FARMACI BIOLOGICI spieghiamoci

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1 FARMACI BIOLOGICI spieghiamoci Francesco Filippelli medico DH Centro Oncologico Fiorentino - CFO

2 PENTOSTATINA Sintesi Inibisce l adenosina deaminasi purinica Sintesi ACIDO FOSFONACETIL-L-ASPARTICO pirimidinica Inibisce la biosintesi purinica 6-MERCAPTOPURINA 6-TIOGUANINA Inibisce la biosintesi dell anello purinico Inibiscono le intercorversioni nucleotidiche METOTREXATO Inibisce la riduzione dell acido diidrofolico Blocca la sintesi purinica e dell acido timidilico BLEOMICINA ETOPOSIDE TENIPOSIDE Danneggiano il DNA e ne impediscono il riparo DACTINOMICINA DAUNORUBICINA DOXORUBICINA MITOXANTRONE Si intercalano nel DNA Inibiscono la sintesi dell RNA ribonucleotidi desossiribonucleotidi DNA RNA (transfer, messaggero, ribosomiale) proteine enzimi (ecc.) microtubuli IDROXIUREA Inibisce la ribonucleotide redutta 5-FLUOROURACILE Inibisce la sintesi dell acido timidi CITARABINA FLUDARABINA 2- CLORODEOXIADENINOSIN A Inibiscono la sintesi del DNA AGENTI ALCHILANTI MITOMICINA C CISPLATINO PROCARBAZINA DACARBAZINA Formano addotti con il DNA L-ASPARAGINASI Deamina l asparagina Inibisce la sintesi proteica PACLITAXEL ALCALOIDI DELLA VINCA COLCHICINA Inibiscono le funzioni dei microtubuli

3 The variability of drug response Currently, many patient populations are treated as if they are homogenous. For an increasing number of situations, it is becoming clear that these populations can be segregated in to those that will or will not have a benefit from a therapy and further divided into those that will or will not have a toxic response to a therapy R.A. Walgren et al., J. Clin. Oncol., 23(29):

4 Progressi nel trattamento del carcinoma colorettale metastatizzato fluorouracile O CH 3 Acido folinico N N CO N N O O irinotecan HO H 3 C O NH 2 O C O NH 2 Pt O C O oxaliplatino O HN C O (CH 2 ) 4 CH 3 N F O N H 3 C O capecitabina OH OH cetuximab bevacizumab

5 Changing of the Guard A Paradigm Shift in the Treatment of Cancer Conventional cytotoxic drugs interact with DNA to prevent cell replication but are not specific to cancer cells We are moving to targeted therapies which specifically target cancer cells

6 Targeted therapy in cancer Many more biologic processes understood at a molecular level in the host (the body s response to the cancer) as well as those in the tumor itself Growth factors Angiogenesis Disseminating tumor cells Signal transduction Tumor vasculature Invasion Cell cycle control Proliferating tumor cells

7 comparsa degli inib e degli umab

8 I farmaci biologici Sono dei farmaci elaborati a partire da molecole biologiche ( ad es. repertorio anticorpale umano) Sono dotati di elevata specificità perché vengono selezionati direttamente sul target prescelto su cui possono svolgere una attività inibitoria o attivatrice Danno potenzialmente minori effetti collaterali perché vengono riconosciute come autologhe dall organismo Possono essere modulati per potenziarne la specifità e l efficacia

9 Targeted Therapies Gli umab Gli inib Monoclonal antibodies: proteine che si legano a recettore o altra molecola di segnale extracellulare Tyrosine inase Inhibitors: molecola che lega e inibisce attività enzimatiche intracellulari

10 The EGFR (ErbB) family and ligands EGF TGF Amphiregulin -cellulin HB-EGF Epiregulin Heregulins NRG2 NRG3 Heregulins -cellulin Cysteinerich domains Tyrosine kinase domain C-terminus ErbB-1 Her1 EGFR ErbB-2 Her2 neu ErbB-3 Her3 ErbB-4 Her4

