Μονοπάτια μεταγωγής σήματος EGF-K-ras (ΜΑP Κινασών) Α. Σαέττα, Επικ. Καθηγήτρια, ΕΚΠΑ Α΄ Εργαστήριο Παθολογικής Ανατομικής.

Παρουσίαση με θέμα: "Μονοπάτια μεταγωγής σήματος EGF-K-ras (ΜΑP Κινασών) Α. Σαέττα, Επικ. Καθηγήτρια, ΕΚΠΑ Α΄ Εργαστήριο Παθολογικής Ανατομικής."— Μεταγράφημα παρουσίασης:

1 Μονοπάτια μεταγωγής σήματος EGF-K-ras (ΜΑP Κινασών) Α. Σαέττα, Επικ. Καθηγήτρια, ΕΚΠΑ Α΄ Εργαστήριο Παθολογικής Ανατομικής

2 Μεταγωγή σήματος & Καρκίνος A)Τι είναι η μεταγωγή σήματος? B)Τι είναι οι αυξητικοί παράγοντες? Γ) Πως συμμετέχουν στη φυσιολογική μεταγωγή σήματος? Δ) Πως η μεταγωγή σήματος απορυθμίζεται στον καρκίνο?

3 Αυξητικοί Παράγοντες και Υποδοχείς Τι είναι η Μεταγωγή Σήματος (Signal Transduction)? Μεταγωγή σήματος (ΜΣ) είναι η διαδικασία κατά την οποία ένα κύτταρο μετατρέπει ένα εξωκυτταρικό σήμα (χημική διέγερση) σε ειδική κυτταρική απόκριση Ξεκινά με ένα σήμα που δέχεται ο κατάλληλος υποδοχέας και ολοκληρώνεται με την τροποποίηση της κυτταρικής λειτουργίας.

4 Αυξητικοί Παράγοντες και Υποδοχείς Τι είναι η Μεταγωγή Σήματος? Μεταγωγή σήματος (ΜΣ) είναι η διαδικασία κατά την οποία ένα κύτταρο μετατρέπει ένα εξωκυτταρικό σήμα σε απόκριση Συμμετέχει σε: Διακυτταρική επικοινωνία Κυτταρική απόκριση στο περιβάλλον Ενδοκυτταρική ομοιόσταση-εσωτερική επικοινωνία

5 Γενικό σηματοδοτικό μονοπάτι Σήμα (Προσδέτης) Υποδοχέας Σηματοδοτικός «καταρράκτης» Στόχοι Απόκριση Τροποποιημένος Μεταβολισμός Μεταβολικό ένζυμο Γονιδιακός ρυθμιστής Κυτταροσκελετική πρωτεΐνη Τροποποιημένη Γονιδιακή Έκφραση Τροποποιημένο κυτταρικό σχήμα και κινητικότητα Τροποποιημένο από: Molecular Biology of the Cell,(2002), 4th edition, Alberts et al.

6 Τι είναι οι Υποδοχείς? Οι υποδοχείς είναι διαμεμβρανικές πρωτεΐνες που διατρέχουν την κυτταροπλασματική μεμβράνη. Ένα τμήμα τους είναι εκτός του κυττάρου (εξωκυτταρικό) το άλλο άκρο εντός του κυττάρου (ενδοκυτταρικό) Στο εξωκυτταρικό τμήμα προσδένεται το σήμα/προσδέτης ενεργοποιώντας την διαδικασία μεταγωγής σήματος -τροποποιείται το σχήμα του υποδοχέα Μετάδοση του σήματος στο ενδοκυτταρικό τμήμα

7 Τι είναι οι κινάσες? Κινάσες ή φωσφο-τρανσφεράσες είναι είδος ενζύμου που μεταφέρουν φωσφορικές ομάδες από ενεργειακά μόρια όπως το ΑΤΡ σε ειδικά υποστρώματα με τη χημική αντίδραση που ονομάζεται φωσφορυλίωση Οι πρωτεινικές κινάσες είναι ένζυμα που φωσφορυλιώνουν πρωτεΐνες Προσθήκη φωσφορικής ομάδας στην πρωτεΐνη Η αλλαγή αυτή τροποποιεί λειτουργικά την πρωτεΐνη, Αλλάζει το ενεργό κέντρο μιας πρωτεΐνης-ενζύμου Αλλάζει η θέση της στο κύτταρο Αλλάζει η σύνδεση της με άλλες πρωτεΐνες

8 Οι πρωτεινικές κινάσες είναι ένζυμα που τροποποιούν πρωτεΐνες με τη χημική αντίδραση που ονομάζεται φωσφορυλίωση Τι είναι οι κινάσες? Υπάρχουν >500 κινάσες στο ανθρώπινο γονιδίωμα (2% των ανθρώπινων γονιδίων κωδικοποιούν κινάσες) Οι φωσφατάσες απενεργοποιούν τις ενεργοποιημένες πρωτεΐνες

