Behandlingsstyrande molekylära analyser vid solida tumörer

Transkript

1 Behandlingsstyrande molekylära analyser vid solida tumörer Lorand Kis, MD, PhD Avd. för patologi/cytologi Karolinska Universitetssjukhuset

2 Punkter för diskussion 1. Utmaningar inom klinisk molekylär patologi 2. Aktuella behandlingsstyrande molekylära analyser a) Lungcancer b) Kolorektal cancer c) Malignt melanom d) GIST 3. Inblick i nära framtiden

3 Utmaningar inom klinisk molekylär patologi 1. Genetiska förändringarnas breda spektrum 2. Materialets natur och storlek 3. Turn- around time (5-10 arbetsdagar) 4. Kontinuerlig, snabb utveckling inom fältet 5. Utbildningen av patologer, kliniker, ST- läkare, labbpersonal

4 Utmaningar inom klinisk molekylär patologi - användning av FFPE klossen på ett materialsparande sätt- reflex block cutting

5 Snittningsprotokoll för lungbiopsi med misstanke om lungcancer HISTOPATOLOGI CYTOLOGI Steg 1 Htx Om cancer Htx cell pellet Steg 2 Snitt IHC panel: p40 TTF1/Napsin A CK7 ALK ROS1 PD- L1 DNA RNA NGS för SNVs, CNVs, fusionsgener Htx

6 Reflex vs en demand beställning av molekylära analyser Pros: 1. resultaten skulle vara omedelbart tillgängliga om patienten skulle få riktad terapi i framtiden 2. man skulle undvika en potentiell oförmåga att testa ett vävnadsblock i framtiden på grund av förlust av blocket, vävnadsskada på grund av suboptimala lagringsförhållanden, och/eller förlust av vävnad från andra användning, till exempel forskning Cons: 1. möjligheten till onödig testning av cancervävnad från patienter som aldrig utvecklar metastaser (möjlig lösning : minska dessa onödiga tester är att endast utföra reflextestning på resektat med högrisk faktorer till metastasering: t.ex kolorektalcancer med extramural vaskulär invasion, lymfkörtel metastaser, stadium pt4)

7 Arbetsflöde vid molekylära analyser på patologen i Solna (externt fall, ej inom Karolinska Universitetssjukhuset) 1. Inkommit EGR- remiss 2. Sekretariatet beställer glasen från externa labbet 3. Glasen inkommer till sekretariatet och läggs till patologen 4. Patologen på KS bedömer glasen och väljer lämpligaste materialet för de önskade analyserna 5. Sekretariatet skickar tillbaka glasen och beställer klossen från externa labbet 6. KMP labbet tar emot klossen och snittar klossen 7. Molekylära labbet utför och bedömer resultatet av molekylära analyserna 9. Kontrollsnittet bedöms och svaret signeras av patologen 8. MOL- svaret skrivs av mollabbet

8 Molekylära metodernas känslighet varierar 20% tumörceller med heterozygot mutation i en onkogen (KRAS, BRAF, EGFR, NRAS ) 20 alleler varav 2 muterade = 10% MAF- mutant allele frequency = alleliska frekvensen av mutationen VAF- variant allele frequency

9 immunceller keratinocyter endotelceller fibroblaster

10 Anrikning av tumörceller genom makrodissektion

11 Anrikning av tumörceller genom makrodissektion

12 Olika typer av molekylära analyser används inom klinisk patologi Typ av analys Mutationsanalys (EGFR ) Mutationsanalys (JAK2 ) Fusionsgener i sarkom Fusionsgener i lungcancer (ALK, ROS1 ) Ig- och TCR- genrearrangering (klonalitetsanalys) HER2- amplifiering Urovysion FISH- analys inom cytologi Användning Målriktad behandling Diagnostik Diagnostik Målriktad behandling Diagnostik Målriktad behandling Diagnostik

13 Aktuella behandlingsstyrande molekylära analyser alla NSCLC: EGFR, ALK, ROS1 (PD- L1 proteinuttryck) kolorektal cancer, stadium IV (spridd): KRAS-, NRAS-, BRAF- mutation malignt melanom, stadium IV (spridd): BRAFV600- mutation GIST- vid diagnos: c- Kit (PDGFRA)- mutation alla invasiva bröstcancer: HER2- genamplifiering (östrogenreceptor och progesteronreceptor proteinutrryck, Ki67 proliferationsindex) ovarial cancer (höggradig serös cancer): BRCA1- och BRCA2- mutation hjärntumörer (gliom): IDH1-, IDH2- mutation; 1p/19q co- deletion; TP53- mutation; MGMT hypermetylering