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12 Structure of the EGF receptor and mechanism of activation Extracellular domain EGFR HER2 HER3 HER4 Ligand (e.g. EGF, TG)F ) 1. receptor dimerization Cell membrane Tyrosine kinase domain C-terminus domain ATP P P P P P P ATP 2. tyrosine kinase domain activation transphosphorylation Cytoplasmatic region Inactive monomers P P phosphorylation of substrate tyrosines From E. Raymond et al., 2000 (modified) signal transduction

13 EGFR: FUNZIONE FISIOLOGICA Una delle principali vie molecolari attivate dall EGFR è quella di ras. Ras viene reclutata attraverso il legame con la molecola SOS.

14 EGFR: FUNZIONE FISIOLOGICA A sua volta, ras determina l attivazione della serina/treonina chinasi raf, delle MAP 1 e 2 e delle MAP ER 1 e 2.

15 EGFR: FUNZIONE FISIOLOGICA Il risultato dell attivazione di questa via molecolare è l espressione di varie proteine nucleari, inclusa la ciclina D1 (necessaria per il passaggio G 1 -S nel ciclo cellulare).

16 MOLTEPLICI MECCANISMI DI ATTIVAZIONE DEI RECETTORI T (cellula tumorale) sovraespressione della proteina recettoriale espressione del ligando loop autocrino Eterodimerizzazione spontanea cross-talk con altri sistemi recettoriali espressione di recettori mutanti costitutivamente attivati alterazione dell attività fosfatasica alterazioni delle vie di trasduzione di segnali a valle del recettore

17 TheHER/erbB Signalling network LPA, thrombin ET, etc. TGF (1) EGF (1) Epiregulin (1,4) -cellulin (1) HB-EGF (1,4) Amphiregulin (1) NRG1 NRG2 (3,4) (4) NRG3 (4) NRG4 (4) Cytokines Ligands Input layer Receptor dimers Src Signalprocessing layer Cbl PLCg PC PI3 Shp2 Akt Bad S6 GAP Ras-GDP Ras-GTP RAF ME MAP Sos Grb2 Shc PA JN JN Nck Vav Rac Abl Grb7 Crk Jak Adaptors and enzymes Cascades Jun Sp1 Myc Fos Elk Egr1 Stat Transcription factors Output layer Apoptosis Migration Growth Adhesion Differentiation Yarden Y, Sliwkowski M. Nat Rev Mol Cell Biol 2001; 2:

18 Mechanisms of increased EGFR activation 1 overexpression of EGFR protein 5 mutant EGFR substrate substrate R R R R R substrate substrate 2 ligand/ autocrine loop R R substrate substrate substrate substrate MITOGENIC SIGNALS substrate substrate R TGF- EGF 4 phosphatase R R R 3 heterodimerization and cross-talk

19 Targeting Cellular Signal Pathways umab EGFR inib Ras PI3 Raf ER Akt MAP kinase intermediates Apoptosis C-myc Rho-B C-jun N U C L E U S i-67 ME sek jnk/sapk

20 Trastuzumab Ab diretto contro Her 2: azione antiproliferativa degradazione ed internalizzazione Her2 Her 2 nel 20-30% dei tumori mammari

21 Altri anticorpi diretti contro recettori della famiglia ErbB Cetuximab (Erbitux ): anticorpo chimerico diretto contro ErbB1 (EGFr) Panitumumab (Vectibix ): anticorpo completamente umano, diretto contro ErbB1

22 Cetuximab 1 Ab monoclonale diretto contro EGFR attivazione e processi a valle. Internalizzazione e degradazione del recettore: down-regulation del sistema recettoriale.

