GAETANO LANZETTA

UNITA’ FUNZIONALEDI ONCOLOGIA

INI- GROTTAFERRATA – ( RM )

Pegfilgrastim, filgrastim,lenograstin: esistono problematiche di

distribuzione, interazione ed efficacia nell’epoca delle terapie target?

• NEUTROPENIA• G-CSF • G-CSF-R• JAK-STAT• G-CSF/G-CSFR - JAK/STAT AND TARGET

THERAPY

Pegfilgrastim, filgrastim,lenograstin: esistono problematiche di distribuzione, interazione ed

efficacia nell’epoca delle terapie target?

• NEUTROPENIA• G-CSF • G-CSFR• JAK-STAT• G-CSF/G-CSFR - JAK/STAT AND TARGET THERAPY

Pegfilgrastim, filgrastim,lenograstin: esistono problematiche di distribuzione, interazione ed

efficacia nell’epoca delle terapie target?

5

6SVILUPPO STORICO DELLA CHEMIOTERAPIA ANTINEOPLASTICA (I)

1945

1950

1955

1960

1965

1970

Mecloretamina

Metotrexato6-MercaptopurinaBusulfan

ClorambucilCiclofosfamide

Vinblastina, vincristinaFluorouracile, actinomicina DMelfalan

Procarbazina, 6-tioguaninaCitosina arabinosideAdriamicina

Prima chemioterapia adiuvante con actinomicina D nel tumore di Wilms

da G. Bonadonna, 1999 (modificata)

Bleomicina, dacarbazina

7SVILUPPO STORICO DELLA CHEMIOTERAPIA ANTINEOPLASTICA (II)

1975

1980

1985

1990

1995

CCNU, BCNU, cisplatino

Etoposide, mitoxantrone

CarboplatinoIfofosfamide + MESNA

Paclitaxel, docetaxelTopotecan, irinotecanGemcitabinaOxaliplatino

Trapianto autologo con GM-CSFEspansione chemioterapia primaria

da G. Bonadonna, 1999 (modificata)

CMF adiuvante nel ca. mammarioTerapia adiuvante nell’osteosarcomaTrapianto di midollo osseoPVB nei tumori del testicolo

Inizio chemioterapia primaria invari tumori solidi resecabili

2000

Terapia antiemetica

TrastuzumabCetuximabRituximabImatinib mesilatoGefitinib

Chemioterapia mirata molecolare (GIST)

Neutropenia indotta da chemioterapia

La chemioterapia sopprime il sistema ematopoietico alterando i meccanismi di difesa dell’ospite:

• Evento comune nei pz trattati con chemioterapia

‐ 20‐40% dei pz con neoplasie solide

‐ 50‐70% dei pz con neoplasie ematologiche

• La DURATA ed il GRADO della neutropenia:

condizionano il rischio infettivo nei confronti di batteri e miceti

possono ritardare o richiedere la riduzione  dei chemioterapici

e quindi influenzare la prognosi

• E’ la più importante tossicità dose-limitante

Linee guida ASCO 2006/ AIOM 2009

Tossicità ematologica (G3-4) di alcuni schemi di chemioterapia

Anemia Neutropenia Trombocitopenia

FEC 100 1% 25% n.d.

TAC 4% 66% 2%

PEB n.d. 59% (G4) 14%

CMF classico n.d. 78% 4%

Gemox (pancreas) 6% 20% 14%

FOLFOX-4 (adiuvante) 1% 41% 2%

FOLFOXIRI 3% 50% 2%

EOX 9% 28% 5%

DCF 18% 82% 8%

M-VAC 18% 82% 21%

Carboplatino e paclitaxel 6% 37% 13%

Cisplatino e vinorelbina(adj.)

14% 85% 3%

Topotecan 42% 89% 58%

Risk factors for chemotherapy-induced neutropenia and its complications identified from published clinical prediction models.

