phase 1 studie betreffend panobinostat und imatinib in patienten mit behandlungsresistenten,...

Translationale Forschung bei GIST

HDAC-Hemmung bei GISTVom Labor in die Klinik

Prof. Dr. Sebastian BauerInnere Klinik (Tumorforschung)

Folie 2 Titel2 01.05.2023

Übersicht

• Was ist translationale Forschung?

• Was sind Krankheitsmodelle und wozu dienen sie?

• Wozu dienen Tumorproben?

• Vorstellung aktueller Projekte der „Translationalen Sarkomforschung“ (AG Bauer)

Folie 3 Titel3 01.05.2023

• Schnittstelle zwischen Labor und Klinik

• „Übersetzung“ prä-klinischer Ergebnisse in klinische Studien

Grundlagenforschung Translationale Forschung Klinische Forschung

Was ist translationale Forschung?

Folie 4 Titel4 01.05.2023

• Krankheitsmodelle• Krebs-Zelllinien

• Mäuse

• Tumorproben• Biopsien

• OP-Tumorproben

• Paraffin Proben (Archiv)

• Blutproben

Was sind unsere Werkzeuge?

Folie 5 Titel5 01.05.2023

• Zelllinien als Krankheitsmodell

• „Krebsforschung in der Petrischale“

PatientGIST

Glivec resistent

TumorprobeGIST

Glivec resistent

ZelllinieGIST

Glivec resistent

Entfernung des Tumors

Aufbereitung+ Nährmedium

Was sind Zelllinien?

Folie 6 Titel6 01.05.2023

Erforschung neuer Medikamente

Gezielte Mutation

Genetische Untersuchungen

Erforschung von Resistenzmechanismen

Wozu brauchen wir Zelllinien?

Folie 7 Titel7 01.05.2023

Erforschung neuer Medikamente

Behandlung von Zellen mit neuem

Medikament(3 Tage)

Messung der verbliebenen

Zellen

Auswertung der Daten

Wozu dienen Zelllinien?

Folie 8 Titel8 01.05.2023

Erfolgreiche Behandlung von Krebszellenin Petrischale

Klinische Studie???

Was kommst danach?

Folie 9 Titel9 01.05.2023

Behandlung von Krebszellenmit Zucker

Zucker heilt den Krebs!!!

Die Dosis macht das Gift!

Folie 10 Titel10 01.05.2023

AntitumoraleWirkung

Starke Nebenwirkungen /nicht zu erreichen

Keine Wirkung

Konzentration des Medikamentes im Blut/ im Tumor

Therapeutisches Fenster

Das therapeutische Fenster

Folie 11 Titel11 01.05.2023

Injektion von Zellen unter die

Haut

Behandlung mit neuem

Medikament

GIST ZelllinieGlivec resistent

Das Mausmodell

Folie 12 Titel12 01.05.2023

Medikamentunwirksam

Wachstumsstopp Heilung

Das Mausmodell

Folie 13 Titel13 01.05.2023

Erfolgreiche Behandlung im Mausmodell

(in vivo)

Klinische Phase I Studie

Phase II Studie

Phase III Studie

Zulassung des neuen Medikamentes für die

Behandlung Glivec resistenter GIST

VielversprechendeErgebnisse in

Zelllinien(in vitro)

Erfolgreiche Translation

Folie 14 Titel14 01.05.2023

VielversprechendeErgebnisse

(in vitro)

Erhebung von Daten im Labor 2007-2009

„Translationale Sarkomforschung“ in der Praxis

Erfolgreiche Behandlung (in vivo)

Klinische Phase I Studie

Folie 15 Titel15 01.05.2023

Erfolgreiche Behandlung (in vivo)

Klinische Phase I Studie

Erhebung von Daten im Labor 2007-2009

Qualität der Daten + Vorliegen von

ausreichend in vivo Daten

Panobinostat + Glivec in TKI-refraktären GIST

am WTZ + Helios Kliniken Berlin

VielversprechendeErgebnisse

(in vitro)

„Translationale Sarkomforschung“ in der Praxis

Folie 16 Titel16 01.05.2023

VielversprechendeErgebnisse

(in vitro)

Klinische Phase I Studie

Einschluss von GIST Patienten in p53-

Aktivator Studie bei soliden Tumoren am

WTZ

„Translationale Sarkomforschung“ in der Praxis

Folie 17 Titel17 01.05.2023

• DKTK-Kooperation mit Uni Heidelberg (DKFZ)

• OP-Tumorproben werden „gesammelt“• Genetisch genau untersucht sequenziert

• Auftretende Mutationen werden an weiteren Tumorproben (Paraffin-Archiv) untersucht

• Auftretende Mutationen an Zelllinien nachvollziehen + untersuchen

• Ergibt sich ein Ansatzpunkt für neue Therapie?

