Branislav SepešiOnkologické odd. FNsP F. D. Roosevelta

Banská Bystrica

Odpoveď bunky na iradiáciuOdpoveď bunky na iradiáciu

• Akcelerovaná repopulácia

• Zrýchlená reparácia DNA – via Rad51, ...

• Spustenie EGFR signálnej kaskády– via TGF-α, ...

• Zastavenie bunkového cyklu – vysoký podiel buniek v S-fáze

• Protektívna stresová odpoveď nádoru

Stresová signálna kaskádaStresová signálna kaskáda

ATM/ATR kontrolaATM/ATR kontrola

Nature (2001) 410:766-767

•Zastavenie bunkového cyklu

•Apoptóza

•Reparácia DNA

RT-indukovaná apoptózaRT-indukovaná apoptóza

Non-DNA targety v rádioterapiiNon-DNA targety v rádioterapii

• Bunková membrána a indukcia apoptózy (ceramid)• Medzistupne prenosu signálu• Kinázy a fosfatázy• Rozpoznanie a reparácia poškodenia DNA• Stabilita RNA• Transkripčný aparát• Apoptotické mechanizmy• Kontrolné body bunkového cyklu• Stabilita/degradácia proteínov• Iné organely (mitochondrie,...)• Intercelulárna komunikácia• Extracelulárne faktory (rastové faktory, cytokíny,...)• Inducibilné alebo prechodne exprimované fenotypy

Cielená liečba v radiačnej onkológiiCielená liečba v radiačnej onkológii

1. Inhibítory receptorových signálnych kaskád1. EGFR2. HER2/neu3. tyrozínkinázy

2. Inhibítory farnesyltransferázy3. Inhibítory angiogenézy 4. Inhibítory proteazómov5. Inhibítory COX-26. Hypoxické cytotoxíny7. Iné

Biomed Imaging Interv J 2006; 2(1):e22

EGFR signálna kaskádaEGFR signálna kaskáda

NF-κB

EGF & EGFR – systém ovládania nádorového rastu

Biomed Imaging Interv J 2006; 2(1):e22

Jak

Inhibítory EGFR signálnej kaskádyInhibítory EGFR signálnej kaskády

imunotoxín

Antisense oligonukleotidy

Kompetitívne ATP-blokátory

Inhibítory EGFR-kaskádyInhibítory EGFR-kaskády

• Monoklonálne protilátky proti externej doméne receptora– C225 (cetuximab), ABX-EGF, EMD72000

• Inhibítory EGFR tyrozín-kinázy (tyrfostíny, malé molekuly)– ZD1839 (gefitinib), OSI-774 (erlotinib), CI-1033 (ireverzibilný

multikinázový inhibítor), EKB-569, GW572016 (lapatinib)• Génové manipulácie

– Antisense oligonukleotidy (inhibícia expresie EGFR), overexpresia dominantne negatívneho mutantného EGFR-CD533 (tvorí nefunkčné heterodiméry s wt EGFR)

• Iné manipulácie EGFR– vakcinácia, imunokonjugácia Mab s rádioizotopom alebo

cytotoxínom

Biomed Imaging Interv J 2006; 2(1):e22

Inhibícia EGFR-kaskády + RTInhibícia EGFR-kaskády + RT

• Ovplyvnenie kinetiky bunkového cyklu • Blokáda rastu buniek • Posilnenie RT-indukovanej apoptózy

• Blokáda RT-indukovanej aktivácie EGFR-kaskády via TGF-α

• Oslabenie RT-indukovanej expresie Rad51 – blokáda reparácie DNA

• Modulácia rádiosenzitivity in vitro• Zníženie expresie PCNA a p-EGFR in

vivo• Inhibícia angiogenézy

• Redukcia nádorovej hypoxie • Oslabenie účinku génu Egr-1, IL-1ß a

chemokínu CXCL1 indukovaných RT

Cancer Res 2005; 65: (8). April 15, 2005

+-

Princípom aplikácie inhibítorov EGFR pri frakcionovanej RT je

skôr inhibícia proliferácie než rádiosenzibilizačný efekt

Cetuximab Cetuximab + R+ RTT

• R. 2000 – Bonner et al. – cetuximab + 3 Gy = zníženie bunkovej proliferácie.

