Inhibiteurs de PARP. Anthony Gonçalves. MD, PhD

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1 Inhibiteurs de PARP Anthony Gonçalves MD, PhD Département d Oncologie Médicale Pharmacologie Moléculaire Institut Paoli-Calmettes Centre de recherche en cancérologie de Marseille, INSERM U891 Aix-Marseille Université Pharmacologie clinique et développement thérapeutique Master M2 Oncologie : Pharmacologie et

2 Introduction PARP et «DNA repair» = cibles thérapeutiques prometteuses Inhibition de PARP = Exemple emblématique de «synthetic lethality» Développement actuel nuancé Très dynamique dans les cancers ovariens En difficulté dans les cancers du sein et Développement

3 Concept de «Synthetic lethality» Une mutation du gène A ou du gène B n est pas léthale mais la mutation des 2 gènes conduit à la mort cellulaire. Gène A Gène B Pas d effet Pas d effet Pas d effet Mort cellulaire Drosophila Pseudoobscura (Dobzhansky Genetics 1946) Levures (Kaelin Nature Rev 2005) et Développement

4 «DNA repair» Lésions ADN très fréquentes - Tous les jours, plusieurs millions d événements lésionnels - Endogènes (erreur d «editing») et exogènes (UV, Rx, châleur, composés chimiques, ) - Réparation nécessaire sinon - Mort cellulaire - Instabilité génomique et cancérogénèse et Développement

5 «DNA repair» Pourquier et Robert, 2011, Bulletin du Cancer Lésions endogènes : Formation de sites abasiques Modifications oxydatives des bases Désamination de bases Méthylation de bases Mesappariements (mismatch) = erreur non corrigée de la DNA polymerase Lesions exogènes Dimères de base pyrimidiques ou puriques (UV) Adduits d hydrocarbures aromatiques ou alkylants Coupures doubles brins (Rx, Topo-i) et Développement

6 DNA Repair Détection arrêt du cycle et : Réparation ou Mort ou Tolérance (TLS, Translesion synthesis) Réparation Réparation par reversion directe (lésions O6-methylguanine et système MGMT, nitrosourées) Mismatch repair (MMR; MSH6-MSH2-MLH1: phénotype MSI des Cancers colorectaux héréditaires HNPCC) Nucleotide excision repair (NER; UV, alkylants et platines, fait intervenir les protéines XP-ERCC) Base excision repair (BER) Homologous recombination repair (HRR) Non-homologous end-joining (NHEJ) et Développement

7 DNA Repair Base excision Repair Lésion Simple Brin (LSB) Pourquier et Robert, 2011, Bulletin du Cancer - Base azotée altérée par un processus oxydatif endogène -ADN glycosylase élimine la base altérée - Reconnaissance du site abasique par APE1 (endonucléase) et création LSB - XRCC1, PARP1 recrutent polynucléotide kinase PNK -ADN polymerase β et ADN ligase III et Développement

8 DNA repair Homologous Recombination Repair Lésions double brin (LDB) Détection par les protéines ATM, ATR Arrêt du cycle cellulaire (CHK1, CHK2) H2AX = remodelage de la chromatine Complexe MRN à activité exonucléase + RPA intervention des protéines Rad51, BRCA1/2, XRCC2/3 pour resynthèse par DNA pol DNA ligase Pourquier et Robert, 2011, Bulletin du Cancer Hautement fidèle et Développement

9 DNA repair NHEJ Pourquier et Robert, 2011, Bulletin du Cancer Lésions double brin (LDB) Détection par les protéines ATM, ATR puis Ku70/80 (XRCC6/5) Intervention DNAPKcs et Exonucléase Artemis prépare les extrémités XRCC4 XLF ligase raccordent des extrémités de la cassure Peu fidèle et Développement

10 PARP? Poly(ADP-ribose) polymerase Famille d au moins 17 protéines La plus abondante PARP1 (85% de l activité PARP) Rôles multiples Le principal (PARP1-PARP2-PARP3) : réparation des Lésions simples brins (LSB) via le système Base Excision Repair (BER) Autres DNA repair (HRR et NHEJ) Autres : régulation transcriptionnelle, contrôle du cycle, métabolisme énergétique et Développement

11 PARP? En cas de LSB, PARP1 Se fixent sur LSB Catalysent la formation de Poly(ADP-ribose) (PAR) au niveau de protéines nucléaires acceptrices (Histones, topoisomérases, PARP) PAR = polymères chargés (-), dissocient histones et favorisent accès des protéines de la réparation BER (XRCC1, PNK, ADN polymérase, ADN ligase) et Développement