Wozu dienen Tumorproben?

„Translationale Sarkomforschung“ in der Praxis

Ex 11

Ex 13

Ex 9

Ex 17G

rb2

Ras

RAFRAF

MEKMEK

MAPK/ERK1/2MAPK/ERK1/2

P85-PI3K

PP

P P PP P

PDK1/2

PP

P

P

PIP3PP

P

P

PIP3

AKTAKT

mTORmTOR

p70S6Kp70S6K

S6S6

Kern

Cytoskeletal proteins

MYC

STAT1

STAT3

JAK2

?

?

?

apoptosis

Ex 11

Ex 13

Ex 9

Ex 17

Ex 11

Ex 13

Ex 9

Ex 17

translation off Proliferations-Stop

GIST signaling

Ex 11

Ex 13

Ex 9

Ex 17G

rb2

Ras

RAFRAF

MEKMEK

MAPK/ERK1/2MAPK/ERK1/2

P85-PI3K

PP

P P PP P

PDK1/2

PP

P

P

PIP3PP

P

P

PIP3

AKTAKT

mTORmTOR

p70S6Kp70S6K

S6S6

Nucleus

Cytoskeletal proteins

MYC

STAT1

STAT3

JAK2

?

?

?

Ex 11

Ex 13

Ex 9

Ex 17

Ex 11

Ex 13

Ex 9

Ex 17

on

off

Proliferations-Stopapoptosis

GIST signaling

translation off

Ex 11

Ex 13

Ex 9

Ex 17G

rb2

Ras

RAFRAF

MEKMEK

MAPK/ERK1/2MAPK/ERK1/2

P85-PI3K

PP

P P PP P

PDK1/2

PP

P

P

PIP3PP

P

P

PIP3

AKTAKT

mTORmTOR

p70S6Kp70S6K

S6S6

Nucleus

Cytoskeletal proteins

MYC

STAT1

STAT3

JAK2

?

?

?

Ex 11

Ex 13

Ex 9

Ex 17

Ex 11

Ex 13

Ex 9

Ex 17

on

off

SCF

Proliferations-Stopapoptosis

GIST signaling

translation off

Ex 11

Ex 13

Ex 9

Ex 17G

rb2

Ras

RAFRAF

MEKMEK

MAPK/ERK1/2MAPK/ERK1/2P

Nucleus

Cytoskeletal proteins

P

MYC

P85-PI3K

PP

P P PP P

PDK1/2

PP

P

P

PIP3PP

P

P

PIP3

AKTAKT

mTORmTOR

p70S6Kp70S6K

S6S6

STAT1

STAT3

JAK2

?

P

PP

P

P

P

P

P

translation on proliferation on

?

?

No apoptosis

Ex 11

Ex 13

Ex 9

Ex 17

Ex 11

Ex 13

Ex 9

Ex 17

on

off

SCF

ATP

GIST signaling

Ex 11

Ex 13

Ex 9

Ex 17G

rb2

Ras

RAFRAF

MEKMEK

MAPK/ERK1/2MAPK/ERK1/2

P85-PI3K

PP

P P PP P

PDK1/2

PP

P

P

PIP3PP

P

P

PIP3

AKTAKT

mTORmTOR

p70S6Kp70S6K

S6S6

Nucleus

Cytoskeletal proteins

MYC

STAT1

STAT3

JAK2

?

?

?

Ex 11

Ex 13

Ex 9

Ex 17

Ex 11

Ex 13

Ex 9

Ex 17

on

offGlivec

Proliferation stopped

ATPGLIVEC

apoptosis

GIST signaling

translation off

Folie 23 Titel

23 01.05.2023 Panobinostat and Imatinib in GIST

mOS:18mo at time of resistance to IM and SU

MetaGIST-analysis: J Clin Oncol. 2010 Mar 1;28(7):1247-53Falkenhorst et al DGHO 2015

Hintergrund: Imatinib Resistenz bei >80% of patients

Folie 24 Titel

24 01.05.2023 Bauer

HintergrundKein Medikament hemmt alle Mutationen

Exon 13/14 Exon 17

Garner, Clin Cancer Res. .1397.2014

Folie 25 Titel

25 01.05.2023 Panobinostat and Imatinib in GIST

Ex 11

Ex 13

Ex 9

Ex 17

Ex 11

Ex 13

Ex 9

Ex 17

Ex 11

Ex 13

Ex 9

Ex 17

GIST Growth & Survival Pathways

GRB2

AKT

MTOR

p70S6K

S6

4EBP1

eIF4E

P P P PPDK1

PTEN

x x

Cytoplasmickinases

ABL, SRC, PKCs…

Ras

Raf

MAPK

KITPDGFRA

VEGFR(RTK)

VEGF-A

HSP90

PKCtheta

PI3K

MEK

Ex 11

Ex 13

Ex 9

Ex 17

Ex 11

Ex 13

Ex 9

Ex 17

HDAC

ECD

JMD

KD1

KD2

Other RTKs

FLT3, FGFR,…

direct KIT-inhibitors (ATP-competing)

indirect inhibition

KIT-stabilization

KIT transcription (?)

direct KIT-inhibitors(allosteric)

Strategien gegen die Resistenz

KIT-independentdrivers?

