Mechanismykarcinogeneze Karel Souček E-mail: ksoucek@ibp.cz, tel.: 541 517 166 Nádory prostaty a prsu Mechanismykarcinogeneze MLÉČNÁ ŽLÁZA Soubor 15 – 20 tuboaveolárních žláz tvořící laloky - lobi Každý vývod se rozvětvuje, sekreční oddíly - lobuly Spolu s tukovou tkání a vazivovým stromatem je podkladem prsu K plnému rozvoji dochází v průběhu těhotenství – laktace Intenzivní proliferace alveolů na konci interlobulárních vývodů Mechanismykarcinogeneze Mechanismykarcinogeneze Změny mléčné žlázy spojené s věkem Prepuberta Základ duktů vytvořen, lobuly zůstávají nevyvinuty Puberta Estrogen a progesteron produkovaný ovárii indukují větvení duktů a vývoj lobulů Těhotenství Progesteron a prolaktin indukují kompletní maturaci prsní žlázy Zvýšení počtu a velikosti lobulů Oxytocin indukuje proliferaci a diferenciaci myoepitelialních buněk Po ukončení laktace dochází k apoptóze epitelu a atrofii lobulů Menopausa Lobulární a duktální atrofie Zvýšení množství interlobulárního stromatu, fibrózní a tukové tkáně Mechanismykarcinogeneze Karcinom prsu Druhé nejčastější maligní onemocnění u žen TNM klasifikace – TX – primární nádor nelze hodnotit – T0 – bez známek primárního nádoru – Tis – Kacinom in situ – T1 – nádor  2 cm – T2 – nádor  2cm,  5cm – T3 – nádor  5cm – T4 – nádor jakékoliv velikosti s přímým šířením do stěny hrudní nebo kůže Mechanismykarcinogeneze Karcinom prsu – věková struktura a zastoupení klinických stádií Mechanismykarcinogeneze Breast-Cancer Tumor-Size Distribution and Size-Specific Incidence among Women 40 Years of Age or Older in the United States, 1975–2012. Mechanismykarcinogeneze Karcinom prsu – rizikové faktory http://www.cpmc.org/services/cancer/breast/breast-cancer-risks.pdf Mechanismykarcinogeneze Karcinom prsu – rizikové faktory Hlavní rizikový faktor – pohlaví 1 z 8-mi žen onemocnění invazivním adenokarcinomem prsu (USA, ~ 12%) 1 z 1000 mužů Mechanismykarcinogeneze Karcinom prsu – prognostické faktory Exprese hormonálních receptorů v nádoru Věk Klinické stádium Postižení axilárních uzlin Exprese onkogenu HER2/Neu Velikost primárního nádoru Histologický typ nádoru a jeho grade Vaskulární a lymfatická invaze Molekulárně genetický profil nádoru – Oncotype (21 genů) – Mammaprint (70 genů) – PAM50 (Prosigna, 50 genů) Mechanismykarcinogeneze Molekulární klasifikace nádorů pomocí profilování genové exprese Mechanismykarcinogeneze Klinické příznaky Primární nádor může být zcela asymptomatický, jindy vede ke změnám prsu Nejčastějším příznakem je hmatná rezistence v prsu nebo podpaží Metastázování – plíce, játra, kosti Mechanismykarcinogeneze Mechanismykarcinogeneze Léčebný postup Chirurgický výkon Pooperační systémová léčba – Hormonální adjuvantní léčba • Premenopauzální pacientky – Analoga Luteinizing-hormone-releasing hormone, LHRH – Tamoxifen (nesteroidní antiestrogen) • Postmenopauzální pacientky – Tamoxifen – Inhibitory aromatáz – Adjuvantní chemoterapie • Antracykliny (doxurubicin, epirubicin), taxany (docetaxel) – Adjuvantní biologická léčba • Transtuzumab – pacientky pozitivní na HER2 – Vedlejší účínky – neuregulin-1 – vliv na cardiomyocyty - cardiopatie Pooperační radioterapie