9 Τύποι υποδοχέων Κυτταρικής Επιφάνειας: Υποδοχέας με ενζυμική ενεργότητα πχ Υποδοχείς Αυξητικών παραγόντων

10 Ενεργοποίηση υποδοχέα με ενζυμική ενεργότητα πχ Υποδοχέας EGFR (RTK) Πρόσδεση του αυξητικού παράγοντα  διμερισμός υποδοχέα  αυτοφωσφορυλίωση υποδοχέα (ενδογενής ενεργότητα κινάσης τυροσίνης)

11 Λειτουργίες ογκογονιδίων Αυξητικοί παράγοντες (growth factors) Υποδοχείς αυξητικών παραγόντων (growth factor receptors) Μεταγραφικοί παράγοντες (transcriptional factors) Μόρια μεταγωγής σήματος (Signal transducers)

12 Διέγερση από εξωγενή σήματα (αυξητικοί παράγοντες) οδηγούν την πληροφορία (υποδοχείς) από το εξωκυτταρικό στο ενδοκυτταρικό περιβάλλον ενεργοποιώντας μόρια μεταγωγής σήματος που προκαλούν την έκφραση μεταγραφικών παραγόντων οι μεταγραφικοί παράγοντες θα οδηγήσουν σε έκφραση γονιδίων υπεύθυνων για κυτταρικό κύκλο, διαίρεση, απόπτωση κλπ

13 Αυξητικοί παράγοντες (PDGF, EGF, FGF1-7, IGF1, 2, TGF-α, β) διεγείρουν ή αναστέλλουν την κυτταρική αύξηση διεγείροντας σηματοδοτικά μονοπάτια που ρυθμίζουν την έκφραση γονιδίων που ρυθμίζουν τον κυτταρικό κύκλο και τη διαφοροποίηση PDGF ή EGF διεγείρουν τη μετάβαση στην G1 και απαιτείται ο IGF1,2 (αυξητικός παράγοντας προαγωγής) για να συνεχίσει η πορεία του κυτταρικού κύκλου Λειτουργίες ογκογονιδίων

14 Η φυσιολογική λειτουργία των βασικών ομάδων γονιδίων που εμπλέκονται στην καρκινογένεση ανάλογα με το στάδιο του κυτταρικού κύκλου Ογκογονίδια αυξητικοί παράγοντες PDGF, EGF διεγείρουν τη μετάβαση στην G1 IGF1,2 (αυξητικός παράγοντας προαγωγής) για να συνεχίσει η πορεία του κυτταρικού κύκλου

15 Αυξητικοί παράγοντες που προσδένονται σε υποδοχείς με ενεργότητα Κινάσης Τυροσίνης

16 Αυτονομία σε αυξητικά σήματα Μη ευαισθησία σε αντι-αυξητικά σήματα, Ανθεκτικότητα στην απόπτωση: Αγγειογένεση Η κυτταρική αύξηση ανεξάρτητη από τα περιβαλλοντικά σήματα Οι αυξητικοί παράγοντες σε φυσιολογικά κύτταρα λειτουργούν ως περιβαλλοντικά σήματα Αυξητικοί παράγοντες, ΜΣ και καρκίνος Οι αυξητικοί παράγοντες ρυθμίζουν την αύξηση, τον πολλαπλασιασμό και την επιβίωση τα οποία απορυθμίζονται στον καρκίνο Hanahan and Weinberg, (2000) Hallmarks of Cancer, Cell (100) 57

17 ΜΟΡΙΑ ΜΕΤΑΓΩΓΗΣ ΣΗΜΑΤΟΣ (Signal transducers) Ενεργοποίηση υποδοχέα - σύνδεση του προσδέτη (αυξητικού παράγοντα)  ενεργοποίηση μορίων μεταγωγής σήματος: α) κυτταροπλασματικές τυροσινικές κινάσες β) πρωτεΐνες με ενζυμική δράση π.χ. φωσφολιπάσες γ) πρωτεΐνες προσαρμοστές (adaptors) π.χ. Grb2 περιέχουν SH2-SH3 επικράτειες  αναγνώριση φωσφορυλιωμένης τυροσίνης 3 Βασικά μονοπάτια μεταγωγής σήματος

18 μονοπάτι MAPK RAF/MEK/ERK Ενεργοποίηση του RAS οδηγεί σε ενεργοποίηση της RAF  MEK  ERK  μεταφέρεται στον πυρήνα Βασικά μονοπάτια μεταγωγής σήματος

19 RTK Signal Transduction

20 Υποδοχέας του Επιδερμικού Αυξητικού Παράγοντα Epidermal Growth Factor Receptor (EGFR)