• R. 2006 – Bonner et al. - multicentrická randomizovaná štúdia fázy III cetuximab + RT vs samotná RT ako definitívna liečba lokálne pokročilého SCCHN (IMCL - 9815).

• 213 pts v ramene RT vs. 211 pts v ramene RT + cetuximab q1w.

• 7-8 týždňová RT

• V ramene s cetuximabom, 400 mg/m2 týždeň pred RT, potom 250 mg/m2 simultánne s RT.

J Clin Oncol 2000, 18(Suppl):47s-53s ; N Engl J Med 2006, 354:567-578

Cetuximab Cetuximab + R+ RTT (IMCL – 9815) (IMCL – 9815) ERBITUX + RT

(n=211) RT

(n=213) Hazard Ratio

(95% Cl) Stratified Log-rank p-

value

Lokoregionálna kontrola

medián trvania 24.4 mes 14.9 mes 0.68 (0.52-0.89) 0.005

Prežívanie bez progresie

medián trvania 17.1 mes 12.4 mes 0.7 (0.54-0.9) 0.006

Celkové prežívanie

medián prežívania 49.0 mes 29.3 mes 0.74 (0.57-0.97) 0.03

N Engl J Med 2006, 354:567-578

Než

iadú

ce

účin

ky

Expert interview• Over the past 10 to 15 years, several clinical trials have compared

platinum-based chemoradiotherapy with RT alone. The percentage improvement in survival with the addition of chemotherapy was 15% to 30%. In solid tumor oncology, such a dramatic improvement is rare, so this really justifies our use of concurrent chemoradiation therapy as the standard of care for locally advanced disease. Now, we have a new potential standard -- cetuximab plus RT, which may further improve response rates.

• In future studies of cetuximab, researchers must evaluate how to integrate cetuximab with the standard paradigm of chemoradiation. This is an area of ongoing research and a very exciting area. We hope we can improve survival rates by another 10% to 25%. Although head and neck cancer is much less common than other cancers, we have been fortunate in that great strides have already been made toward improving response and survival rates.

Corey Langer, MD, Medical Director, Thoracic Oncology, at the Fox Chase Cancer Center in Philadelphia, Pennsylvania

http://www.medscape.com/viewarticle/541630

HER-2 (erbB2)HER-2 (erbB2)

• Overexpresia u 25-30% nádorov prsníka

• Úloha v promócii tumorigenézy nemalígnych buniek

• Korelácia s mierou lokálnych i vzdialených relapsov a OS• Trastuzumab

• Synergický efekt s RT• In vitro aj in vivo potvrdené zlepšenie cytotoxického efektu RT +

trastuzumab na mamárne bunky s overexpresiou HER-2• In vitro tlmenie RT indukovanej reparácie DNA• Redukuje počet buniek v S-fáze – krátky čas na reparáciu DNA

• Lapatinib – selektívny duálny inhibítor tyrozínkináz EGFR a HER-2

Gefitinib + RTGefitinib + RT

• Zastavenie bunkového cyklu vo fáze G0/G1 – zvýšením regulátora p21, p27 a Bax– obmedzením Bcl-2, Akt-fosforylácie a DNA-PK

• Zvýšenie rádiosenzitivity – moduláciou reparácie DNA, – zvýšením RT-indukovanej apoptózy – inhibíciou nádorovej angiogenézy.

