Trastuzumab (Herceptin ):

Transcript

1 Università degli studi di Torino Scuola Interfacoltà per le Biotecnologie Laurea di II livello in Biotecnologie Molecolari AA Trastuzumab (Herceptin ): Sviluppo ed uso clinico di anticorpi monoclonali anti-her2 per il trattamento del tumore alla mammella Valentina Sala

2 Inibire gli ErbB: Yarden Y & Sliwkowski MX, Nat Rev Mol Cell Biol, 2001

3 Moasser MM, Oncogene, 2007

4 : generati più di 100 MoAb contro il dominio extra-cellulare di HER2 umano Moasser MM, Oncogene, 2007 MoAb diversi producono effetti biochimici e biologici molto differenti: Gli effetti inibitori sulla proliferazione e sulla crescita tumorale non correlano con la capacità dell Ab di reprimere HER2 Per uno stesso Ab, i risultati in vitro e in vivo non corrispondono

5 1990: Len Presta e Paul Carter alla Genentech Inc. (San Francisco, California) generano un anticorpo umanizzato diretto contro HER2 MoAb4D5 Anticorpo monoclonale murino. Inibisce la crescita di linee tumorali iper-esprimenti HER2 sia in coltura monostrato, che in soft agar e ne aumenta la sensibilità per il TNF (tumor necrosis factor). Non ha effetti su linee HER2-. Inibisce la crescita di tumore mammario umano in xenograft. Trastuzumab (Herceptin ) Anticorpo monoclonale chimerico umanizzato (95% umano 5% murino). Inibisce la crescita di linee tumorali iper-esprimenti HER2. Non ha effetti su linee HER2-. Inibisce la crescita tumorale in xenograft. Affinità per HER2 tre volte superiore. L immunogenicità è minimizzata. ADCC e CDC sono incrementate.

6 I geni codificanti le regioni variabili (Vh e Vl) dell anticorpo murino 4D5 sono state isolate a partire dall ibridoma corrispondente, mediante amplificazione con PCR, e sequenziate. Le regioni variabili sono state in seguito umanizzate mediante mutagenesi diretta agli oligonucleotidi. I cdna delle regioni variabili umanizzate sono stati clonati a monte delle sequenze delle regioni costanti di IgG1 umane in vettori di epressione, trasfettati poi in 293 trasformate. NB: il Trastuzumab (Herceptin ) viene prodotto in cellule ovariche di criceto cinese (CHO).

7 commons.wikimedia.org

8 Esistono due tipi di test per verificare lo stato di HER2: Ibridazione in situ (FISH): verifica se il tumore possiede un numero normale di geni codificanti HER2. Se sono presenti più di due copie, il tumore è da considerarsi HER2+ Immunoistochimica (IHC): misura quanta proteina è espressa sulla membrana delle cellule tumorali, in una scala da 0 a 3. Il tumore è da considerarsi HER2+ con indicazione di punteggio pari a 3. Yarden Y & Sliwkowski MX, Nat Rev Mol Cell Biol, 2001

9 La misurazione dell espressione di HER2 è obbligatoria prima di iniziare la terapia con il Trastuzumab. Il Trastuzumab può essere utilizzato soltanto in pazienti affetti da tumore con iper-espressione di HER2 di livello 3+ all esame immunoistochimico: il trattamento non ha efficacia su tumori HER2-.

10 1992: Trials clinici di fase I 1993: Trials clinici di fase II : Trials clinici di fase III Settembre 1998: la FDA approva l Herceptin per il trattamento settimanale del tumore metastatico della mammella HER2+. Modalità di somministrazione: La dose di attacco è di 4 mg/kg;la dose settimanale è di 2 mg/kg, con inizio una settimana dopo la dose di attacco. Herceptin deve essere somministrato come infusione endovenosa, fino alla progressione della malattia.

