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1 Thérapies ciblées des cancers : Pr. Gilles VASSAL Directeur de la Recherche Clinique et Translationnelle Institut Gustave Roussy, Villejuif

2 Thérapies ciblées du cancer: Conséquences pour le biologiste et le pathologiste Gilles Vassal, Pr. MD, PhD

3 Cancer «maladie» de la communication cellulaire et du contrôle de la prolifération, dans un contexte d instabilité génétique - altérations des voies de signalisation - inactivation de voies d apoptose - instabilité génétique - promotion de l angiogenèse - altérations des régulateurs du cycle cellulaire Autant de cibles thérapeutiques potentielles 2

4 Développement des anticancéreux au XXème siècle Des milliers Des dizainesi 5-10% Plantes Chimie Autres Criblage In vitro Lignées De Cancers Humains Ex: Panel NCI In vivo Tumeurs Murines * Tumeurs Humaines Xéno greffées Phase I Dose Maximale Tolérée Phase II sur Données Phase I et Systé- matique Phase III bénéfice risque A M M Principalement des agents cytotoxiques 3

5 Développement des anticancéreux au XXème siècle Des agents cytotoxiques, tels que: Temozolomide GBM, Mélanome Topotecan Ovaire Irinotecan Colon Oxaliplatine Colon Capecitabine Sein Paclitaxel Sein, Ovaire Docetaxel Sein, Prostate, Vinorelbine Poumon 4

6 Développement des anticancéreux au XXIème siècle Séquençage du Génome Humain Techniques à haut-débit Génomique, Protéomique, Bioinformatique,.. Biologie des tumeurs anomalies génétiques et protéiques Cibles thérapeutiques potentielles, pour des médicaments plus ciblés 5

7 Développement des anticancéreux au XXIème siècle Réduire le taux d attrition? Accélérer le développement? Génomique Protéomique Séquençage Tests In Vitro - Vivo Phase I Phase II Preuve Patients t du dont la Phase III Concept Tumeur bénéfice *Dose Présente Optimale l anomalie Biologique Cible Cbe risque M A M Criblage Développement Biomarqueur(s) Librairie Chimique des médicaments ciblés et leur biomarqueurs 6

8 Développement des anticancéreux au XXIème siècle exemples de thérapies ciblées Exemples DCI Nom Cible (s) Indication(s) Trastuzumab Herceptine Her2-neu Sein Rituximab Mabthera CD20 Lymphome B Imatinib Glivec bcr-abl LMC/LAL c-kit GIST PDGFR GIST, DFSP Gefitinib Iressa EGFR Poumon Erlotinib Tarceva EGFR Poumon, GBM Cetuximab Erbitux EGFR Colon Panitumumab Vectibix EGFR Bevacizumab Avastin VEGF Colon Sorafenib Nexavar Raf, PDGFR, VEGFR Rein, Foie Sunitinib i ib Sutent Et bien d autres Everolimus, temsirolimus, crizotinib, vemurafenib 7

9 Noyau INHIBITEURS de TOPOISOMERASE AGENTS ALKYLANTS et PLATINANTS ADN Réplication ANTIMETABOLITES Thérapies ciblées (Anticorps et petites molécules): Inhibiteurs de récepteur tyrosine kinase,.. Bléomycine ARN Protéine Asparaginase POISONS du FUSEAU 8

10 EXAMPLE de Thérapie Ciblée Inhibiteurs de ALK 9

11 ALK - anaplastic lymphoma kinase Gene en 2p23 : 29 exons, bp Récepteur tyrosine kinase membranaire (superfamille des récepteurs à l insuline) Lymphome anaplasique grandes cellules (ALCL) t(2;5)(p23;q35) fusion NPM1-ALK fusion Tumeurs inflammatoires myofibroblastiques ré-arrangements 2p23 Cancer Poumon Non à Petites Cellules (NSCLC) 1-6 % avec fusion ALK-EML4 [inv(2)(p21p23)] p )] Neuroblastome familial et sporadique 20% avec amplifications ou mutations ALK 10

