FARMACOGENÓMICA EN EL TRATAMIENTO DEL CÁNCER

DE MAMA, TRASTUZUMABOSCAR ALEJANDRO BONILLA

MASTOLOGIA CES

2014

Anticuerpos Monoclonales

Anticuerpo Monoclonal

• Cuando una sustancia extraña penetra o se inyecta en el cuerpo de un vertebrado, el organismo secreta Anticuerpos a través de células Plasmáticas.

• Descubrimiento en 1975 por Cesar Milstein y George Kohler.

ANTICUERPOS MONOCLONALES

• Preparación de inmunoglobulina monoclonal con especifico efecto directo sobre un antigeno definido como target

• La producción es basada en tecnología de “DNA recombinante”

Eritropoietin

Aspirina

Glicosilación, Acilación, etc.

Desnaturalización, Agregación, Degradación, Oxidación, ...

Tamaño

Estructura

Modificaciones

Estabilidad

Complejidad intrínsecaProductos Biológicos

CARACTERÍSTICAS

• POLICLONALES

1. Mezcla heterogénea.2. Variación.3. Irrepetibles.4. Se usan antigenos.5. Reconocen varios epitopos6. Fácil producción7. Baratos.

• MONOCLONALES

1. Químicamente puros.2. Invariables.3. Producción ilimitada.4. No se necesitan Ags.

Purificados.5. Muy específicos.6. Un solo isotipo.7. Producción compleja.8. Caros

• Fusionar linfocitos B con células de mieloma (cancerosas) y obtener un hibridoma: una línea celular inmortal capaz de producir anticuerpos específicos (monoclonales).

Tipos de anticuerpos monoclonales: - Murinos, son la mayoría- Quimericos, tienen menos tiempo de vida media sérica - Humanizados

Gran utilidad en el campo de la medicina, la bioquímica y la biología molecular.

Empleados en el diagnóstico como en el tratamiento de enfermedades.

Producción de Anticuerpos Monoclonales

Desarrollados por primera vez en 1975. Es un proceso complicado, que demora alrededor de cuatro meses.

PURIFICACION

Tipos de Anticuerpos Monoclonales

Anticuerpos Monoclonales Murinos

• Son de tipo inmunogénicos

• - Disminuyen niveles en el suero

• - Limitan la duración de la terapia y posibilidad de reutilizarlos, aumentando el potencial de reacciones alérgicas

• Tienen una vida media sérica corta en humanos.

Anticuerpos Monoclonales Quiméricos

• Compuestos por regiones constantes humanas (C) y regiones variables (V) de cadenas pesadas y ligeras de ratón

• Mantiene la especificidad por la unión del anticuerpo de ratón original

• Siguen siendo Inmunogénicos, limita su eficacia y acorta su vida media sérica, reduciendo su potencial de uso repetido

Anticuerpos Monoclonales Humanizados

• Conservan sólo los componentes mínimos necesarios del anticuerpo de ratón

• Conservan la capacidad para reconocer secuencias diana

• Son menos inmunogénicos que los anticuerpos de ratón o quiméricos

30%70%

• Mejoran las propiedades farmacocinéticas del anticuerpo, reducen su inmunogenicidad, prolonga el período de tratamiento y administración de tratamientos repetidos. La vida media sérica larga de estos anticuerpos monoclonales implica que se puedan manipular como una proteína endógena

Uso de anticuerpos monoclonales

• En todos aquellos procesos en que ya se estaba utilizando la reacción antígeno/anticuerpo, los anticuerpos monoclonales agregan especificidad y reproducibilidad, con lo que permiten estudiar mejor el fenómeno.

DIAGNOSTICO CLÍNICO

1. Diagnóstico del embarazo.

2. Identificación del rotavirus.

3. Diagnóstico precoz del cáncer.

4. El desarrollo de métodos diagnósticos no invasivos.

ANTICUERPOS MONOCLONALES EN TERAPÉUTICA

1. Anticuerpos monoclonales se utilizan en la terapia de pacientes con leucemia linfoblástica resistente a la terapia convencional.