Mechanismykarcinogeneze HER2 jako cíl protinádorové léčby Mechanismykarcinogeneze HER2/neu Receptor tyrosine-protein kinase erbB-2, CD340 Rodina epidermal growth factor receptor Amplifikace u ~ 30% nádorů prsu The Lancet Oncology 2009 10, 1179-1187DOI: (10.1016/S1470-2045(09)70315-8) Mechanismykarcinogeneze Imunoeditace v průběhu nádorového bujení a progrese. Mechanismykarcinogeneze Imunoterapie v léčbě karcinomu prsu NeuVax – HER2-derived peptide E75 INO 1400 - virus-like replicon particle (VRP)-HER2 hTERT DNA Front. Immunol., 28 January 2022 | https://doi.org/10.3389/fimmu.2022.828386 Breast Cancer Vaccines: Disappointing or Promising? Mechanismykarcinogeneze Hlavní klinické studie vakcín proti rakovině prsu zaměřených na antigeny související s HER2. Mechanismykarcinogeneze Hlavní klinické studie vakcín proti rakovině prsu zaměřené na antigeny nesouvisející s HER2. Mechanismykarcinogeneze Mechanismykarcinogeneze Mechanismykarcinogeneze BRCA Mechanismykarcinogeneze Syntetická letalita Mechanismykarcinogeneze Biomedicines 2021, 9(11), 1512; https://doi.org/10.3390/biomedicines9111512 Mechanismykarcinogeneze Front. Cell Dev. Biol., 09 September 2020 Mechanismykarcinogeneze Front. Cell Dev. Biol., 09 September 2020 Mechanismykarcinogeneze Diseminace solidních nádorů Mechanismykarcinogeneze Diseminace na nádorů prsu – TNBC vs. non-TNBC Mechanismykarcinogeneze TNBC 15-20% ze všech diagnostikovaných nádorů prsu Heterogenní onemocnění, 4-6 molekulárních subtypů Řada uvažovaných cílů pro terapii (proliferace, DDR, buněčný cyklus, přežívání Trop-2 – impact on the tissue organization • Homolog of EpCAM • high Trop-2 and EpCAM - stem cell characteristics, epithelial progenitors • EpCAM loss - lethal vs Trop-2 loss - tumor promotion • Involvement in organization of epithelium (proper localization of tight juction proteins Claudins) Trop-2 Claudin- 1 GDL D Normal Trop-2 mutation Gelatinous drop-like corneal dystrophy: https://www.sciencedirect.com/science/article/pii/S0002944010601885 Trop-2 ErbB 3 NRG 1 Talin ITGB 1 FAK β- cate nin MAP K/ER K Calciu m transp ort IGFR Possible Trop-2 signaling role in cancer REPRODUCIBILITY ISSUES … ROLE OF TROP-2 NEEDS TO BE CLARIFIED DNA methylation and EMT machinery modulate Trop-2 expression Trop2 positively correlates with E-cadherin expression and negatively with the mesenchymal gene signature (breast and prostate cancer cell lines, tumors) sacituzumab govitecan - antibody-based cancer therapy (metastatic triple negative breast cancer) Trop-2 great target for cancer therapy? • Trop-2 overexpressed in many cancers (breast, prostate,…) • Association with progenitor and stem cells characterictics • Trop-2 stimulates tumour growth • Trop-2 drives metastasis (reported for prostate cancer) PROS + Trodelvy, SÚKL 3/2022 A Bardia et al. N Engl J Med 2021;384:1529-1541. Efficacy Results in Patients without Brain Metastases at Baseline and in the Full Population. Bone metastasis: T-47D (Ex vivo imaging) Tumor volume: week 0-5 7 14 21 28 35 42 0 200 400 600 800 1000 1200 Trop-2 WT Trop-2 KO Time( days) Tumorvolume(W^2xL)/2 0,0098 Growth of primary tumor: 4T1 12B luc2 Growth of primary