Thyroid Cancer1

Cancro della tiroide

Kondo et al. Nature Reviews Cancer 6, 292–306 (April 2006) | doi:10.1038/nrc1836

Kondo et al. Nature Reviews Cancer 6, 292–306 (April 2006) | doi:10.1038/nrc1836

Tumori tiroidei 5/100.000/anno 60% mortalita’ per tumori endocrini Incidenza in aumento

Tumori tiroidei: origine istologica ed alterazioni molecolari RET/PTC TRK BRAF RAS

Carcinoma papillifero

Carcinoma poco differenziato

Cellula follicolare

RAS Gsα

Adenoma follicolare

Carcinoma follicolare

RAS BRAF p53 β-catenin

RAS PAX8/PPARγ

Cellula C

RET

Carcinoma midollare

Carcinoma anaplastico RAS BRAF p53 β-catenin PI3-K

Tumori tiroidei: importanza di una comune via di trasduzione del segnale •Adenoma follicolare (FA) •Carcinoma papillifero (PTC) •Carcinoma follicolare (FC) •Carcinoma poco differenziato (PDC) •Carcinoma anaplastico (ATC)

FA FC PDC ATC ATC

RET/PTC RAS B-RAF

PDC MAPK

PTC

Prevalenza di specifiche alterazioni geniche in differenti tipi di tumore tiroideo PTC BRAF RAS RET/PTC PAX8/PPARγ p53

β-catenina

39%(29-69) n=580 15%(0-27) n=283 28%(19-40) n=471 1%(0-1) n=144 5%(0-18) n=160 0 n=71

FC 0 n=77 35%(11-53) n=60 0 n=150 34%(26-63) n=117 7%(0-25) n=29 0 n=14

PDC 13% n=16 35%(18-55) n=87 9%(0-13) n=89 0 n=1 24%(17-38) n=89 16%(0-25) n=14

ATC 14%(10-33) n=35 53%(20-90) n=51 0 n=62 0 n=19 59%(20-838) n=41 66% n=29

Nikiforov YE, Endocrinological Pathology, 2004

Alterazioni cromosomiche in tumori tiroidei 5p15 5q11-13 amplificazione 8q23 19p 19q 8p 22q

PTC, PDC, FC, ATC

perdita

3p13-14 11q13 amplificazione 5q11-13 perdita

1p34-36 6p21 9q34 amplificazione 17q21 20q PDC, ATC

ATC

1p11 2q32-33 perdita 4q11-13 6q21

Carcinoma follicolare: Mutazioni puntiformi di RAS

Colpiscono i codoni 12, 13 e 61 Le mutazioni piu’ frequenti sono a carico del codone 61 di HRAS ed NRAS Si ritrovano sia in adenomi che in carcinomi follicolari Si associano piu’ frequentemente a tumori poco differenziati Sono predittive di una prognosi sfavorevole

Carcinoma follicolare: Riarrangiamenti di PPARγ

Si ritrovano in circa il 30% dei ca follicolari Derivano da traslocazioni cromosomiche Conivolgono il gene PPARγ (peroxisome proliferator-activated receptor gamma) con geni eterologhi. Il riarrangiamanto piu’ frequente e’ la traslocazione t(2;3) (q13;p25), che coivolge PAX8 e PPARγ. La proteina di fusione PAX8/PPARγ inibisce l'attivita’ di PPARγ

Carcinoma Papillifero

RET/PTC TRK-T1, 2, 3 AKAP9-BRAF

riarrangiamenti

BRAF RAS

mutazioni

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Mutazioni puntiformi di RAS

Colpiscono i codoni 12, 13 e 61 Nei PTC la mutazione piu’ frequente colpisce il codone 61 di NRAS Si ritrovano in adenomi e carcinomi follicolari, nei PDC negli ATC (puri e misti) e nella variante follicolare dei PTC Si associano piu’ frequentemente a tumori poco differenziati Sono predittive di una prognosi sfavorevole

La famiglia delle chinasi RAF comprende 3 membri

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Mutazioni di BRAF sono state trovate in molti tumori umani

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Meccanismi di attivazione di BRAF

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Le mutazioni in BRAF sono localizzate prevalentemente nell’activation loop

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Attivita’ di differenti mutanti di BRAF

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Alcuni mutanti di BRAF sono dotati di scarsa o nulla attivita’ catalitica, ma possono comunque attivare le ERK legando ed attivando CRAF QuickTimeª e un decompressore TIFF (LZW) sono necessari per visualizzare quest'immagine.

Mutazioni puntiformi di BRAF

La mutazione piu’ frequente colpisce il codone 600 (V600E, T1796A) E’ piu’frequente nell’istotipo classico di PTC (papillare, misto papillare follicolare) Non e’ associata a esposizione a radiazioni Non si ritrova mai nella variante follicolare dei PTC Si ritrova anche in alcuni PDC e ATC (soprattutto nei carcinomi a componente mista papillifero-anaplastica)

Prevalenza della mutazione puntiforme di BRAF in differenti istotipi di tumore tiroideo

Trovisco V, J pathol, 2004

Riarrangiamenti AKAP9/BRAF

Riarrangiamenti del gene NTRK1/TRKA

Riarrangiamenti del gene RET

H4

RET

PTC

RET

Radiazioni ionizzanti Cromosoma 10

H4

Tumore tiroideo

Meccanismo di attivazione di RET/PTC -

Espressione alterata Localizzazione cellulare alterata dimerizzazione delezione del dominio juxtamembrana

breakpoint Promotore

Extracellulare TM

Juxta

TK RET

Promotore

TK RET/PTC

I riarrangiamenti RET/PTC sono associati all’esposizione a radiazioni: l’esempio di Chernobyl

I riarrangiamenti RET/PTC sono associati a radiazioni: l’irradiazione di cellule tiroidee in coltura induce il riarrangiamento.

