CDK4/6 kelio aktyvacija onkologijoje, molekulinių biomarkerių detekcija ir jų inhibicijos biologija Vaidas Dirsė, Rimvydas Norvilas

Transkriptas

1 CDK4/6 kelio aktyvacija onkologijoje, molekulinių biomarkerių detekcija ir jų inhibicijos biologija Vaidas Dirsė, Rimvydas Norvilas

2 CDK nuo ciklinų priklausoma kinazė Ciklinai CKI Ciklinų kinazių inhibitoriai 1) G1 fazė ląstelė auga, sintetinama mrnr, baltymai, ruošiamasi S fazei (DNR replikacijai) 2) CDK4/6 ciklinas D Ink4 Rb1 kelias dėl jo sutrikdymo įvyksta ląstelės ciklo progresija ir nekontroliuotas augimas 3) Priežastys: padidėjusi ciklino D raiška, CDK4/6 mutacijos ar amplifikacijos, p16 (CDKN2A) funkcijos praradimas. 4) Sprendimas: inhibuoti padidintą CDK4/6 aktyvumą. 1. CDK4/6+ ciklinas D 2. RB1 E2F stabilus kompleksas (Rb1 nefosforilintas) 3. CDK4/6 ciklinas D fosforilina RB1. 4. Duodamas signalas susijungti CDK2 + ciklinas E 5. CDK2 ciklinas E dar fosforilina RB1. 6. RB1 pilnai fosforilintas paleidžia transkripcijos faktorių E2F 7. E2F tampa aktyvus, vykdo transkripciją ir pereinama į S fazę. 8. CKI inhibuoja CDK4/6 D bei CDK2 E. 9. Aktyvinami S fazės CDK ir ciklinai

3

4 CDK4/6 ciklino D Ink4 Rb1 kelio aktyvacijos mechanizmai Pagrindiniai mechanizmai: Ciklino D1,D2,D3 (CCND1, CCND2, CCND3) amplifikacija, mutacijos CDK4/6 amplifikacija, mutacijos p16 (CDKN2A) delecijos/mutacijos Iš 105 vėžinių atvejų (krūties, plaučių, glioblastomos), 17% turėjo CCND1, 4% CDK4, 3% CDK6 amplifikacijas, 21% CDKN2A homozigotines delecijas (JCO, 2014). Kita studija tyrė tik krūties vėžio atvejus: nustatė CDK4 amplifikacijas 16%, CDK6 17%, CDKN2A delecijas 49% atvejų (Nature, 2012). Krūties vėžio atveju CCND1 amplifikacijos stebimos virš 35% pacientų, galvos, kaklo vėžio atveju 26 39%, kasos vėžio 25% (Nat Rev Cancer, 2011). Prostatos vėžio atveju, net 50% turi padidėjusią CDK6 ekspresiją, D CDK4/6 INK4 Rb kelio bent vieno komponento padidėjusi ekspresija arba amplifikacija nustatoma 75% pacientų su melanoma, 80% galvos ir kaklo karcinomose bei beveik visuose liposarkomų ir glioblastomų atvejuose (Cancer Res 2008, Cur Opin Oncol 2011, Cancer Res 2007, Genes Chromosomes Cancer 2011) CDK4 mutacija R24 nustatoma melanomoje mutacijos pasekmė yra apsaugomas CDKN2A prisijungimas ir inhibicinis poveikis. CDKN2A mutacijos dažnos šeiminėje melanomoje (iki 20% atvejų). Mantijos ląstelių limfomoje CCND1 padidėjusią ekspresiją dažniausiai lemia t(11;14). Tačiau stebimos ir CDK4/6 amplifikacijos bei CDKN2A delecijos

5 Sequencing data from 4,864 cancers 47 types of cancer Genes analyzed: CCND1, CCND2, CCND3, CDK4/6, CCNE 1, CDKN2A/B, and RB (39,4 %) patients had at least one cell cycle pathway anomaly

6

7 CDK4/6 ciklino D Ink4 Rb1 kelio aktyvacijos mechanizmai Ciklino D1 (CCND1) amplifikacijos vs ekspresija

8 CDK4/6 ciklino D Ink4 Rb1 kelio aktyvacijos mechanizmai Ciklino D1 (CCND1) amplifikacijos

9 CDK4/6 ciklino D Ink4 Rb1 kelio aktyvacijos mechanizmai Ciklino D1 (CCND1) amplifikacijos The amplification of CCND1 and the deletion of CDKN2A/2B, together with TP53 mutations, may play pivotal roles in ESCC

10 CDK4/6 amplifikacijos CDK4/6 ciklino D Ink4 Rb1 kelio inhibicija

11 CDK4/6 ciklino D Ink4 Rb1 kelio inhibicija

12 CDK4/6 ciklino D Ink4 Rb1 kelio inhibicija

13 CDK4/6 ciklino D Ink4 Rb1 kelio inhibicija

14 CDK6 directly regulates transcription of FLT3 and PIM1 in a kinase dependent manner CDK6 kinase inhibition impairs not only FLT3 dependent cell growth in vitro but also FLT3 driven leukemogenesis in vivo CDK6 inhibition downregulates transcription of FLT3 and PIM1, factors at 2 signaling nodes that are critical for survival of the tumor cells. The simultaneous targeting of 2 parallel yet compensatory pathways holds great promise for the suppression of the emergence of resistant clones, thereby prolonging therapeutic efficacy FLT3 and CDK6 inhibitors renders cells with wild type FLT3 significantly sensitive, whereas respective monotherapies fail to do so. CDK6 drugs act synergistically with FLT3 inhibitors and thus might overcome potential resistance to treatment.

15 Deletion of CDK4/CDK6 inhibitor CDKN2A, are frequently observed in B acute lymphoblastic leukemia (B ALL) and gene expression analysis performed in a cohort of childhood patients showed that cyclin D1, CDK4 and CDK6 are highly expressed. Moreover, cyclin D1 expression is higher in High Risk MRD patients. These results suggest specific inhibition of cyclin D/CDK4/CDK6 axis as an attractive strategy to improve the effects of standard chemotherapy on B ALL patients. We treated two B ALL dexamethasone resistant cell lines and two B ALL dexamethasone sensitive cell lines with ribociclib. Treatment with ribociclib induced a strong cell cycle arrest in G1 phase in a time dose dependent manner along with a dose dependent decrease in phosphorylated Rb and increase of the expression of cell cycle inhibitors p21 and p27. Ribociclib exposure strongly synergized with dexamethasone in resistant cell lines with a strong decrease of proliferation and a significant increase of apoptotic cell death. The synergistic effect of ribociclib dexamethasone combination was confirmed on primary cultures derived from pediatric patients affected by B ALL.

16

17 CDK4/6 ciklino D Ink4 Rb1 kelio aberacijų nustatymo metodai Dabartiniai metodai: CDK4/6, CCND1, CCND3, CDKN2A/B, RB1 amplifikacijos/delecijos SNP array t(11;14) FISH (CCND1 IGH) CDK4/6, CCND1, CCND3, CDKN2A/B, RB1 taškinės mutacijos TruSight Myeloid/TruSight One/Sanger sekvenavimas Alternatyva genų mutacijų nustatymui Custom NGS panel (didelis padengimas > 500x)