Marcatori molecolari predittivi della risposta ad anticorpi monoclonali terapeutici contro EGFR in pazienti con carcinoma colorettale metastatico

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1 Marcatori molecolari predittivi della risposta ad anticorpi monoclonali terapeutici contro EGFR in pazienti con carcinoma colorettale metastatico Francesca Molinari Formazione interna Istituto cantonale di patologia Locarno,

2 Cancro colorettale - Epidemiologia Il cancro colorettale è la seconda causa di morte per malattie neoplastiche. Nei paesi industrializzati, ogni anno si verificano circa nuovi casi e decessi. Almeno il 50% della popolazione occidentale sviluppa un adenoma a partire dall età di 70 anni e nel 10% dei casi degenera in cancro. Piu del 95% dei pazienti affetti da cancro colorettale hanno un età superiore ai 45 anni al momento della diagnosi. Studi epidemiologici hanno suggerito che almeno il 10% dei cancri sono di origine ereditaria (es: Familial Adenomatous Polyposis (FAP) in 1 caso ogni 7000 individui; Hereditary Non Polyposis Colorectal Cancer (HNPCC) nel 2-4% totale dei casi) La maggior parte dei casi è di origine sporadica.

3 Indicatori prognostici Ad oggi la stadiazione patologica rappresenta il miglior indicatore grado di invasione numero di linfonodi metastatici Il tasso di sopravvivenza stimato a 5 anni è inferiore al 10% Meyerhardt et al, N Engl J Med 2005

4 Cancro colorettale metastatico (mcrc) Terapie farmacologiche tradizionali Fluoropirimidine: 5-FU, Capecitabina, UFT, Eniluracile Irinotecan Oxaliplatino Treatment Number of drugs Survival (months) 5-FU/LV Irinotecan/5-FU Oxaliplatin/5-FU ± Irinotecan

5 Cancro colorettale metastatico (mcrc) Nuove terapie farmacologiche bersaglio specifiche Farmaco Target Indicazione Cetuximab EGFR Carcinoma del colon, della testa-collo Panitumumab EGFR Carcinoma del colon Bevacizumab VEGF Adenocarcinoma colon

6 EGFR e segnali a valle E un Recettore Tirosin-Kinasico appartenente alla famiglia dei recettori HER (ErbB) EGFR Ligando (EGF, TGFα Amphiregulin, β-cellulin, HB-EGF) P P citoplasma PTEN PI3K Akt K-Ras BRAF MEK Sopravvivenza cellulare Inibizione dell apoptosi mtor nucleo Cambi nell espressione genica ERK 1,2 Proliferazione cellulare

7 Attivazione della pathway di EGFR nel tumore colorettale overespresso in ~70% EGFR mutato in ~20-30% PI3K P P citoplasma K-Ras mutato in ~40% perdita in ~30% PTEN Akt BRAF MEK mutato in ~5-10% mtor ERK 1,2 inibizione dell apoptosi proliferazione cellulare incontrollata metastatizzazione angiogenesi invasione tumorale Overespressione di EGFR: comportamento clinico aggressivo prognosi avversa

8 Anticorpi monoclonali contro EGFR Cetuximab e Panitumumab legano il dominio extracellulare di EGFR, bloccando il legame del ligando e l attivazione del recettore e della cascata a valle di EGFR Inibizione della proliferazione cellulare, invasione, metastasi e neoangiogenesi Arresto del ciclo cellulare e potenziamento dell attività antitumorale di farmaci citotossici e radioterapia Ciardiello et al, N Engl J Med 2008 L efficacia è dell 11% se somministrato in singolo e del 23% se somministrato in associazione con Irinotecan (Saltz et al, J Clin Oncol 2004; Cunningham et al, N Engl J Med 2004).