21 EGFR (Her-1, c-erbB1) διαμεμβρανική γλυκοπρωτείνη 170kDa, ενεργότητα τυροσινικής κινάσης υπερέκφραση, αυτοκρινής διέγερση 25-75% π. έντερου Ανήκει στην οικογένεια Her (Her-1,2,3,4) Ενεργοποιείται από διάφορους προσδέτες (EGF, TGFa, amphiregulin, betacellulin, epiregulin) Ομο- ετερο διμερισμός με άλλους υποδοχείς της οικογένειας HER Ενδογενής ενεργότητα ΤΚ  αυτοφωσφορυλίωση καρβοξυτελικό άκρο Αλληλεπίδραση με πρωτείνες μεταγωγής σήματος Ενεργοποίηση ενδοκυτταρικών μονοπατιών μεταγωγής σήματος πχ ras-raf-MEK- ERK, PI3K/AKT Οδηγεί σε κυτταρικό πολλαπλασιασμό, διαφοροποίηση, μη απόπτωση, μετακίνηση

22 TK Εvδοκυτταρική περιοχή Διαμεμβρανική περιοχή Εξωκυτταρική περιοχή Δομή EGFR

23 EGF TGF  Amphiregulin  -cellulin HB-EGF Epiregulin Heregulins NRG2 NRG3 Heregulins  -cellulin Cysteine-rich domains Tyrosine kinase domain HER1 EGFR ErbB-1 HER2/neu ErbB-2 HER3 ErbB-3 HER4 ErbB-4 C-terminus 100 44 82 33 36 59 24 48 79 28 The EGFR (erbB) Family and Ligands

24 TK erbB1 HER1 EGFR erbB2 HER2 neu erbB3 HER3 erbB4 HER4 Ομοδιμερισμός EGFR ή ετεροδιμερισμός Ενεργοποίηση και διμερισμός EGFR

25 Ο διμερισμός των υποδοχέων είναι απαραίτητος για τη μεταγωγή σήματος Τα διμερή των υποδοχέων μπορούν να είναι ομοδιμερή που αποτελούνται από δύο ίδια μόρια ή ετεροδιμερή που αποτελούνατι από διαφορετικά μόρια της ίδιας οικογένειας Στα κύτταρα των ζωντανών οργανισμών έχουν παρατηρηθεί όλα τα δυνατα ομο και ετερο-διμερή σύμπλοκα μεταξύ των μελών της οικογένειας EGFR Ο σχηματισμός ετεροδιμερών μπορεί να επηρεάσει τη διάρκεια της σηματοδότησης και το είδος του μονοπατιού που θα ενεργοποιηθεί

26 ΕGF Receptor Activation RTK

27 TK Δράση EGFR σε φυσιολογικά κύτταρα TK ATP Κυτταρική διαίρεση Αντι-απόπτωση Αγγειογένεση Γονιδιακή μεταγραφή Πρόοδος κυτταρικού κύκλου +

28 TK Γονιδιακή μεταγραφή Πρόοδος κυτταρικού κύκλου Κυτταρική διαίρεση Μετάσταση Αντι-απόπτωση Καρκίνος ATP Μεταλλαγμένος ΕGFR

29

30

31

32

33

34 Μαστός 14 % - 91 % Παχύ έντερο 25 % - 77 % Πνεύμονας 40 % - 80 % (Non small cell) Ωοθήκες 35 % - 70 % Πάγκρεας 30 % - 50 % Κεφαλή & τράχηλος 80 % - 95 % Ποσοστό έκφρασης EGFR Καρκινικός ιστός

35 Δίκτυο σηματοδότησης του EGFR/erbB Yarden Y and Sliwkowski M. Nat Rev Mol Cell Biol 2001; 2: 127–37.

36 Μεταγωγή Σήματος Μόρια Τελεστές (effectors) Protein Signaling Modules (Domains) SH2 and PTB bind to tyrosine phosphorylated sites SH3 and WW bind to proline-rich sequences PDZ domains bind to hydrophobic residues at the C-termini of target proteins PH domains bind to different phosphoinositides FYVE domains specifically bind to Pdtlns(3)P (phosphatidylinositol 3-phosphate)

37

38

39

40

41

42

43

44

45 Μονοπάτια μεταγωγής σήματος

46 Είναι χαρακτηριστικός ο « μοριακός καταρράκτης » τριών ΜΑΡ κινασών, των MAPKKK, MAPKK και MAPK Σηματοδοτικά μονο π άτια των κινασών ΜΑΡ Συμμετέχει σε π αθολογικές καταστάσεις Το σηματοδοτικό μονο π άτι ΜΑΡΚ έχει καθοριστικό ρόλο τόσο κατά την εμβρυϊκή ανά π τυξη όσο και στην διατήρηση της ομοιόστασης του ενήλικου οργανισμού Α π οτελεί κοινό σηματοδοτικό μονο π άτι μεταξύ των ευκαρυωτών Διαθέτει ευρύ φάσμα ε π αγωγέων και εξαρτώμενων ( ρυθμιζόμενων ) α π οκρίσεων