23 Meccanismo d azione di cetuximab cetuximab Ligando di EGFR La superficie delle cellule riceve continui segnali dall ambiente cetuximab circostante. Tali segnali sono EGFR EGFR ritrasmessi all interno Cellula della cellula tumorale da appositi recettori, che reagiscono con altre SO Ras Raf PI3 molecole specifiche S Grb-2 presenti all interno ME-1 della cellula. PLC PAI PTEN Akt PC MAP Trascrizione genica Progressione ciclo-cellulare VEGF invasione/ sopravvivenza/ metastasi antiapoptosi proliferazione/ maturazione angiogenesi l fattore di crescita epidermico (EGF) è un segnale, l EGFR, il recettore per l EGF, è un recettori - una glicoproteina che attraversa la membrana cellulare e la proteina RAS è una delle sostanze che, partecipando in fase iniziale a reazioni biochimiche, risulta determinante per la sopravvivenza della cellula e la sua proliferazione. Nelle cellule tumorali, la proteina RAS è un mediatore indispensabile che favorisce lo sviluppo del tumore, contribuendo ad attivare la proliferazione cellulare, a promuovere la crescita di vasi sanguini che alimentano il tumore (angiogenesi) e a ridurre la morte cellulare DAG + IP3 programmata della cellula tumorale (apoptosi). PC Il gene che governa la sintesi della proteina RAS (il gene RAS), nei tumori può essere normale (RAS wildtype), oppure mutato. In quest ultimo caso, esso dà origine a una proteina RAS mutata, anormale. J Baselga 2001

24 Nelle cellule tumorali, la proteina RAS è un mediatore indispensabile alla trasmissione degli stimoli che favoriscono lo sviluppo del tumore, contribuendo ad attivare la proliferazione cellulare, a promuovere la crescita di vasi sanguini che alimentano il tumore (angiogenesi) e a ridurre la morte cellulare programmata della cellula tumorale (apoptosi). Ruolo di ras-oncogenesi

25 Se la proteina RAS è normale, essa viene attivata soltanto quando riceve uno stimolo, - come quello indotto dal recettore EGFR, -e torna inattiva (si spegne ) -quando cessa lo stimolo. In altre parole, la sopravvivenza e la proliferazione della cellula tumorale dipende dallo stimolo proveniente dal recettore EGFR e dal corretto funzionamento della proteina RAS. Così, se si somministra un farmaco biologico anti-egfr a un paziente portatore di un gene e di una proteina RAS normali (wild-type), quest ultima non verrà attivata e la capacità di sopravvivenza della cellula tumorale risulterà compromessa. ras wild type

26 Al contrario, se la proteina RAS è mutata, essa è permanentemente attivata, a prescindere dalla presenza o meno dello stimolo proveniente dall EGFR. Nei tumori con RAS mutato, quindi la proteina RAS risulterà insensibile ai farmaci anti-egfr, che saranno inefficaci ai fini della inibizione della proliferazione cellulare e della disseminazione della malattia. ras mutato

27 Bevacizumab Ab mo anti-vegf Azione citostatica da CT. Regressione della rete vascolare neoplastica. Riduce la pressione intratumorale, Efficacia e tollerabilità k colon, k mammella, pancreas, testa collo, rene e NSCLC,.

28 Meccanismo d azione di bevacizumab VEGF bevacizumab bevacizumab Bevacizumab è un anticorpo monoclonale umanizzato che si lega al fattore vascolare di crescita endoteliale (VEGF-A). Il VEGF-A è un segnale chimico che stimola l'angiogenesi in una varietà di malattie, in particolare nei tumori e nella proliferazione retinica degli occhi dei diabetici. PIP2 PLCg DAG + IP3 PC PC PCe VEGFR VEGFR Raf ME ER SHC GRB2 Trascrizione genica Progressione ciclo-cellulare Cellula endoteliale PI3 AT enos NO Zachary I 2003 Proliferazione endoteliale

29 Conclusioni Identificazione del target sulla neoplasia. Utilizzo di agenti o regimi terapeutici diretti contro multiple molecole coinvolte nella trasformazione neoplastica o con multipli meccanismi di azione. Riconoscimento di markers predittivi di risposta. Valutazione in altri setting (I linea, adiuvante, +/RT ) e miglior definizione di strategie terapeutiche multidisciplinari

30 THAN YOU FOR THE ATTENTION