• V kombinácii s RT zlepšenie RR u NSCLC, SCCHN a i.– Fáza I/II – lokálne pokročilý SCCHN:

• CHT+gef itinib→ CRT+gefitinib • RR 85%, 1yPFS 68%, 1yOS 86%

Biomed Imaging Interv J 2006; 2(1):e22; Cancer Res 2002; 62, 4300-6

Erlotinib + RTErlotinib + RT

• Akumulácia buniek vo fázach G1 a G2 a nesignifikantná redukcia počtu buniek v S-fáze - synchronizácia

• Potenciácia apoptózy, inhibícia RT-indukovanej aktivácie EGFR, zmiernenie radiáciou indukovanej expresie Rad51 (interferencia s reparáciou DNA), modulácia rádiosenzitivity (útlm prežívania klonogénnych buniek)

• Vyše 100 génov je exprimovaných po RT a následne revertovaných erlotinibom – rozličné onkogénne procesy

• Ovplyvňuje aj cytokíny a rôzne štrukturálne a adhézne proteíny

Cancer Res 2005; 65: (8). April 15, 2005

Schéma CR

Fáza I (Savvides et al.) RT + docetaxel + erlotinib 15 z 18 pts.

Fáza I (Herchenhorn et al.) RT + cDDP + erlotinib 11 z 13 pts.

Inhibítory signálnych kaskád + RTInhibítory signálnych kaskád + RTŠtúdia ID protokolu EGFR - I Stav Poznámky

Fáza III RTOG-0522 Cetuximab aktívna RT + cDDP +/- C225 u SCCHN

Fáza II ECOG-E3303 Cetuximab neaktívna RT + cDDP + C225, potom samotný C225 u SCCHN

Fáza II RTOG-0234 Cetuximab aktívna Operácia a následná adjuvantná CRT (cDDP vs. Docetaxel) + C225

Fáza II NCT00140556 Erlotinib aktívna CRTx + erlotinib + bevacizumab

Fáza II NCT00226239 Cetuximab aktívna Indukčná CTx (docetaxel/cDDP) + C225, potom konkomitantná CRTx (cDDP) + C225

Fáza II NCT00193284 Gefitinib aktívna Indukčná CTx (docetaxel/CBDCA/5FU) + gefitinib, potom RTx + gefitinib +/- docetaxel

Fáza III RTOG 0320 Erlotinib aktívna RT +/- Temozolomide alebo Erlotinib u NSCLC a mozgových mts

Fáza I/II RTOG 0524 Trastuzumab aktívna RT+Paclitaxel +/- Trastuzumab po TURB u invazívneho tumoru moč. mechúra

Fáza I SWOG-S0429 Cetuximab aktívna RT + Docetaxel + Cetuximab u NSCLC

Fáza II ECOG-E2204 Cetuximab aktívna Bevacizumab/C225 + Gemcitabine + CRT(capecitabine) u kompletne resekovaného karcinómu pankreasu

Fáza II NCT00039494 Erlotinib aktívna RT + erlotinib+ temozolomid u glioblastoma multiforme

Fáza I GOG 9918 Cetuximab aktívna RT + C225 + cDDP u cervikálneho karcinómu

http://www.ro-journal.com/content/1/1/11

Ostatné TK-I+ RT

• Multikinázové inhibítory– Imatinib (Bcr-Abl, c-kit, PDGF-R)– Sorafenib (RAF, VEGF-R, PDGF-R, KIT, FLT-3, RET)– Sunitinib (VEGF-R, c-kit, flt3, PGDF-R)

PBTC-006, NCT00021229 - Phase I/II Study of Imatinib Mesylate With or Without Radiotherapy in Children With Newly Diagnosed Poor Prognosis Brainstem Glioma or Recurrent High-Grade Intracranial Glioma (Phase I, strata I and IIA closed to accrual as of 5/10/04.)

J Clin Oncol (Meeting Abstracts) 2006 24: 13125

InhibítoryInhibítory farnesyltransferázyfarnesyltransferázy

• Aktivácia Ras je asociovaná s rádiorezistenciou

• Amplifikačný efekt PI3K kaskády

• Terapie inhibujúce funkciu Ras pôsobia rádiosenzibilizačne (FTI, GGTI)

• FTI (L-778-123) vykázal v štúdii fázy I u nádorov H&N a NSCLC vysoký RR pri miernej toxicite

Int J Rad Oncol Biol Phys, 2001(49)-2,319–326; J Nucl Med 2006; 46(1): S187-190

InhibítoryInhibítory farnesyltransferázy + RTfarnesyltransferázy + RT

UPCC-20203 A Phase I Trial of the Farnesyltransferase Inhibitor, R115777 (tipifarnib) and Radiotherapy in Patients with Locally Advanced Pancreatic Cancer