2. Uso de anticuerpos monoclonales en el tratamiento del cáncer.

3. Anticuerpos monoclonales para prevenir el rechazo del trasplante renal.

• Los anticuerpos monoclonales se han convertido en una importante herramienta para el diagnóstico y el tratamiento del cáncer.

27

El Modo de Acción de los Ac Monoclonales es complejo y puede involucrar contribuciones desde multiples Mecanismos

Inhibición de Traducción de Señal o Activación de Receptor• Inhibición de fijación a ligandos (Ejemplo : Cetuximab)• Induccción de Internalización de Receptor (Ejemplo : IGF-1R-Abs)• Inhibición de Dimerización de Receptor (Ejemplo : Pertuzumab)• Inhibición of Receptor Shedding (Ejemplo : Trastuzumab)

Inducción de Apoptosis(Ejemplo : Rituximab)

Activación de Mecanismos Efectores

Activación del Complemento (CDC)(Ejemplo : Rituximab)

Bloqueo de Fijación a Ligandos(Ejemplo : Bevacizumab)

Targeting de toxinas(Ejemplo : T-DM1)

EGFR

VEGF-R

CD20

CD20

CD20H

ER

2

Activación de Células-T(Ejemplo: Catumaxomab)

CD3H

ER

2

HER

2T-Cell

Antibody-dependent cellular Cytotoxicity (ADCC)(Ejemplo: Rituximab)

NK-Cell

C1qTumor

Cell

Modificada de: Hasmann, M. et al. (2009) ChiuZ,

La contribución neta in-vivo de los diferentes modos de acción descritos para un mAb es comprendida en forma incompleta y puede ser también diferente en indicaciones

diferentes.

CLASIFICACION MOLECULAR CANCER DE MAMA

TRASTUZUMAB

• es un anticuerpo monoclonal humanizado que interfiere con el receptor HER2/neu

• Targets receptor HER2• Alta afinidad- especificidad• 95% humano, 5% murino

– Disminuye el potencial de immunogenicidad

– Incrementa potencial de de reclutamiento de mecanismos inmunes efectores

HER2 epitopes recognized by hypervariable murine

antibody fragment

Human IgG-1

Trastuzumab:Trastuzumab:Anticuerpo Humanizado Anti-HER2Anticuerpo Humanizado Anti-HER2

Baselga. Satellite Symposium, 23rd Annual San Antonio Breast Cancer Symposium 2000.

HISTORIA

• La empresa de biotecnología Genentech desarrolló trastuzumab conjuntamente con UCLA y obtuvo la aprobación de la FDA en septiembre de 1998

• La droga fue descubierta por primera vez por los científicos Dr. Axel Ullrich y Dr. H. Michael Shepard. En el Centro Integral del Cáncer Jonsson de la UCLA

Historia del desarrollo deTrastuzumabHistoria del desarrollo deTrastuzumab

Phase III

Human HER2 gene

cloned

trastuzumabFDA

approval 9/25/98

Phase II

Phase I IND for rhuMAb HER2

muMAb 4D5

1992 1993 1994 19971995 1996 19981985 199119901981 1987

Association of HER2 with poor clinical

outcome

Murine HER2/neu gene cloned

Biologia de Her2 RTKsFamilia HER, tambien conocida como familia ErbB

– HER1, HER2, HER3, HER4– Kinasa con receptor Transmembrana con dominio

extracelular – Ligandos identificados para todos los factores de

cto especificos para el receptor, pero los HER2 son Activados por moleculas HER • Ligando unidos sobre dimeros• Resulta en señal transducción y cto celular

Slamon D, et al. N Engl J Med. 2001;344:783-792. Valabrega G, et al. Ann Oncol. 2007;18:977-984. Pegram MD, et al. Semin Oncol. 2000;27(suppl 11):21-25. 3.

