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Geni drivers e stati mutazionali NELL’ ADENOCARCINOMA POLMONARE
LUNG CANCER
MOST COMMON NEOPLASM AND CAUSE OF CANCER DEATHS IN THE LAST DECADES IN THE WORLD 1.8 MILLION NEW CASES 2012 19% OF ALL CANCER-RELATED DEATHS WORLDWIDE 5-YEAR SURVIVAL RATE OF LESS THAN 20% 50% RECURS IN 5-YEARS 2/3 OF LUNG CANCER ARE DIAGNOSED IN STAGE III/IV
THE MOST COMMON
HISTOTYPES
NSCLC 87%
NOS 4%
Adenocacarcinoma 48%
Squamous cell carcinoma 34%
SCLC 15%
NEUROENDOCRINE TUMORS LARGE CELL CARCINOMA ADENOSQUAMOUS CARCINOMA SARCOMATOID CARCINOMA OTHER CARCINOMAS (LEL, NUT) SALIVARY GLAND-TYPE TUMORS PAPILLOMAS ADENOMAS MESENCHYMAL TUMORS LYMPHOPROLIFERATIVE DISORDERS TUMORS OF ECTOPIC ORIGIN METASTASES TO THE LUNG Ferlay, IARC Cancer Base 2013. Molina RJ, 2008
TITOLI E PAROLE CHIAVE
Mitsudomi Nat Rev Clin Oncol 2013
Geni drivers e stati mutazionali
PROTEINKINASI
Classificazione funzionale: 1. Kinasi recettoriali 2. Kinasi non-recettoriali
Inibitori delle TKs: 1. ATP-competitivi 2. Non ATP-competitivi
(modulatori allosterici)
Stewart EL, et al. Transl Lung Cancer Res. 2015;4:67-81.
Chan BA, et al. Transl Lung Cancer Res. 2015;4:36-54.
EGFR Mutations: Context
Found in approximately 10% to 30% of pts with NSCLC
More common in neversmokers, adenocarcinomas, females,
Asians
Associated with response to first-, second-, and third-
generation TKIs
Predominantly located in EGFR exons 18-21
85% of EGFR mutations are either deletions in exon 19 or a
single-point mutation in exon 21 (L858R)
The specific EGFR mutation identified is important
There are sensitive mutations, primary resistance mutations
(often exon 20), and acquired resistance mutations (T790M)
Treatment Based on EGFR Mutation
EGFR TKI
Disease Progression on EGFR TKI in NSCLC With EGFR Sensitizing Mutations
Rapid global progression
Slow growth globally
Growth in several areas, but not all
PD: Molecular characteristics
Unknown (other pathways)
EGFR T790M (exon 20)
MET amplification
PIK3CA
Camidge DR, et al. Nat Rev Clin Oncol. 2014;11:473-481.
PD: Clinical characteristics EMT
Third Generation EGFR TKIs
Agent N RR, %
T790M-
RR, %
T790M+
PFS,
mos
Toxicity
Osimertinib[1] 253 21 61 ~ 8.2 Diarrhea
Rociletinib[2,3] 130 29
(17)
59
(45)
13.1
(6.1)
Hyperglycemia
Olmutinib[4] 62 NR 55 NR Dyspnea/rash
EGF816[5] 53 60 NR Rash
ASP8273[6] 47 ~ 33 61 NR Hyponatremia
/ diarrhea
1. Jänne PA, et al. N Engl J Med. 2015;372:1689-1699. 2. Sequist LV, et al.
N Engl J Med. 2015;372:1700-1709. 3. Sequist LV, et al. N Engl J Med.
2016;374:2296-2297. 4. Park K, et al. ASCO 2015. Abstract 8084. 5. Tan
DS, et al. ASCO 2015. Abstract 8013. 6. Goto Y, et al. ASCO 2015. Abstract
8014.
