Longkanker: de detectie van mutaties in EGFR, KRAS, ALK Genmutatie-gerichte therapie Belangrijk onderdeel van de diagnostiek van longkankerpatiënten Ed Schuuring (klinisch) moleculair bioloog Hoofd Moleculaire Diagnostiek Laboratorium voor Moleculaire athologie Afdeling athologie van UMCG e.schuuring@umcg.nl Histopathologie Overleving van verschillende longtumoren Longkanker is niet één ziekte BAC Adeno+ BAC Typical carcinoid Histologie (vaak gecombineerd met immunohistochemie) is nog steeds het belangrijkste diagnostische criterium om: SCLC NSCLC Atypical carcinoid het optimale behandelplan van de longkankerpatiënt te bepalen Overleving in jaren Behoefte aan additionele tumormarkers waarmee we de respons op therapie optimaal kunnen voorspellen
Anno 2012 beschikken we over veel moleculaire methoden om genetische afwijkingen te detecteren Welke genetische veranderingen zijn waargenomen in longkanker? Teveel om op te noemen! Welke zijn klinisch relevant? Mutaties die in aanmerking komen voor gen (mutatie) gerichte therapie in longkanker Een arsenaal aan nieuwe farmaceutica gericht tegen longkankercellen die aangrijpen op een gemuteerd eiwit gen-gerichte therapie (gene-targeted therapy) (gene-targeted therapy) Voorbeelden van toegepaste gen-gerichte therapie in andere maligniteiten: HER2 in borstkanker: Herceptin EGFR in hoofd&hals carcinoom: panatinumab, cetuximab EGFR in colon carcinoom: panatinumab, cetuximab c-kit in GIST: imatinib ABL in CML: imatinib
Mutaties die in aanmerking komen voor gen (mutatie) gerichte therapie in longkanker KRAS mutaties in adenocarcinomas van de long KRAS-mutaties Rodenhuis Cancer Res 1992 EGFR-mutaties EML4-ALK-mutaties Slebos NEJM 1990 Riely Clin Cancer Res 2008 Veelvoorkomende mutaties (%) in longkanker (NSCLC) Gen HNSCC NSCLC colonca thyroidca breast ca EGFR 3 26 0 6 0 IK3CA 10 3 8 5 25 KRAS 4 17 35 3 4 BRAF 2 2 15 39 3 CDKN2A 18 15 5 14 5 53 70 64 56 47 STR11 2 10 14 AC 6 1 27 4 MET 15 2 FGFR3 21 1 HRAS 9 0 3 Cosmic database 09/2009 EGFR mutaties in longkanker EGFR-mutaties: 32.9% (wereldbreed) EGFR-mutaties: 15% (blanken) EGFR-mutaties: 10% (Nederland) EGFR-mutaties: 30% (aziaten) EGFR-mutaties: 60% (non-smoking aziaten) Dahabreh, meta-analyse Clin Cancer Res 2010 Sasaki Eur J Cancer 2010
Lazarus Response to Gefitinib: Chemoresistant EGFR mutant adenocarcinoma Activating Mutations in the Epidermal Growth Factor Receptor Underlying Responsiveness of Non Small-Cell Lung Cancer to Gefitinib Thomas J. Lynch, M.D., Daphne W. Bell, h.d., Raffaella Sordella, h.d., Sarada Gurubhagavatula, M.D., Ross A. Okimoto, B.S., Brian W. Brannigan, B.A., atricia L. Harris, M.S., Sara M. Haserlat, B.A., Jeffrey G. Supko, h.d., Frank G. Haluska, M.D., h.d., David N. Louis, M.D., David C. Christiani, M.D.,Jeff Settleman, h.d., and Daniel A. Haber, M.D., h.d. NEJM (2004) 350:2129-2139 Science (2004) 304:1497-1500 NAS (2004) 101:13306-13311 January 2002 October 2004 Johnson 2004 De ziekte-vrije-overleving van NSCLC patiënten met/zonder EGFR-mutatie behandeld met gefitinib Belangrijkste resultaten van de behandeling van NSCLC met TKI (erlotinib/gefinitib) 1) Verbeterde ziekte-vrije overleving voor patiënten met EGFR-mutatie 2) Verbeterde overleving voor patiënten met EGFR-mutatie (m.n. primair NSCLC) 3) Veel geringere mate van bijwerkingen i.t.t. chemotherapie 4) Verbeterde kwaliteit-van-leven Bepalen van de EGFR-mutatie-status is belangrijk onderdeel van de nieuwe landelijke richtlijn Niet-kleincellig longcarcinoom (dd 23 mei 2011)). Mok T et al, NEJM 2009
