Kankercellen in een kweekschaaltje HeLa
De Eigenschappen van een Tumor Hanahan and Weinberg, Cell 2011
A! H! B!
Kanker = (cellulaire) remmen die niet goed werken: tumor suppressor eiwitten (bv. p53) (cellulaire) gaspedalen die ingetrapt blijven: oncogenen (bv. Ras)
Gaspedaal (heel lang geleden, in de vorige eeuw ) isoleer DNA analyse Het Ras Oncogen 1982:! Weinberg! Barbacid! Wigler!
Ras: moleculaire schakelaar in signaaltransductie Guanine nucleotide exchange factor GTP-ase activating protein
Ras is vaak gemuteerd in kanker Guanine nucleotide exchange factor GTP-ase activating protein blokkade door mutatie 80% van de pancreas tumoren 50% van de colon tumoren 0% van de borst tumoren
De Ras route: een simplistisch beeld Gaspedalen
Hoe vind je mutaties in kankers? Nature 417, 2002, 949-954 Mutations of the BRAF gene in human cancer. Davies H, Bignell GR, Cox C, Stephens P, Edkins S, Clegg S, Teague J, Woffendin H, Garnett MJ, Bottomley W, Davis N, Dicks E, Ewing R, Floyd Y, Gray K, Hall S, Hawes R, Hughes J, Kosmidou V, Menzies A, Mould C, Parker A, Stevens C, Watt S, Hooper S, Wilson R, Jayatilake H, Gusterson BA, Cooper C, Shipley J, Hargrave D, Pritchard- Jones K, Maitland N, Chenevix-Trench G, Riggins GJ, Bigner DD, Palmieri G, Cossu A, Flanagan A, Nicholson A, Ho JW, Leung SY, Yuen ST, Weber BL, Seigler HF, Darrow TL, Paterson H, Marais R, Marshall CJ, Wooster R, Stratton MR, Futreal PA. Cancer Genome Project, The Wellcome Trust Sanger Institute, Wellcome Trust Genome Campus, Hinxton, CB10 1SA, UK.
Typen Kanker met B-RAF mutaties 80.0 Melanoma Colorectal Glioma Lung Sarcoma Breast Ovarian Others 60.0 40.0 20.0 % carrying a BRAF mutation 0.0 Cancer cell lines Primary cancers Cancer Primary cell lines tumors n=924
De B-RAF signalerings route
Mutaties in de Ras - B-RAF route sluiten elkaar (meestal) uit Melanoma Colorectal Papillary thyroid** Receptor Receptor Receptor Receptor RET RET RET RAS RAS RAS RAS RAS RAS RAS BRAF BRAF BRAF BRAF BRAF BRAF BRAF MEK MEK MEK MEK MEK MEK MEK ERK ERK ERK ERK ERK ERK ERK 0-5% 5-20% 20-50% 50-100% Mutatiefrequentie **Kimura, et al. (2003) Cancer Res 63: 1454-7
De RTK-Ras route in iets meer detail Andere routes p53 Rb Wnt TGFβ Hedgehog
Een tumor bestaat niet alleen uit kankercellen Cancer cells Cancer cells Immune cells Fibroblasts Endothelial cells
Een tumor is een interactie tussen verschillende celtypen Adapted from Littlepage et al. Cancer Cell 2005
Tesamen: Kanker is een ziekte van signaaltransductie, zowel in tumorcellen als in omliggend weefsel
Kanker.Hoe te behandelen? Huidige conventionele therapieën: Snij, Brand, Vergiftig Oncogenen en tumor suppressor genen: Kanker is een ziekte van de genen Functionele studies: Kanker is een ziekte van signaaltransductie Nieuw: Medicijnen gebaseerd op het mechanisme, oorzaak van kanker
Oncogen verslaving Kankercellen met een oncogen zijn zeer afhankelijk van dit oncogen Remmen van het oncogen zorgt voor cel-zelfmoord Targetted (doelgerichte) medicijnen
Epigene'ca: (de)methylering > veranderde expressie
De Moeder Aller Transloca'es: Het Philadeplhia Chromosoom in Chronische Myeloide Leukemie Philadelphia chromosoom transloca'e tussen chromosoom 9 en 22 (t(9;22))
Transloca'e tussen chr 9 en 22 in CML resulteert in Bcr- Abl fusie- eiwit Fusie van Bcr en Abl gen
c- Abl Y245! Y412! SH3! SH2! Kinase domein! Bcr- Abl Coiled-coil domain! Dimerizatie!
Bcr- Abl is het oncogen dat CML veroorzaakt (1990: Groffen en Bal'more labs) Bcr-Abl fusie gen CML! + transformerend vermogen is asankelijk van tyrosine kinase ac'viteit
ima'nib
Gleevec pakt oorzaak van CML aan! (oncogen verslaving)
Ima'nib/Gleevec: Effec'ef Medicijn tegen CML 2006-2010! 2001-2005! 1995-2000! 1989-1994! Ima'nib/Gleevec: sinds 2001 ingezet als therapie
Maarrr..
Kinase remmers genezen de ziekte niet Chronische behandeling nodig?
Resisten'e 3D structuur Abl kinase domain!
Resisten'e: nieuwe genera'e inhibitors (sequen(eel of cocktail?)
