispetto alla chemioterapia: Producono un tasso di risposte tumorali più elevato Producono una migliore sopravvivenza libera da progressione tumorale Sono associati ad una migliore qualità di vita Inducono una minore tossicità

35 Sopravvivenza del paziente con CPNM EGFR-mutato trattato con EGFR-TKIs Study First line Median OS Ref IPASS Gefitinib 21.6M Yang CH et. al. Ann Oncol 2010:21;LBA2 Pac/Car 21.9M NEJ002 Gefitinib 27.7M Inoue A. et al. JCO 2011 Pac/Car 26.6M WJOG3405 Gefitinib 30.9M Lancet Oncology; 2010:11;121-8 Doc/cis Not reached First-SIGNAL Gefitinib 30.6M Lee JS. et.al. JTO;2009;4: PRS 4 Gem/cis 26.5M CAMP Gefitinib 27.7M Morita S. et. al. CCR 2009;15: Chemotherapy 25.7M Spanish Erlotinib 27.0M Rosell R. et al. NEJM 2009;361;958-67

36 Inibitori reversibili: Afatinib and Dacomitinib Afatinib 1 Orally bioavailable, small molecule TKI Designed to irreversibly bind to the ATP binding pocket of EGFR and HER2 Highly specific for EGFR and HER2 EGFR IC 50 : 0.50nM HER2 IC 50 : 14nM NCI-H1975 Dacomitinib 2 Irreversible inhibitor of the tyrosine kinases of EGFR (HER1), HER2, HER4 Pan-HER inhibitor Preclinical activity against EGFR sensitising mutations EGFR T790M wild-type HER2 mutant HER2 1. Li, et al. Oncogene Engleman, et al. Cancer Res 2008

37 Sopravvivenza libera da progressione (probabilità) Endpoint primario: sopravvivenza libera da progressione Review indipendente tutti i pazienti randomizzati Afatinib n=230 Cis/pem n=115 SLP evento, n (%) 152 (66) 69 (60) SLP (mesi) Hazard ratio (95% intervallo di confidenza) 0.58 ( ) p= % % Sopravvivenza libera da progressione (mesi) Pz a rischio Afatinib Cis/Pem Yang JC, et al.

38 Toxicity: indirect comparison of reversible versus irreversible EGFR-TKIs Gefitinib Erlotinib Afatinib NEJSG 002 n=114 IPASS n=607 First-SIGNAL n=159 WJTOG3405 n=87 OPTIMAL n=83 CALGB30406 n=81 LUX-3 n=229 Rash 71.0 (5.3) 66.2 (3.1) 72.3 (1.3) 74 (2) Diarrhoea 34.2 (0.9) 46.6 (3.8) NR 47(1) Fatigue 10.5 (2.6) NR 28.3 (0.6) 34 (2) 73.5 (2.4) NR (7.4) 25.3 (1.2) NR (4.9) 4.8 (0) NR (1.2) 37 (16.2) 33 (14.4) 3 (1.3) Anorexia NR 21.9 (1.5) 44.7 (0) NR NR NR 7 (3.1) Stomatitis 9.6 (0) 17.0 (0.2) NR 19 (0) Paronychia NR 13.5 (0.3) NR 28 (1) 13.3 (1.2) NR 3.6 (0) NR 20 (8.7) 26 (11.4) Vomiting 6.1 (0.9) 12.9 (0.2) NR NR NR NR 7 (3.1)

39 L insorgenza di resistenza inevitabile Basale Regressione tumorale Progressione (mediana 9 mesi)

40 Le cellule resistenti sono selezionate dal trattamento Prima di gefitinib/erlotinib Nel momento della massima risposta tumorale Alla progressione di malattia in corso di gefitinib/erlotinib Sensibili Resistenti