Lyman G H et al. The Oncologist 2005;10:427-437

>85% DOSE

<85% DOSE

CONTROL

>85% DOSE

<85% DOSE

CONTROL

Bonadonna et al., N England J Med 332:901-906, 1995

Relapse-Free Survival Overall Survival

REDUCED DOSE INTENSITY

Valutazione del rischio in base al regime chemioterapico

G-CSF può essere utilizzato

PROFILASSI PRIMARIA della Neutropenia

PROFILASSI SECONDARIA della Neutropenia

TERAPIA della Neutropenia

Somministrazione di G-CSF dopo chemioterapia in un paziente cheha già avuto un episodio di FN in precedente ciclo chemioterapico

Somministrazione di G-CSF dopo chemioterapia, ma prima della comparsa della neutropenia

• NEUTROPENIA• G-CSF • G-CSFR• JAK-STAT• G-CSF/G-CSFR - JAK/STAT AND TARGET THERAPY

Pegfilgrastim, filgrastim,lenograstin: esistono problematiche di distribuzione, interazione ed

efficacia nell’epoca delle terapie target?

Citochine:

- Possono avere una funzione di stimolazione e di inibizione dell’emopoiesi

- Sono classificate a seconda del livello differenziativo e del potenziale proliferativo delle loro cellule bersaglio in:

• fattori specifici per una linea maturativa stimolano cellule già commissionate

• fattori linea- non specifici agiscono su progenitori emopoietici

• fattori che inducono in ciclo cellulare progenitori più primitivi

- Le diverse fasi dell’emopoiesi sono indotte dalla contemporanea presenza di diverse citochine

Microambiente midollare• Non ha funzione soltanto di supporto permissivo, ma anche di 

regolazione.

• Interazione tra  le cellule emopoietiche, tra cellule emopoietiche e matrice midollare, tra cellule emopoietiche e citochine che permette un corretto svolgimento dell’emopoiesi

• C’è una distribuzione spaziale non‐random delle cellule staminali e della loro progenie nei rapporti con la struttura vascolare

• “Nicchie emopoietiche”: due entità anatomo‐funzionali responsabili del mantenimento e proliferazione  delle cellule staminali emopoietiche :

1. Nicchia endosteale ( osteoblasti, osteoclasti e cellule mesenchimali) ed è localizzata a livello dell’ endosteo: assicura la quiescenza cinetica e l’ auto mantenimento delle cellule staminali 

2. la “nicchia vascolare”, ( cellule sinusoidali endoteliali e periciti): regola i meccanismi di maturazione e mobilizzazione in circolo delle cellule staminali  emopoietiche

LE CELLULE STAMINALI HANNO LA CAPACITÀ DI MIGRARE DA UNA NICCHIA A L’ ALTRA

Molecole di regolazione delle due nicchie

Moore KA Science, 2006

Ruolo citochine nella differenziazione

G-CSF è la sola citochina che controlla l’ultimo

step di maturazione dei neutrofili

I FATTORI DI CRESCITA

SONO TUTTI UGUALI …..…?

FILGRASTIM PEGILATOLENOGRASTIM

FATTORI DI CRESCITA MIELOIDI

GM-CSF (granulocyte-macrophage colony- stimulating factor)

G-CSF (granulocyte colony- stimulating factor):- 3 forme:

•Filgrastim (non glicosilato): Granulokine, Neupogen

•Lenograstim (glicosilato): Granocyte, Myelostim, Refludan

•Pegfilgrastim (filgrastim pegilato):

Neulasta, Neupopeg

FILGRASTIM

• Proteina NON glicosilata di 18,8 kDa ottenuta per espressione eterologa in cellule di E.Coli trasformate con un plasmide contenente il gene umano G-CSF

• Si lega ad uno specifico recettore (G-CSFR) presente sulle cellule emopoietiche

• Stimola:– Proliferazione– Differenziazione– Chemiotassi– Fagocitosi– Citotossicita’

FILGRASTIM: ASSORBIMENTO

Una singola dose sottocutanea di 0,5 MU/kg (5 µg/kg) ha indotto concentrazionimassime nel siero dopo un tmax di 4,5 ± 0,9 ore (media ± DS).