12 ALK fusion in NSCLC FISH* IHC *Green : ALK 5 ; red : ALK 3 NEJM 363,

13 PF (Crizotinib) 12

14 Réponse en phase 1 NSCLC ALK+ 48 y old female NSCLC with EML4-ALK Enrichissement de la phase 1 avec des patients NSCLC ALK+ NEJM 363,

15 Phase 1 And Extension PFS 6months = 72% 82 patients 47 PR + 1 CR (RR = 57%) + 27 SD 14

16 Crizotinib (XALKORI ) statut in ALK+ NSCLC PROFILE 1005 Phase II PROFILE 1007 Phase III vs docetaxel + permetrexed FDA approval 26 aout 2011 Drug + FDA approved test phase II data France: ATU depuis juillet 2011 EMA:under review Since august

17 Crizotinib Activity in ALCL? Phase I in children (Ongoing) 16

18 Male 28y NSCLC T4N3M1 PD after Chemo RR after crisotinib 5m PD pleural and lung Pleural sample : EML4- ALK deep sequencing (Illumina) confirmed by Sanger sequencing 17

19 Crizotinib : Leçons (1) ALK réarrangement = événement oncogénique majeur (oncogénique addiction) Id BCR-ABL, V600E b-raf raf,.. Mais pas toutes les cibles. Seulement 4% des cancers du poumon Segmentation des cancers fréquents en entités rares Et d autres pathologies rares 18

20 Crizotinib : Leçons (2) Accélération du développement AMM après 7 ans depuis lead compound, 5 ans après phase 1 Diagnostic moléculaire par FISH nécessaire à la prescription (AMM drug + biomarker) Tests alternatifs en cours d exploration Qualité du matériel tumoral Émergence rapide de résistance Nécessité de répéter le diagnostic moléculaire Accès répété à du matériel tumoral (alternatives) Accès pour tout patient au test et au médicament 19

21 28 plateformes Rapidité de mise en œuvre Assurance Qualité 20

22 Objectif: Un égal accès aux tests moléculaires En France En 2010 : 60 tests moléculaires tests pour patients Dont 14 tests pour thérapie ciblée examens pour patients Les plus fréquents: BCR-ABL testst 27% extérieurs K-ras tests 59% extérieurs EGFR tests 70% extérieurs Introduction de FISH ALK en

23 NSCLC en 2012 R aux EGFR inhibiteurs s aux EGFR inhibiteurs Trastuzumab? Vemurafenib? Inhibiteurs en dvpment Ci Crizotinib ib And more to come Multiplication des tests sur matériel éventuellement rare (biopsie), répétés dans le temps Place du Haut débit? 22

24 effects major in biological pathway Ding, Nature 2008 Rationnel pour combinaisons 23

25 Translational Research Laboratory SeqCAN approach (Ludovic Lacroix) Selected Candidates Genes for Sanger Seq. screening of >50 cancer driver genes Selection of about 400 sequencing systems targeting most mutated exons Covered over 90k bp & several thousands of putative mutations. 600ng for screening for 96 targets (FFPE ok) independent confirmation of each mutation Hanahan, Weineberg Cell

26 SeqCan targeted genes Tyrosine Kinase Receptor EGFR,ERBB2, ERBB4, MET, DDR2 KIT, PDGFRA, RET, ALK,FGFR2,FGFR3, KDR Map kinase Pathway Activator KRAS, HRAS, NRAS, BRAF, Pi3Kinase Pathway AKT1, PTEN, PIK3CA, PIK3R1,TSC1,TSC2 WNT Pathway, APC, CTNNB1 Other CDKN2Ap16,CDKN2Ap14,CDK4, RB1 FBXW7, TOP1,TOP2A, JAK2, TYK1 VHL ATM, TP53, STK11, SMARCB5, NOTCH1 On demand design with PI according to protocol needs (e.g In red the one retained for NSCLC) 25