Resisten'e voor TKIs door T315I muta'e Bcr- Abl TKIs T315I mutatie Bcr- Abl ATP TKIs Allosterische remmer Bcr- Abl Bcr- Abl ATP n ATP
Kinase remmers zijn nooit 100% specifiek Off- target effecten Bijwerkingen Remmen van andere gemuteerde kinases die kanker veroorzaken
Gleevec/Ima'nib Off- target effecten Bijwerkingen (oa buikpijn, bloedingen) c- Kit remming Receptor tyrosine kinase Proto- oncogen Gemuteerd in GIST (gastro in tes'nale stroma tumor) Ima'nib behandeling bij GIST
Nog een beroemd voorbeeld. Trastuzumab (Herceptine) - gehumaniseerd monoclonaal antilichaam tegen Her2 (EGFR-achtig) - 25% van de invasieve primaire borstkankers heeft Her2 amplificatie HER2 RAS BRAF MEK ERK - postoperatieve behandeling met Herceptine: 50% reductie in recidieve metastases van Her2-positieve borstkanker.
Soortgelijks.maar in combinatie met genetische tests (1 e genetic test guided behandeling van kanker) Cetuximab (Erbitux) - gehumaniseerd monoclonaal antilichaam tegen EGFR - chemotherapie-resistente metastaserende colon kanker: verlengde levensduur van 2,5 maand MAAR: 45% van deze tumoren zijn mutant voor K-ras: Geen enkel voordeel van behandeling met cetuximab Dus normaal K-ras: Overleving van 9.5 maand versus 4.8 maand EGFR RAS EGFR RAS BRAF BRAF MEK MEK ERK ERK
Kaplan-Meier curven voor overleving Mutant K-ras Wild-type K-ras
Signaaltransductie remmers voor behandeling van kanker Gleevec (Imatinib) Sprycel (Dasatinib) Sutent (Sunatinib) Iressa (Gefitinib) Tarceva (Erlotinib) Herceptin (Trastuzumab) bcr-abl bcr-abl CML, GIST CML Beste resultaat wanneer medicijnen RTKs de oorzaak aanpakken: EGFR Oncogen EGFR verslaving Renal cell cancer, GIST Lung cancer (subset) Lung cancer (subset) Nexavar (Sorafinib) Renal cell cancer RTKs/RAF ErbB2 (RTK) Breast cancer (subset) Erbitux (Cetuximab) Colon metastasis EGFR Zelboraf (Verumafinib) Melanoma metastasis B-RAF
De Uitdagingen... Het vinden van de belangrijkste verschillen tussen gezonde cellen en kankercellen. Veel verschillen reeds gevonden.. Het begrijpen van de achterliggende principes van hoe een tumor zich gedraagt, inclusief diens interactie met zijn omgeving. Moeilijk... Het ontwikkelen van geschikte proefdier modellen. De meeste ontbreken nog.. Het ontwikkelen van medicijnen de specifiek zijn voor kanker(stam)cellen: targeted medicine. Moeilijk...maar veel vooruitgang in afgelopen jaren Het ontwikkelen van de juiste biomarkers voor therapie selectie. De nieuwe weg.(e.g. www.cpct.nl)
Personalised Treatment Medicijn X Respons: 3.7% Medicijn X Respons: 80%
Recent.. - Net als BCR-ABL (CML): Oncogene fusie van twee eiwitten, met als resultaat ongeremde activiteit van ALK (aplastic lymphoma kinase) - Kleine subgroep van niet-kleincellige longkanker (2-7%) - Crizotinib (PF-02341066), een oraal in te nemen ALK remmer
1500 patienten met NKCLK: 82 hadden oncogene ALK fusie. Als alleen deze 82 personen meedoen aan klinische trial met crizotinib, dan zijn de resulaten...
A! H! B!
Celcyclus mitosis (nuclear division) M cytokinesis (cytoplasmic division) 46 G1 G2 S 2 x 46 G2 DNA replica'on S G1 46 46 M
Zijn er nieuwe cellen nodig? Is er genoeg energie aanwezig? Is alle inhoud correct verdubbeld? Is het DNA onbeschadigd? Worden de chromosomen goed verdeeld? Celcyclus checkpoints
Zijn er nieuwe cellen nodig? Is er genoeg energie aanwezig? Is alle inhoud correct verdubbeld? Is het DNA onbeschadigd? Worden de chromosomen goed verdeeld? Celcyclus checkpoints
Celcyclus checkpoints Zijn er nieuwe cellen nodig? Is er genoeg energie aanwezig? Is alle inhoud correct verdubbeld? Is het DNA onbeschadigd? Worden de chromosomen goed verdeeld?
Eerlijk Delen chromosomen
Foute Deler chromosomen
Chromosomale Chaos Chromosomen van een Gezonde Cel Chromosomen van een Kankercel
Duijf and Benezra, Int J Cancer, 2012
Het Nut van Fouten (voor een kankercel) Mutatie in chromosoom Breuk in chromosoom Verlies van chromosoom X X X X X tumor suppressor gen (REM)
docetaxel paclitaxel Het Nut van Fouten (voor een patiënt) Verergeren van fouten
The Meaning of Life (1983)