14 Cancerbehandlingar i förhållande till operation Preoperativ Finnålsaspiration Exfoliativ cytology Mellannålsbiopsi Multidisciplinär terapikonferens - radiolog, - onkolog, - kirurg, - patolog OPERA- TION Postoperativ ² Stadieindelning (tumörens utbredning) ² Prediktiva och prognostiska biomarkörer Ø Cancer? Ø Typ av cancer? Ø Primär på platsen? diagnos preoperativ kemoterapi/ målriktad behandling NEOADJUVANT BEHANDLING OPERATION adjuvant kemoterapi (cytostatikabehandling) +/- strålbehandling målriktad behandling immunterapi

15 Cancercellerna aktiverar signalvägar som främjar deras överlevnad och celldelning Ciardiello F, Tortora G. N Engl J Med. 2008;; 358:

16 Tre olika mekanismer för onkogenaktiveringen av receptortyrosinkinaser(rtk) x P PP P PP P PP P PP P PP P PP P PP P P P P PP Genetisk uppkomstmekanism 1. punktmutation 2. genamplifiering 3. kromosomal rearrangemang Gen/ Tumör a). EGFR/ lung adenocarcinom b). C- KIT och PDGFRA/ GIST a). HER2/ bröstcancer och ventrikelcancer a). ALK/ lung adenocarcinom och ALCL ALCL- anaplastiskt storcelligt lymfom

17 Två typer av molekylärt inriktade (målsökande) läkemedel med fundamentalt olika verkningsmekanismer Antikroppar trastuzumab (HER2) pertuzumab (HER2) cetuximab (EGFR) panitumumab (EGFR) - - Små molekyler, hämmare imatinib (Abl, C- Kit, PDGFRA) erlotinib, gefitinib, afatinib, osimertinib (EGFR) TKI= tyrosinkinashämmare vemurafenib (BRAF V600) dabrafenib (BRAF V600) crizotinib (ALK, ROS1, MET) Ciardiello F, Tortora G. N Engl J Med. 2008;; 358:

18 Undersökta gener som styr behandlingen av patienterna med spridd icke- småcellig lungcancer (NSCLC) Klinisk praxis EGFR ALK ROS1 Önskvärd redan idag MET HER2 BRAF RET

19 Icke- småcellig lungcancer (NSCLC) Tumörstadium I- II (lokal sjukdom)- radikal kirurgi +/- adjuvant cytostatikabehandling Tumörstadium III (lokoregionalt avancerad sjukdom)- (radikal kirurgi) + adjuvant cytostatikabehandling + strålbehandling Tumörstadium IV (metastaserande, spridd sjukdom)- adjuvant cytostatikabehandling +/- strålbehandling eller målriktad behandling NSCLC st. IV EGFR- mutation ALK- gen- rearrangemang ROS1- gen- rearrangemang Ej EGFR, ALK eller ROS1 (t.ex. KRAS- mutation) EGFR- hämmare ALK- hämmare ROS1- hämmare >50% PD- L1 <50% PD- L1 PD1- hämmare (pembrolizumab) cytostatika- behandling

20 Behandlingsbara EGFR mutationer och deras känslighet mot 1:a och 2:a generations EGFR- hämmare (erlotinib, gefitinib, afatinib)

21 Resistensutveckling efter behandling med 1:a och 2:a generations EGFR- hämmare EGFR ex 19 del EGFR L858R erlotinib gefitinib afatinib EGFR ex 19 del EGFR L858R + T790M osimertinib 50-60% av patienterna med EGFR- mutation utvecklar resistens genom en sekundär EGFR- mutation vid kodon 790

22 Resistensutveckling efter behandling med 1:a och 2:a generations EGFR- hämmare EGFR ex 19 del EGFR L858R erlotinib gefitinib afatinib EGFR ex 19 del EGFR L858R + T790M osimertinib EGFR ex 19 del EGFR L858R + T790M + C797S

23 Genrearrangemang av ALK- genen leder till bildandet av en fusionsgen X ALK fusionsgen The various fusion genes result from the combination of the ALK tyrosine kinase domain with a domain from another protein that promotes dimerization and thus ligand- independent activation. The fusion protein is also targeted to a different cellular compartment such as the cytoplasm for TPM3, the nuclear membrane for RANBP2, or the cytoplasm for NPM.

24 crizotinib (Xalkori, Pfizer) After screening tumor samples from approximately 1500 patients with non small-cell lung cancer for the presence of ALK rearrangements, we identified 82 patients with advanced ALK -positive disease who were eligible for the clinical trial.

25

26 Sekventiell behandling med ALK- hämmare av patienter med ALK- positiva icke- småcellig lungcancer (NSCLC) ALK- positiv NSCLC 1:a generation crizotinib Resistens mot crizotinib L1196M I1171T/N/S 2:a generation ceritinib alectinib brigatinib Resistens mot 2:a generation G1202R Ny biopsi? 3:e generation lorlatinib Resistens mot 3:e generation kemoterapi? immunterapi?