47 Ενεργοποίηση των μονοπατιών MAPK μέσω πολλαπλών σημάτων Αύξηση, διαφοροποίηση, φλεγμονή, απόπτωση -> καρκινογένεση

48 Μονοπάτια μεταγωγής σήματος MAPK

49 The MAPK Pathway Activated by RTK Ενεργοποίηση υποδοχέα  αυτοφωσφορυλίωση υποδοχέα  δημιουργία θέσεως πρόσδεσης πρωτείνης προσαρμοστή Grb2 μέσω SH2  αλληλεπίδραση Grb2 με πρωτείνη τελεστή Sos μέσω SH3 (Pro rich domain) Sos ενεργοποιεί Ras (ανταλλαγή GTP με GDP)  ενεργοποίηση κινάσης Ser-Thr (Raf- MAPKKK)  ενεργοποίηση καταρράκτη MAP κινασών

50 Η Ras βρίσκεται ανοδικά της οικογένειας ERK των κινασών MAP : (κινάσες ρυθμιζόμενες από εξωκυτταρικά σήματα) Ras GTPases: 1) Μεταλλαγές συναντώνται στο 30% καρκίνων ανθρώπου. 2) Πρόσδεση στη μεμβράνη: το CAAX καρβοξυτελικό μοτίβο. 3) Ισομορφές στον άνθρωπο: H-, K-, και N-ras 4) Κύκλος των G πρωτεϊνών Guanine nucleotide Exchange Factors (GEF) (GAP) GTPase Activating Proteins Active GTP-Ras Inactive GDP-Ras Adopted from Paul Shapiro

51 Ογκογονίδια RAS - (Πρωτείνη p21ras) G-proteins Προσδένουν με μεγάλη συγγένεια GTP και GDP Ενδογενή ενεργότητα GTPάσης, υδρόλυση του GTP σε GDP +Pι Δύο μορφές: ενεργή μορφή : με συνδεδεμένο GTP ανενεργή με συνδεδεμένο GDP GRFs: παράγοντες απελευθέρωσης γουανίνης GAPs: πρωτείνες ενεργοποίησης GTPάσης Σημειακή μεταλλαγή στα κωδικόνια 12,13, 61 Τα ενεργοποιημένα γονίδια παραμένουν σε κατάσταση συνεχούς διέγερσης και μετάδοσης μιτογονικού σήματος. Απώλεια ενδογενούς ενεργότητας GTPάσης Απώλεια ενεργότητας της GAP Αυξημένη ανταλλαγή GDP με GΤP Η πρώτη μεταλλαγή σε ανθρώπινους όγκους H-RAS κωδικόνιο12 σε κυτταρική σειρά από ουροδόχο κύστη Τ-24 gly  val σε νεοπλάσματα παχέος εντέρου μεταλλαγές K-RAS συχνότητα ~50% σε νεοπλάσματα παγκρέατος μεταλλαγές K-RAS συχνότητα ~75%

52

53 Ρύθμιση της Ras Ενζυμική ρύθμιση από Παράγοντες απελευθέρωσης γουανίνης (GRF- GRNP) καταλύουν την απελευθέρωση GDP από ανενεργή Ras Πρωτεινες ενεργοποίησης GTPάσης (GAPs) επιταχύνουν ενεργότητα GTPάσης >100Χ Ταχεία υδρόλυση GTP λήξη μεταγωγής σήματος

54 Μεταλλαγή του K-ras οδηγεί σε ανεξάρτητη από τον αυξητικό παράγοντα μεταγωγή σήματος Κ-RAS: Βιολογικός δείκτης για θεραπεία καρκίνου παχέος εντέρου που στοχεύει στον EGFR

55 Μεταλλαγές RAS σε καρκίνους ανθρώπου Πνεύμονας (20% ki-ras) Μαστός Εγκέφαλος Παχύ έντερο (40% Ki-ras) Ωοθήκες Προστάτης Πάγκρεας (90% Ki-ras) Ουροδόχος κύστη (10% Ha-Ras) Θυρεοειδής (50%ras) Ήπαρ (30% N-ras) Δέρμα (14% N-ras) Κεφαλή & τράχηλος Λευχαιμία (30% N-ras) Νεφρός (10% Ha-ras)