9 Ciardiello et al, N Engl J Med 2008

10 Cetuximab e Panitumumab: problemi Solo un sottogruppo di pazienti mcrc beneficia delle terapie anti-egfr Necessità di identificare e validare parametri clinici e/o marcatori molecolari predittivi della risposta a MoAbs anti-egfr Rash cutaneo acneiforme: correlato positivamente al tasso di risposta a terapie anti-egfr, PFS e OS Stato di EGFR Alterazioni genetiche del pathway EGFR

11 Espressione proteica di EGFR (IHC) La risposta clinica non correla con il livello di espressione IHC di EGFR. (Saltz et al, J Clin Oncol 2004; Cunningham et al, N Engl J Med 2004) Il 25% dei pazienti senza espressione di EGFR beneficia del trattamento. (Chung et al, J Clin Oncol 2005) La valutazione dell espressione di EGFR con IHC risulta influenzata da: tipo di fissativo tempo di fissazione protocollo esperimento criteri per la valutazione tipo di anticorpo utilizzato (Atkins et al, J Histochem Cytochem 2004; Langner et al, J Clin Pathol 2004; Kersting et al, J Clin Pathol 2006)

12 Stato genico di EGFR (FISH) Authors and year Moroni et al Cases 31 Type mcrc FISH interpretation criteria Score EGFR gene/ nucleus (CNG). Increased EGFR CNG was defined as the presence of three or more signals per nucleus. Number of cases and % 9/20 (45%) Observations Of the 9 patients with CNG 8 responded and 1 non responded to cetuximab or panitumumab, suggesting a genetic basis of response to anti-egfr treatment Frattini et al mcrc 1) Loss if 1 copy of chr 7 in >50% of cells 2) Disomy if 2 copies of chr 7 in >50% of cells 3) Low polysomy If 3 or 4 copies of chr 7 in >50% of cells 4) Marked polysomy if >4 copies of chr 7 in >50% of cells 5) Amplification if R> 3 in at least 10% of cells 0/27 (0%) 3/27 (11%) 0/27 (0%) 16/27 (59%) 8/27 (30%) Patients whit amplification or marked polysomy have a increased likelihood to response to cetuximab therapy (depending from K-ras and PTEN status) while the disomic one in generally are resistant Sartore- Bianchi et al mcrc Score EGFR gene/nucleus and use the cut off value. FISH + if > 2.5 and/or > 40% chr 7 polysomy FISH - if 2.5 and/or 40% chr 7 polysomy 38-39/ /58 Patients with disomic or low polisomy of chr7 have a reduced likelihood to response to panitumumab Cappuzzo et al mcrc Score EGFR /nucleus and use the cut off value. FISH + if > 2.92 FISH - if /85 (50%) 42/85 (50%) Patients with EGFR CNG have an increased likelihood to response to cetuximab therapy EGFR valutato con FISH fattore predittivo di risposta al cetuximab.

13 Stato genico di EGFR (FISH): casistica ICP EGFR FISH DISOMIA MARCATA POLISOMIA AMPLIFICAZIONE 3/27 16/27 8/27 (11%) (59%) (30%) * Moroni et al, Lancet Oncol * Rispondono * Non rispondono i pazienti con disomia non rispondono?!? i pazienti con marcata polisomia o con amplificazione genica di EGFR possono rispondere

14 EGFR e segnali a valle overespresso in ~70% mutato in ~20-30% EGFR fuori citoplasma mutato in ~40% PI3K K-Ras perdita in ~30% PTEN Akt BRAF MEK mutato in ~5-10% mtor ERK1,2 sopravvivenza cellulare angiogenesi Cambi nell espressione genica metastatizzazione nucleo proliferazione cellulare invasione tumorale

15 Mutazioni di K-Ras: meta-analisi Lavoro Moroni et al. Lancet Oncology 2005 Pazienti rispondenti Casi K-Ras mutati 2 8 K-Ras wt 8 13 Pazienti resistenti % di mutazione di K-Ras 32% Lièvre et al. Clin Cancer Res 2006 Casi K-Ras mutati % K-Ras wt 11 6 Di Fiore et al. Casi % Mutazioni di K-Ras associate a resistenza a cetuximab/panitumumab Br J Cancer 2007 K-Ras mutati 0 16 Frattini et al. Br J Cancer 2007 K-Ras wt casi che rispondono, 5 hanno la mutazione di K-Ras (5%) Casi K-Ras mutati 1 9 K-Ras wt % Benvenuti et al. Cancer Res 2007 De Roock et al. ASCO Proc Amado et al J Clin Oncol 2007 Karapetis et al N Engl J Med 2008 Casi K-Ras mutati 1 15 K-Ras wt Casi 8 29 K-Ras mutati 0 15 K-Ras wt 8 14 Casi K-Ras mutati 0 84 K-Ras wt Casi K-Ras mutati 1 80 K-Ras wt % 41% 43% 42%

