de terapias de diana molecular y de integración multidisciplinar GIST: Modelo tumoral de terapias de diana molecular y de integración multidisciplinar Antonio López Pousa Son Dureta, 2 de febrero de 2007

Concepto de terapia de diana molecular y GIST …en busca de la diana per…fecta

Diana perfecta? Defecto constitutivo Especifico Unico …… Lugar de unión del ligando (SCF) Fuera de la célula Receptor c-Kit [diapositiva 5] Estructura del Receptor c-Kit1 El c-Kit funciona como un receptor tirosinquinasa transmembrana. El receptor c-Kit tiene 5 dominios extracelulares similares a las inmunoglobulinas y un dominio tirosinquinasa intracelular dividido. Su ligando fisiológico es la citoquina factor de la célula madre (“stem cell factor”, SCF) (también denominado factor de crecimiento de los mastocitos o factor Steel). La proteína c-Kit que no está unida a su ligando, SCF, existe predominantemente en forma de un monómero encimaticamente inactivo que atraviesa la membrana plasmática de la célula. La unión del SCF al c-Kit induce la dimerización del receptor, la activación de la actividad tirosinquinasa intrínseca, y la autofosforilación del receptor (transfosforilación), dando lugar a la iniciación de varias cascadas de señalización. No se han aclarado completamente las funciones de estas vías de señalización. El c-Kit es el producto del protooncogen c-kit. Tiene homología estructural con otras 2 proteínas tirosinquinasas: El receptor del factor de crecimiento derivado de las plaquetas (PDGF-R) La Abl tirosinquinasa Bibliografía: 1. Taylor ML, Metcalfe DD. Kit signal transduction. Hematol Oncol Clin North Am. 2000;14:517-535. Membrana celular Dominio quinasa con lugar de unión del ATP Dentro de la célula Dominio catalítico tirosinquinasa

Tumores del Estroma Gastrointestinal (GIST) Tumor del tracto digestivo  Células fusiformes o epiteliodes  Expresion de KIT en 95% de los casos

Gastric stromal tumors. Reappraisal of histogenesis. Mazur MT, Clark HB Am J Surg Pathol. 1983;7:507-519.

Tumores del Estroma Gastrointestinal (GIST) Tipo de sarcoma infrecuente 1 % de los tumores gastrointestinales (GI) Neoplasia mesenquimal más frecuente del tracto GI Incidencia: 0.6-1.5/100.000 h/año Relación hombre : mujer = 1:1 Máxima incidencia: 4ª a 6ª década 60% [diapositiva 2] Tumores del Estroma Gastrointestinal (GIST)1 Los GIST representan un subgrupo infrecuente de sarcoma (tumor de origen mesenquimatoso) que se desarrolla en el tracto gastrointestinal (GI) y puede extenderse dentro del abdomen. Los GIST son neoplasias infrecuentes que representan menos del 1% de todos los tumores del tracto GI; sin embargo, los GIST son las neoplasias mesenquimatosas malignas más frecuentes del tracto GI. Hay aproximadamente de 3000 a 5000 casos nuevos de sarcoma GI anualmente en los Estados Unidos. Afecta de forma igual a hombres y mujeres, y es poco frecuente encontrar los GIST en pacientes de menos de 40 años de edad. El pico de incidencia parece ocurrir desde la 5ª a la 7ª década de la vida. La definición del GIST está evolucionando; recientemente se ha descrito como una entidad clínica e histopatológica distinta. Bibliografía: 1. Miettinen M, Sarlomo-Rikala M, Lasota J. Gastrointestinal stromal tumors: recent advances in understanding of their biology. Hum Pathol. 1999;30:1213-1220. 30% 10% La definición de GIST ha evolucionando hacia una entidad clínica e histopatológica distinta

KIT (CD117) Gluco-proteina trans-membrana Receptor de Tirosin kinasa 21 exons Codificada por el gen c-kit (4q11q12)

Expresión de KIT Embriogenesis Expresión precoz en células germinales, hematopoyeticas, y melanocitos Adulto Progenitores Hematopoyeticos Mastocitos Células Intersticiales de Cajal