03-C-0189Phase I Trial of R115777 with Radiation Therapy in Patients with Newly Diagnosed Glioblastoma Multiforme

UPCC-NCI-5150A Phase I Trial of Farnesyltransferase Inhibitor, R115777 (tipifarnib) and Radiotherapy in Patients with Non-Small Cell Lung Cancer

Relf et al., Cancer Research, 57:953, 1997

bFGF bFGF

VEGF

bFGF

VEGF

PDGF

bFGF

VEGF

PDGFIL-8

AngiogenézaAngiogenéza

AngiogenézaAngiogenéza

RT → stresová reakcia → up-regulácia VEGF → signálna os PI3K/Akt → prežívanie endoteliálnych buniek a tvorba neovaskulatúry

Angiogenéza a žiarenieAngiogenéza a žiarenie

Mechanizmus účinku inhibítorov Mechanizmus účinku inhibítorov angiogenézyangiogenézyKategória Účinok Lieky

Priama inhibícia angiogenézy

Inhibícia rastu endoteliálnych buniek Endostatín, EMD121974, TNP-470, Squalamin

Spustenie apoptózy endoteliálnych buniek Combretastatin 4

Spustenie deštrukcie proliferujúcich endoteliálnych buniek interakciou s

integrínomMedi-522

Blokáda signálnej kaskády angiogenézy

Inhibícia produkcie bFGF a VEGF Interferon-alfa, celecoxib

Blokáda väzby na receptorAnti-VEGF protilátky (bevacizumab), SU5416, SU6668, PTK787/ZK22584

(vatalanib)

Blokáda degradácie extracelulárnej matrix

Inhibícia aktivity MMPs Marimistat, AG3340, COL-3, Neovastat, BMS-275291

Nešpecifický mechanizmus účinku

Inhibícia vychytávania kalcia CAI

Up-regulácia IFN-γ a IP-10 Interleukin-12

Neznámy IM862

Biomed Imaging Interv J 2006; 2(1):e22

Mechanizmy rádiosenzibilizácie Mechanizmy rádiosenzibilizácie antiangiogénnou liečbouantiangiogénnou liečbou

ANTIANGIOGENÉZA

(efekt na zásobenie kyslíkom)

Inhibícia novotvorby ciev

↓

redukcia denzity ciev

↓ reorganizácia ciev

↓

zvýšená perfúzia/znížený IFP

↓

zlepšenie oxygenácie

ANTIANGIOGENÉZA

(efekt na signálne kaskády)

Inhibícia protektívnych rastových faktorov a ich

receptorov v nádorových a endoteliálnych bunkách

(VEGF, Survivin, Bcl-2)

↓

Apoptóza nádorových a endoteliálnych buniek

Zvýšená rádiosenzitivita

ANTIVASKULARIZÁCIA

Kolaps mikrotubulov endoteliálnych buniek

↓

Uzáver ciev

↓ centrálna nekróza tumoru

↓

Zvýšený tok krvi do zvyšného viabilného dobre

oxygenovaného nádorového tkaniva

Inhibítory angiogenézy + RTInhibítory angiogenézy + RT

• „Pokusy kombinovať antiangiogénnu terapiu s RT priniesli nekonzistentné výsledky: niektoré experimentálne štúdie preukázali aditívny efekt na spomalenie nádorového rastu, iné mali ešte väčší, synergický efekt (Teicher et al., 1995; Mauceri et al., 1998; Lee et al., 2000; Kozin et al., 2001; Wachsberger et al., 2003), a jedna štúdia ukázala horšiu liečebnú odpoveď (Murata et al., 1997).“

Frank Winkler, et al. CANCER CELL : DECEMBER 2004 ,6:553

RTOG-0330 A Pilot Phase II Study of Pre-Operative Radiation Therapy and Thalidomide (IND 48832; NSC 66847) for Low Grade Primary Soft Tissue Sarcoma or Pre-Operative MAID/Thalidomide/Radiation Therapy for High/Intermediate Grade Primary Soft Tissue Sarcoma of the Extremity or Body Wall