tumor: T-47D Lung metastasis: 4T1 12B luc2 (clonnogenic assay) Trop- 2 KO Trop- 2 WT Trop- 2 KO Trop- 2 WT In vivo phenotype of Trop-2 KO breast cancer cells (orthotopic model – spontaneous metastasis) Growth of primary tumor and spontaneous metastasis of breast cancer models: Trop-2 W TTrop-2 K O 1.5×108 2×108 2.5×108 3×108 Clonnogenic assay Integrateddensityofplate <0.0001 Clonogenic assay quantification Trop-2 W TTrop-2 K O 0 100000 200000 300000 400000 Femurs - ex vivo imaging Totalflux(photons/s) 0.0795 Ex vivo imaging quantification - antibody-based cancer therapy (metastatic triple negative breast cancer) Trop-2 great target for cancer therapy? • Trop-2 KO in mice – promotion of solid tumors development • Trop-2 connected with an epithelial phenotype and is suppressed by EMT transcription factors • Intra- and intertumoral heterogeneity in Trop-2 expression • Favourable effect of Trop-2 high expression in some cancer patients datasets • Trop-2 overexpressed in many cancers (breast, prostate,…) • Association with progenitor and stem cells characterictics • Trop-2 stimulates tumour growth • Trop-2 drives metastasis (reported for prostate cancer) PROS + CONS - Mechanismykarcinogeneze PROSTATA parenchymatozní orgán, lumen žlázek je složeno v slizniční řasy (vystlány 1vrst.-dvouřadým kubickým až cyl. epitelem) 30-50 rozvětvených tuboalveolární žlázek uložených ve vazivověsvalovém stromatu; vývody ústí na colliculus seminalis uretry žlázky mají jako podklad fibromuskulární stroma trojí lokalizace: slizniční , podslizniční, hlavní sekret: hojně bílkovin, kapénky lipidů, kyselá fosfatáza (klin.významná), pH lehce kyselé, kyselina citronová, fibrinolyzin, prostaglandiny; ve vyšším věku konkrementy prostaty (corpora amylacea) Mechanismykarcinogeneze Prostata člověk vs. myš Mechanismykarcinogeneze Prostata - člověk Mechanismykarcinogeneze Členění prostaty člověka Zóna centrální (C), periferní (P), přechodová (T), periutherální (PU), přední, nežlaznatá (A) Mechanismykarcinogeneze Třetí nejčastější nádorové onemocnění u mužů Diagnostikován u 20% mužů, u 3% příčinou úmrtí (USA) 95% - adenokarcinom Heterogenní, multifokální charakter Gleasonovo skóre – zohledňuje stupeň diferenciace TNM klasifikace TX – primární nádor nelze hodnotit T0 – bez známek primárního nádoru T1 – nezjistitelný klinicky, palpačně ani zobrazovací metodou T2 nádor omezený na prostatu T3 nádor se šíří přes pouzdro prostaty NX, N0, N1 – zasažení regionálních mízních uzlin MX, M1 – vzdálené metastázi Stádia - I – IV (př. III – T3 N0 M0) Karcinom prostaty Mechanismykarcinogeneze Zonální predispozice k onemocnění prostaty Mechanismykarcinogeneze Mechanismykarcinogeneze Karcinom prostaty - incidence Mechanismykarcinogeneze Riziko Hladina DHT (etnický původ) Věk Rodinná anamnéza (15%, mutace BRCA1, BRCA2) Stravovací návyky Prognóza TNM, Gleasonovo skóre, Prostate Specific Antigen (PSA) – nízké < 10ng/ml, vysoké > 20ng/ml Klinické příznaky 75% nádorů bez příznaku, krev v moči a ejakulátu, poruchy močení, metastázování do kostí Diagnostika Biopsie, PSA, sonografie, MRI, scintigrafie skeletu Karcinom prostaty – rizikové faktory, prognóza