Third Generation EGFR TKIs
Summary of EGFR Mutation–Driven NSCLC
EGFR sensitizing mutations predict higher response rate, PFS, and
QoL if treated with EGFR TKI first line
Several approved EGFR TKIs
Only 2 have been compared head to head
Specific EGFR mutation is important to know since some predict
resistance to EGFR TKIs (eg. exon 20 insertions)
Upon progression, postprogression biopsy is important to establish
the mechanism of resistance
Liquid biopsy is an option
Osimertinib approved for pts with T790M+ disease
Other third-generation EGFR TKIs are being investigated
ALK Gene
Rearrangements
Most common in younger nonsmokers with adenocarcinoma,
adenosquamous carcinoma, and rarely SCC
Frequency: 4% overall, 33% in EGFR-negative never-smokers
Several ALK variants identified in NSCLC
Testing
Vysis break apart FISH (> 15% cells with split signal in 50 nuclei
scored); ALK IHC also approved
ALK next generation sequencing
3 agents now approved for ALK-positive NSCLC (first line and/or
after progression)
Shaw AT, et al. J Clin Oncol. 2009;27:4247-4253.
Soda M, et al. Nature. 2007;448:561-566.
ANAPLASTIC LYMPHOMA KINASE – ALK
Anaplastic lymphoma kinase (ALK): Structure, oncogenic activation, and pharmacological inhibition. Pharm Research 68 (2013) 68– 94
Cromosoma 2p23, 29 esoni 176 kDa (N-glicosilato 220 kDa) Ligandi: Pleiotrofina, Midkina. Espressione fisiologica in: • sistema nervoso centrale e periferico • rabdomiocita • testicolo, prostata • cheratinociti • colon Ruolo fisiologico: • differenziazione neuronale e intestinale ? • formazione delle sinapsi ? • migrazione delle cellule muscolari ?
ANAPLASTIC LYMPHOMA KINASE – ALK
Principale meccanismo oncogeno di ripristino dell’espressione di ALK:
(1) fusione del 5’ del promotore di un partner genico con la regione codificante TK di ALK
(2) dimerizzazione di due proteine di fusione tramite i reciproci 5’
Neoplasia Principale alterazione Principali geni coinvolti Frequenza
LNH anaplastico Traslocazione t(2;5) ALK-Nucleofosmina 60-85%
NSCLC Inversione chr 2 EMLA4-ALK 3-7%
Basalioma Iperespressione ALK 100%
K mammella Inversione chr 2 EMLA4-ALK 2.4%
Neuroblastoma Iperespressione ALK 50%
K colorettale Inversione chr 2 EMLA4-ALK 2.4%
Glioblastoma Iperespressione ALK 60%
K squamocell. esofago Fusione TPM4-ALK 20%
Echinoderm Microtubule associated protein-Like 4, coinvolta nell’assemblaggio dei microtubuli.
TRASLOCAZIONI DI ALK
TRASLOCAZIONI DI ALK
EML4 echinoderm microtubule associated protein 4 (Chr 2) KIF5B kinesin family member 5b (Chr 10) KLC1 kinesin light chain (Chr 14) TFG TRK fused gene (Chr 3)
PATHWAY DI ALK
Clin Pharmacol Ther. 2014;95:15-23
studio n RR PFS PROFILE1001 fase 1 143 61% 9.7 m PROFILE1005 fase 2 765 48% 11 m PROFILE1007 fase 3 347 65% 7.7 m (Crizotinib) 29.3% 4.2 m (Pemetrexed) 6.9% 2.6 m (Docetaxel) NEJM 2013; 368: 2385-94
CRIZOTINIB
Cancer Discov. 2014 June ; 4(6): 662–673
The ALK inhibitor ceritinib overcomes crizotinib resistance in non-small cell lung cancer
1) MECCANISMI ALK-DIPENDENTI A) COMPARSA DI MUTAZIONI SECONDARIE
• L1196M induzione di conformazione costitutivamente attiva • G1269A aumento affinità per ATP • G1202R cambio conformazionale che impedisce il legame del crizotinib • L1152R ridotta autofosforilazione del recettore • C1156Y ridotta affinità per il crizotinib • S1206Y ridotta affinità per il crizotinib • 1151Tins aumento affinità per ATP • F1174C ridotta affinità per il crizotinib • D1203N ridotta affinità per il crizotinib