11 Herceptin è indicato per il trattamento di pazienti con carcinoma mammario metastatico con iper-espressione di HER2: In monoterapia per il trattamento di pazienti che hanno ricevuto almeno due regimi chemioterapici per la malattia metastatica. La chemioterapia precedentemente somministrata deve aver contenuto almeno una antraciclina e un taxano, tranne nel caso in cui il paziente non sia idoneo a tali trattamenti. I pazienti positivi al recettore ormonale devono non aver risposto alla terapia ormonale, tranne nel caso in cui il paziente non sia idoneo a tali trattamenti. In associazione al paclitaxel per il trattamento di pazienti che non sono stati sottoposti a chemioterapia e per i quali non è indicato il trattamento con antracicline.

12 L attività antitumorale: Il Trastuzumab induce la regressione del tumore nel 30-35% dei pazienti con tumore della mammella metastatico HER2+, se usato come terapia di attacco. I maggiori benefici sono osservati in associazione a trattamento chemioterapico. L attività è limitata ai tumori della mammella: non ha attività antitumorale significativa contro tumori ovarici o dell endometrio HER2+.

13 : 4 trials clinici internazionali su più di 13,000 donne con EBC (early breast cancer) HER2+ rimosso chirurgicamente, ad alto rischio di ricaduta. Il trattamento con Trastuzumab per 1 anno, in aggiunta alla chemioterapia, riduce del 50% il rischio di ricorrenza del tumore.

14 Romond EH et al., N Engl J Med, 2005

15 Novembre 2006: la FDA approva l Herceptin come adiuvante di un trattamento chemioterapico per la terapia del tumore della mammella HER2+, positivo ai linfonodi primari, in seguito a intervento chirurgico e radioterapia, al fine di ridurre il rischio di ricorrenza e/o la comparsa di tumore metastatico. Dall approvazione, circa 400,000 donne nel mondo sono state trattate con l Herceptin.

16 Il meccanismo d azione: (Moasser MM, Oncogene, 2007) Degradazione del bersaglio Competizione con il ligando endogeno Inibizione dell interazione eterologa Inibizione del taglio proteolitico Il Trastuzumab accompagna HER2 passivamente nella via di riciclo tramite endocitosi? In seguito a trattamento con Trastuzumab non c è riduzione dei livelli di espressione di HER2 nel tumore. Alterazione delle vie di segnale ADCC Alterazione dei meccanismi di riparazione

17 Il meccanismo d azione: Degradazione del bersaglio Competizione con il ligando Inibizione dell interazione eterologa Non ha un ligando, ma agisce formando eterodimeri con altri ErbB. Il dominio extracellulare di HER2 esiste in una conformazione simile allo stato attivato-da-ligando di EGFR e HER3. Inibizione del taglio proteolitico Alterazione delle vie di segnale ADCC Alterazione dei meccanismi di riparazione

18 Il meccanismo d azione: Degradazione del bersaglio Competizione con il ligando Inibizione dell interazione eterologa Inibizione del taglio proteolitico Alterazione delle vie di segnale ADCC Il Trastuzumab non inibisce l interazione di HER2 con HER3 e EGFR: il sito di dimerizzazione è sempre esposto. Il Trastuzumab si lega alla porzione C-terminale del dominio IV nella regione extra-cellulare di HER2 (aa ). Alterazione dei meccanismi di riparazione

19 Il meccanismo d azione: Degradazione del bersaglio Competizione con il ligando Inibizione dell interazione eterologa Il Trastuzumab inibisce il taglio proteolitico di HER2 da parte delle ADAM (a disintigrin and metalloprotease). Inibizione del taglio proteolitico HER2 troncato induce maggiore attività chinasica, potere trasformante e Alterazione delle vie di segnale tumorigenicità. I livelli di HER2 troncato sono aumentati in pazienti affetti da tumore metastatico. ADCC MA: Non tutti i tumori metastatici della mammella presentano HER2 troncato. Alterazione dei meccanismi di riparazione

20 Il meccanismo d azione: Degradazione del bersaglio Competizione con il ligando Inibizione dell interazione eterologa Inibizione del taglio proteolitico Aumento dei livelli di espressione di p27 e blocco del ciclo cellulare in G1. Inibizione dell espressione di fattori angiogenici (VEGF). Inibizione di Akt. Aumento della attività di PTEN (plasma phosphatase and tensin homolog). Alterazione delle vie di segnale ADCC Azione antitumorale ridotta in modelli murini che non esprimono PTEN. Tumori che non esprimono PTEN sono resistenti al Trastuzumab. NB: la perdita di PTEN è correlata con Alterazione dei meccanismi di riparazionefenomeni di immunoresistenza.