27 Detektionen av ALK- eller ROS1- fusionsproteinerna med hjälp av immunhistokemiska färgningar normal cell = helprotein cancer cell = fusionsprotein TKD- tyrosinkinas domän TKD TKD ROS- 1 IHC med D4D6 antikroppen

28 ALK- hämmaren crizotinib (Xalkori, Pfizer) visar aktivitet mot 4 olika drivande mutationer vid icke- småcellig lungcancer ALK gen- rearrangemang ROS1 gen- rearrangemang C- MET genamplifiering C- MET exon 14 skipping mutation crizotinib (Xalkori)

29 MET exon 14 skipping mutationerna är behandlingsbara HGF HGF HGF Y1003 TKD exon 14 TKD exon 14 Y1003 Y1003 TKD exon 14 TKD exon 14 Y1003 Cbl Y1003 TKD exon 14 TKD exon 14 Y1003 Cbl

30 MET exon 14 skipping mutationerna är behandlingsbara 3% av lungadenocarcinom, men också vid andra histologiska subtyper av lungcancer HGF HGF MET exon 14 skipping mutations MET Y1003 mutation in exon 14 Cbl Y1003 TKD exon 14 TKD exon 14 Y1003 Cbl abolished c-cbl E3 ligase binding decreased ubiquitination relative increase in MET protein levels Cbl TKD TKD Cbl

31 MET exon 14 skipping mutationerna är behandlingsbara J Thorac Oncol. 2016;;11(9):

32 Riktad behandling av patienterna med spridd kolorektal cancer med EGFR- blockerande antikroppar 2016 Testning av mutationer i KRAS + NRAS + BRAFV600

33 17% of the patients with nonmutated KRAS exon 2 had other RAS mutations

34 Aktiverande BRAFV600- muationer finns hos 40-50% av alla hudmelanom Trametinib Cobimetinib

35 Median totalöverlevnad - Kombination 25 månader - Dabrafenib 19 månader Lancet 2015;; 386:

36 A 38-year-old man with BRAF-mutant melanoma and miliary, subcutaneous metastatic deposits before therapy 15 weeks after vemurafenib 23 weeks after vemurafenib

37 Immunhistokemisk färgning med BRAFV600E- specifik antikropp (klone VE1, Ventana, CE- IVD)

38 Gastrointestinala stromacellstumörer(gist) har aktiverande mutationer i KIT eller PDGFRA imatinib (Glivec) imatinib 400 mg dagligen (800 mg/dag för GIST med KIT exon 9 mutation) (KIT- mutation finns i slemhinnemelanom också!) Histopathology Jan;;64(1):53-67.

39 Skillnaden mellan en behandlingsbar ( actionable ) och en icke behandlingsbar drivande mutation malignt melanom BRAFV600E mutation BRAF597L mutation vemurafenib dabrafenib??? (immunterapi) Inte att mutationer i samma gen är behandlingsbara med dagens målriktade läkemedlen!

40 Samma genetisk förändring kan uppkomma vid olika tumörtyper BRAF V600E mutation malignt melanom kolorektal cancer papillär tyreoideacancer lungadenocarcinom hårcellsleukemi Langerhans cellhistiocytos Erdheim- Chesters sjukdom ameloblastom låggradig serös ovarial cancer kolangiocarcinom vemurafenib (+) (+) (+)

41 BRAF- positiv - BRAFV600E- muterad? - BRAF muterad men vid annan kodon är V600 - BRAF- translokation The devil is in the details HER2- positiv bröstcancer - HER2- genamplifierad - HER2- muterad ALK- positiv lungcancer - ALK positivitet med immunhistokemi eller med molekylära analyser? - lungcancer med ALK- genrearrangemang - lungcancer med ALK- genrearrangemang och G1202R resistensmutation

42 Materialets natur som vi analyserar börjar ändra sig - tumör- DNA kan detekteras i olika typer av kroppsvätskor- Sci Transl Med Feb 19;6(224):224. Oncotarget. 2017; 8:

43 Monitoreringen av resistensutveckling efter behandling med 1:a och 2:a generations EGFR- hämmare Quantification of mutated EGFR DNA from plasma of two slow responders with T790M mutation by the PCR test EGFR ex 19 del EGFR L858R erlotinib gefitinib afatinib EGFR ex 19 del EGFR L858R + T790M osimertinib EGFR ex 19 del EGFR L858R + T790M + C797S

44 the long tail of potentially clinically relevant genetic alterations Van Allen EM et al. Nat Med Jun;20(6):682-8.

45