27 NGS For Personalized Medicine Program Expectations Enlarged Number of targeted t genes 500 exons then 500 genes (then exome ) Increased sensitivity of analysis At least sensitivity for 10% of mutated cells (Sequencing over 200X) to be able to analyzed most of biopsies event with low percentage of tumor cells to control limit as much as possible false positive result to be controlled Increased Samples Throughput Compatible timeline with Clinic : 15 working days from samples reception to report including independent validation of mutations identified (alternative method or 2nd targeted run) 26

28 NGS For Personalized Medicine i Program challenges to be managed Low DNA quantities 1-2µg for sequencing and CGH plus controls Low Quality for many samples Short time-lines (15 working days) Including Histological control, processing of samples, Control and report Bioinformatic workflow annotations, Cut-off, complexity increasing with number of data, to be link with timelines 27

29 Médecine Personnalisée Guider le traitement par la biologie et par l image Pour définir le meilleur traitement pour chaque patient En prenant en compte les caractéristiques biologiques de sa tumeur (Portrait moléculaire) Et ses caractéristiques génétiques ET Offrir une prise en charge personnalisée 28

30 Traitement guidé par la biologie et par l image Portrait Moléculaire tumoral Tumeur Mr T. Tumeur Mr N. 1.CHOIX Biomarqueurs Et Imagerie Fonctionnelle 2.EVALUATION Précoce de l effet médicament biomarqueur 29

31 Thérapies ciblées enjeu = introduire la dimension moléculaire dans la stratégie thérapeutique Amplifications Mutations Expression (mrna, mirna, Proteines) Portrait Molé culaire Tumoral Imagerie A L G O R I T H M E Décision thérapeutique individuelle Médecine Personnalisée Imagerie 30

32 Flux de production des portraits moléculaires en clinique Cible = Max 15 jours ouvrables Biopsie Biobank Plateformes Bioinformatique Séquentielles At PD Qualité, BPL Plateformes dédiées CGHa Séquençage NGS FISH, IHC Portrait Moléculaire R C P RCP: réunion de concertation pluridisciplinaire moléculaire 31 31

33 Du domaine de la recherche Etude Biologique Essai Thérapeutique (consentement) (consentement) Portrait Moléculaire Tumoral RCP Décision Cible % Essai de Phase I ou II Selon la cible Pas de Autres essais Cible de Phase I ou II Modélisation Base de Données Clinico- Biologique Algorithmes Genes Candidats 32

34 Conséquences Assurer la transition recherche translationnelle et production d analyses Nouvelles techniques (rapidité d évolution) à mettre en œuvre selon BPL : plateformes dédiées à la clinique Garantir la Qualité de l échantillon Dimension bioinformatique et intégration aux données médicales Traçabilité Ré-évaluation permanente; partage des data bases Concertation avec les équipes médicales 33

35 IGR Molecular Cancer Medicine Program: the Team Medical &Scientific Lead Fabrice André - U981, DMD, Breast TB Jean Charles Soria - U091, SITEP, DMD Principal Investigators Benjamin Besse Lung TB, DMD, Operational Coordination Karim Fizazi Gilles Vassal CRD Genito-urinary TB, DMD Platforms and Labs Birgit Geoerger Nathalie Auger Biopathology Department PEdiatric TB&D, UMR8129 Thierry De Baere Radiologie interventionnelle Philippe Dessen Bioinformatics Group Jacques Grill Françoise Farace TR lab circulating cells Ludovic Lacroix- TR Lab molecular pathology Pediatric TB&D, UMR8129 Christophe Massard Vladimir Lazar Genomics Unit Philippe Vielh TR lab (IHC) and Biobank Clinical Research Division (CRD) Genito-urinary TB, DMD Caroline Robert Skin TB, DMD Nadia Amellal Clinical research operations Ellen Benhamou Biostatistics and Epidemiology Carole Lafontaine Sponsorship and Partnership, ; DMD, department of medical oncology TB, tumor board TR Lab, trans;ational Research Lab IHC, immunohistochemistry 34

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