16 Casistica ICP - Niguarda Pazienti, regime terapeutico e risposta clinica No. % No. of patients with mcrc* Site of primary disease Colon cancer Rectal cancer Anti-EGFR MoAb ** Cetuximab Cetuximab + Chemotherapy Panitumumab Prior adjuvant chemotherapy # Yes Prior lines of chemotherapy EGFR IHC expression ( 1% cells) Yes Clinical response (RECIST) Di Nicolantonio & Martini & Molinari et al, J Clin Oncol, 2008 Responders Non-responders * 45 patients were treated at Oncology Institute of Southern Switzerland (Bellinzona, Switzerland) and 68 were treated at Ospedale Cà Granda (Milan, Italy)

17 Mutazioni di K-Ras e risposta clinica Wild-type Mutato K-Ras 79/113 (70%) 34/113 (30%) * Rispondono 22/79 (28%) 2/34 (6%) Non Rispondono 57/79 (72%) 32/34 (94%) p<0.05, two-tailed Fisher s exact test?!? Mutazioni di K-Ras associate a resistenza a MoAbs anti-egfr Di Nicolantonio & Martini & Molinari et al, J Clin Oncol, 2008

18 EGFR e segnali a valle overespresso in ~70% mutato in ~20-30% EGFR fuori citoplasma mutato in ~40% PI3K K-Ras perdita in ~30% PTEN Akt BRAF MEK mutato in ~5-10% mtor ERK1,2 sopravvivenza cellulare angiogenesi Cambi nell espressione genica metastatizzazione nucleo proliferazione cellulare invasione tumorale

19 Mutazioni di BRAF e risposta clinica nei pazienti con K-Ras wild-type Wild-type Mutato BRAF 68/79 (86%) 11/79 (14%) * Rispondono 22/68 (32%) 0/11 (0%) Non Rispondono 46/68 (68%) 11/11 (100%) p<0.05, two-tailed Fisher s exact test Mutazioni di BRAF associate a resistenza a MoAbs anti-egfr nei pazienti con K-Ras wild-type Di Nicolantonio & Martini & Molinari et al, J Clin Oncol, 2008

20 Modelli cellulari di CRC e risposta a MoAbs anti-egfr BRAF V600E mut La presenza della mutazione V600E di BRAF nelle cellule CRC induce resistenza a cetuximab o panitumumab Di Nicolantonio & Martini & Molinari et al, J Clin Oncol, 2008

21 Mutazioni di K-Ras e BRAF e risposta clinica mcrc patients treated with panitumumab or cetuximab, n = 113 KRAS mutational status **p<0.05 (p=0.011) Mutant KRAS 34/113 (30%) Wild-Type KRAS 79/113 (70%) Responders 2/34 (6%)* 22/79 (28%)** Non Responders 32/34 (94%)** 57/79 (72%)** Mutazioni di K-Ras identificano 32/89 (36%) pazienti non rispondenti BRAF mutational status on Wild-Type KRAS tumors *p<0.05 (p=0.029) Mutant BRAF 11/79 (14%) Wild-Type BRAF 68/79 (86%) Responders 0/11 (0%)* 22/68 (32%)* Non Responders 11/11 (100%)* 46/68 (68%)* Mutazioni di BRAF identificano 11/89 (12%) pazienti non rispondenti Di Nicolantonio & Martini & Molinari et al, J Clin Oncol, 2008?!? Il 40% dei pazienti mostra mutazioni o di K-Ras o di BRAF Mutazioni di K-Ras e BRAF identificano il 48% dei pazienti non rispondenti

22 EGFR e segnali a valle overespresso in ~70% mutato in ~20-30% EGFR fuori citoplasma mutato in ~40% PI3K K-Ras PTEN perdita in ~30% Akt BRAF MEK mutato in ~5-10% mtor ERK1,2 sopravvivenza cellulare angiogenesi Cambi nell espressione genica metastatizzazione nucleo proliferazione cellulare invasione tumorale