41 Mutazione secondaria in pazienti con CPNM EGFR mutato resistente a gefitinib/erlotinib: T790M Sostituzione di una metionina con treonina alla posizione 790 (T790M) nel dominio chinasico nell esone 20 aumenta l affinit dell EGFR per l ATP ~ 50% dei pazienti con resistenza acquisita a gefitinib/erlotinib Rara ma possibile causa di resistenza primaria qualora sia presente dall inizio Pao PLos Med 2005; Kobayashi NEJM 2005; Yun PNAS 2008

42 La mutazione T790M nel CPNM Godin-Heyman Cancer Res 2007

43

44 AZD9291 e Rociletinib in pazienti EGFR T790M+ AZD9291 RR:61% Janne PA, NEJM 2015 Rociletinib Sequist L, ASCO 2015 RR:53%

45 Biopsia liquida Il DNA libero circolante è estratto direttamente dal plasma o siero da Oxnard, IASLC 2013

46 Studio di Gefitinib fase IV (N= 106) Douillard, et al. EMCTO 2013

47 Frequenza di mutazione di EGFR tra tumore e plasma Douillard et al., Br J Cancer 2014; Douillard et al., J Thorac Oncol 2014 La concordanza nella mutazione EGFR è risultata concorde in 615 di 652 pazienti valutati con entrambi i campioni * *Per i pz valutabili sia per plasma che tessuto

48 Efficacia del trattamento in base alla presenza di mutazione nel tumore vs. plasma Douillard, et al. J Thorac Oncol 2014

49 April 2014: l indicazione EMA per gefitinib è cambiata

50 Identificazione della fusione di EML4-ALK Fusion nel CPNM EML4 1 HELP Basic WD EML4 ALK variante ALK Kinase ALK EML4 ~3.6 kb TM Exon bp Exon 13 EML4-ALK variant 1 EML, echinoderm microtubule-associated protein-like 4; HELP, hydrophobic echinoderm mizroxbule-associated protein-like protein Soda M, et al. Nature. 2007;448:

51 Vie di traduzione tradotte da EML4-ALK Inversion Or Translocation ALK ALK fusion protein* Partner gene product PI3K RAS PLC- Y STAT3/5 AKT mtor MEK PIP 2 BAD Cell survival S6K ErK Tumour cell proliferation *La localizzazione sub-cellulare del gene di fusione ALK, sebbene sia probabilmente nel citoplasma, non è cinfermata. 1,2 BAD, BCL2-associated agonist of death; STAT3, signal transducer and activator of transcription 3; S6K, ribosome protein S6 kinase; ERK, extracellular signal-regulated kinase. 1 Inamura K, et al. J Thorac Oncol. 2008;3: Soda M, et al. Proc Natl Acad Sci. U S A. 2008;105: Figure based on: Chiarle R, et al. Nat Rev Cancer. 2008;8(1): Mossé YP, et al. Clin Cancer Res. 2009;15(18): ; and Pfizer Inc, data on file. IP 3

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53 Caratteristiche cliniche dei pazienti con CPNM ALK+ EML4/ALK Età mediana Maschi Donne Mai fumatori Fumatori Adenoca. Squamosi 129/3933 (3.3%) 59 (29-79) 56/1451 (3.9%) 51/1017 (5.0%) 83/762 (10.8%) 36/1534 (2.3%) 118/2168 (5.4%) 8/870 (0.9%) Da una revisione di 14 studi della letteratura Bassa età mediana Più comune nei pazienti che non hanno mai fumato o hanno fumato poco Quasi esclusivamente adenocarcinomi

54 Crizotinib Inibitore competitivo potente e selettivo per l ATP delle tirosinchinasi di ALK e MET e delle loro varianti oncogeniche 1,2 Crizotinib somministrato in capsule da 250 mg due volte al giorno 3 1. Zou, et al. Cancer Res 2007; 2. Christensen et al. Mol Cancer Ther 2007; 3. Kwak, et al. N Engl J Med 2010