Receptores de Tirosina Kinasa: transducción de señales

Receptores de Tirosina Kinasa Family erbB IR split FGFR VEGFR eph Trk Tie c-Met RET RTK Class I II III IV V VI VII IX X XII Class I II III IV V VI X XII Kinase EGFR IGF1R PDGFR c-Kit FLT-3 FGFR1 VEGFR1/2/3 Tie-2 c-Met RET Enzyme >10,000 2,400 8 4 NA 830 2/9/17 5,520 5,310 83 Cell (nM) 8,900 3,500 10 2 10 880 2-10 NA 11,700 50 Enzimas que catalizan la transferencia de fosfato desde el ATP a residuos de tirosina de los polipéptidos

Receptores de Tirosina Kinasa Fosforilación: ATP ADP PK,s: Serina/treonina Kinasas Oncogenes supresores Tirosina Kinasas Oncogenes activadores Enzimas que catalizan la transferencia de fosfato desde el ATP a residuos de tirosina de los polipéptidos

Expresión de receptores de TK en células tumorales Ligando Expresión en células tumorales PDGFR PDGF Renal, NSCLC, Mama, Glioma, Ovario, Próstata, Hepatocarcinoma, Melanoma, Meningioma, Leucemia Mieloide Crónica, Síndrome Mielodisplásico VEGFR VEGF Renal, Colorrectal, Mama, Ovario, Próstata, Páncreas, NSCLC, Melanoma, Sarcomas, Tumores Neuroendocrinos KIT SCF GIST, AML, SCLC, Mama, Ovario, Cérvix, Melanoma, Mastocitoma FLT3 FLT-L Leucemia Mieloide Aguda (AML) RTKs inhibited by SU11248 are expressed on diverse tumor cells. In some cancers, activating mutations in the receptor drive tumor progression independently of ligand stimulation. In addition, VEGFR and PDGFR stimulate tumor neovascularization.

Inhibidores de TK

Inhibidores de TK

Estructura del Receptor c-Kit (CD117) Lugar de unión del ligando (SCF) Fuera de la célula Receptor c-Kit [diapositiva 5] Estructura del Receptor c-Kit1 El c-Kit funciona como un receptor tirosinquinasa transmembrana. El receptor c-Kit tiene 5 dominios extracelulares similares a las inmunoglobulinas y un dominio tirosinquinasa intracelular dividido. Su ligando fisiológico es la citoquina factor de la célula madre (“stem cell factor”, SCF) (también denominado factor de crecimiento de los mastocitos o factor Steel). La proteína c-Kit que no está unida a su ligando, SCF, existe predominantemente en forma de un monómero encimaticamente inactivo que atraviesa la membrana plasmática de la célula. La unión del SCF al c-Kit induce la dimerización del receptor, la activación de la actividad tirosinquinasa intrínseca, y la autofosforilación del receptor (transfosforilación), dando lugar a la iniciación de varias cascadas de señalización. No se han aclarado completamente las funciones de estas vías de señalización. El c-Kit es el producto del protooncogen c-kit. Tiene homología estructural con otras 2 proteínas tirosinquinasas: El receptor del factor de crecimiento derivado de las plaquetas (PDGF-R) La Abl tirosinquinasa Bibliografía: 1. Taylor ML, Metcalfe DD. Kit signal transduction. Hematol Oncol Clin North Am. 2000;14:517-535. Membrana celular STI Dominio quinasa con lugar de unión del ATP Dentro de la célula Dominio catalítico tirosinquinasa