12 Synthetic lethality et inhibition de PARP et Développement

13 Nature, 2005 Concept de synérgie léthale ou léthalité synthétique et Développement

14 Sensibilité des cellules BRCA2 déficientes aux iparps et Développement

15 Sensibilité des cellules BRCA1 et 2 déficientes aux iparps et Développement Pas d impact sur les hétérozygotes

16 Foyers γh2ax Induits par iparp Foyers RAD51 = réparation par recombinaison homologue Absents si BRCA mut et Développement

17 LSB Réparation BER PARP Gonçalves, Bull Cancer In press, 2011 LSB iparp et BRCA-1/2 +/+ LDB Réparation HRR iparp BRCA wt PARP LSB iparp et BRCA-1/2 -/- LDB HRR déficiente = mort cellulaire et Développement iparp PARP BRCA mut

18 «BRCAness?» Un sous-groupe de tumeurs sporadiques avec des anomalies de le réparation par HRR - Mutations somatiques BRCA (cancer ovarien) - Méthylation promoteur BRCA - Amplification EMSY (code pour une BRCA-interacting protein et inhibe la transcription BRCA2) - Altérations d autres acteurs non-brca impliqués dans le DNA repair - Perte PTEN et dysfonction réparation LDB - RAD51, RAD54, ATM, ATR, FA - MRN (MRE11) et Développement

19 Les inhibiteurs de PARP 1980 inhibiteurs de Parp = chimiosensibilisant 1 ère génération: Nicotinamide et analogues (3AB) 2 ème génération : screening de catalogues chimiques Agent Inhibition Compagnie Route AZD2281 PARP 1 et PARP 2 Astra Zeneca Kudos IV / PO AG PARP 1 Pfizer IV BSI -201 PARP 1 Sanofi-Aventis BiPar IV ABT 888 PARP 1 et PARP 2 Abbott PO et Développement

20 IPARPs en clinique 3 approches 1- potentialisation CT/RT INHIBITION DE LA REPARATION DES LESIONS EN CONTEXTE NON SPECIFIQUE (toujours en cours de développement ) 2- Approche synergie léthale pure CONTEXTE FAVORABLE BRCA MUT OU EQUIVALENT (BRCAness) 3- approche mixte CT DNA DAMAGING + INHIBITION DE LA REPARATION+ CONTEXTE FAVORABLE et Développement

21 Approche synergie léthale Population «enrichie» en cas BRCA 1 ou 2 mut. N=60 Olaparib traitement oral (Kudos-AZ) Patients OV, sein, prostate, sarcome, colon 22 patientes BRCA1/BRCA2 mutés (plus 1 cas anamnèse familiale chargée) Objectifs primaires : tolérance, MTD, PK, PD Objectif secondaire : activité antitumorale et Développement

22 Approche synergie léthale Tolérance Toxicités limitantes (DLT) réversibles observées à 600 et 400 mg x 2/jour Fatigue G3 Somnolence G3 Thrombopénie G4 Dose recommandée pour la phase 2 : 400 mg x2/jour (MTD) 100 mg x2/jour (OBD) et Développement

23 Approche synergie léthale Activité antitumorale Uniquement dans le groupe «BRCA mutés» Bénéfice clinique : 63% (12/19) 23 cas BRCA mut ou AF ++: bénéf. clinique 12/19, 2 décès précoces, 2 Kc non BRCA associés. et Développement

24 Approche synergie léthale Preuves Pharmacodynamiques de la modulation de PARP et Développement

25 Approche synergie léthale Olaparib, Per os, Phase II, CSM pré-traités, mutés BRCA1/2 (n=54) Deux cohortes (A= 400 mg x 2/j; B= 100 mg x 2 /j) Mediane de 3 lignes pré-trt Toxicité modeste TR = 41% (cohorte A) et 22% (cohorte B) ICEBERG1 et Développement

26 Approche synergie léthale Olaparib, Per os, Phase II, ovaires pré-traités, mutés BRCA1/2 (n=56) Deux cohortes (A= 400 mg x 2/j; B= 100 mg x 2 /j) Toxicité modeste TR = 37% (cohorte A) et 13% (cohorte B) Réponses observées chez les patientes avec maladie sensible ou résistante au platine ICEBERG2 et Développement

27 Approche synergie léthale? Gelmon, abs,3002, ASCO 201O Olaparib, Per os, Phase II, tumeur séreuse ovarienne haut grade et CSM TPN Avec ou sans mutation et Développement

28 Approche synergie léthale? Gelmon, abs,3002, ASCO 201O Olaparib, Per os, Phase II, tumeur séreuse ovarienne haut grade et CSM TPN Avec ou sans mutation = réponses dans les cancers ovariens avec ou sans mutations = 0 réponse dans les CSM TPN mutées ou non!!! et Développement

29 Approche synergie léthale? et Développement

30 Approche synergie léthale? et Développement

31 Approche mixte Dent, abs 1018, ASCO 201O Olaparib + Paclitaxel Phase II, CSM TPN N=19 <2 lignes de CT PTX 90 mg/m²/sem 3 sem/4 et olaparib 200 mg 2 fois par jour Faisabilité hématologique TR = 37% SSP > 5 mois et Développement