56 RAS Αυξητικού παράγοντα Υποδοχέας PI3-K PTEN Κυτταρική Μεμβράνη Akt Καρκίνος μαστού, πνεύμονα B-Raf MAPK/ERK2 Συστατικά των εξαρτώμενων από Ras μοριακών μονοπατιών που σχετίζονται με καρκίνο στον άνθρωπο NF1 Επιβίωση Κινητικότητα Πολλαπλασιασμός Διαφοροποίηση TSC1/TSC2 Harmatomas mTOR Καρκίνος παχέος εντέρου Καρκίνος κυτ Schwann Μελάνωμα Καρκίνος προστάτη Καρκίνος μαστού, ουροδόχου Καρκίνος παχέος εντέρου, μαστού, πνεύμονα

57 Ras recruits Raf to the membrane

58 B-RAF Κινάση σερίνης-θρεονίνης Ενεργοποιείται από την RAS Ισομορφές Raf : c-Raf-1, A-Raf, B-Raf.

59 Μεταλλαγές B-RAF σε ανθρώπινους όγκους Μελάνωμα 50%-60% Θυρεοειδής 40% PTC Παχύ έντερο 10%

60 1648 Ισομορφές Raf : c-Raf-1, A-Raf, B-Raf. ~66% των μελανωμάτων μεταλλαγές B-Raf. 80% είναι μια μοναδική μεταλλαγή, η p.V600E, στην περιοχή κινάσης αυξάνει την καταλυτική δράση της Raf. Davies et al. Nature (2002) Vol. 417(6892):949-54. * Ρυθμιστική περιοχήΚαταλυτική περιοχή NΗ2NΗ2 CΟΟΗ

61 Αναστολείς των ΜΑΡ κινασών RAF/MEK/ERK μονοπάτι μεταγωγής σήματος οδηγεί την πληροφορία από το εξωκυτταρικό περιβάλλον προς τον πυρήνα με ένα καταρράκτη αλυσιδωτών φωσφορυλιώσεων που διεγείρονται από την ενεργοποιημένη Ras->Raf, MEK ERK και με αυτόν τον τρόπο επιτυγχάνονται και ρυθμίζονται οι βασικές κυτταρικές λειτουργίες : κυτταρικός πολ/σμός, διαφοροποίηση, κυτταρική επιβίωση. Sorafenib BAY 43-9006 αναστέλλει Raf-1, B-raf, V600E (κινάση σερίνης θρεονίνης) Υποδοχείς – κινάσες τυροσίνης VEGFR-2,3 PDGFR-b, c-kit, Flt-3 δράση αντιπολλαπλασιαστική-προαποπτωτική Αξιολόγηση για θεραπεία: μελάνωμα, RCC, HCC

62 Μόρια μεταγωγής σήματος- στόχοι αντικαρκινικών φαρμάκων Kinases: Raf

63 Στοχευμένοι παράγοντες για θεραπεία μεταστατικού RCC Sorafenib MKI δυσλειτουργία, υπερέκφραση VEGFR, VEGF, B-RAF wild type Sutinib MKI Temsirolimus Everolimus bevacizumab

64 PLX4032 αναστέλει επιλεκτικά την V600E VEMURAFENIB θεραπεία μελανώματος 25% ασθενών Εμφάνιση κερατοακανθομάτων και ακανθοκυτταρικών καρκινωμάτων δέρματος V600E ενεργοποιητική μεταλλαγή, άλλες απενεργοποιητικές μεταλλαγές

65 Μηχανισμός δράσης των αναστολέων της B-RAF (αναστολείς που ενεργοποιούν)

66 Καρκινικά κύτταρα ( B-RAF p.V600E) σηματοδότηση του ERK πραγματοποιείται μέσω διμερών μεταλλαγμένης B-RAF. Χορήγηση του αναστολέα της μεταλλαγμένης B-RAF οδηγεί σε κυτταρικό θάνατο και μείωση της μάζας του όγκου διότι παρεμποδίζεται η σηματοδότηση. Σε κύτταρα που έχουν μεταλλαγμένη RAS και B-RAF φυσιολογική οι αναστολείς που μπλοκάρουν την φωσφορυλίωση των μονομερών B-RAF οδηγουν στη δημιουργία διμερών B-RAF, C-RAF που ενεργοποιούνται από τη μεταλλαγμένη RAS μεταδίδοντας αυξημένο μήνυμα. Αυτή είναι μια πιθανή εξήγηση για την εμφάνιση κερατοακανθομάτων και ακανθοκυτταρικών καρκινωμάτων σε ασθενείς με μελάνωμα από τη χορήγηση των αναστολέων

