Oncologia: generalità, e principi di

terapia biologica

Giulio Metro

S.C. Oncologia Medica – Ospedale Santa Maria della

Misericordia, Azienda Ospedaliera di Perugia

“Corso di laurea in tecniche di laboratorio biomedico”

1 Marzo 2016, Perugia

Age- and sex-specific incidence rates for all cancer combined in the nine Surveillance, Epidemiology and End Results (SEER) areas. *Age-adjusted to the 2000 U.S. standard population.

Incidenza e mortalità cancro-correlata

Siegel et al., 2014

Eziologia• “Nature”

– Sindromi ereditarie• p53, BRCA1 and 2, MMR

– Sindromi di immuno-deficienza• Congenite o acquisite

• “Nurture”– Radiazioni

– Chemioterapia

– Virus e batteri• EBV, HTLV-I/II, H. pylori,HPV

– Danno ripetuto (reflusso acido, epatite)

Fumo di sigaretta e CancroAlcuni agenti chimici cancerogeni nel fumo di sigaretta

Il fumo è la causa principale del cancro del polmone

Il fumo è responsabile di 1 su 3 morti per cancro

Ma contribuisce anche alla patogenesi del cancro della bocca,

laringe, esofago, stomaco, pancreas, rene, e vescica.

Studi di popolazione

CANADA:Leucemia

Regioni di più alta incidenza

BRAZIL:Cancro dellacervice

U.S.:Cancro delcolon

AUSTRALIA:Melanoma

CHINA:Epato-carcinoma

U.K.:Cancro del polmone

JAPAN:Cancro dellostomaco

Eredità? Comportamenti? Altri fattori?

100

50

50

Cancro dello stomaco(Numero di nuovi casi per 100,000 abitanti)

100

70

7

0

Cancro del colon(Numero di nuovi casi per 100,000 abitanti)

U.S.A.Giappone Famigliegiapponesinegli USA.

U.S.A.Giappone Famigliegiapponesinegli USA.

“Cancer is, in essence, a genetic disease.

Although cancer is complex, and

environmental and other non-genetic

factors clearly play a role in many stages

of the neoplastic process, the tremendous

progress made in understanding

tumorigenesis in large part is owing to the

discovery of the genes, that when

mutated, lead to cancer.”

Bert Vogelstein

NEJM 1988;

319:525-532.

Patogenesi del cancro

• Proto-oncogeni– ras, EGFR, HER2,…..

• Geni onco-soppressori– p53, Rb, BRCA1 e 2,…..

Proto-oncogeni oncogeni

Mutazione e attivazione oncogene

Gli oncogeniaccelerano la crescita e la divisionecellulare

Cellula cancerosa

Cellula normale

Nella cellulanormale regolanola normalecrescita cellulare

Proto-oncogeni: codificano per proteinecoinvolte nel controllo della crescita cellulare.Mutazioni in una sola copia del gene possonola loro attivazione

Geni Onco-soppressori

Nella cellula normale prevengono il cancro

Remove or inactivate tumor suppressor genes

Geni onco-soppressori mutati e inattivati

Un danno ad entrambi gli alleli dei geni onco-soppressori porta la cancro

Onco-soppressori: codificano per proteinecoinvolte nel controllo della crescita cellulare. Unasingola mutazione non è sufficiente allo sviluppodel tumore, occorre una seconda alterazione acarico dell’altro allele.

Cellula normale

Cellula cancerosa

Elementi distintivi del cancro

Oncologia medica: definizione

• L’oncologia medica è la disciplina che cura i

TUMORI SOLIDI mediante la prescrizione di

farmaci (chemioterapici e/o biologici), i quali

sono generalmente somministrati per bocca od

endovena. Essi variano a seconda del tipo di

tumore cui e’ finalizzato il trattamento

Terapia dei tumori (1): chirurgia e/o terapia medica

chirurgia

Stadio I-II(precoce)

Chemioterapia ±terapia biologicapre-operatoria

chirurgia

Stadio III(localmente avanzato)

Chemioterapia e/oterapia biologica

Stadio IV(metastatico)

guarigione

1) Miglioramento dei sintomicancro-correlati2) Prolungamento della sopravvivenza

Chemioterapia ±terapia biologicapost-operatoria

Chemioterapia ±terapia biologica

adiuvante

Riduzione o annullamento del rischio di recidiva

guarigione

Terapia dei tumori (1): chirurgia e terapia medica

chirurgia

Stadio I-II(precoce)

Chemioterapia ±terapia biologicapre-operatoria

chirurgia

Stadio III(localmente avanzato)

Chemioterapia e/oterapia biologica

Stadio IV(metastatico)

guarigione

1) Miglioramento dei sintomicancro-correlati2) Prolungamento della sopravvivenza

Chemioterapia ±terapia biologicapost-operatoria

Chemioterapia ±terapia biologica

adiuvante

Riduzione o annullamento del rischio di recidiva

guarigione

Stadio I-II(precoce)