Tumor-host?

CombinationSequence

Folie 26 Titel

26 01.05.2023 Panobinostat and Imatinib in GIST

Rationale for HDACI bei GIST?

Bali et al, JBC 2005 280 (29): 26729-34

HDACI wirkt gegen CML – auch gegen die Resistenzen

Folie 27 Titel

27 01.05.2023 Panobinostat and Imatinib in GIST

Effekt von HDACi auf GIST

HDAC-Inhibitor

GIST882(IC50)

GIST48IC50

LBH589 .09µM .09µMTSA .50µM .32µMSAHA 3.50µM 2.20µMNaB 3200.00µM 2200.00µMValproic acid 3000.00µM 5300.00µM

• HDACI hemmen das Wachstum bei niedrigen Dosen• Hemmung unabhängig vom Mutationsstatus

Folie 28 Titel

28 01.05.2023 Panobinostat and Imatinib in GIST

HDACI – was passiert in der Zelle

HDACI hemmen KITNicht nur sondernZerstören es...

Folie 29 Titel

29 01.05.2023 Panobinostat and Imatinib in GIST

Cell line Mutation IC50

GIST882 Exon 13 IM-sens. 3.5µM

GIST48 Exon 11/17 IM-resis. 2.2µM

GIST62 Exon 11, KIT neg IM-resis. >10µM

GIST522 Exon 11, KIT neg IM-resis. >10µM

Cel

l via

bilit

y

SAHA

GIST 48

GIST 62GIST 522

GIST 882

RationaleHemmung aller GIST, egal ob mutiert (außer

Folie 30 Titel30 01.05.2023

Mühlenberg et al, Cancer Res 2009

Wie funktionieren HDAC?

Folie 31 Titel31 01.05.2023

Investigator-initiated trial (Essen / Berlin), grant by Novartis Primary EP: Maximal verträgliche Dosis

2ndary EP: Sicherheit

Medikamentenspiegel

Effektivität

Phase I – Studie Panobinostat plus Imatinib

Folie 32 Titel32 01.05.2023

Imatinib 400mg qd

LBH589 20mgThree times / week3weeks / 1 week off

LBH589 20mgThree times / week3weeks / 1 week off

1 2 3 4Week: Visit:

PK/BMECG

CT

5 6 7 80dose finding

9 10

(low-dose PET-CT)

Trial design

Folie 33 Titel

33 01.05.2023 Panobinostat and Imatinib in GIST

N=12 patients 8 Männer / 4 Frauen Medianes Alter: 56 Jahre Median pretreatment: 5 (4-11); IM and SU pretreatment

in all patients; nilotinib (n=6), sorafenib (n=6) Median ECOG: 0 (0-1) Prim mut: KIT: Ex 11: n=5 Ex 9: n=2 Ex13:

n=1

PDGFRA: Ex 12: n=1 Ex 18: n=1

WT: n=2

Welche Patienten behandelt?

Folie 34 Titel

34 01.05.2023 Panobinostat and Imatinib in GIST

2 DLTs bei (30mg):

Schwerer Plättchenmangel Dose level 1 = MTD

Most common °III/IV toxicities: thrombocytopenia, neutropenia, nausea, emesis

Common AE`s: thrombocytopenia, fatigue, nausea/vomiting, diarrhoea, dizziness

Viele Nebenwirkungen in Woche 3

Nebenwirkungen

Folie 35 Titel

35 01.05.2023 Panobinostat and Imatinib in GIST

HDAC Hemmung im Blutnachweisbar

Folie 36 Titel

36 01.05.2023 Panobinostat and Imatinib in GIST

Medikamentenspiegel – was bringts?

Folie 37 Titel

37 01.05.2023 Panobinostat and Imatinib in GIST

12 patients evaluable for PET after 3 weeks of combination

1 had mPR, 7 had mSD and 3 had mPD

Longest treatment duration: 17 weeks (median: 6wks)

No objective radiological remission

Subtle shrinkage in single lesions

Wirksamkeit im PET

Folie 38 Titel

38 01.05.2023 Panobinostat and Imatinib in GIST

Wirksamkeitsbeurteilung (PET)

5. Linientherapie; metabolische partielle Remission

Folie 39 Titel

39 01.05.2023 Panobinostat and Imatinib in GIST

Wie sinnvoll ist die Blutmessung? (Biomarker)

Sind Plasmaspiegel ausreichend hoch?

Fragen zurück ins Labor?