Estructura y función del receptor KIT Tirosinkinasa

Mutaciones del Gen c-kit en los GIST TK1 TK2 Extracelular Yuxtamembranosa Intracelular Yuxtamembranosa EXÓN 9 (~5%–10% de las mutaciones) EXÓN 11 (~70% de las mutaciones) EXÓN 13 (~5% de las mutaciones) EXÓN 17 (~5 % de las mutaciones) mapas genéticos entre 4q11 y 4q121 21 exones Quinasa insertada Unión del ligando (SCF) Se trata de una mutación puntual [diapositiva 17] Mutaciones del gen c-kit en los GIST1-3 Exón 11: las mutaciones en la región yuxtamembranosa intracelular se observan en los tumores de los mastocitos y en los GIST. Suponen el ~70% de todas las mutaciones en los GIST. Suelen ser mutaciones puntuales (falso sentido), delecciones “in-frame”, o duplicaciones. Se asocian con la dimerización constitutiva ligando-independiente del receptor y con la activación constitutiva del dominio quinasa (mutaciones de aumento de función). Ocurren con más frecuencia en los GIST de alto riesgo que en los de bajo riesgo (y se encuentran raramente o nunca en los leiomiomas o leiomiosarcomas). Predictivas de un mal pronóstico: tasa de supervivencia a los 5 años del 49% en estos pacientes y tasa de supervivencia a los 5 años del 86% en los pacientes con mutaciones no del exón 11. Exón 9: las mutaciones en la región yuxtamembranosa extracelular presentan un mecanismo de activación similar. Exón 13: las mutaciones en el dominio tirosinquinasa dividida también ocurren en los GIST. Se han identificado mutaciones del c-kit en otras enfermedades: Las mutaciones del exón 17, en el dominio fosfotransferasa, ocurren en los tumores de los mastocitos y de las células germinales y dan lugar a la activación de la tirosinquinasa que no precisa la dimerización. Las mutaciones del exón 17 confieren resistencia de estos tumores al imatinib. Exón 2—se ha identificado una mutación en el dominio próximo extracelular en 2 enfermedades hematológicas: la mielofibrosis y la leucemia mieloide crónica (LMC). Bibliografía: 1. Taniguchi M, Nishida T, Hirota S, et al. Effect of c-kit mutation on prognosis of gastrointestinal solid tumors. Cancer Res. 1999;59:4297-4300. 2. Hirota S, Isozaki K, Moriyama Y, et al. Gain-of-function mutations of c-kit in human gastrointestinal stromal tumors. Science. 1998;279:577-580. 3. Lasota J, Jasinski M, Sarlomo-Rikala M, et al. Mutations in exon 11 of c-Kit occur preferentially in malignant versus benign gastrointestinal stromaltumorrs and do not occur in leiomyomas or leiomyosarcomas. Am J Pathol. 1999;154:53-60.

Imatinib: Historia Inhibidor selectivo de la tirosinquinasa del: Proteína inhibida Inhibidor selectivo de la tirosinquinasa del: Bcr-Abl PDGF-R c-Kit Usado por primera vez en la LMC cromosoma Filadelfia–positivo (Ph+) Diana Bcr-Abl Inhibición de la transducción de señales Núcleo [diapositiva 20] Imatinib: Historia1-4 El Imatinib (anteriormente STI571) es un inhibidor selectivo de la tirosinquinasa que ha demostrado en estudios tanto in vitro como in vivo dirigirse contra e inhibir la actividad tirosinquinasa de algunas tirosinquinasas específicas: Abl Bcr-Abl PDGF-R c-Kit En ensayos clínicos, el imatinib ha demostrado seguridad y eficacia en el tratamiento de la LMC cromosoma Filadelfia positiva (Ph+) con mínimos efectos secundarios. Bibliografía: 1. Druker BJ, Tamura S, Buchdunger E, et al. Effects of a selective inhibitor of the Abl tyrosine kinase on the growth of Bcr-Abl positive cells. Nat Med. 1996;2:561-566. 2. Heinrich MC, Griffith DJ, Druker BJ, et al. Inhibition of c-kit receptor tyrosine kinase activity by STI 571, a selective tyrosine kinase inhibitor. Blood. 2000;96:925-932. 3. Buchdunger E, Cioffi CL, Law N, et al. Abl protein-tyrosine kinase inhibitor STI571 inhibits in vitro signal transduction mediated by c-kit and platelet-derived growth factor receptors. J Pharmacol Exp Ther. 2000;295:139-145. 4. Joensuu H, Roberts PJ, Sarlomo-Rikala M, et al. Effect of the tyrosine kinase inhibitor STI571 in a patient with a metastatic gastrointestinal stromal tumor. N Engl J Med. 2001;344:1052-1056. Vías intracelulares

Mecanismo de acción propuesto para Imatinib Pre-imatinib Imatinib Receptor c-Kit Membrana celular Bloquea la unión del ATP ATP se une a la parte quinasa del receptor [diapositiva 21] Mecanismo de Acción Propuesto para el Imatinib A nivel molecular, el imatinib se dirige contra una parte específica de la región tirosinquinasa en el Bcr-Abl, el c-Kit, y el PDGF-R. Mecanismo de acción (MDA) propuesto para el imatinib: Se une al c-Kit en el lugar donde normalmente lo haría el trifosfato de adenosina (ATP) Impide el uso de energía (ATP) por el c-Kit Bloquea las vías de transducción de señales activadas por el c-Kit Inhibición de las Vías de Transducción de Señales Vías de Transducción de Señales Activadas Núcleo

