LA RETE NAZIONALE SOLIDALE E COLLABORAZIONI INTERNAZIONALI DEL PROGRAMMA STRAORDINARIO ONCOLOGIA 2006

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1 QuickTime and a TIFF (Uncompressed) decompressor are needed to see this picture. LA RETE NAZIONALE SOLIDALE E COLLABORAZIONI INTERNAZIONALI DEL PROGRAMMA STRAORDINARIO ONCOLOGIA 2006 PROGRAMMA 3:Trasferimento delle conoscenze allo sviluppo di interventi volti a prevenire, diagnosticare e trattare il cancro PROGETTO: Identificazione di marcatori per la predizione della risposta a nuovi farmaci antitumorali

2 Riassunto Presentazione generale della proposta Articolazione delle attività e delle interazioni fra le UO Un primo esempio: identificazione di tumori mammari sensibili agli inibitori delle istone deacetilasi (HDAC)

3 Obiettivi della proposta Caratterizzazione molecolare del bersaglio di diverse classi di nuovi farmaci molecolari Inibitori di HDAC Herceptin (anti-erbb2) Imatinib (inibitore della attività chinasica dell oncogene bcr-abl) Inibitori di pompe ioniche Il prodotto naturale ET-743 Definizione della sensibilità a ciascun farmaco nel contesto di una popolazione cellulare tumorale eterogenea (CSC, ecc.) Modelli cellulari Modelli animali Identificazione di bersagli critici della risposta a ciascun farmaco (marker candidati) Caratterizzazione e validazione dei marker candidati Xenotrapianti Biopsie tumorali Esecuzione di studi clinici per la validazione clinica dei marker candidati

4 Le varie fasi del progetto

5 Articolazione delle attività

6 Marcatori per la predizione della risposta dei tumori mammari agli inibitori delle istone deacetilasi (HDAC)

7 Histone acetylation/deacetylatio n regulates nucleosomal conformation and transcriptio n HATs Ac Ac Ac Hypo-acetylated chromatin HDACs Ac Hypo-acetylated Histone s Hyper-acetylated histone s Transcriptiona l Repression Transcriptiona l activatio n

8 HDACs play a Pleiotropic Role Nature Review Cancer 2006:

9 HDACs and histone acetylation are deregulated in tumor cells Histone deacetylases - are over-expressed in human cancers (HDAC1,HDAC2,HDAC3 and HDAC6) - are recruited by oncogenic transcription factors (PML-RAR,BCL6) Histone acetyltransferase - are translocated and mutated in cancer Histone acetylation - Loss of monoacetylation of Lys16 of histone H4 in several cancer types Modulating Pharmacologically the Activity of Histone Deacetylase has Clinical Relevance -SAHA approved for oral therapy of Cutaneous T-Cell Lymphoma -Oral monotherapy of MGCD103 showed significant antitumoral activity in Hodgkin Lymphoma (45% with disease control) -FK228 overall response of 36% on CTCL

10 Modulating pharmacologically the activity of chromatin modifiers has clinical relevance Fall 2006: SAHA (Merck) approved from FDA.

11 Histone acetylation status in Breast Carcinoma Analyzed global levels of histone acetylation by immunohistochemistry Antibody which recognizes acetylated K8 and K12 of histone H4 Combined Score % of positive cells (0-4) Intensity of staining (0-2)

12 Breast cancer patients can be classified by their epigenetic state Acetylated Hypoacetylated

13 Distribution of tumors according to histone acetylation status 46% 44% Hypo Hetero Acetyl 10%

14 Histone acetylation levels in 416 breast cancer patiens: inverse correlation with grade, Ki67, Her2 direct correlation with ER, no correlation with clinical outcome H4AC p-value PT GRADE <.0001 NODAL STATUS ER KI67 <.0001 HER inverse direct

15 Isolation and growth of normal and tumor human mammary cells Biopsy specimens of nornal and tumor tissues from the Division of Senology at the IEO Dissection of grossly fatty areas Digestion with hyaluronidase/collagenase Establishment of long-term cultures of normal and tumor cells under appropriate growth conditions ( Home-made DFCI medium) to avoid fibroblast contamination and support epithelial cells In vitro studies on the cellular physiology of normal and pathologic human mammary epithelium Elucidation of specific facets of the molecular pathogenesis of human breast cancer Banking of matched sample of normal and tumor/metastasis tissues and cells Utilization in post-genomic platforms

16 Global levels of histone acetylation correlate with sensitivity to HDACi Breast normal tissue Hypo-acetylated Acetylated Hypo 45 Acetyl C VPA TSA 0 C VPA TSA

17 Sensitivity of primary breast tumors to HDAC inhibitors Hypoacetylated tumors (N=38) Acetylated tumors (N=41) 29% 32% Resistant Sensitive Resistant Sensitive 71% 68% N=79; P < 0,005

18 Does it make sense to test the histone acetylation marker in a clinical setting? Neo-adjuvant setting Adjuvant setting

19 Conclusioni e prospettive Identificazione di un potenziale marcatore epigenetico (acetilazione degli istoni) predittivo di una risposta in vitro agli inibitori di HDAC Questo marcatore non è clinicamente rilevante se non in funzione della risposta al farmaco intelligente L analisi degli altri tipi di tumori (solidi e leucemie) rivelerà se questa proprietà è generale L analisi della sensibilità agli HDACi di sottopopolazioni tumorali con la maggiore rilevanza biologica (cancer stem cells) rivelerà se questa proprietà è estesa a tutte le cellule del tumore Analisi dei meccanismi: Quali sono le HDAC coinvolte (ci sono 11 HDAC nell Uomo) Quali sono le basi molecolari della sensibilità

20 Ringraziamenti Oronzina Botrugno Laura Furia Isabella Pallavicini Chiara Luise Susanna Chiocca Claudia Miccolo Alfonso Passafaro PP Di Fiore G Viale Valeria Fantin Vicky Richon Giusy Bonizzi Salvatore Pece PG Pelicci

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