Stadio III(localmente avanzato)

Stadio IV(metastatico)

Terapia dei tumori (2): radioterapia

Alternativa allachirurgia in chi non è operabile (ad es. età, condizioni

cliniche scadute)

1) pre-operatoria2) post-operatoria3) Alternativa alla

chirurgia

Miglioramento dei sintomi (ad es.

dolore)

Approccio Multidisciplinare

Curare il paziente e non “il tumore”

Paziente oncologico

OncologoMedico

RadioterapistaChirurgo

PsicologoAlgologo

Nutrizionista

Sviluppo storico della terapia anti-tumorale

1945

1960

1975

1990

2005

2013

Terapiabiologica

Mecloretamina

...Cisplatino, Etoposide...

...Paclitaxel, Docetaxel,Topotecan, Irinotecan,Gemcitabina, Oxaliplatino...

..Metotrexato, Ciclofosfamide,Fluorouracile...

Chemioterapia e ciclo cellulare

G1: sintesi enzimi necessari per funzionamento e prod. DNA

S: sintesi DNA

G2: sintesi componenti cellulari per una corretta mitosi.

M: mitosi; G0: cell. quiescente

Principi base della chemioterapia

Maggior efficacia nei confronti delle cellule in attiva proliferazione.

Cell.con alta frazione di crescita = chemiosensibilità

Cellule neoplatiche

Mucosa gastrointestinale

Midollo osseo

La tossicità della chemioterapia coinvolge tutto l’organismo

•Scomparsa ciclo mestruale, azoospermia infertilità

GONADI

•Alopecia

•Eruzione cutanea

CUTE ED ANNESSI CUTANEI

•Afte/ulcere alla bocca

•Nausea/vomito

•Diarrea

MUCOSA GASTRO-INTESTINALE

MIDOLLO OSSEO EMATOPOIETICO

Farmaci NON biologici!

•Abbassamento globuli bianchi, piastrine, globuli rossi

Chemioterapia

• Antimetaboliti– Antifolati, nucleosidi purinici, nucleosidi

inibitori della sintesi del DNA

• Alchilanti– Danno diretto al DNA, ad esempio derivati

del platino

• Veleni del fuso mitotico– Alcaloidi della Vinca, Taxani

• Inibitori della Topoisomerasi– Antracicline, Etoposide

Chemioterapia

• Spesso usati in combinazioni– “CHOP”, “ABVD”, “AC”, “Taxol/Carbo”

• Minimizzare lo sviluppo di resistenza

• Attenzione alla tossicità– Farmaci con effetti collaterali diversi

• Può essere curativa in alcuni casi specifici– AML, ALL, HD, NHL, cancro del testicolo

Perché usare combinazioni di farmaci?

• Profonde differenze di sensibilità all’azione di farmaci antiproliferativi nel contesto di uno stesso tumore.

• Limitare l’insorgenza di cloni di cellule resistenti.

-Maggior efficacia

-Spesso pagando il prezzo di una maggiore tossicità

Cambio della guardia

Paradigma nel trattamento dei tumori

• I chemioterapici convenzionali interagiscono con il DNA per prevenire la replicazione cellulare ma non sono specifici per le cellule tumorali

• Le terapie biologiche a bersaglio colpiscono le cellule tumorali in maniera più specifica

• Anticorpi monoclonali: proteine che si legano a recettore o altra molecola di segnale sulla superficie della cellula

• Inibitori delle tirosin-chinasi: molecola che lega e inibisce attività enzimatiche intracellulari

• Gli “umab”

• Gli “inib”

Terapie biologiche

“umab”

“inib”

“umab” vs. “inib”: sede di azione

Anticorpi monoclonali

….gli “umab”

Inibitori della trasduzione del segnale

…” gli “inib”

Cetuximab, Panitumumab (HER1 o EGFR): colon-retto, testa/collo (cetuximab)

lapatinib (HER2): mammella

Trastuzumab, Pertuzumab(HER2): mammella, stomaco

Imatinib (c-kit):tumore gastro-intestinale stromale (GIST)

Bevacizumab (VEGF): colon-retto mammella, polmone, rene, ovaio, cervice

Gefitinib, Erlotinib (EGFR): polmone

Crizotinib (ALK): polmone

Vemurafenib (B-RAF): melanoma

Sorafenib, Sunitinib (multi-RTKi): rene, fegato (sorafenib)

Alcuni farmaci a berasglio molecolare di uso comune

1940 1950 1960 1970 1980 1990 2000 20101930

Pioneers and milestones: understanding tumour biology

Landmark publication:Judah Folkman proposes that tumour growth is angiogenesis-dependent