Detectie van mutaties in EGFR Waar zitten de mutaties? hotspots Resistentie tegen TKI-behandeling (erlotinib/gefitinib) TKI-resistente EGFR-mutaties Recidieven in ~100% van NSCLC behandeld met Extracellular - loop 18 G719 (~5%) erlotinib/gefitinib (verworven TKI-resistentie): domain 19 LREA deletions (45-50%) EGFR-mutatie in exon 20: T790M (~50%) EGFR-insertie in exon 21: T854A EGFR-mutatie in exon 19: D761 Transmembrane region AT binding cleft N-lobe C-lobe TK domain αc- helix 20 duplications/ insertions (~5%) T790M (3-5%) EGFR-mutatie in exon 19: L747S rimaire resistentie bij behandeling met erlotinib/gefitinib (RR 75%): - EGFR-mutaties in exon 20: T790M (~3%) Regulatory domain A- loop 21 L858R (35-45%) L861 (~2%) - EGFR-inserties in exon 20: D770_N771ins (~5%) - EGFR-mutaties in exon 18: E709 (~1%) EGFR-EIWIT-MOLECULE Sequist JCO 2007, 25; 587 EGFR-GEN en EXONEN Linardou Nat Rev Cancer 2009; ao Nat Rev Cancer 2010; asuda Lancet 2011; Sequist et al, Sci Transl Med 2011 3:75ra26 Detectie van mutaties in EGFR TKI-sensitieve en TKI-resistente EGFR mutaties hotspots Detectie van mutaties in EGFR TKI-sensitieve en TKI-resistente EGFR mutaties hotspots 18 G719 (~5%) 3305 different EGFR-mutations 18 G719 (~5%) EGFR-mutaties met resistentie tegen EGFR-targeted therapie D761 L747S duplications/ insertions T790M 19 20 LREA deletions (45-50%) voor EGFR-targeted therapie EGFR-mutaties die gevoelig zijn EGFR-mutaties met resistentie tegen EGFR-targeted therapie 254 EGFR-mutations associated with TKI-response Only 9 D761 with frequency => 1% L747S duplications/ insertions T790M 19 20 Linardou NatRevCancer 2009 LREA deletions (45-50%) voor EGFR-targeted therapie EGFR-mutaties die gevoelig zijn < 5% TKI-resistente T854A 21 L858R (35-45%) L861 (~2%) ~90% TKI- sensitieve EGFR- < 5% TKI-resistente T854A 21 L858R (35-45%) L861 (~2%) ~90% TKI- sensitieve EGFR- EGFR mutaties EGFR-GEN en EXONEN mutaties: del19 en L858R EGFR mutaties EGFR-GEN en EXONEN mutaties: del19 en L858R
Dual-target EGFR drugs in the pipeline Agent Target Sponsor Status Detectie van mutaties in EGFR (UMCG vanaf 1 mei 2011) (1) Voor-screening mbv High-Melting-Resolution-Analysis: is er een mutatie of niet? Lapatinib EFGR,HER2 GlaxoSmithKline hase III breast, kidney cancer ZD6474 EGFR, HER2, VEGFR AstraZeneca hase III, NSCLC; phase II, medullary thyroid carcinoma HKI-272 EGFR, HER2 Wyeth hase II, breast, NSCLC BIBW-2992 EGFR, HER2 Boehringer-Ingelheim lanning for phase II in breast, prostate, and ovarian cancer AEE788 EGFR, HER2, VEGFR Novartis hase I solid tumor BMS-599626 EGFR, HER2 Bristol-Myers Squibb hase I for solid tumors CI-1033 EGFR, HER2, HER4 fizer hase II breast, NSCLC XL-647 EGFR, HER2, VEGFR2, EphB4 Exelixis hase I completed; phase II planned fo rnsclc Groen 2010 (2) Indien ja, bevestiging met directe (bidirectionele) sequentie analyse del746-750 Wild type 80% 60% 40% 20% 10% 5% tonsil Sensitivity for HMRA of EGFR exon 19 del (Inge latteel) EGFR Exon 19 De moleculaire diagnostiek van longkanker tbv genmutatie-gerichte therapie Is er nog iets anders dan EGFR In 2012: EGFR-mutatie-analyse Landelijke richtlijn Niet-kleincellig longcarcinoom (23-05-2011) De enige moleculair-diagnostische test in de huidige richtlijn!!!
De moleculaire diagnostiek van longkanker tbv gen-mutatie-gerichte therapie Vanaf 2012 (verwachtte toepassingen): EML4-ALK translocaties/inversies in NSCLC resistente EGFR mutaties (100% AC) > next-generation-tki ALK-ELM4 translocatie (<4% AC) > crizotinib, FGFR1-amplificatie (~20% SCC) > dasatinib, BRAF-mutatie (< 2% AC) > LX4732 KRAS-mutatie (~40% AC) > sorafenib, MET-amplificatie (4-20% AC) > crizotinib, Metmab, ROS1-translocatie (1.7% AC) > crizotinib HER2-mutatie (2% AC) > herceptin EGFR-amplificatie (10% AC) > cetuximab, erlotinib, Momenteel geen toegepaste therapie (in de pipe-line; vaak in trial) Veelbelovende data: implementatie van de detectie van deze mutaties binnen de Moleculaire Diagnostiek (conform CCKL/ISO15189) Soda et al., Nature 448: 561-566, 2007 EML4-ALK translocaties/inversies in NSCLC ALK fusie-genen 13.14 Mb EML4 ALK-gen EML4-gen inversie EML4/ALK fusie-produkt EML4-ALK translocaties in 3.8% van ongeselecteerd NSCLC. De ALK-EML4 translocatie komt vaker voor: * in (signet cell) adenocarcinomas * jong-volwassenen * never-smokers (< 100 cigarettes in lifetime) * light-smokers (< 15 pack-years) * tumoren zonder EGFR en KRAS mutatie (geen overlap) Aanbeveling: adenocarcinoom zonder EGFR en KRAS mutatie Soda et al., Nature 448: 561-566, 2007 Sasaki Eur J Cancer 2010 Sasaki Eur J Cancer 2010 Solomon J Thor Oncol 2009
EML4-ALK translocatie/inversie kan gedetecteerd worden met FISH, IHC and RT-CR/sequencing ALK Break Apart robe Vysis FDA-approved assay (fizer-trial) EML4 FISH Histopathologie (signet cell AC) Normaal Kwak NEJM 2010 RT-CR en sequentie-analyse immunohistochemie Commerciële ALK-FISH-probes: Vysis ALK break apart oseidon ALK break apart oseidon ALK/EML4 colocalisatie Translocatie en Inversie ALK Break Apart robe Vysis FDA-approved assay (fizer-trial) EML4-ALK FISH op paraffine coupes Meer complexe patronen (D-H) dan klassiek (C) Lastige moleculaire test! FISH als gouden standaard Normaal A B C D Klassiek translocatie patroon C in ALK-positieve tumoren is NIET zichtbaar Sasaki EJC 2010 Translocatie en Inversie E F G H A B C D E F G H oshida J Thor Oncol 2011 Camidge Clin Canc Res 2010
F-02341066 = crizotinib Respons op crizotinib van 31 EML4-ALK-positieve Niet-kleincellige longcarcinoompatiënten is indrukwekkend otent & selective AT competitive oral inhibitor of MET and ALK kinases and their oncogenic variants F Cl O N N N N Cl N MET/HGFR β α ALK Cytoplasmic Fusion Variants of ALK Kinase IC50 (nm) Mean Selectivity Ratio α c-met 8 --- ALK 20 2X SEMA RON 248 31X Axl 308 39X Extracellular Intracellular TM Extracellular Intracellular TM Kinase Kinase Tie-2 448 56X Trk A 580 73X Trk B 399 50X Kinase Kinase NM-ALK EML4-ALK F02341066 was >100X selective for MET/ALK across a panel of 150 additional kinases. Kwak NEJM 2010 pretreatment After 2 cycles Effect van crizotinib bij patiënt met FISH positieve EML4-ALK translokatie ALK-EML4 translocatie en gen-gerichte therapie in longkanker Momenteel (2012) geen gangbare therapie fizer trial (crizotinib): * ALK-FISH wordt uitgevoerd in centraal Europees lab * in Nederland 5 EML4-ALK-positieve patienten in trial (coördinatie rof Harry Groen, UMCG) * eerste resultaten tonen een indrukwekkende respons reeds 2 weken na start therapie (n=3) * follow-up is nog te kort om iets concluderen over langdurige respons en eventuele bijwerkingen Maar deze veelbelovende therapie zal binnenkort wsl toegevoegd worden als behandeling voor EML4-ALK-positieve longkankerpatiënten Voor start crizotinib Na 6 weken crizotinib vandaar dat we de detectie van de EML4-ALK translocatie valideren binnen de Moleculaire athologie (conform CCKL) FISH als standaard-methode; validatie immunohistochemie en RT-CR Groen NTvG 155;2032:2011
de classificatie van longkanker in de tijd Tumor-specifieke mutaties in adenocarcinoom van de long genoom-sequentie-analyse N=188 tumors ao, Lancet Oncol 2011 L Ding et al. Nature 455, 1069-1075 (2008) 15107 mutaties in 827 verschillende genen! Detectie van mutaties Hoe ziet de toekomst eruit? 1) Meer specifieke gen-gerichte therapeutica tegen verschillende genmutaties (in ontwikkeling) 2) Meer mutaties bepalen >>> mutation profiling 3) Hoeveelheid en grootte van ingestuurde biopten blijft gelijk 4) Doorlooptijd moeten vergelijkbaar zijn, danwel versnellen 5) De kosten moeten gelijk blijven (liefst verminderen) Vereist innovatieve technische ontwikkeling >>> Next-Generation-Sequencing Welke zijn driver mutaties??? >>> ersonalized gene-targeted therapy
Dank voor uw aandacht e.schuuring@umcg.nl