Receptor HER2/neu

• Los receptores HER son proteínas que se incrustan en la membrana celular y comunican las señales moleculares desde fuera al interior de la célula.

• Regulan el crecimiento celular, la supervivencia, adhesión, migración y diferenciación celular

• En CM esta amplificado

Estructura del receptor de la familia HER

• Familia receptores HER, existe sobre la superficie de las celulas y contiene dominios extracelular, transmembrana, e intracelular (tirosina kinasa) •Estos dominios son responsables de los diferentes aspectos de las vias de señalización HER

1. Burgess AW, Cho HS, Eigenbrot C, et al. Mol Cell. 2003;12:541-542.

Componentes de los receptores de la familia HER

Activación de receptores HER tiene numerosos efectos celulares y es un

complejo proceso

•Activación del receptor es un complejo proceso multipasos

1. Ménard S, Tagliabue E, Campiglio M, Pupa SM. J Cell Phys. 2000;182:150-162. 2. Sliwkowski MX. In: Harris JR, Lippman ME, Morrow M, Osborne CK, eds. Diseases of the Breast. 3rd ed. Philadelphia, PA: Lippincott Williams & Wilkins; 2004:415-426. 3. Olayioye MA, Neve RM, Lane HA, Hynes NE. EMBO J. 2000;19:3159-3167.

Role of HER2 gene expression in breast carcinoma. Ménard S, Tagliabue E, Campiglio M, Pupa SM. Copyright © 2000 J Cell Phys; Reprinted with permission of Wiley-Liss, Inc., a subsidiary of John Wiley & Sons, Inc.

Transducción de la señal por la que su familia HER promueve la proliferación, supervivencia, y la

invasividad

Adapted from Hudis. N Engl J Med. 2007;357:39

Akt

SOS

RAS

RAF

MEK

VEGF

MAPK

P

P

PP

Receptor specificligands HER1, HER2,

HER3*, or HER4HER2

HER1(EGFR)

HER2HER4

HER3

Tyrosine kinasedomains

Plasmamembrane

PI3K

Cell proliferationCell survivalCell mobility and invasiveness

Cytoplasm

NucleusTranscription

Regulación del receptor a través de internalización

•La internalización del receptor es un regulador importante de su familia de señalización en las células normales, y se altera en la celula de cancer

: 1. Sliwkowski MX. In: Harris JR, Lippman ME, Morrow M, Osborne CK, eds. Diseases of the Breast. 3rd ed. Philadelphia, PA: Lippincott Williams & Wilkins; 2004:415-426.

Adapted with permission from Lippincott Williams & Wilkins. Sliwkowski MX. In: Harris JR, Lippman ME, Morrow M, Osborne CK, eds. Diseases of the Breast. 3rd ed. Philadelphia, PA: Lippincott Williams & Wilkins; 2004:415-426.

• Localizado en el cromosoma 17q• Receptor factor de crecimiento

transmembrana Tirosina kinasa • Miembro de la familia de genes EGFR

• En 85% de 120 publications (> 20,000 total pacientes), anormal expresion HER2 ha sido asociada a resultado adverso en cancer de mama

Antecedentes Gen HER2 :Antecedentes Gen HER2 :

Ross and Fletcher. Semin Cancer Biol. 1999;9:125.Pegram and Slamon. Semin Oncol. 2000;27(suppl 9):13.Data on file, Genentech BioOncology.

Normal (1x)~ 25,000-50,000 HER2 receptors

Overexpressed HER2 (10-100x)

up to ~ 2,000,000

HER2 receptors

Excessive cellular division

HER2 Sobre-expresión en cancer de mama

Pegram MD, et al. Cancer Treat Res. 2000;103:57-75. Ross JS, et al. Am J Clin Pathol. 1999;112(suppl 1):Slamon DJ, et al. Science. 1987;235:177-182.

HER2 es sobre-expresado en 25% de cancer de mama

Sobreexpresión HER2

• El gen HER2 (también conocido como HER2/neu y el gen ErbB2) se amplifica en el 20-30% de las primeras etapas el cancer de mama.