Folkman J. N Engl J Med 1971

1971

Angiogenesi

risposta all’ipossia

O2

HIF1

VEGF

VEGFR

Angiogenesi e cancro

Bevacizumab: anticorpo contro il fattore di crescita vascolare endoteliale (secreto)

• Bevacizumab blocca l’angiogenesi tumorale mediata dal VEGF legandosi e neutralizzando il VEGF stesso

Baluk, et al. Curr Opin Genet Dev 2005; Inai, et al. Am J Pathol 2004; Erber, et al. FASEB J 2004Tong, et al. Cancer Res 2004; Jain. Nat Med 2001; Jain. Science 2005; Lee, et al. Cancer Res 2000

Gerber, et al. Cancer Res 2005; Warren, et al. J Clin Invest 1995

Normalisation of remaining

tumour vasculature

Regression of existing tumour

microvasculature

Inhibition of new tumour vasculature

Bevacizumab inibisce il VEGF, il mediatore chiave dell’angiogenesi

Hurwitz et al. N Engl J Med 2004

Bevacizumab aumenta la sopravvivenza nelcancro del colon-retto

1940 1950 1960 1970 1980 1990 2000 20101930

Pioneers and milestones: evidence that

EGFR is important in NSCLC biology

Isolation of human

EGF receptor (EGFR)

by Stanley Cohen

Cohen S, et al. J Biol Chem 1980

Human EGFR

gene cloned and

sequenced

Ullrich A, et al. Nature 1984

1980 1984

erb-b1EGFRHER1

neu Eb-b2HER2

Erb-b3HER3

Erb-b4HER4

= Dominio tirosin-chinasico

Dominio che legail ligando

Dominio trans-membrana

La famiglia dell’EGFR come bersaglio terapeutico

Nessun ligandospecifico. Partner

preferito di dimerizzazione Hereguline

NRG2NRG3

Heregulineβ-cellulina

EGF, TGFa,Amphiregulin

Dominio tirosin-chinasico

Cellula normale

Cellula tumorale:1) Iper-espressione sulla membrana

Immunoistochimica2) Amplificazione genica FISH3) Mutazione attivante Sequenziamento

genico

Recettore della famiglia dell’ EGFR

Attivazione dei segnali proliferativi intra-cellulari: dimerizzazione dei recettori della famiglia dell’EGFR

Recettori dell’EGFR: FUNZIONE FISIOLGICA

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

A sua volta, ras determina l’attivazione della serina/treonina chinasi raf, MEK 1/2, ERK 1/2, MAPK

Recettori dell’EGFR: FUNZIONE FISIOLGICA

Il risultato dell’attivazione di questa via molecolare è l’espressione di varie proteine nucleari, inclusa la ciclina D1 (necessaria per il passaggio G1-S nel ciclo cellulare).

Recettori dell’EGFR: FUNZIONE FISIOLGICA

Un altro target di EGFR è il PI3K

Recettori dell’EGFR: FUNZIONE FISIOLGICA

Il reclutamento di PI3K porta all’attivazione di Akt, una serina/treonina kinasi con forte attività antiapoptotica.

N.B. la via di segnale di Akt svolge un ruolo nel determinare la chemioresistenza/ sensibilità della cellula neoplastica.

Recettori dell’EGFR: FUNZIONE FISIOLGICA

EGFR o HER1: % di espressione nei tumori solidi

Polmone (non-microcitoma)

Colon-retto

Testa/collo (squamoso)

Carcinoma colorettale(metastatico)

75-82%

Carcinoma polmonare (non-microcitoma)

40-91%

Carcinoma testa/collo (squamoso) 90-100%

Carcinoma gastrico 33-74%

Carcinoma ovarico 35-70%

EGFR è espresso in una varietà di tumori solidi

Strategie farmacologiche anti-EGFR

1

2

Tumore colon-retto: anticorpi anti-EGFR

Cetuximab Panitumumab

cetuximab panitumumab100% Mouse 34% Mouse 100% Human

Mouse Fully HumanChimeric

Anticorpi anti-EGFR

From Siddiqui and Piperdi Ann Surg Oncol 2010

KRAS “governa” l’efficacia degli anticorpi anti-EGFR nel tumore del colon-retto

Analisi mutazionale KRAS

KRAS ed risposta tumorale con anticorpi anti-EGFR nel tumore del colon-retto

avanzato

From Siddiqui and Piperdi Ann Surg Oncol 2010

Karapetis et al. N Engl J Med 2008

KRAS ed sopravvivenza con anticorpi anti-EGFR nel tumore del colon-retto avanzato

Conclusioni

• Il futuro del trattamento dei tumori solidi risiede nell’identificazione di specifiche aberrazioni molecolari che sottintendono la crescita neoplastica.

• Casi discussi oggi:

- Bevacizumab ed inibizione angiogenesi tumorale: il caso del tumore del colon-retto

- Assenza di mutazione di KRAS ed anticorpi anti-EGFR nel tumore del colon-retto