Kankercellen in een kweekschaaltje
HeLa
De Eigenschappen van een Tumor
Hanahan and Weinberg, Cell 2011
A! B!
H!
Kanker
=
(cellulaire) remmen die niet goed werken: tumor suppressor eiwitten
(bv. p53)
(cellulaire) gaspedalen die ingetrapt blijven: oncogenen (bv. Ras)
Gaspedaal (heel lang geleden, in de vorige eeuw……)
isoleer DNA
analyse
Het Ras Oncogen
1982:! Weinberg! Barbacid! Wigler!
Ras: moleculaire schakelaar in signaaltransductie
Guanine nucleotide exchange factor
GTP-ase activating protein
Ras is vaak gemuteerd in kanker
Guanine nucleotide exchange factor
GTP-ase activating protein
blokkade door mutatie
80% van de pancreas tumoren
50% van de colon tumoren
0% van de borst tumoren
De Ras route: een simplistisch beeld
Gaspedalen
Hoe vind je mutaties in kankers?
Nature 417, 2002, 949-954
Mutations of the BRAF gene in human cancer. Davies H, Bignell GR, Cox C, Stephens P, Edkins S, Clegg S, Teague J, Woffendin H, Garnett MJ, Bottomley W, Davis N, Dicks E, Ewing R, Floyd Y, Gray K, Hall S, Hawes R, Hughes J, Kosmidou V, Menzies A, Mould C, Parker A, Stevens C, Watt S, Hooper S, Wilson R, Jayatilake H, Gusterson BA, Cooper C, Shipley J, Hargrave D, PritchardJones K, Maitland N, Chenevix-Trench G, Riggins GJ, Bigner DD, Palmieri G, Cossu A, Flanagan A, Nicholson A, Ho JW, Leung SY, Yuen ST, Weber BL, Seigler HF, Darrow TL, Paterson H, Marais R, Marshall CJ, Wooster R, Stratton MR, Futreal PA. Cancer Genome Project, The Wellcome Trust Sanger Institute, Wellcome Trust Genome Campus, Hinxton, CB10 1SA, UK.
Typen Kanker met B-RAF mutaties
80.0
Melanoma
Colorectal
Glioma
Lung
Sarcoma
Breast
Ovarian
Others
60.0
% carrying a BRAF mutation
40.0
20.0
0.0 Cancer cell lines Primary cancers
Cancer cell lines
Primary tumors
n=924
De B-RAF signalerings route
Mutaties in de Ras - B-RAF route sluiten elkaar (meestal) uit
Colorectal
Melanoma
Papillary thyroid**
Receptor
Receptor
Receptor
Receptor
RET
RET
RET
RAS
RAS
RAS
RAS
RAS
RAS
RAS
BRAF
BRAF
BRAF
BRAF
BRAF
BRAF
BRAF
MEK
MEK
MEK
MEK
MEK
MEK
MEK
ERK
ERK
ERK
ERK
ERK
ERK
ERK
0-5%
5-20%
20-50%
50-100%
Mutatiefrequentie
**Kimura, et al. (2003) Cancer Res 63: 1454-7
De RTK-Ras route in iets meer detail
Andere routes
p53
Rb
Wnt
TGFβ
Hedgehog
……
Een tumor bestaat niet alleen uit kankercellen
Cancer cells
Cancer cells
Fibroblasts
Immune cells
Endothelial cells
Een tumor is een interactie tussen verschillende celtypen
Adapted from Littlepage et al. Cancer Cell 2005
Tesamen:
Kanker is een ziekte van signaaltransductie, zowel in tumorcellen als in omliggend weefsel
Kanker….Hoe te behandelen?
Huidige conventionele therapieën: Snij, Brand, Vergiftig
Oncogenen en tumor suppressor genen:
Kanker is een ziekte van de genen
Functionele studies:
Kanker is een ziekte van signaaltransductie
Nieuw: Medicijnen gebaseerd op het mechanisme, oorzaak van kanker
Oncogen verslaving
Kankercellen met een oncogen zijn zeer afhankelijk van dit oncogen
Remmen van het oncogen zorgt voor cel-zelfmoord
‘Targetted’ (doelgerichte) medicijnen
Epigene'ca: (de)Methylering > veranderde expressie
De Moeder Aller Transloca'es: Het Philadeplhia Chromosoom in Chronische Myeloide Leukemie
Philadelphia chromosoom transloca'e tussen chromosoom 9 en 22 (t(9;22))
Transloca'e tussen chr 9 en 22 in CML resulteert in Bcr-‐Abl fusie-‐eiwit Fusie van Bcr en Abl gen
c-‐Abl
Y245!
SH3! SH2!
Bcr-‐Abl Coiled-coil domain! Dimerizatie!
Y412! Kinase domein!
Bcr-‐Abl is het oncogen dat CML veroorzaakt (1990: Groffen en Bal'more labs)
Bcr-Abl fusie gen
CML!
+ transformerend vermogen is aSankelijk van tyrosine kinase ac'viteit
ima'nib
Gleevec pakt oorzaak van CML aan! (oncogen verslaving)
Ima'nib/Gleevec: Effec'ef Medicijn tegen CML 2006-2010!
2001-2005!
1995-2000! 1989-1994!
Ima'nib/Gleevec: sinds 2001 ingezet als therapie
Maarrr…..
Kinase remmers genezen de ziekte niet Chronische behandeling nodig?
Resisten'e
3D structuur Abl kinase domain!
Resisten'e: nieuwe genera'e inhibitors (sequen(eel of cocktail?)