• En las células de cáncer, la proteína HER2 se puede expresar de hasta 100 veces más que en las células normales (2 millones frente a 20.000). Esta sobreexpresión conduce a la señalización proliferativa fuerte y la formación del tumor.

• La sobreexpresión de HER2 también causa la desactivación de los puestos de control, lo que permite aumentos aún mayores en la proliferación.

HER2 Sobre-expresión acorta la sobrevida

Amplificacion Oncogen HER2

Sobre-expresión oncoproteina HER2

Acorta la sobrevida Media despues del Dx

HER2 overexpressing

3 yrsHER2 normal

6-7 yrs

Slamon DJ, et al. Science. 1987;235:177-182. Slamon DJ, et al. Science. 1989;244:707-712.

SOBRE-EXPRESIÓN AMPLIFICACIONSOBRE-EXPRESIÓN AMPLIFICACION

(PROTEINA) (DNA)(PROTEINA) (DNA)

Metodos para evaluar el estado HER2

IHCIHC FISHFISH

Metodos para evaluar el estado HER2

ASCO/College of American Pathologists Guidelines for HER2

Testing in Breast Cancer• Positivo para HER2 es o (IHC) HER2 3+

(definida como una intensa tinción uniforme membrana de> 30% de las células tumorales invasoras) o FISH amplificado (relación de HER2 a CEP17 de> 2,2 o medio de copias del gen HER2 número> 6 señales / núcleo de esos sistemas de prueba sin sonda de control interno)

• Equívoco para HER2 se define como IHC 2 + o relación de FISH de 01.08 a 02.02 o número medio de copia del gen HER2 4-6 señales / núcleo para sistemas de prueba y sin una sonda de control interno

• Negativo para HER2 se define como IHC 0-1 + o FISH proporción de <1,8 o promedio en número de copias del gen HER2 de <4 señales / núcleo para sistemas de prueba y sin una sonda de control interno

Trastuzumab: Mecanismo de acción

Mecanismo de acción

• Trastuzumab se une al dominio del IV segmento extracelular del receptor HER2/neu.

• Las células detienen su proliferación en fase G1 del ciclo.

• Aparentemente regula negativamente la expresión de Her2/neu e impide su dimerización

1. trastuzumab mediado por citotoxicidad

celular dependiente de AC (ADCC)

Una vez unido al dominio Fc de trastuzumab, las células NK liberan sustancias

Que perforan la membrana de las células tumorales y promueven la muerte celular

Nahta R, Esteva FJ. Breast Cancer Res 2006; 8: 215Clynes RA, et al. Nat Med 2000; 6: 443-446

Gennari R, et al. Clin Cancer Res 2004; 10: 5650-5655Arnould L, et al. Br J Cancer 2006; 94: 259-267

2. Trastuzumab previene laformación de p95HER2

Formación de fragmento p95 activo, a través de la escisión proteolítica del dominio extracelular de HER2

Es prevenido por trastuzumab

Molina MA, et al. Cancer Res 2001; 61: 4744-4749Nahta R, Esteva FJ. Cancer Lett 2006; 232: 123-138

3. Trastuzumab bloquea proliferación de células HER2-activadas

Trastuzumab interrumpe este proceso

Señalización HER2 induce proliferación celular

Nahta R, Esteva FJ. Cancer Lett 2006; 232: 123-138Fry MJ. Breast Cancer Res 2001; 3: 304-312

Gershtein ES, et al. Clin Chim Acta 1999; 287: 59-67Yakes FM, et al. Cancer Res 2002; 62: 4132-4141Longva KE, et al. Int J Cancer 2005; 116: 359-367

4. Trastuzumab inhibe angiogenesis regulada por HER2

Trastuzumab inhibe este proceso

Señal HER2 induce angiogenesis

Izumi Y, et al. Nature 2002; 416: 279-280 Nahta R, Esteva FJ. Cancer Lett 2006; 232: 123-138