67 Συμπερασματικά Οι επιλεκτικοί αναστολείς της μεταλλαγμένης B-RAF δεν πρέπει να χορηγούνται σε ασθενείς με μεταλλαγή στη RAS εφόσον ενεργοποιούν τη C- RAF και η σηματοδότηση ενισχύεται από την παρουσία της ενεργοποιημένης RAS Οι αναστολείς παρουσιάζουν διαφορετική δράση σε διαφορετικά κύτταρα (επιλεκτικοί αναστολείς της μεταλλαγμένης B-RAF ενεργοποιούν την σηματοδότηση της ERK στα φυσιολογικά κύτταρα του δέρματος) Οι αναστολείς της ΜΕΚ μπλοκάρουν τη σηματοδότηση της ERK τόσο στα φυσιολογικά κύτταρα όσο και στα καρκινικά, έχουν ισχυρά side effects και δεν είναι τόσο αποτελεσματικοί σε κλινικές μελέτες Οι RAF αναστολείς πιθανά ενεργοποιούν τη σηματοδότηση της ERK σε ασθενείς με μεταλλαγή στη RAS Μόνο αναστολείς που μπλοκάρουν αποτελεσματικά τη C- RAF θα μπορούσαν να χρησιμοποιηθούν για θεραπεία σε ασθενείς με μεταλλαγμένη RAS

68 Προσδέτης GTPase MAPKKK MAPKK MAPK Αυξητικοί παράγοντεςΚυτταροκίνες / κυτταρικό στρες Υπεροξείδιο Οσμωτικό σοκ RasRac Cdc42 PAK Mos, RafMEKK1, ASK, TAK, MLK… MEK1, 2 ERK1, 2JNK1, 2, 3 P38  ERK5 MKK4, 7MEK5MKK3, 6 TAK? Αύξηση κλπΑπόπτωση κλπΦλεγμονή κλπ ? Σηματοδοτικά μονο π άτια των κινασών ΜΑΡ

69 Αναστολείς του σηματοδοτικού μονοπατιού ERK ως φάρμακα Προσδέτης GTPase MAPKKK MAPKK MAPK Αυξητικοί παράγοντες Ras Mos, Raf MEK1, 2 ERK1, 2 Αύξηση κλπ Herceptin - Genentech (μονοκλωνικό αντίσωμα HER 2 – δράση ανθρώπινου υποδοχέα EGFR). Στην κλινική χρήση έναντι HER-μεταστατικού καρκίνου του μαστού

70 Ανάπτυξη νέων στοχευμένων φαρμάκων Αναστολείς μορίων μεταγωγής σήματος Αναστολείς της PI3K LY294002 Αναστολείς της Ras Farnesyl transferase inhibitors (FTIs) Αναστολείς mTOR Rapamycin, everolimus (RAD001),Temsirolimus (CCI-779), deforolimus (AP23573; MK-8669) Αναστολείς FGFR PD173074, RO4396686, SU6668 PD173074, RO4396686, SU6668 are small-molecule inhibitors for FGFR and other tyrosine kinases. Cocktail therapy using multiple protein kinase inhibitors could enhance the therapeutic effects for gastrointestinal cancer

71 Προσδέτης GTPase MAPKKK MAPKK MAPK Αυξητικοί παράγοντες Ras Mos, Raf MEK1, 2 ERK1, 2 Αύξηση κλπ καταστολέας Raf - BAYER/ONYX Κλινικές δοκιμές φάσης Ι εναντίον μεταστατικών καρκίνων Αναστολείς του σηματοδοτικού μονοπατιού ERK ως φάρμακα

72 Μεταλλαγές B-RAF σε ανθρώπινους όγκους Μελάνωμα 80% Θυρεοειδής 40% PTC Παχύ έντερο 10%

73 1648 Ισομορφές Raf : c-Raf-1, A-Raf, B-Raf. ~66% των μελανωμάτων μεταλλαγές B-Raf. 80% είναι μια μοναδική μετάλλαξη, η V600E, στην περιοχή κινάσης αυξάνει την καταλυτική δράση της Raf. Davies et al. Nature (2002) Vol. 417(6892):949-54. * Ρυθμιστική περιοχήΚαταλυτική περιοχή NΗ2NΗ2 CΟΟΗ

74 Μόρια μεταγωγής σήματος- στόχοι αντικαρκινικών φαρμάκων Kinases: Raf

75 Αναστολείς των ΜΑΡ κινασών RAF/MEK/ERK μονοπάτι μεταγωγής σήματος οδηγεί την πληροφορία από το εξωκυτταρικό περιβάλλον προς τον πυρήνα με ένα καταρράκτη αλυσιδωτών φωσφορυλιώσεων που αφορούν το Ras->Raf, MEK ERK και με αυτόν τον τρόπο επιτυγχάνονται και ρυθμίζονται οι βασικές κυτταρικές λειτουργίες : κυτταρικός πολ/σμός, διαφοροποίηση, κυτταρική επιβίωση. Sorafenib BAY 43-9006 αναστέλλει Raf-1, B-raf, V600E (κινάση σερίνης θρεονίνης) Υποδοχείς – κινάσες τυροσίνης VEGFR-2,3 PDGFR-b, c-kit δράση αντιπολλαπλασιαστική-προαποπτωτική