55 % diminuzione o aumento del diam. tumorale Elevata efficacia di Crizotinib nel CPNM ALK Miglior risposta Risposta globale (95% CI) Crizotinib (N=133) 51.1% (42.3, 59.9) RC 1 (<1%) R 67 (50.4%) S 47 (33.8%) P S RP RC 100 Popolazione valutabile per risposta, N=123 RC = risposta completa; P = progressione; RP = risposta parziale; S = stabilità. Crinò, et al. ASCO 2011

56 Esempio di rapida risposta in paziente ALK+ in trattamento con Crizotinib Giorno 7 Giorno 14 Sintomi all inizio Miglioramento dei sintomi Tosse Miglioramento significativo dal giorno 3, completamente risolto entro 2 settimane Febbricola serotina Risoltasi entro il giorno 3 Anoressia Incremento ponderale di 1.5 kg in 2 settimane Dolore al collo per infiltrazione tumorale Risoltosi entro il giorno 3 Ou, et al. J Thorac Oncol. 2010;5(12):

57 In Novembre 2011, FISH positiva per la traslocazione di EML4-ALK Dicembre 2011: Inizio crizotinib Gennaio 2012 Aprile 2012 Riduzione della lesione principale E scomparsa dei noduli controlaterali Risposta completa

58 Inibizione di ALK: dalla scoperta alla terapia a bersaglio in tempi record Modificata da Gerber and Minna, Cancer Cell 2010 Bersaglio Anno di identificazione Anno di correlazione tra efficacia trattamento ed aberrazione genetica EGFR ALK

59 CPNM riarrangiato per ROS1: un nuovo sottogruppo genomico di CPNM Riarrangiamento genico scoperto nel 1987 Produce un recettore di membrana ad attività tirosin-chinasica Tale recettore è orfano (non identificato ligando) vedi HER2 Presente nel CPNM, glioblastoma multiforme (tumore primitivo cerebrale) e colangiocarcinoma (tumore delle vie biliari) 49% di identità con ALK nelle sequenze amino-acidiche del dominio tirosin-chinasico e 77% in quelle del sito di legame per l ATP reviewed in: Ou, et al. Expert Anticancer Ther 2012

60 Recettore prodotto dal riarrangiamento di ROS1 from: Ou, et al. Expert Anticancer Ther 2012

61 Caratteristiche cliniche del CPNM riarrangiato per ROS1 Circa l 1% di tutti gli adenocarcinomi Incidenza percentuale sovrapponibile tra razza asiatica e razza caucasica L età mediana di insorgenza del tumore con riarrangiamento di ROS1 è circa 50 anni Circa ¾ dei pazienti con riarrangiamento di ROS1 sono mai fumatori reviewed in Ou, et al. Expert Anticancer Ther 2012

62 Attività del Crizotinib nel CPNM con riarrangiamento di ROS1 Parametro Miglior risposta Risposta completa Risposta parziale Malattia Stabile Malattia progressiva ROS1-positivi N= Risposta tumorale globale 57.1% Durata mediana del trattamento (settimane) % controllo di malattia a 8 settimane % Shaw, et al. ASCO 2012

63 Riarrangiamento di ROS1 e sensibilità al Crizotinib (1) Basale dopo 4 settimande di Crizotinib Image courtesy of Ignatius Ou

64 Riarrangiamento di ROS1 e sensibilità al Crizotinib (2) Shaw, et al. ASCO 2012

65 FISH IHC

66 Conclusioni Il CPNM, in particolare se adenocarcinoma e legato ad una bassa esposizione al fumo, è spesso definito dalla presenza di una specifica alterazione genetica La mutazione dell EGFR e il riarrangiamento genico di ALK o ROS1 identificano ciascuno una malattia oncogeneaddicted L importanza della malattia oncogene-addicted consiste nel poter utilizzare terapie molto efficaci dirette contro il bersaglio in questione La biopsia liquida è una valida alternativa al tessuto per conoscere la presenza di mutazione sensibile dell EGFR sia prima del trattamento che quella di resistenza T790M in corso di trattamento con inibitori dell EGFR gefitinib, erlotinib, afatinib