Angiogénesis tumoral

El Receptor de VEGF: VEGFR

PDGF: Factor de crecimiento derivado de Plaquetas PDGF A PDGF B PDGFRβ PDGFRα Pericito Célula tumoral Interaction with a ligand induces the ErbB receptor to dimerize, or pair up, which is critical to the initiation of an intracellular signal. Dimerized receptors are then activated through either autophosphorylation or intermolecular transphosphorylation of key tyrosine residues within the cytoplasmic domains.1 These phosphotyrosine residues then serve as binding sites for other downstream signaling molecules, which in turn are linked to additional kinases. This multiprotein complex thereby initiates a signaling cascade that transmits a message to the nucleus, where it can influence diverse processes such as cell proliferation, survival, and/or migration.1,2 Pairs of identical receptors are called homodimers, while pairs composed of different receptors are called heterodimers. Within the ErbB family, both types of combinations can occur. However, there seems to be a definite hierarchy in the propensity of each possible dimer to form.3 Interestingly, ErbB-2, which doesn’t appear to have its own ligand, is the favored dimerization partner with the other ErbB receptors.3 Heterodimers containing ErbB-2 exhibit certain characteristics such as slower ligand dissociation, relaxed ligand specificity, slower endocytosis, rapid recycling and prolonged firing, resulting in increased dimer stability and producing longer-lasting, more potent downstream signals.1,4 1. Rowinsky EK. Targeting signal transduction. Horiz Cancer Ther 2001; 2:3-35. 2. Olayioye MA, Neve RM, Lane HA, et al. The ErbB signaling network: receptor heterodimerization in development and cancer. EMBO J 2000; 19:3159-67. 3. Graus-Porta D, Beerli RR, Daly JM, et al. ErbB-2, the preferred heterodimerization partner of all ErbB receptors, is a mediator of lateral signaling. EMBO J 1997; 16:1647-55. 4. Yarden Y, Sliwkowski MX. Untangling the ErbB signalling network. Nat Rev Mol Cell Biol 2001; 2:127-37. Proliferación Diferenciación Reclutamiento Migración Estabilización de los nuevos vasos Proliferación

Acción de los pericitos sobre la angiogénesis Pietras and Hanahan. JCO. 2005

First exemple of a solid tumor successfully treated with an oncogene inhibitor June 27th 2000 October 4th 2000 N Engl J Med 2001;344:1052-6

Summary Data From Selected Trials of Imatinib Mesylate in Patients with GISTs

Heterogeneidad biológica del GIST: diferentes expresiones de los exones 9 vs 11 vs wild-type

Heterogeneidad biológica del GIST El pronostico individual depende del índice mitótico y tamaño, pero…. Diferentes estudios sugieren que la historia natural del GIST depende del genotipo: GIST de delgado más agresivo que gástrico Mutación del exon 11: mayor agresividad Mutaciones Wild-type y PDGFRA parecen menos agresivos

Genotipo y respuesta a Imatinib RC +RP por RECIST

Predicción de respuesta a Imatinib Wild-type y otras mutaciones oncogénicas de KIT son sensibles a Imatinib, incluyendo: Exon 9 Exon 11 Exon 13 Exon 17 (excepto D816V en mastocitosis) D842V es la mutación PDGFRA más frecuente en GIST Resistente a Imatinib No descritas respuestas en estos tumores.

Respuesta y PFS al tratamiento con Imatinib en GIST: Correlación con el estado mutacional

Mutaciones KIT y PDGFRA en GIST

Imatinib: supervivencia global vs genotipo (Fase II USA-Finlandia) Blanke et al: Procc. ASCO 2006

Imatinib: supervivencia global vs genotipo (Fase III EORTC)

Diseño de ensayo para comprobar el mecanismo de acción de Imatinib en GIST

Gracias por la atención

Diana molecular

Pon el título que quieras

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Mutaciones más frecuentes en GIST