32 Astra Zeneca Annonce qu il va focaliser le développement de l olaparib dans les cancers ovariens et Développement

33 PARP inhibitors and Triple Negative Metastatic Breast Cancer patients? TPN = ER/PR/HER2- Frequently Basal-like (70-75% of TPN, and viceversa) Supposed to be enriched in BRCA-mutated (BRCA-1, especially, are in 90% TPN) Supposed to have BRCAness phenotype (genomic instability, high level of genomic abnormalities) Poor outcome +++ et Développement

34 «PARP story» - épisode 2 CSM TPN et iparp Hypothèses : 1- TPN est le «surrogate» d un phénotype BRCAness 2- Addition d une CT «DNA-damaging» à un iparp devrait être synergique 3- BSI-201-iniparib activité iparp in vitro combinaison avec CT «DNA-damaging» faisable sans toxicité additionnelle et Développement

35 Approche mixte O Shaughnessy ASCO 2009 et N Engl J Med 2011 Cancer métastatique TPN (=120) Gemcitabine (1000 mg/m 2, i.v., J1, J8) Carboplatine (ASC 2, i.v., J1, J8) Cycle de 21 jours BSI-201 (5,6 mg/kg, i.v., J1, J4, J8, J11) Gemcitabine (1000 mg/m 2, i.v., J1, J8) Carboplatine (ASC 2, i.v., J1, J8) 1 ère ligne (65%) 2-3 ème ligne (35%) et Développement

36 Approche mixte Caractéristiques pré-thérapeutiques et Développement

37 Approche mixte O Shaughnessy ASCO 2009 et N Engl J Med 2011 et Développement

38 Approche mixte O Shaughnessy ASCO 2009 et N Engl J Med 2011 et Développement

39 Approche mixte O Shaughnessy ASCO 2009 et N Engl J Med 2011 et Développement

40 Phase III O Shaughnessy ASCO 2009 Design similaire à la Phase II et Développement

41 Phase III O Shaughnessy ASCO 2009 PFS, HR=0.65, p value < 0.01, puissance 90% OS, HR=0.66, p value < 0.04, puissance 90% et Développement

42 Phase III O Shaughnessy ASCO 2009 Déséquilibre DFI court dans le bras iniparib et Développement

43 Phase III O Shaughnessy ASCO 2009 Différence modeste en PFS et Pas de différence en SG et Développement

44 Phase III O Shaughnessy ASCO 2009 Pas de différence en TR et Développement

45 Phase III O Shaughnessy ASCO 2009 Analyse exploratoire, malades en première ligne Pas de différences! et Développement

46 Phase III O Shaughnessy ASCO 2009 Analyse exploratoire, malades en 2/3 lignes Tendances en PFS et OS? et Développement

47 Causes de l échec? 1- TPN hétérogènes Iniparib est-il un iparp? et Développement

48 Marqueurs prédictifs - Efficacité des PARPi et/ou de la dysfonction DNA-repair Même avec mutations BRCA, le taux de réponse est < 50% Autres paramètres? Signatures transcriptomique ou CGH arrays associées aux cancers du sein BRCA1-mut Signature transcriptomique BRCAness distinguant cancers ovariens BRCA1/2 versus cas sporadique, permet de distinguer tumeurs sensibles ou résistantes au platine? Tests fonctionnels (foyers RAD51 et H2AX)? Expression PARP1? et Développement

49 326 BC analyzed by DNA MA (260 with CGH) PARP1mRNA : is heterogeneously expressed is overexpressed in 58% of BC PARP1 overexpression correlated with 1q41 amplification et Développement

50 PARP mrna expression is higher in Basal-like BC, but is also found in other subtypes et Développement

51 High PARP mrna is associated with lower MFS and OS et Développement

52 IHC high PARP is associated with high pcr et Développement

53 IHC high PARP is associated with poor prognosis, in patients with non-pcr et Développement

54 Mécanismes de résistances Yap et al Mutations secondaires BRCA1/2, restaurent la fonction BRCA Pompes à efflux (PgP)? Surexpression d autres protéines du DNA repair, de la proliferation ou de la survie? Mutations PARP? et Développement

55 Surexpression de PARP dans les CSC de cancer du sein MDA-MB 436 Cellules ALD+ MDA-MB 436 Cellules ALD- Gilabert et al, 2011 SABCS meeting MALDI-TOF MS = PARP!!! et Développement

56 Conclusion Now this is not the end. It is not even the beginning of the end. But it is, perhaps, the end of the beginning. Sir Winston Churchill, Novembre 1942, discours à l issue de la Bataille d Angleterre. et Développement