21 Il meccanismo d azione: Degradazione del bersaglio Competizione con il ligando Inibizione dell interazione eterologa Inibizione del taglio proteolitico ADCC (Antibody Dependent Cellular Cytotoxicity) e CDC (Complement Dependent Cytotoxicity) in vitro. L attività antitumorale è ridotta in topi FcRγ-/-. Mutazioni puntiformi dell Fc causano la perdita dell attività antitumorale (del MoAb4D5). Alterazione delle vie di segnale Il trattamento con Trastuzumab è associato ad un incremento nel numero di cellule NK e linfociti infiltrati nel tumore. ADCC In vitro, IL-2 aumenta l ADCC indotta dal Trastuzumab, ma trials clinici in fase I non trovano conferma. Alterazione dei meccanismi di riparazione

22 Il meccanismo d azione: Degradazione del bersaglio Competizione con il ligando Inibizione dell interazione eterologa Inibizione del taglio proteolitico Alterazione delle vie di segnale ADCC Alterazione dei meccanismi di riparazione Alterata riparazione del DNA in seguito a radiazioni o trattamento con cisplatino.

23 Criticità: 675/$767 per dose settimanale in Italia e negli USA, rispettivamente (Liberato NL et al., Clin Oncol, 2007). Il Trastuzumab non è efficace contro tumori che esprimono bassi livelli di HER2 il Pertuzumab. Effetti collaterali. Solo 1/3 dei pazienti affetti da tumore metastatico della mammella HER2+ risponde al Trastuzumab.

24 Effetti collaterali: 10 % o più dei pazienti: Organismo in Generale:dolore addominale, astenia, dolore al torace, brividi, febbre, cefalea, dolore Apparato Digestivo:diarrea, nausea, vomito Apparato Muscolo-Scheletrico:artralgia, mialgia Cute ed Annessi:rash più dell 1 % e in meno del 10 % dei pazienti: Organismo in Generale:sindrome influenzale, mal di schiena, infezione, dolore al collo, malessere, reazione allergica, mastite, perdita di peso Apparato Cardiovascolare: vasodilatazione, tachicardia, ipotensione, insufficienza cardiaca, miocardiopatia, palpitazioni Apparato Digestivo:anoressia, costipazione, dispepsia, dolorabilità epatica, secchezza della bocca, disturbi rettali (emorroidi) Sistema Emopoietico e Linfatico:leucopenia, ecchimosi Metabolismo:edema periferico, edema Apparato Muscolo-Scheletrico:dolore osseo, crampi alle gambe, artrite Sistema Nervoso:ansietà, depressione, capogiri, insonnia, parestesie, sonnolenza, ipertonia, neuropatia, tremore Apparato Respiratorio:asma, aumento della tosse, dispnea, epistassi, disturbi polmonari, faringite, rinite, sinusite Apparato Urogenitale:infezioni delle vie urinarie Cute ed Annessi:prurito, sudorazione, onicopatie, secchezza della pelle, alopecia, acne, rash maculopapuloso Organi Sensoriali:alterazione del gusto

25 Cardiotossicità del Trastuzumab: Keefe DL, Trastuzumab-associated cardiotoxicity, Cancer, 95: 1592, 2002 Grazette LP et al., Inhibition of ErbB2 causes mitochondrial dysfunction in cardiomyocytes: implications for herceptin-induced cardiomyopathy, J Am Coll Cardiol, 44: 2231, 2004 Schneider JW et al., Trastuzumab cardiotoxicity: speculations regarding pathophysiology and targets for further study. Semin Oncol, 29: 22, 2002 Sawyer DB et al., Modulation of anthracycline-induced myofibrillar disarray in rat ventricular myocytes by neuregulin-1beta and anti-erbb2: potential mechanism for trastuzumab-induced cardiotoxicity, Circulation, 105: 1551, 2002