76 Αναστολείς του σηματοδοτικού μονοπατιού ERK ως φάρμακα Προσδέτης GTPase MAPKKK MAPKK MAPK Αυξητικοί παράγοντες Ras Mos, Raf MEK1, 2 ERK1, 2 Αύξηση κλπ MEK καταστολείς: PD184352 σε κλινικές δοκιμές φάσης Ι

77 Γιατί το μονοπάτι μεταγωγής σήματος του EGFR αποτελεί σημαντικό θεραπευτικό στόχο; Εμπλέκεται σε πολλούς καρκίνους Προάγει πολλά χαραστηριστικά των νεοπλασματικών κυττάρων : κυτταρικό πολλαπλασιασμό, αγγειογένεση, μετάσταση, μετακίνηση, μη-απόπτωση Μηχανισμοί ενεργοποίησης: Aυτοκρινής διέγερση (υπερπαραγωγή προσδέτη) Παρακρινής αύξηση – προσδέτης παράγεται από γειτονικά κύτταρα Συνεχής ενεργοποίηση υποδοχέα (constitutive activation)

78 prognostic significance of ERK activation in human carcinogenesis elevated pERK expression as favourable prognostic factor for ovarian, lung, endometrial and breast cancer on the one hand Givant-Horwitz V, Davidson B, Lazarovici P et al. Mitogen-activated protein kinases (MAPK) as predictors of clinical outcome in serous ovarian carcinoma in effusions. Gynecol Oncol 2003; 91: 160-72. Mizumoto Y, Kyo S, Mori N et al. Activation of ERK1/2 occurs independently of KRAS or BRAF status in endometrial cancer and is associated with favorable prognosis. Cancer Sci 2007; 98: 652-8. Milde-Langosch K, Bamberger AM, Rieck G et al. Expression and prognostic relevance of activated extracellular-regulated kinases (ERK1/2) in breast cancer. Br J Cancer 2005; 92: 2206-15.

79 prognostic significance of ERK activation in human carcinogenesis relation of pERK expression with metastasis and poor prognosis for prostate, lung, pancreatic and colon cancer, on the other hand Schmitz KJ, Wohlschlaeger J, Alakus H et al. Activation of extracellular regulated kinases (ERK1/2) but not AKT predicts poor prognosis in colorectal carcinoma and is associated with k-ras mutations. Virchows Arch 2007; 450: 151-9. Mizoguchi M, Betensky RA, Batchelor TT et al. Activation of STAT3, MAPK, and AKT in malignant astrocytic gliomas: correlation with EGFR status, tumour grade, and survival. J Neuropathol Exp Neurol 2006; 65: 1181-8. Vicent S, López-Picazo JM, Toledo G et al. ERK1/2 is activated in non-small-cell lung cancer and associated with advanced tumours. Br J Cancer 2004; 90: 1047-52. Adeyinka A, Nui Y, Cherlet T et al. Activated mitogen-activated protein kinase expression during human breast tumorigenesis and breast cancer progression. Clin Cancer Res 2002; 8: 1747-53. Chadha KS, Khoury T, Yu J et al. Activated AKT and Erk expression and survival after surgery in pancreatic carcinoma. Ann Surg Oncol 2006; 13: 933-9.

80

81 EGFR – Σημαντικό μόριο-στόχος για τον καρκίνο του πνεύμονα ( non small cell )  Υψηλή έκφραση υποδοχέων σε σχέση με φυσιολογικούς ιστούς.  EGFR – Κομβικός ρόλος στην ανάπτυξη και λειτουργία καρκινικών κυττάρων.  Παρεμπόδιση του EGFR μπορεί να αναστείλει καθοδικές (downstream) λειτουργίες.  Αναστολείς του EGFR δεν εμφανίζουν ισχυρή τοξικότητα.

82

83 TK Στρατηγικές αναστολής του μονοπατιού EGFR - - - - EGFR tyrosine kinase inhibitors Anti-EGFR mAbs Anti-ligand mAbs Bispecific Abs Immune effector cell ATP