E1506 Phase II Trial of Bevacizumab in Combination with Cisplatin/Etoposide and Twice Daily Radiation for Patients with Limited-Stage Small Cell Lung Cancer

ECOG-E2204

CALGB-ECOG-E2204

An Intergroup Randomized Phase II Study of Bevacizumab (NSC 704865) or Cetuximab (NSC 714692) in Combination with Gemcitabine and in Combination with Chemoradiation (Capecitabine and Radiation) in Patients with Completely-Resected Pancreatic Carcinoma

RTOG-0411 A Phase II Study of Bevacizumab with Concurrent Capecitabine and Radiation Followed by Maintenance Gemcitabine and Bevacizumab For Locally Advanced Pancreatic Cancer

Inhibítory proteazómovInhibítory proteazómov

Inhibítory proteazómovInhibítory proteazómov

Molekulárne targety proteazómových Molekulárne targety proteazómových inhibítorovinhibítorov

Target Následok inhibície proteazómov

Príspevok k protinádorovému účinku

NFκBStabilizácia IκB, ktorý inhibuje translokáciu NFκB v jadre

Zníženie NFκB-dependentnej transkripcie génov dôležitých pre bunkové prežívanie, proliferáciu, invazivitu a metastázovanie a angiogenézu

p53 Akumulácia proteínu p53Zvýšenie p53-dependentnej transkripcie inhibítorov bunkového cyklu (p21) a proapoptotických faktorov (Bax)

p21 a p27Akumulácia p21 a p27 a zvýšená transkripcia p21 cestou akumulácie p53

Indukcia zastavenia bunkového cyklu vo fáze G1/S a apoptóza

BaxAkumulácia Bax inhibíciou jeho proteazómovej degradácie a zvýšením p53-mediovanej transkripcie

Zvýšenie interakcie Bax s Bcl-2 a Bcl-xL a tým umožnenie uvolnenia mitochondriálneho cytochrómu c a apoptóza

P44/42MAPKTranskripčná aktivácia MKP-1 fosfatázy vedúca k defosforylácii a inaktivácii p44/42

Down-regulácia p44/42-dependentnej proliferácie a signálov prežívania a možno aj angiogenézy

tBid Akumulácia tBidtBid indukuje zmeny konformácie Bak, čím sa zvyšuje uvolňovanie mitochondriálneho cytochrómu c

Smac/Diablo Akumulácia Smac/diabloSmac a Diablo sa viažu a inhibujú proteíny rodiny XIAP

Biomed Imaging Interv J 2006; 2(1):e22

Inhibítory proteazómovInhibítory proteazómov

NCI-01-C-0104H A Phase I Study of Concomitant Therapy with Proteasome Inhibitor PS-341 (bortezomib) and Radiation in Patients with Recurrent or Metastatic Squamous Cell Carcinoma of the Head and Neck

Inhibítory COX-2Inhibítory COX-2

Inhibítory COX-2 zvyšujú deštrukciu nádorových buniek posilnením RT-

indukovanej apoptózy, blokádou bunkových reparačných mechanizmov

a inhibíciou angiogenézy.

Davis et al. Am J Clin Oncol. 2003;26:S58-S61

• Tkanivo • Expresia COX-2

• Oblička • Macula densa (juxtaglomerulárny aparát), Vzostupné ramienko, Henleova kľučka

• Mozog • Pericyty a kortikálne excitačné neuróny

• Ženský genitál

• Ováriá a uterus

• GIT • Črevný epitel a žalúdočné vredy

• Tumory • Močový mechúr, prsník, cevix, kolorektálny karcinóm, endometrium, pažerák, žalúdok, gliómy, HCC, pľúca, ováriá, pankreas, prostata, koža, SCC.