Resisten'e voor TKIs door T315I muta'e Bcr-‐Abl
T315I
mutatie
Bcr-‐Abl
TKIs
ATP
TKIs
Allosterische remmer
Bcr-‐Abl
Bcr-‐Abl ATP
n
ATP
Kinase remmers zijn nooit 100% specifiek Bijwerkingen
“Off-‐target” effecten Remmen van andere gemuteerde kinases die kanker veroorzaken
Gleevec/Ima'nib “Off-‐target” effecten
c-‐Kit remming
Bijwerkingen (oa buikpijn, bloedingen)
• Receptor tyrosine kinase • Proto-‐oncogen • Gemuteerd in GIST (gastro in tes'nale stroma tumor) • Ima'nib behandeling bij GIST
Nog een beroemd voorbeeld….
• Trastuzumab (Herceptine)
HER2 RAS
- gehumaniseerd monoclonaal antilichaam
BRAF tegen Her2 (EGFR-achtig)
MEK
- 25% van de invasieve primaire borstkankers
ERK heeft Her2 amplificatie
- postoperatieve behandeling met Herceptine: 50% reductie in recidieve metastases van Her2-positieve borstkanker.
Soortgelijks….maar in combinatie met genetische tests
(1e ”genetic test guided” behandeling van kanker)
• Cetuximab (Erbitux)
- gehumaniseerd monoclonaal antilichaam tegen EGFR
- chemotherapie-resistente metastaserende colon kanker: verlengde levensduur van 2,5 maand
MAAR: 45% van deze tumoren zijn mutant voor K-ras: Geen enkel voordeel van behandeling met cetuximab
EGFR EGFR
Dus normaal K-ras:
RAS RAS Overleving van 9.5 maand versus 4.8 maand
BRAF
BRAF
MEK
MEK
ERK
ERK
Kaplan-Meier curven voor overleving
Mutant K-ras
Wild-type K-ras
Signaaltransductie remmers voor behandeling van kanker
• Gleevec® (Imatinib)
bcr-abl
CML, GIST
• Sprycel® (Dasatinib)
bcr-abl
CML
Beste resultaat medicijnen • Sutent® (Sunatinib)
wanneer Renal cell cancer, GIST
RTKs
de oorzaak aanpakken:
• Iressa® (Gefitinib)
EGFR
Lung cancer (subset)
• Tarceva® (Erlotinib)
EGFR
Lung cancer (subset)
“Oncogen verslaving”
• Nexavar® (Sorafinib)
RTKs/RAF
Renal cell cancer
• Herceptin® (Trastuzumab)
ErbB2 (RTK)
Breast cancer (subset)
• Erbitux® (Cetuximab)
EGFR
• Zelboraf® (Verumafinib)
Colon metastasis
Melanoma metastasis
B-RAF
De Uitdagingen...
• Het vinden van de belangrijkste verschillen tussen gezonde cellen en kankercellen. Veel verschillen reeds gevonden…..
• Het begrijpen van de achterliggende principes van hoe een tumor zich gedraagt, inclusief diens interactie met zijn omgeving. Moeilijk...
• Het ontwikkelen van geschikte proefdier modellen. De meeste ontbreken nog…..
• Het ontwikkelen van medicijnen de specifiek zijn voor kanker(stam)cellen: “targeted medicine”. Moeilijk...maar veel vooruitgang in afgelopen jaren
• Het ontwikkelen van de juiste biomarkers voor therapie selectie. De nieuwe weg….(e.g. www.cpct.nl)
‘Personalised’ Treatment
Medicijn X
Respons: 3.7%
Medicijn X
Respons: 80%
Recent…..
- Net als BCR-ABL (CML): Oncogene fusie van twee eiwitten, met als resultaat ongeremde activiteit van ALK (aplastic lymphoma kinase)
- Kleine subgroep van niet-kleincellige longkanker (2-7%)
- Crizotinib (PF-02341066), een oraal in te nemen ALK remmer
1500 patienten met NKCLK: 82 hadden oncogene ALK fusie.
Als alleen deze 82 personen meedoen aan klinische trial met crizotinib, dan zijn de resulaten………...
A! B!
H!
Celcyclus mitosis (nuclear division)
M
cytokinesis (cytoplasmic division)
46
G2
G1 S
2 x 46
G1 S
DNA replica'on
G2 M
46
46
Celcyclus checkpoints
Zijn er nieuwe cellen nodig?
Is er genoeg energie aanwezig?
Is alle inhoud correct verdubbeld?
Is het DNA onbeschadigd?
Worden de chromosomen goed verdeeld?
Celcyclus checkpoints
Zijn er nieuwe cellen nodig?
Is er genoeg energie aanwezig?
Is alle inhoud correct verdubbeld?
Is het DNA onbeschadigd?
Worden de chromosomen goed verdeeld?
Celcyclus checkpoints
Zijn er nieuwe cellen nodig?
Is er genoeg energie aanwezig?
Is alle inhoud correct verdubbeld?
Is het DNA onbeschadigd?
Worden de chromosomen goed verdeeld?
Eerlijk Delen
chromosomen
Foute Deler
chromosomen
Chromosomale Chaos
Chromosomen van een Gezonde Cel
Chromosomen van een Kankercel
Duijf and Benezra, Int J Cancer, 2012
Het Nut van Fouten
(voor een kankercel)
Mutatie in chromosoom
X
X
Breuk in chromosoom
Verlies van chromosoom
X
tumor suppressor gen (REM)
X
X
docetaxel
paclitaxel
Verergeren van fouten
Het Nut van Fouten
(voor een patiënt)
The Meaning of Life (1983)