B) AMPLIFICAZIONE GENICA DI ALK 2) MECCANISMI ALK-INDIPENDENTI
• Mutazione K-RAS • Amplificazione c-Kit • Mutazione di EGFR
MUTAZIONI DI RESISTENZA AI TKI DI I GENERAZIONE
ANTI-ALK DI II GENERAZIONE
Ceritinib
Ruolo di altri recettori (IGF1, InsR) ? Mutazioni secondarie di resistenza (C1156Y, L1152R, G1202R, 1151Tins, F1174C/V, G1123S)
Ceritinib
Crizotinib
ANTI-ALK DI II GENERAZIONE
Ceritinib
Ruolo di altri recettori (IGF1, InsR) ? Mutazioni secondarie di resistenza (C1156Y, L1152R, G1202R, 1151Tins, F1174C/V, G1123S)
Ceritinib
Crizotinib
Summary: ALK-Driven Disease
All nonsquamous NSCLC should be tested for ALK mutations
Pts tend to develop brain metastases
Crizotinib improves response rate and PFS over
chemotherapy in first-line and second-line settings
Second-generation ALK inhibitors ceritinib and alectinib are
approved for secondary refractory disease or intolerance to
crizotinib
Second-generation ALK inhibitors active in CNS disease
Alectinib demonstrated improved response rate and PFS over
crizotinib as first-line therapy (J-ALEX)
Many ALK-positive pts may derive benefit from multiple
sequential ALK inhibitors
ROS1 Fusion
Most common in younger pts, never-smokers, adenocarcinoma, high-grade histology[1]
Frequency: 1.2% to 1.7% overall[2]
Several variants identified; clinical significance unknown[3]
FIG-, CD74-, SCL34A2-, TPM3-, SDC4-, EZR-, LRIG3, KDELR2-, and CCDC6-
Testing: Vysis break apart FISH (> 15% cells with split signal in 50 nuclei scored)[4-6]
ROS1 NGS, PCR, IHC (not validated)
Crizotinib highly active; FDA approved in March 2016 for ROS1-positive NSCLC[7]
ROS-1
Gene localizzato sul cromosoma 6q22
Glicoproteina transmembrana costituita da dominio extracellulare, transmembrana, dominio intracellulare con attività tirosin-chinasica della famiglia dei recettori dell’insulina.
Non è stato identificato un ligando specifico
ROS-1 fisiologicamente espresso a livello renale, cerebellare, SNP, stomaco, intestino tenue, colon, epididimo, tessuto osseo, ASSENTE nel tessuto POLMONARE normale
Funzione fisiologica sconosciuta topi knockout per ROS-1 sono sani fatta eccezione per alterazioni nel sistema riproduttivo nei maschi. Verosimilmente implicato fenotipo colore occhi
Kurtis D et al. Clin Cancer Res. 2013
CD74-ROS1: esone 6 di CD74, proteina transmembrana di tipo II con alta affinità per la
citochina MIF è fuso con l’esone 34 di ROS-1 con
formazione di proteina di fusione con due domini
transmembrana
ROS-1 E CANCEROGENESI
1987 Riarrangiamenti
di ROS-1 nel glioblastoma
Gene di fusione FIG-ROS1 con attività TK
costitutivamente attiva
FIG-ROS1 riscontrato in colangiocarcinoma,
carcinoma ovarico, NSCLC
2007
Riarrangiamenti di ROS-1 nel
NSCLC
SLC34A2-ROS1: la regione N-terminale di SLC34A2 è fusa con regione N-terminale di ROS1 dando luogo ad una
proteina di fusione tronca con due domini transmembrana
con attività chinasica costitutivamente attiva
Rikova et al identificano 2 nuovi riarrangiamenti
SLC34A2-ROS1 e CD74-ROS1 in 41 linee cellulari e 150 tumori primitivi di NSCLC
Altri geni di fusione: SDC4 EZR
KDELR2 CCDC6 TPM3 LRIG3
FIG
J. Acquaviva et al Elsevier.2008
RIARRANGIAMENTI DI ROS-1 E NSCLC
membro della famiglia dei cotrasportatori di membrana Na+/Fosfato espresso nel piccolo intestino, polmone, testicolo, fegato e ghiandola mammaria dove svolge un ruolo nella omeostasi del fosfato inorganico
SLC34A2
t(4;6)(p15;q22) SLC34A2-ROS1 proteina di fusione di membrana con attività chinasica costitutiva.
La downregulation di SLC34A2-ROS1 induce apoptosi in cellule di NSCLC dimostrando che la via di segnale ROS-1 è essenziale per la sopravvivenza di queste cellule
CD74 proteina integrale di membrana con funzione di recettore per il fattore inibitorio della migrazione di macrofagi (MIF) oltre a svolgere un ruolo fondamentale nella presentazione dei peptidi ai linfociti CD4+
CD74 è ubiquitariamente espresso ed è stato osservato un aumento dei livelli di CD74 sulla superficie di diverse cellule maligne
t(5;6)(q32;q22) CD74-ROS1 proteina chinasi di membrana costitutivamente attiva
Kurtis D. Davies et al.Clin Cancer Res. 2013
ROS-1 E PATHWAY DI SEGNALE
Vie di segnale attivate possono variare a seconda del gene di fusione:
CD74-ROS1 determina fosforilazione di E-Syt1 conferendo un fenotipo più invasivo
ROS-1 costitutiva attiva a valle vie di segnale prevalentemente attraverso SHP-2 tirosina fosfatasi che a sua volta attiva cascate di segnale come Ras/Raf/MAPK
promuovendo la proliferazione cellulare. L'inibizione farmacologica di ROS1 annulla tale effetto
L'attivazione del pathway PI3K/AKT è stato dimostrato essere un evento importante per la
trasformazione ROS indotta. L'inibizione del pathway PI3K attenua significativamente la capacità
di ROS-1 di indurre la formazione di colonie e la crescita cellulare autonoma
STAT3 è un evento aggiuntivo per la trasformazione oncogena innescata da ROS-1
Bergethon K et al. Clin Oncol. 2012
ROS-1 E NSCLC
In uno studio su 1.073 campioni tumorali, riarrangiamenti di ROS1 e ALK si escludevano a vicenda in tutta la popolazione dello studio. In un altro studio con ROS1 e ALK valutati in IHC,
non vi era alcuna evidenza di coespressione tra 556 NSCLC esaminati.
Riarrangiamenti di ROS1 e di altri driver oncogenici ,come EGFR o ALK, sono
mutualmente esclusivi
Bergethon K et al. Clin Oncol. 2012
CRIZOTINIB: INIBITORE DI ROS-1
Significativa omologia tra il dominio tirosin-chinasico di ROS1
e il dominio della chinasi ALK
Crizotinib inibitore tirosin-chinasico orale di ALK, MET
Case Report: Crizotinib mostra marcata attività antitumorale in un paziente con NSCLC avanzato
ROS1-positivo
Studio preclinico: linee cellulari di NSCLC con ROS1 traslocato erano
sensibili all’inibizione con Crizotinib
31 Pazienti :
• Adenocarcinoma
polmonare
• Stadio IV
•Traslocazione di ROS1
• Età media 50.5 anni
CRIZOTINIB in off-label
250 mg due volte al giorno per almeno 2 settimane
10.32% in I o II linea 21.68% in linee successive
31 Pazienti : • 1 pz deceduto • 4 pz PD • 2 pz SD • 24 pz OR 5 pz CR
Tasso di risposta globale = 80% Tasso di controllo della malattia = 86.6%
PFS media= 9.1 mesi PFS rate a 12 mesi= 44% Nessun effetto avvero di grado 4 o 5
Crizotinib si è mostrato altamente efficace nel trattamento del NSCLC
con riarrangiamento di ROS1
Mazières et al. JCO, 2014
Summary: ROS1-Driven Disease
All nonsquamous NSCLC should be tested for ROS1