Inhibítory COXInhibítory COX

Neselektívne Mierne selektívne Selektívne

Aspirin Etodolac Celecoxib

Diclofenac Meloxicam Rofecoxib

Fenoprofen   Valdecoxib

Ibuprofen   Etoricoxiba

Indomethacin   Parecoxiba

Ketorolac   Tiracoxiba

Ketoprofen    

Nabumetone    

Naproxen    

Oxaproxin    

Piroxicam    

Tolmentin    

Celecoxib + RTCelecoxib + RT

2003-0352  A PHASE I: CPT-11 AND CELECOXIB WITH RADIATION THERAPY FOR PATIENTS WITH UNRESECTABLE NSCLC

3304C  Phase II Study of the Combination of Oxaliplatin, Capecitabine, and Celecoxib With Concurrent Radiation for Rectal Cancer

DFCI-00302  Phase II Study Of Temozolomide, Thalidomide And Celecoxib In Patients With Newly Diagnosed Glioblastoma Multiforme In The Post-Radiation Setting

NABTT-2100

A Pharmacokinetic Study of the Interaction Between Celecoxib and Anticonvulsant Drugs in Patients with Newly Diagnosed Glioblastoma Multiforme Undergoing RT

NCCTG-N0346 

A Phase II Trial Of Celecoxib (Celebrex®) And Capecitabine (Xeloda®) Combined With Pelvic Irradiation As Neoadjuvant Treatment Of Stage II or III Adenocarcinoma Of The Rectum

VICC-GI-0173 

Phase II Pilot Study of Pre-Operative Celecoxib (Celebrex) in Combination with Prolonged Venous Infusion 5FU and Radiation Therapy for Patients with Stage II/III Resectable Rectal Cancer

NCI Phase I-II study of external beam radiation therapy and brachytherapy concurrently with celecoxib, 5-FU, and cisplatin in patients with locally advanced cervical cancer

Hypoxické cytotoxíny

• pO2 = 5-10 mmHg• Lieky sú selektívne toxické

len pre hypoxické tkanivá• Obchádza sa rezistencia

hypoxických buniek na bežné cytostatiká

• Tirapazamin• Liečba nebude fungovať

samostatne, len v kombinácii s RT alebo CHT

Int J Rad Oncol Biol Phys, 2001(49)-2,319–326

GOG-0219 - A Phase III, Randomized Trial of Weekly Cisplatin and Radiation Versus Cisplatin and Tirapazamine and Radiation in Stage IB2, IIA, IIIB and IVA Cervical Carcinoma Limited to the Pelvis

Ďalšie možnosti cielenej liečbyĎalšie možnosti cielenej liečby

• Talidomid, Lenolinamide – Imunomodulátory, možný účinok na angiogenézu

• Inhibítory histón-deacetylázy (HDAC) – Alterácia génovej expresie

• Inhibítory HSP90 – CCT0180159, VER-49009– Spôsobujú depléciu mnohých kináz (c-RAF-1, PKB/Akt, CDK4) a p53

• Inhibítory CDK – R-roscovitine (CYC202)– Úloha v kontrole bunkového cyklu, indukcia apoptózy– Skúša sa u karcinómu prsníka a gliómov

• Inhibítory PI3K – Blokáda proliferácie, prežívania, mobility, angiogenézy– Skúšajú sa u buniek gliómov a prostaty

• Inhibítory mTOR - Temsirolimus– Inhibícia regulácie rastu, diferenciácie a prežívania nádorových buniek– Skúša sa u glioblastoma multiforme

Perspektívy kombinácii RT a cielenej Perspektívy kombinácii RT a cielenej liečbyliečby

• Účinnosť cielenej liečby závisí od „kľúčovosti“ jej targetu. Potrebná je inhibícia viacerých targetov.

• Kombinácia s cytotoxickou liečbou sa stáva viac selektívnou na nádorové bunky.

• Cielená terapia dokázala redukovať liečebnú toxicitu a zlepšila terapeutické výsledky u mnohých druhov rakoviny.

• Avšak benefit cielenej liečby je obmedzený na pacientov s určitou molekulárnou léziou – preto individualizovaná analýza tumoru dokáže v niektorých prípadoch predikovať odpoveď (individuálny molekulárny profil)

ĎakujemĎakujem

zaza

pozornosťpozornosť!!