23 Mutazioni di PIK3CA e risposta clinica Wild-type Mutant PIK3CA 95/110 (86%) 15/110 (14%) * Rispondono 22/95 (23%) 0/15 (0%) Non Rispondono 73/95 (77%) 15/15 (100%) p<0.001, two-tailed Fisher s exact test Mutazioni di PIK3CA sono associate a resistenza a MoAbs anti-egfr Sartore-Bianchi & Martini & Molinari et al, Cancer Res, in press

24 Espressione proteica di PTEN (IHC) e risposta clinica positiva negativa PTEN 16/27 (62%) 11/27 (38%) Rispondono 10/16 (63%) 0/11 (0%) Non Rispondono 6/16 (37%) 11/11 (100%) p<0.001, two-tailed Fisher s exact test La perdita di espressione di PTEN conferisce resistenza al cetuximab Frattini et al, Br J Cancer, 2007

25 PFS Progression-Free Survival K-Ras, BRAF and PIK3CA vs PFS and OS KRAS BRAF Wild-Type KRAS P= MutantKRAS Time sincestart of Treatment (days) Progression-Free Survival (%) Wild-TypeBRAF Wild-Type BRAF P= MutantBRAF MutantBRAF Time since start of Treatment (days) Progression-Free Survival PIK3CA Wild-Type PIK3CA P= MutantPIK3CA Time since start of Treatment (days) OS OverallSurvival P= Wild-Type KRAS MutantKRAS Time sincestart of Treatment (days) 910 OverallSurvival(%) P< Wild-Type BRAF MutantBRAF Time sincestart of Treatment (days) Mutazioni di K-Ras sono associate a PFS peggiore I tumori mutati per BRAF mostrano PFS e OS peggiore Mutazioni di PIK3CA sono associate a PFS peggiore OverallSurvivall P= Wild-Type PIK3CA MutantPIK3CA Time sincestart of Treatment (days) 910 Di Nicolantonio & Martini & Molinari et al, J Clin Oncol, 2008 Sartore-Bianchi & Martini & Molinari et al, Cancer Res, in press

26 mcrc mcrc Stato genico stato di EGFR di K-Ras (FISH) sul tumore sul tumore primitivo primitivo disomia mutato alta polisomia del cromosoma 7 Amplificazione Wild-type del gene EGFR no cetuximab resistenza PTEN + K-Ras wt risposta risposta BRAF mutato BRAF cetuximab PIK3CA mutato PIK3CA PTEN perso PTEN EGFR disomico PTEN + PTEN - EGFR K-Ras mut K-Ras mut BRAF wt PIK3CA wt EGFR CNG resistenza PTEN + PTEN - K-Ras wt

27 Take home messages Le terapie anti-egfr sono efficaci solo in una sottopopolazione di pazienti mcrc L analisi dello stato genico di EGFR sulle cellule neoplastiche e del sistema di trasduzione del segnale (K-Ras, BRAF, PIK3CA e PTEN) è utile per la selezione dei pazienti da indirizzare a terapie con MoAbs anti-egfr Per meglio valutare l impatto di queste analisi predittive sono indispensabili studi clinici prospettici E indispensabile una gestione interdisciplinare del paziente

28 Ringraziamenti ICP - Locarno Milo Frattini Vittoria Martin Luca Mazzucchelli Stefano Crippa Laboratorio di istologia Antonella, Morena, Sara IRCC Candiolo (TO) - Italia Alberto Bardelli Federica Di Nicolantonio Miriam Martini IOSI - Bellinzona Piercarlo Saletti Sara De Dosso Osp. Ca Granda Milano - Italia Salvatore Siena Andrea Sartore-Bianchi Silvio Veronese Salvatore Artale Michele Nichelatti

29 Quali analisi molecolari richiedere KRAS mut: SI BRAF mut: se KRAS wt PIK3CA mut: se KRAS wt PTEN IHC: non ancora EGFR IHC: NO EGFR FISH: