Version 1/2013-03 Tumören som ett kommunicerande organ 1 Tumören som ett kommunicerande organ: De senaste årens nyvunna kunskaper om intra- och intercellulär överföring av signaler har öppnat upp för nya sätt att behandla cancersjukdomar, men också ökat insikterna för komplexiteten i tumörers mikromiljö. Det är en utmaning att överbrygga avståndet mellan tumörbiologi och de kliniska frågeställningar som ställs dagligen inom onkologin. Vi som arbetar med onkologi på Pfizer tror att ökad samverkan mellan olika expertiser är central för att nå ännu bättre behandlingsresultat. Vår största förhoppning är att denna skrift inspirerar dig till att ytterligare vilja bidra till utveckling av svensk cancervård! Här följer några ord om författarna: Kristian Pietras, text och illustrationer, är professor i molekylär medicin vid Lunds Universitet. Efter att ha doktorerat vid Ludwiginstitutet för Cancerforskning i Uppsala gjorde han postdoc för Douglas Hanahan vid University of California. Sedan 2005 har han varit verksam vid Karolinska Institutet och rekryterades 2012 till Lunds Universitet där han fortsätter sin forskning med inriktning mot tumörstromats biologi. Johan Botling, foto, är medicinskt ansvarig för den endokrinpatologiska diagnostiken vid Akademiska sjukhuset. Han är docent vid Institutionen för immunologi, genetik och patologi, Uppsala Universitet, och leder sedan 2008 en forskningsgrupp i translationell tumörpatologi med fokus på tumörmarkörer och metodutveckling för diagnostisk molekylärpatologi. Neuroendokrin pankreastumör som en modellsjukdom för målriktad terapi Under de senaste årtiondena har vi fått omfattande kunskap om hur en normal cell transformeras till en cancercell genom mutationer i onkogener och tumörsuppressorgener. Studierna har samtidigt gett oss insikten att tumören är ett kommunicerande organ uppbyggt av ett flertal olika celltyper som samverkar för att skapa en kliniskt manifesterad tumör1. Av detta följer att blockering av en kombination av signalvägar i olika celltyper ger ökade möjligheter till en god behandlingsrespons när kirurgi ej lyckats hindra sjukdomsförloppet. I detta informationsmaterial diskuteras hur prekliniska och kliniska fynd lett till ökad kunskap om hur olika celltyper bidrar till utvecklingen av maligna neuroendokrina tumörer i pankreas (pNET), samt hur vi kan utnyttja parakrin kommunikation inom tumören för målriktade terapier. Mycket forskning pågår och vi har därför valt att ta upp såväl godkända behandlingar som experimentella tillvägagångssätt. Maligna celler Fibroblaster Endotelceller Jörgen Öberg Key Account Manager, Pfizer Lymfoida celler Pericyter Myeloida celler 1. Hanahan och Coussens, Cancer Cell 21(3):309-22. 2 1 RIP-Tag2: Målriktad terapi mot tumörens alla beståndsdelar En musmodell för pNET med prediktiv potential Som ett resultat av vår ökade kunskap om överaktiverade signalvägar i tumörer har nyligen ett antal målriktade terapier godkänts för kliniskt bruk. Målriktad terapi kan ges i syfte att blockera både RIP-Tag2 är en transgen musstam som spontant utvecklar lokalt invasiva och metastaserande pNET till följd av uttryck av SV40-virusets onkogen T-antigen i insulinproducerande β-celler i pankreas2. Musmo- autokrin signalering eller parakrin kommunikation mellan olika celltyper i tumören. Det finns två huvudsakliga kategorier av målriktad terapi: antikroppar och lågmolekylära hämmare. Egenskap Antikroppar Lågmolekylära hämmare Specificitet Endast en ligand/receptor Flera målproteiner samtidigt Verkan Extracellulär signalering Intracellulär signalering Övrigt Möjlighet till ADCC Verksam även mot trunkerade receptorer Normal fas <5 veckors ålder hyperplastisk fas 5-7 veckors ålder dellen har framgångsrikt använts för att beskriva en tumörs utveckling genom olika förstadier, samt för att studera hur rekrytering av olika celltyper till tumören bidrar till den maligna processen3. angiogen fas 7-12 veckors ålder invasiv fas 12-16 veckors ålder Exempel på godkända målriktade terapier Läkemedel Typ Målprotein(er) Målcell(er) Indikationsområde* Trastuzumab (Herceptin) HER2 Bröstcancer Ventrikelcancer Bevacizumab (Avastin) VEGF-A Bröstcancer Kolorektalcancer Njurcancer Ytterligare 2 indikationer Cetuximab (Erbitux) EGFR Kolorektalcancer Huvud/hals-cancer Imatinib (Glivec) Bcr-Abl PDGFR c-kit c-fms KML, ALL GIST Ytterligare 3 indikationer Everolimus (Afinitor) mTOR pNET Njurcancer Bröstcancer Sunitinib (Sutent) VEGFR PDGFR c-kit FLT-3 pNET Njurcancer GIST *Se www.fass.se för fullständiga indikationstexter. En lokalt invasiv pNET från en 12 veckor gammal RIP-Tag2 mus. Bild: Kristian Pietras 2. Hanahan, Nature, 315(6015):115-22; 3. Hanahan och Folkman, Cell, 86(3):353-64. 2 3 Translationella studier av målriktad terapi för pNET På efterföljande sidor anges olika celltyper som mål för terapi av avancerad neuroendokrin pankreastumör. Prekliniska studier av RIP-Tag2 har visat musmodellens remarkabla förmåga att förutspå klinisk nytta av målriktade terapier för pNET. Här visas Inom varje typ av mål för riktad terapi finns flera tänkbara substanskandidater. Här anges dock endast substanser omnämnda i 2012 års ENETS Consensus Guidelines. en jämförelse av effekten av mTOR-hämmare4,5 och sunitinib6,7 i RIP-Tag2 och Fas III-studier med pNET-patienter. Tumörceller som mål för terapi av pNET RIP-Tag2 musmodell Klinisk prövning fas III p<0.01 p<0.001 12 Progressfri överlevnad (median, månader) Överlevnad (median, veckor) 20 15 10 5 9 6 3 Immunfärgning mot synaptophysin identifierar tumörceller med neuroendokrint ursprung. Behandling Sunitinib Placebo Behandling RIP-Tag2 musmodell Sunitinib Klinisk prövning fas III p<0.001 15 10 5 Behandling p<0.001 Progressfri överlevnad (median, månader) Överlevnad (median, veckor) 20 Sirolimus Placebo Placebo 12 9 pNET klassificeras som antingen funktionella eller ickefunktionella beroende på utsöndring av hormon. Interferon-α 2b* Tumörerna graderas enligt förekomst av prolifererande celler (Grad 1: Ki67≤2%, Grad 2: Ki67>2-20%, Grad 3: Ki67>20%).8 Maligna celler kan vara särskilt beroende av enskilda signalvägar för sin tillväxt och överlevnad. Dessa signalvägar kan då observeras som överuttryck av särskilda proteiner vid cellytan eller intracellulärt. Prekliniska studier av RIP-Tag2 har identifierat Insulin-Like Growth Factor (IGF)-receptorn och Epidermal Growth Factor (EGF)-Receptorn som intressanta mål för riktad terapi.9,10 3 Everolimus Placebo 4. Chiu et al, J Clin Oncol 28(29):4425-33; 5. Yao et al, N Engl J Med 364(6):514-23; 6. Paez-Ribes et al, Cancer Cell 15(3):220-31; 7. Raymond et al, N Engl J Med 364(6):501-13. 4 Substanser riktade mot tumörceller Nyligen godkändes mTOR-hämmare för behandling av pNET. mTOR är del av en signalkedja nedströms om olika tillväxtfaktorreceptorer som leder till ökad överlevnad.5 6 Behandling Tumörcellers bidrag till den maligna fenotypen Somatostatin-analoger Octreotide Lanreotide Receptor-radioterapi 177 Lu-Octreotate (ej godkänd) 90 Y-Octreotate (ej godkänd) mTOR-hämning Everolimus Alkylerande substanser Streptozotocin (ej godkänd) Temozolomide (ej godkänd) IGFR-hämning (ej godkänd) EGFR-hämning (ej godkänd) Kursiv text innebär att substansen ej är godkänd för behandling av pNET *Godkänd för behandling av carcinoidtumörer 8. Kulke et al, J Clin Oncol 29(7):934-43; 9. Lopez och Hanahan, Cancer Cell 1(4):339-53; 10. Nolan-Stevaux et al, Genes Cancer 1(2):125-41 5 Endotelceller som mål för terapi av pNET Pericyter som mål för terapi av pNET H&E-färgning av pNET med rik vaskularisering (se pilar). H&E-färgning av pNET med blodkärl täckta av pericyter (se pilar). Endotelcellers bidrag till den maligna fenotypen Substanser riktade mot endotelceller Pericyters bidrag till den maligna fenotypen Substanser riktade mot pericyter Tillväxt av solida tumörer är beroende av nybildning av blodkärl (angiogenes). pNET är precis som många endokrina organ generellt synnerligen väl vaskulariserade11. VEGFR-hämning Sunitinib Pericyter är glattmuskel-lika celler som är tätt associerade med endotelceller innanför basalmembranet i små blodkärl och kapillärer. Signalering via Platelet-Derived Growth Factor (PDGF) receptor-β har visat sig vara nödvändig för att rekrytera pericyter till nybildade blodkärl i både normala vävnader och i tumörer14. PDGFR-hämning Sunitinib Trots högt uttryck av många pro-angiogena tillväxtfaktorer, såsom medlemmar i Vascular Endothelial Growth Factor (VEGF)- familjen och Fibroblast Growth Factor (FGF)-familjen uppvisar pNET ofta hög grad av hypoxi och transkription av hypoxi-relaterade gener. Något paradoxalt är hög vaskularisering av pNET korrelerat till god prognos, förmodligen beroende på att detta utmärker högt differentierade tumörer12. mTOR-hämning Everolimus FGFR-hämning (ej godkänd) Metronomisk kemoterapi (ej godkänd) (kontinuerlig administration av låga doser) ALK1-hämning (ej godkänd) Sammantaget med framgångsrika prekliniska studier av RIP-Tag2 finns det en stark rational för behandling medantiangiogena terapier för pNET13,24. 6 EGFR-hämning (ej godkänd) Flera prekliniska studier av RIP-Tag2 har påvisat värdet av att rikta terapi mot pericyter, både genom PDGF-receptorn och genom EGF- receptorn11,15,16,25. Samtidig blockering av mål på endotelceller och pericyter ger synergistisk effekt, vilket tyder på att pericyter tillhandahåller överlevnadssignaler till endotelceller. Pericyters egenskaper skulle också kunna användas som biomarkörer för resistens mot anti-angiogena terapier i pNET17. Kursiverad text innebär att substansen ej är godkänd för behandling av pNET Kursiverad text innebär att substansen ej är godkänd för behandling av pNET 11. Teulé och Casanovasl, Targ Oncol May 17 [Epub]; 12. Marion-Audibert et al, Gastroenterology 125:1094-1104; 13. Bergers et al, Science 284:808-12 24. Mancuso et al, J Clin Invest, 116(10):2610-21 14. Armulik et al, Dev Cell 21(2):193-215; 15. Bergers et al, J Clin Invest 111(9):1287-95]; 16. Pietras and Hanahan, J Clin Oncol 23(5):939-52; 17. Franco et al, Horm Metab Res 43(12):884-9 25. Falcon et al, Am J Pathol, 178(6):2920-30 7 Immunceller som mål för terapi av pNET Fibroblaster som mål för terapi av pNET Immunfärgning för CD45 identifierar infiltrerande immunceller i pNET H&E-färgning av pNET visar bindvävsstråk med cancer-associerade fibroblaster (se pilar). Immuncellers bidrag till den maligna fenotypen Substanser riktade mot immunceller Fibroblasters bidrag till den maligna fenotypen Substanser riktade mot fibroblaster pNET är rikt infiltrerade av en mängd olika immunceller. I prekliniska studier har närvaro av både neutrofiler och makrofager kopplats samman med stimulering av blodkärlsbildning. Immunceller tillhandahåller ett flertal proteaser, t.ex. MMP-918 och cathepsiner19, som samtliga är viktiga för aktivering av angiogena tillväxt-faktorer, inklusive VEGF-A. c-KIT-receptorn uttrycks bland annat på cellytan av hematopoietiska stamceller, c-FMS-receptorn kontrollerar differentiering av makrofager och Flt-3 spelar en roll i differentieringen av lymfocyter. Data antyder att multikinashämmare har en immunmodulerande aktivitet, men den kliniska effekten av denna verkan är hittills odefinierad. Interferon-α 2b* c-Kit-hämning Sunitinib Cancer-associerade fibroblaster är aktiverade mesenkymala celler som ofta infiltrerar tumören i bindvävsstråk. Trots att en fibrös komponent är tydlig i de flesta pNET är väldigt lite känt om fibroblasternas funktionella tillskott till tumörutveckling i denna sjukdom. För andra tumörtyper som har fibros som ett kännetecken, såsom bröstcancer och adenocarcinom i pankreas, bidrar cancer-associerade fibroblaster till många olika aspekter av tumörväxt, metastasering och svar på behandling20. PDGFR-hämning Sunitinib Flt3-hämning Sunitinib c-Fms-hämning (ej godkänd) VEGFR-hämning Sunitinib Hedgehog-hämning (ej godkänd) Kursiverad text innebär att substansen ej är godkänd för behandling av pNET Kursiverad text innebär att substansen ej är godkänd för behandling av pNET *Godkänd för behandling av carcinoidtumörer 18. Bergers et al, Nat Cell Biol 2(10):737-44; 19. Joyce et al, Cancer Cell 5(5):443-53 8 20. Pietras och Östman, Exp Cell Res 316(8):1324-31 9 Resistensutveckling mot målriktad terapi Vi har idag flera effektiva behandlingar mot pNET. Det långvariga utfallet av farmakologisk cancerterapi begränsas dock ofta av resistens mot behandlingen. Både tumörceller och stromala celler bidrar till utvecklingen av refraktära tumörer. Genom prekliniska studier och retrospektiva kliniska studier har ett flertal principiellt olika mekanismer för resistensutveckling identifierats. Primär resistens Den objektiva responsfrekvensen för målriktade terapier för pNET, såsom sunitinib och everolimus, är för sunitinib 9% och everolimus 5%, där den största andelen patienter istället uppvisar en förlängd tid till progress 5,7. I de stora fas III-studierna för dessa läkemedel upplevde ett antal patienter, 14% för sunitinib och 22% för everolimus, progress vid den första efterkontrollen vilket tyder på tumörer som är primärt resistenta. Sökandet efter biomarkörer för denna kategori patienter är av största vikt. Genetisk resistens Genom genetiska rearrangemang (t.ex. trunkering av cellytereceptorer) eller punktmutationer kan målproteinet för riktad terapi förändras på ett sådant vis att behandlingen blir verkningslös. Forskning pågår om mekanismer för eventuell genetisk resistens mot målriktad terapi för pNET. Kompensatorisk resistens Vid blockad av specifika överaktiverade målproteiner i tumörer kan kompensatorisk uppreglering av parallella signalvägar förekomma. Prekliniska studier av RIP-Tag2 behandlade med VEGF-hämmare har visat en induktion av bl.a. Fibroblast Growth Factor (FGF) och c-Met, vilket leder till förnyad angiogen aktivitet trots behandling21,22. Aktivitet i kompensatoriska signalvägar öppnar upp för nya möjligheter att kombinera eller sekvensera olika målriktade läkemedel. Cellulär resistens Riktad terapi mot olika celltyper kan ge upphov till en ökad rekrytering av stromala stödjeceller som mildrar effekten av behandling. Behandling av RIPTag2 med en rad olika anti-angiogena strategier ger upphov till en ökad grad av pericyt-täckning längs tumörens blodkärl, vilket tyder på att pericyterna hjälper endotelcellerna att motstå terapi23. Pericyter utgör således en intressant källa för biomarkörer för resistens mot VEGF-hämmare26. AntiVEGF-behandling leder även till en ökad rekrytering av stödjande benmärgs-deriverade endotelcellsprekursorer, som ger upphov till VEGF-oberoende nybildning av blodkärl. Sammanfattning Tumörer är kommunicerande organ bestående av många olika celltyper som tillsammans stödjer utvecklingen av cancer. Genom prekliniska studier och studier av kliniskt material vet vi idag mycket om det funktionella bidraget av tumörens stroma till alla olika steg under de novo-utveckling av pNET. Målriktad terapi har nyligen introducerats som behandling för avancerad pNET. Terapin kan riktas mot mål både på tumörceller eller på stromala stödjeceller. Olika typer av resistensutveckling mot målriktad terapi måste övervinnas för att uppnå långvarig respons i stora patientgrupper. Vår stora förståelse för den parakrina signaleringen i pNET kan tjäna som en generell modell för utvecklingen av rationella kombinationsbehandlingar med syftet att uppnå ett förbättrat utfall för patienten. H&E-färgning identifierar en metastas i levern från en primär pNET i en 12 veckor gammal RIP-Tag2 mus (vänster) och från en primär human pNET (höger). 21. Casanovas et al, Cancer Cell 8(4):299-309; 22. You et al, Cancer Res 71(14:4758-68 23. Franco et al, Blood 118(10):2906-17 26. Bergers and Hanahan, Nat Rev Cancer, 8(8):592-603 10 11 Framtida utmaningar Tre stora utmaningar måste antas för att förbättra utfallet ytterligare av behandling mot avancerad pNET. För att uppnå en större individualisering av terapi mot pNET behövs utveckling av prediktiva biomarkörer för olika typer av behandling. Biomarkörer bör sökas i tumörcellerna, såväl som i den stromala stödjevävnaden. Vidare måste vi utöka identifikationen av komplementära målproteiner för riktade läkemedel mot resistensutveckling. Slutligen bör mer arbete läggas ner på att utveckla förbättrade djurmodeller med translationell potential för att påskynda den prekliniska utvecklingen av nya läkemedelskandidater och rationella kombinationer av nuvarande behandlingar. För att möta dessa utmaningar behövs en utökad och koordinerad insats av prekliniker, patologer/ kirurger och onkologer. Tillsammans kan optimala förutsättningar skapas för att slutligen förbättra utfallet för patienter med pNET. onkologi Bio ma rkö rer i rap l te tel en rim pe Ex patologi kirurgi 12 Nya målprotein preklinik 13 Pfizer AB 191 90 Sollentuna 14Tel 08-550 520 00 www.pfizer.se sut20131210pse03 Sutent (sunitinib), L01XE04, kapsel, 12,5, 25, 50 mg, Rx, F Indikationer: 1) Sutent är indicerat för behandling av ej resektabel och/eller metastaserad malign gastrointestinal stromacellstumör (GIST) hos vuxna patienter efter terapisvikt med imatinib på grund av resistens eller intolerans. 2) Sutent är indicerat för behandling av avancerad/metastaserad njurcellscancer (MRCC) hos vuxna patienter. 3) Sutent är indicerat för behandling av inoperabla eller metastaserade, väl differentierade, progredierande, neuroendokrina tumörer i pankreas hos vuxna. Erfarenheten från Sutent som första linjens behandling är begränsad. Kontraindikationer: Överkänslighet mot den aktiva substansen eller mot något hjälpämne som anges i avsnitt. Varningar och försiktighet: För ingående beskrivning av varningar och försiktighet se www.fass.se För dosering, uppgift om förpackningar och priser samt mer information se www.fass.se. www.pfizer.se Senaste översyn av produktresumén: 2013-03