84

85

86

87

88 Αναστολείς των ΜΑΡ κινασών RAF/MEK/ERK μονοπάτι μεταγωγής σήματος οδηγεί την πληροφορία από το εξωκυτταρικό περιβάλλον προς τον πυρήνα με ένα καταρράκτη αλυσιδωτών φωσφορυλιώσεων που αφορούν το Ras->Raf, MEK ERK και με αυτόν τον τρόπο επιτυγχάνονται και ρυθμίζονται οι βασικές κυτταρικές λειτουργίες : κυτταρικός πολ/σμός, διαφοροποίηση, κυτταρική επιβίωση.RAF/MEK/ERK μονοπάτι μεταγωγής σήματος οδηγεί την πληροφορία από το εξωκυτταρικό περιβάλλον προς τον πυρήνα με ένα καταρράκτη αλυσιδωτών φωσφορυλιώσεων που αφορούν το Ras->Raf, MEK ERK και με αυτόν τον τρόπο επιτυγχάνονται και ρυθμίζονται οι βασικές κυτταρικές λειτουργίες : κυτταρικός πολ/σμός, διαφοροποίηση, κυτταρική επιβίωση. Sorafenib tosylate BAY 43-9006 αναστέλλει Raf-1, B-raf, V600E (κινάση σερίνης θρεονίνης)Sorafenib tosylate BAY 43-9006 αναστέλλει Raf-1, B-raf, V600E (κινάση σερίνης θρεονίνης) Υποδοχείς – κινάσες τυροσίνηςΥποδοχείς – κινάσες τυροσίνης VEGFR-2 ， 3 PDGFR-b, c-kitVEGFR-2 ， 3 PDGFR-b, c-kit δράση αντιπολλαπλασιαστική-προαποπτωτικήδράση αντιπολλαπλασιαστική-προαποπτωτική

89 Gefitinib  FDA Approved on May, 2003 for NSC Lung cancer- (Accelerated Approval Programme) EMEA 2009 EGFR mutant Erlotinib  FDA Approved on Nov, 2004 for Lung cancer – Non Small Cell (AAP) Cetuximab-Panitumumab  FDA Approved on Feb, 2004 for advanced colorectal cancer, EMEA 2008, K-ras wild type Σημερινή στοχευμένη θεραπευτική προσέγγιση

90 Συμπεράσματα  Αναστολείς EGFR – κομβικός ρόλος στη θεραπεία του καρκίνου  Συνδιαστική χημειοθεραπεία (Combination chemotherapy) – Ανάγκη περεταίρω μελετών  Βελτιώνουν την ποιότητα ζωής με τις ελάχιστες παρενέργειες  Χορηγούνται στην βέλτιστη (optimal) βιολογική δόση  Δυνητική χρήση τους σε πολλούς καρκινικούς ιστούς

91 στοχευμένη θεραπεία κλασική θεραπεία

92 Εποχή εξατομικευμένης περίθαλψης: Η καλή διάγνωση οδηγεί σε αποτελεσματική θεραπεία Η θεραπεία θα βασίζεται στο μοριακό υπόβαθρο κάθε ασθενούς Jung A. 2008 Εφαρμογή νέων βιολογικών δεικτών και μοριακών διαγνωστικών τεστ για εξατομικευμένη διαχείριση της νόσου και ανάπτυξη στοχευμένων θεραπειών Μοριακή διάγνωση εξατομικευμένη θεραπεία στοχευμένη θεραπεία

93

94 Βιβλιογραφία

95 Review Articles 1. Soler R.P. HER1/ EGFR Targeting :Refining the strategy. Oncologist 2004 ; 9 : 58 – 67. 2. Herbst R.S, Fukuoka M, Baselga J. Gefitinib – a novel targeted approach to treating canver. Nature rev cancer 2004 ; 4 : 956 – 65. 3. Strausberg R.L, Simpson A.J.G, Old L.J, Riggins G.J. Oncogenomics and the development of new cancer therapies. Nature 2004 ; 429 : 469 – 74. 4. Noble M.E.M, Endicott J.A, Johnson L.N. Protein kinase inhibitors : Insights into drug design from structure. Science 2004 ; 303 : 1800 – 05. 5.Glover K.Y, Soler R.P, Papadimitradopoulou V.A. A review of small molecule Epidermal Growth Factor Receptor specific tyrosine kinase inhibitors in development for non small cell lung cancer. Sem. Oncol. 2004 ; 31 suppl : 83 – 92. 6. Janmaat M.L, Giaccone G. Small molecule Epidermal Growth Factor Receptor tyrosine kinase inhibitors. Oncologist 2003 ; 8 : 576 – 86.

96 7. Yano S, Nishioka Y, Goto H, Sone S. Molecular mechanism of angiogenesis in non small cell lung cancer and therapeutics trageting related molecules. Cancer sci. 2003 ; 94 : 479 – 85. 8. Vlahovic G, Crawford J. Activation of tyrosine kinases in cancer. Oncologist 2003 ; 8 : 531 – 8. 9. Spiro S.G, Porter J.C. Lung cancer – where are we today ? Current advances in staging and non surgical treatment. Am J Respir Crit Care Med 2002 ; 166 : 1166 – 96. 10. Arteaga C.L, Epidermal Growth Factor Receptor dependence in human tumors : more than just expression ? Oncologist 2002 ; 7 suppl 4 : 31 – 9. 11. Raymond E, Faivre S, Armand J.P. Epidermal growth factor receptor tyrosine kinaase as a target for anticancer therapy. Drugs 2000 ; 60 suppl 1 : 15 – 23.

97 Ευχαριστώ