26 Solo 1/3 dei pazienti affetti da tumore metastatico della mammella HER2+ risponde al trastuzumab. Vie di segnalazione autocrine/paracrine altri membri della famiglia ErbB. attivazione di omo/etero dimeri degli La presenza dell anticorpo non impedisce la formazione di eterodimeri funzionali contenenti ErbB2 (il Trastuzumab lega il dominio IV, non coinvolto nella dimerizzazione). Hynes NE & Lane HA, Nat Rev Cancer, 2005 L attivazione costitutiva di altri recettori tirosin chinasici (IGF1R), alterazioni di vie che regolano la proliferazione (iperespressione di Akt o PI3K, mutazione di PI3K, perdita di PTEN) possono fornire segnali sufficienti per stimolare la crescita tumorale.

27 Trastuzumab ed estrogeni: (Yarden Y & Sliwkowski MX, Nat Rev Mol Cell Biol, 2001) L iper-espressione di ErbB2 conferisce resistenza alle terapie anti estrogeniche e rende le cellule tumorali indipendenti da estrogeni. In vitro Tamoxifene e Trastuzumab determinano antagonismo reciproco. Trials di fase II: Trastuzumab + Letrozole/Anastrozole Prospettive per il futuro: (Garrett JT et al., J Immunol, 2007) Il Trastuzumab come modello per la creazione di vaccini peptidici anti-tumorali.

28 Baselga J et al., Adjuvant Trastuzumab: A Milestone in the treatment of HER2 Positive Early Breast Cancer, Oncologist, 11: 4, 2006 Carter P et al., Humanization of an anti-p185her2 antibody for human cancer therapy, Proc Natl Acad Sci USA, 89: 4285, 1992 Garrett JT et al., Novel Engineered Trastuzumab Conformational Epitopes Demonstrate In Vitro and In Vivo Antitumor Properties against HER2/neu, J Immunol, 178: 7120, Grazette LP et al., Inhibition of ErbB2 causes mitochondrial dysfunction in cardiomyocytes: implications for herceptininduced cardiomyopathy, J Am Coll Cardiol, 44: 2231, 2004 Hudziak RM et al., p185her2 monoclonal antibody has antiproliferative effects in vitro and sensitizes human breast tumor cells to tumor necrosis factor, Mol Cell Biol, 9:1165, 1989 Hynes NE & Lane HA, ERBB receptors and cancer: the complexity of targeted inhibitors, Nat Rev Cancer, 5:341, 2005 Keefe DL, Trastuzumab-associated cardiotoxicity, Cancer, 95: 1592, 2002 Liberato NL et al., Cost Effectiveness of Adjuvant Trastuzumab in Human Epidermal Growth Factor Receptor 2 Positive Breast Cancer, Clin Oncol, 25: 625, 2007 Moasser MM, Targeting the function of the HER2 oncogene in human cancer therapeutics, Oncogene, 26: 6577, 2007 Moasser MM, The oncogene HER2: its signaling and transforming functions and its role in human cancer pathogenesis, Oncogene, 26: 6469, 2007 Piccart-Gebhart MJ et al., Trastuzumab after adjuvant chemotherapy in HER2-positive breast cancer, N Engl J Med, 353: 1659, 2005 Romond EH et al., Trastuzumab plus adjuvant chemotherapy for operable HER2-positive breast cancer, N Engl J Med, 353: 1673, 2005 Sawyer DB et al., Modulation of anthracycline-induced myofibrillar disarray in rat ventricular myocytes by neuregulin- 1beta and anti-erbb2: potential mechanism for trastuzumab-induced cardiotoxicity, Circulation, 105: 1551, 2002 Schneider JW et al., Trastuzumab cardiotoxicity: speculations regarding pathophysiology and targets for further study. Semin Oncol, 29: 22, 2002 Yarden Y & Sliwkowski MX, Untangling the ErbB2 signalling network, Nat Rev Mol Cell Biol, 2:127, 2001 commons.wikimedia.org Bibliografia di riferimento: