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