Wen XF, et al. Oncogene 2006; 25: 6986-6996Klos KS, et al. Cancer 2003; 98: 1377-1385

Trastuzumab: 1 target4 mecanismos de acción

Prevención de formación de p95HER2

Inhibition of cell proliferation

Activación de ADCC

Inhibición de angiogenesis regulada por HER2bloquea proliferación de células HER2-activadas

HER2

HerceptinTumourcell

+

ADCC es una llave del mecanismo de actividad antitumor in vivo del Herceptin

ADCC

FcgRIII

NK cell

• Una vez unido al HER2, el dominio Fc Herceptin recluta células inmunes para atacar y destruir el tumor

• Trastuzumab con quimioterapia ha demostrado incrementar la supervivencia y la tasa de respuesta en pacientes con cáncer de mama metastático Her2 positivo

• Un 70% de pacientes Her2 + no responden al tratamiento.

• La resistencia se desarrolla rápidamente, aparentemente por downregulation de intermediarios intracelulares de la señal del Her2 al núcleo

Mecanismos establecidos de resistencia a la quimioterapia

• La captación del fármaco alterada • Flujo de salida de la droga activa, por ejemplo, por los

transportadores ABC (P-glicoproteína, MDR2, BCRP, MRP1-6 etc)

• Aumento del metabolismo del fármaco por ejemplo, por enzimas P450

• Alteraciones de la diana intracelular, por ejemplo, la tubulina

• La regulación en alza por reparación del ADN en las células tumorales

• La regulación en alza por vías de señalización, por ejemplo, genes Anti-apoptóticos (Bcl-2, XIAP etc)

Mecanismos hipotéticos de resistencia a Herceptin (1)

• La selección de células HER2 negativo en un tumor heterogéneo – Cto de tumores HER2 negativos a partir de una

población de células tumorales originalmente mixta • Interacción defectuosa de Herceptin con HER2

– Enmascaramiento de epítope ligando de Herceptin a HER2

– Las alteraciones epítope ligando de Herceptin a HER2 – Pérdida de HER2 ECD por inico alternativo de

translación en el gen HER2

Kunitomo et al 2004; Nagy et al 2005; Tanner et al 2004; Stephens et al 2004;

Stephens et al 2005; Anido et al 2006HER2, human epidermal growth factor receptor 2; ECD, extracellular domain

Mecanismos hipotéticos de resistencia a Herceptin (2)

• Los cambios en las proteínas de señalización rio abajo que

finalmente desconectan la regulación del crecimiento de

HER2

–Mutaciones PIK3CA resultando en PI3-quinasa activa

–Pérdida de la función PTEN conduce a actividad de

señalización persistente a través de la PI3K / Akt vía de

supervivencia

–Cambios en el inhibidor de quinasa dependiente de ciclina

p27kip1Berns et al 2007; Nagata et al 2004; Crowder et al 2004;

Pandolfi 2004; Kute et al 2004; Nahta et al 2004

FARMACOLOGIA

• El método usual de la administración es dar una dosis de carga de 4 mg / kgpor vía intravenosa mediante infusión de 90 minutos seguida de una dosis de mantenimiento de la 2 mg / kg semanales de una infusión de 30 minutos.

• Vida media de unos 6 días

• La disposición de los anticuerpos no se ve afectada por edad o la función renal.

• La coadministración con taxanos aumenta la concentración de los anticuerpos (aproximadamente un 50% más); otros agentes quimioterapéuticos de uso común en el cáncer de mama no alteran el aclaramiento de trastuzumab

Efectos adversos

• Fiebre, escalofrios, nauseas, exantemas.

• Disfunción cardíaca en 2 a 7% de los casos, requiere monitoreo de función cardíaca y ecocardiograma

• Se evalúa riesgo beneficio cuando hay patología cardíaca preexistente.

• El riesgo se incrementa cuando se administra junto con antraciclina.

Nuevas terapias anti-HER2:

Baselga J Ann Oncol 2010;21:vii36-vii40