mutations
Crizotinib is highly active in patients with ROS1-positive
NSCLC
ORR of approximately 70%
Prolonged PFS
Crizotinib is approved by the FDA for pts with ROS1-
positive NSCLC and is the guideline recommended first-
line therapy option in this setting
ROS-1: MUTAZIONI DI RESISTENZA A CRIZOTINIB Pazienti con riarrangiamento di ROS1 in trattamento con Crizotinib possono
acquisire mutazioni nel dominio chinasico che conferiscono resistenza
FORETINIB è un inibitore multichinasico anti-MET e VEGFR2 si è dimostrato un inibitore di
ROS1 più potente di Crizotinib in vitro e in vivo e rimane efficace anche in presenza di mutazioni di resistenza tra cui G2032R
Mutazione G2032R ROS1
Sostituzione di glicina con arginina in posizione 2032 nel sito di legame di ROS-1 all’ATP ove crea un ingombro sterico con l'anello di piperidina del
Crizotinib
Studi in vitro mostrano una marcata diminuzione nella capacità di Crizotinib di inibire l'attività chinasica per il mutante G2032R rispetto al
nonmutant in cellule di NSCLC con riarrangiamento CD74-ROS1
Studi di fase II
In tutti i sei siti metastatici di malattia esaminati all'autopsia è stata riscontrata la mutazione G2032R suggerendo che la
mutazione è un evento precoce nella espansione clonale delle cellule tumorali Crizotinib-resistenti.
Case Report
Davarea et al Clin. Cancer Res. 2013 Mark M. Awad et al. N Engl J Med,2013
CABOZANTINIB (XL184)
Cabozantinib inibisce la crescita di cellule di NSCLC CD74-ROS1-positive WT e con mutazione di resistenza G2032R derivate da pazienti Crizotinib-resistenti
Cabozantinib è un inibitore multichinasico di RET, MET e VEGFR2
Cabozantinib si è mostrato più potente ed efficace di Foretinib
In corso studio di fase II per valutare l’efficacia di Cabozantinib in pz con NSCLC con
traslocazione di ROS1
Ryohei Katayama et al. Clin Cancer Res,2015
MET Exon 14 Mutations in NSCLC
Associated with advanced age (older than KRAS
or EGFR mutations)
In one series, 68% were female and 36%
nonsmokers; majority had adenocarcinoma or
adenocarcinoma with pleomorphic or
sarcomatoid histology
Frequency: 3% overall; 26% in sarcomatoid
pulmonary carcinoma
Testing: PCR or NGS
Therapy: MET inhibitors
MET
Ahad A. Sadiq and ravi salgia. JCO 2013
Iperattivazione MET: • iperespressione/amplificazione • Mutazioni
PI3K/AKT/mTOR Ras/Raf/MEK/ERK
• Cromosoma 7q21-q31 • Codifica per TKR (HGFR)
MET IN ADC
• Iperespressione 25%-75% • Amplificazione MET 2-4% in ADC: primaria secondaria
Sacco J. et al. Transl Lung Cancer Res 2015
• 20% resistenza EGFR TKI
EGFR mutazione
MET amplificazione
Esone 2
MUTAZIONI DI MET IN ADC
> dimerizzazione
Skipping es.14 (3-4%) S1040p T992I R970C
J. Sacco et al. Transl Lung Cancer Res 2015;4(3):242-252
TARGET TERAPEUTICI PER MET IN ADC
MARQUEE: Tivantinib/Erlotinib vs Placebo/ Erlotinib in Adv Nonsquamous NSCLC
Scagliotti GV, et al. Clin Lung Cancer. 2012.