Mechanismykarcinogeneze Nemocní s velmi nízkým rizikem Terapie v případě výhledu přežití > 20 let jinak pouze observace Nemocní s nízkým rizikem v případě výhledu přežití do 10 let observace v případě výhledu přežití > 10 let radikální prostatektomie Radikální ozáření Nemocní se středním rizikem v případě výhledu přežití do 10 let observace v případě výhledu přežití > 10 let radikální prostatektomie Radikální ozáření Krátkodobá androgen deprivation therapy (ADT) Nemocní s vysokým rizikem v případě výhledu přežití do 5 let observace v případě výhledu přežití > 5 let radikální prostatektomie Radikální ozáření androgen deprivation therapy (ADT) Léčebný postup Mechanismykarcinogeneze Muž (%) Varlata Nadledvinky Konverze ve tkáních Testosterone 95 <1 <5 5α-DHT 20 <1 80 Androstenedione 20 <1 90 DHEA 2 <1 98 DHEA-S <10 90 Endocrinology: An Integrated Approach, Nussey S and Whitehead S., 2001. Hlavní místa syntézy mužských pohlavních hormonů: Mechanismykarcinogeneze Biosyntéza androgenů Mechanismykarcinogeneze Mechanismykarcinogeneze Alternativní onkogenní dráhy regulující postranslační modifikace AR Mechanismykarcinogeneze Progrese karcinomu prostaty Mechanismykarcinogeneze AR a jeho varianty AR, full length AR wild type; AR-V7, product of alternative splicing, CE; ARv567es, product of altered splicing, exon 5, 6 and 7 skipped during splicing; Q640X, AR with a nonsense mutation leading to a tr-AR of 640 aa; enzymatically cleaved by calpain. AR, androgen receptor; DBD, DNA-binding domain; LBD, ligand-binding domain; PCa, prostate cancer; CE, cryptic exon; tr-AR, truncated AR; AR-V, AR splice variants; NTD, N-terminal domain; HR, hinge region. Mechanismykarcinogeneze Role AR-A7 v rozvoji rezistentního karcinomu prostaty Mechanismykarcinogeneze sipuleucel-T (Provenge) vakcína pro léčbu karcinomu prostaty (od roku 2010) Imunogen – prostatic specific phosphatase Využití v terapii pokročilého onemocnění – rezistentního na antiandrogenní léčbu 100 000 USD/patient Další v testech – např. POSTVAC, rekombinantní poxvirus exprimující PSA Vakcína proti karcinomu prostaty Mechanismykarcinogeneze sipuleucel-T (Provenge) Mechanismykarcinogeneze Mechanismykarcinogeneze Docetaxel (Taxotere) – Semi-syntetický analog paclitaxelu – Stabilizuje mikrotubuly – Benefit ~ 5 měsíců – rezistence Cabazitaxel (Jevtana) Chemoterapie pokročilého adenokarcinomu prostaty Mechanismykarcinogeneze Mechanismy docetaxelové rezistence Mechanismykarcinogeneze Nádory prsu – Hormonálně dependentní – lze relativně šetrně léčit – TNBC – neexistuje efektivní cílená léčba – Dlouhé období dormance – ? mechanismus aktivace a vzniku makrometastáz – Zásadní otázky: • Jaké nádory léčit? – Lepší biomarkery a prediktory • Koho a jak často vyšetřovat mamogramem? • Jaké jsou skutečné možnosti imunoterapie? • Jaké jsou faktory rizika? Nádory prostaty – Relativně pomalu progredující – AR cílená terapie končí rozvojem rezistentního, metastazujícího onemocnění – Zásadní otázky: • Co způsobuje nádorové onemocnění prostaty? • Je testování hladiny PSA vhodnou metodou pro screening? • Je bezpečné neléčit nádory prostaty? • Je možná léčba pokročilého karcinomu prostaty? Shrnutí