Fagin JA, J of Endocrinology, 2004

Riarrangiamenti di RET in PTC

Varianti aggressive di PTC (incidenza piu’ alta di invasione locale e vascolare e di metastasi regionali e a distanza)

H4

RFG

TK

TK

RET / PTC1 Variante “Classica”

RET / PTC3

Variante “Solida” Variante “Tall-cell”

Ret

Mutazioni mutuamente esclusive

Kondo et al. Nature Reviews Cancer 6, 292–306 (April 2006) | doi:10.1038/nrc1836

Kondo et al. Nature Reviews Cancer 6, 292–306 (April 2006) | doi:10.1038/nrc1836

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Thyroid carcinoma

Papillary ca (PTC) (∼ 80%) Follicular ca (FTC) (∼ 10%)

Follicular cells

Anaplastic ca (ATC) (∼ 2-5%)

Medullary ca (MTC) (∼ 5-10%)

C-cells

Papillary thyroid carcinoma (~30%)

H4 RFG

RET TK

RET / PTC1

RET TK

RET / PTC3

RET

Ca2+

RET / PTC

TK P

P

P

P

Multiple Endocrine Neoplasia type 2 autosomic dominant

1: 200.000

MEN2A

Parathyroid Thyroid

MTC phaeo PTH Adrenal medulla Enteric nervous system

neuroma ganglioneuroma

+ + +

MEN2B

+ + +

FMTC

+

Attivazione e trasduzione del segnale da parte delle RTKs

citoplasma

Resetting della trascrizione genica

nucleo

MEN 2A, MEN 2B, FMTC (∼ 100%)

Sporadic medullary thyroid carcinoma (30%)

RET

Ca2+

Cys 609 Cys 611 Cys 618 Cys 620 Cys 630 Cys 634

MEN 2A

Glu 768 Asp Leu 790 Phe Tyr 791 Phe Val 804 Met/Leu

Mulligan LM, et al. Germ-line mutations of the RET proto-oncogene in multiple endocrine neoplasia type 2A. Nature, 1993.

Ala 883 Phe Ser 891 Ala Met 918 Thr

MEN 2B

Le mutazioni RET/MEN2A inducono la formazione di dimeri legati da ponti disolfuro

MUTAZIONE MEN2B

loop catalitico loop di attivazione

loop P+1

VIII Dominio Chinasico di HANKS Tirosino-chinasi citoplasmatiche Tirosino-chinasi recettoriali

Meccanismo di attivazione di RET/MEN2B

TERAPIA MOLECOLARE Dai farmaci tradizionali che colpiscono il DNA e le strutture cellulari ai farmaci che colpiscono selettivamente molecole di “comunicazione” intracellulare (segnali) coinvolte in tappe fondamentali di crescita e disseminazione tumorale

possibili livelli di intervento terapeutico

Nuovi farmaci diretti contro TK

Anticorpi terapeutici umanizzati

Meccanismo d’azione dei monoclonali: down-regolazione dei recettori, ADCC, complemento

INIBITORI DELLE TIROSINE KINASI

Gleevec®-Tyrosine Kinase Inhibitor Bcr-Abl Bcr-Abl Substrate Substrate P P P

ATP

P

STI571

Y = Tyrosine P = Phosphate

Goldman JM. Lancet. 2000;355:1031-1032.

Tirosino-Chinasi e Neoplasie

EGFR ABL KDR

Carcinoma polmonare non a piccole cellule Glioblastoma Leucemia Mieloide Cronica Angiogenesi

Nuove terapie ZD-1839 CP-358 CP-774

STI 571 SU-6668 SU-5416 ZD-6474

ZD6474 (ZACTIMA™) F O N

O

Br

N N N

Kinase

IC50 (mM)

VEGFR-2 (KDR)

0.04

VEGFR-3 (Flt-4)

0.11

EGFR

0.5

ZD6474 is an orally available anilino-quinazoline with potential anti-angiogenic and anti-neoplastic activity

ZD6474 inhibits RET/MEN2A (C634R) and RET/MEN2B (M918T) kinase activity in vitro RET/MEN2A RET/MEN2B

RET/MEN2A and B kinase activity and signalling in c

growth of cells transformed by RET/MEN2A and B alleles

ZD6474 inhibits MTC xenografts growth in nude mice (p.o. 50mg/Kg/day)

Bayer-Onyx

BAY 43-9006 (bis-aryl-urea) (sorafenib) Enzyme

IC50 (nM)

Raf-1 BRAF

6±3 22 ± 6

VEGFR-2 VEGR-3 PDGFR-ß Flt-3 c-KIT

90 ± 15 20 ± 6 57 ± 20 58 ± 20 68 ± 21

Phase II clinical trials in multiple tumor types Phase III in RCC, HCC, and Melanoma

Modello di xenotrapianto di cellule MTC in topi nudi Inoculo cellule tumorali umane

Formazione del tumore

Modello di xenotrapianto di cellule MTC in topi nudi

Trattamento con il farmaco

Regressione o scomparsa del tumore

TT nude mice xenografts treated with ZD6474 (p.o. 50mg/Kg/day)

ZD6474

RET + VEGFR

Phase II clinical trial for familial MTC using ZD6474 Eligibility: unresectable locally advanced or metastatic MTC Clinical results: 20% of patients response 30% of patients disease 65% of patients levels Adverse events: Rash (73%) Diarrhea (67%) Fatigue (57%) Nausea (53%)

with with with

partial stable normalization CT

ZD6474

RET VEGFR EGFR

BAY 43-9006

BRAF PDGFR KIT RET VEGFR

AMG 706

RET VEGFR PDGFR KIT

RET

BRAF