Patients with locally advanced
or metastatic nonsquamous
NSCLC, with PD after 1 or 2
previous systemic therapies
including 1 platinum doublet,
no previous EGFR TKI or MET
inhibitor, ECOG PS < 2
(planned enrollment,
N = 988)
Stratified by EGFR and KRAS mutation status, smoking status, sex, number of previous therapies
Placebo PO BID +
Erlotinib 150 mg PO QD
Tivantinib 360 mg PO BID +
Erlotinib 150 mg PO QD
Randomized, double-blind phase III study
Primary endpoint: OS
Secondary endpoints: PFS in ITT population, OS in subjects with EGFR wild-
type NSCLC, safety
BRAF-Mutant NSCLC
More common in current and former smokers,
females
Primarily in adenocarcinoma; other histologies
rarely described
Frequency: 2% to 4%
BRAF V600E mutations account for 50% of all BRAF
mutations (lower than incidence in melanoma)
Testing: PCR
Therapy: BRAF inhibitors, single agent or in
combination with a MEK inhibitor
BRAF IN NSCLC
• Serina-Treonina chinasi della famiglia RAF • Mutazione 1-3% NSCLC -fumatori -EGFR-KRAS wt, ALK-ROS1 neg -peggiore prognosi
• 697 paziemti adeno-NSCLC
• Mutazione BRAF 3% • 50% BRAFV600E-mutations
• 50% non-activating BRAF mutations
• 1,046 pazienti NSCLC
• Mutazione BRAF 3.5% (4.9% ADC e 0.3% SCC) • 57% BRAFV600E-mutations
• 43 % non-activating BRAF mutations
P. Paik et al., J. Clin. Oncol. 29, 2046, 2011 A. Marchetti et al., J. Clin. Oncol. 29, 1, 2011
V600E50%
G469A39%
D594G11%
Dramatic response induced by vemurafenib in a BRAF V600E-mutated lung ADC
Peters S. et al. J Clin Oncol 2013
RESULTS In the cohort with non–small-cell lung cancer, the response rate was 42% (95% confidence interval [CI], 20 to 67) and median progression-free survival was 7.3 months (95% CI, 3.5 to 10.8)
David M. Hyman et al. Aug 2015
ANTI-BRAF IN NSCLC
pERK
Proliferation, survivaL, Invasion , Metastasis
RAS
MEK
mutBRAF BRAFi
+
MEKi
ANTI-BRAF E ANTI MEK
BRF113928: Dabrafenib+Trametinib in Previously treated NSCLC with a BRAF mutation
Dabrafenib + Trametinib in Previously Treated NSCLC With a BRAF Mutation
• BRF113928: Singolo braccio, multicentrico, open-label, fase II
• Interim analysis with N = 33 (safety population) • 24 pts evaluated for efficacy
• Primary endpoint: ORR (by investigator)
Secondary endpoints: PFS, OS, DoR, safety, tolerability, PK
Dabrafenib 150 mg BID + Trametinib 2 mg QD
(n = 20)
Stadio IV BRAF
V600E–mutato
NSCLC dopo ≥ 1 linea
di trattamento a base
di platino
ECOG PS 0-2
(N = 40)
Planchard D, et al. ASCO 2015
Dabrafenib 150 mg BID + Trametinib 2 mg QD
(n = 20)
If ≥ 6
responses
Stage 1 Stage 2
BRF113928: Responses With Dabrafenib + Trametinib
• Median time on study treament (dabrafenib and trametinib) = 108 days (range, 1 to 244 days)
Planchard D, et al. ASCO 2015
Ind
ivid
ua
l P
ati
en
ts
0 1 2 3 4 5 6 7 8 9 Treatment Duration (Mos)
*1st-line patient (protocol deviation)
Best Confirmed Response
Partial Response
Stable Disease
Progressive Disease
Not Evaluable
Not Available
First Partial Response
Disease Progressed
Still on Study Treatment
Advanced NSCLC:
oncogene addiction
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