Folie 40 Titel

40 01.05.2023 Panobinostat and Imatinib in GISTBauer et al, BJC 2014

Phase-I panobinostat plus IM bei GISTVery sensitiveAs early as 5nM

Long exposure:Reactivation

Clinical dosesMeaningfuladditive

Folie 41 Titel

41 01.05.2023 Panobinostat and Imatinib in GIST

HDAC spielen bei der Regulation von KIT eine Rolle HDACi haben Imatinib-unabhängige Mechanismen Verträglichkeit mit dem geprüften Schema so-so Hinweis für klinische Wirksamkeit Wirksamkeit bei stark vorbehandelten Patienten

Weitere Studie: Krankheits-spezifischer Effekt

Summary

Folie 42 Titel

42 01.05.2023 Panobinostat and Imatinib in GIST

Danke an Alle, die mitgemacht haben!

Sarkomzentrum Essen

Sebastian Bauer

Marit Ahrens

Mathias Hoiczyk

Thomas Mühlenberg

Susanne Simon

Ralf Hilger

James Nagarajah

Florian Grabellus

Max Scheulen

Martin Schuler

Sarkomzentrum Berlin/BB

Peter Reichardt

Daniel Pink

Anette Reichardt

Simone Micheel

Novartis

Anette Pustowka

Ulrike Haus

Folie 43 Titel

43 01.05.2023 Panobinostat and Imatinib in GIST

• Untersuchung der genetischen Heterogenität bei GIST

• Wirkstoff-Bibliothek-Screen gegen TKI-resistente GIST

• PI3K-Inhibition bei Leiomyosarkomen in vivo

• Kombination von Immuntherapie, Zellzyklusinhibition und Strahlentherapie bei Dedifferenzierten Liposarkomen

Aktuelle Projekte

Folie 44 Titel

44 01.05.2023 Panobinostat and Imatinib in GIST

GIST mit sekundärer Glivec Resistenz zeigen hohen Grad an genetischer Heterogenität

Wardelmann et al, Lancet Oncol 6(4): 249–251, Debiec-Rychter et al Gastroenterology 2005;128:270–279, Heinrich et al, J Clin Oncol. 2006 Oct 10;24(29):4764-74. .

D820E

insertion Exon 9

N822K

D816E

Untersuchung der genetischen Heterogenität bei GIST

Folie 45 Titel

45 01.05.2023 Panobinostat and Imatinib in GIST

Genetisch heterogener GIST

Untersuchung der genetischen Heterogenität bei GIST

Glivec sensibel(exon 11)

Glivec resistentSutent sensibel

(Exon 11+13)

Glivec resistentSutent resistent

(Exon 11+17)

Glivec resistentSutent resistent

(Exon 11+18)

Gliv

ec

Folie 46 Titel

46 01.05.2023 Panobinostat and Imatinib in GIST

Maus A (Kontrolle, unbehandelt) Maus B (5 Wochen Imatinib)

Untersuchung der genetischen Heterogenität bei GIST

Folie 47 Titel

47 01.05.2023 Panobinostat and Imatinib in GIST

Wirkstoff-Bibliothek-Screen gegen TKI-resistente GIST

Wirkstoff-Bibliothek der AG Prof. D. Rauh (TU-Dortmund)

• 1,500 Substanzen

Folie 48 Titel

48 01.05.2023 Panobinostat and Imatinib in GIST

Wirkstoff-Bibliothek-Screen gegen TKI-resistente GIST

Workflow

Behandlung 1µM

Wirkstoff-Bibliothek384-well Platte

Glivec-resistente GIST-ZelllinienGIST-T1D816E GIST-T1D820A

GIST48B

96-well Platte

Folie 49 Titel

49 01.05.2023 Panobinostat and Imatinib in GIST

Wirkstoff-Bibliothek-Screen gegen TKI-resistente GIST

Folie 50 Titel

50 01.05.2023 Panobinostat and Imatinib in GIST

Wirkstoff-Bibliothek-Screen gegen TKI-resistente GIST

Ausblick

• Untersuchung aller 1500 Wirkstoffe

• Chemische Charakterisierung von Kandidaten-Substanzen

• Chemische Optimierung

• Evaluation optimierter Wirkstoffe

• In vivo Testung vielversprechender Wirkstoffe

Folie 51 Titel

51 01.05.2023 Panobinostat and Imatinib in GIST

Zusammenfassung

• Mühsam, Langwierig, Teuer

• Spannend, Erfolgreich

• Fast ausschließlich im Akademischen Umfeld möglich

• Unabdingbar um neue Medikamente zur Behandlung von Sarkomen verfügbar zu machen

Translationale Sarkomforschung ist..

sebastian.bauer@uk-essen.dewww.sarcoma.eu Sarkomzentrum Phase I

www.sarkomtour.de