FILGRASTIM: DISTRIBUZIONE

Il volume di distribuzione nel sangue è approssimativamente di 150 ml/kg.Dopo somministrazione sottocutanea delle dosi raccomandate, le concentrazionisieriche si sono mantenute a valori superiori a 10 ng/ml per 8 - 16 ore. Esisteuna correlazione lineare positiva tra la dose e la concentrazione siericadifilgrastim, sia dopo somministrazione endovenosa, sia dopo somministrazionesottocutanea.

FILGRASTIM: ELIMINAZIONE• L’eliminazione del filgrastim è non lineare rispetto alla dose, la

clearance nel siero diminuisce con l’aumento della dose.

• Il filgrastim viene eliminato principalmente tramite unmeccanismo di clearance mediata dai neutrofili, che si satura adalte dosi. Tuttavia, la clearance nel siero aumenta con lesomministrazioni ripetute, mentre aumenta la conta dei neutrofili.

• L’emivita di eliminazione sierica mediana (t1/2) del filgrastim dopodosi sottocutanee singole è stata compresa tra 2,7 ore (1,0MU/kg,10 µg/kg) e 5,7 ore (0,25 MU/kg, 2,5 µg/kg) ed èaumentata, dopo 7 giorni di somministrazione, fino a 8,5 - 14 ore,rispettivamente.

DIFFERENZE CLINICHE

FILGRASTIM versus LENOGRASTIM

DIFFERENZE PRECLINICHE

DIFFERENZE CHIMICHE

DIVERSI G-CSF POSSONO AVERE EFFETTI DIVERSI?

FILGRASTIM & biosimilari:Not glycosilatedProduced by Esch. Coli

LENOGRASTIM:GlycosilatedProduced by CHO*cells

• origine• Sequenza aa• glicosilazione

*Chinese Hamster ovary

Myelostim Filgrastim

EFFETTO CHIMICO della GLICOSILAZIONE

PEGFILGRASTIM

• Filgrastim come molecola “centrale”

• PEG lineare di 20K

• Peso molecolare di 40K

• Legame a livello N-terminale mediante legame covalente

• Le dosi sono riferite alla sola componente proteica

PROPRIETÀ DEL PEG IMPORTANTI AI FINI DELLE APPLICAZIONI FARMACEUTICHE

CH3O

HnO

OO

OO

OO

O( )Solubile in acqua

Occupa in ambiente acquoso un volume abbastanza grande (10 volte il volume di una proteina di simile peso molecolare)

Relativamente inerte dal punto di vista fisiologico e con un profilo tossicologico favorevole

Non immunogenico

LA PEGHILAZIONE DI FILGRASTIM RENDE POSSIBILE UNA SOLA SOMMINISTRAZIONE PER CICLO DI

CHEMIOTERAPIA

Somministrazione giornaliera

Una dose per ciclo di chemioterapia

Filgrastim

Pegfilgrastim

Struttura molecolare

Polietilenglicole(PEG)

Struttura molecolare

• NEUTROPENIA• G-CSF • G-CSFR• JAK-STAT• G-CSF/G-CSFR - JAK/STAT AND TARGET THERAPY

Pegfilgrastim, filgrastim,lenograstin: esistono problematiche di distribuzione, interazione ed

efficacia nell’epoca delle terapie target?

FUNZIONE G-CSF

Indurrela differenziazione

delle staminali (HSC)

Espansione del pool mitotico

Mobilizzazionedel pool post

mitotico

Attivazionedei neutrofili

periferici

Supporta la neutropoiesi con 4 diversi meccanismi

• NEUTROPENIA• G-CSF • G-CSFR• JAK-STAT• G-CSF/G-CSFR - JAK/STAT AND TARGET THERAPY

Pegfilgrastim, filgrastim,lenograstin: esistono problematiche di distribuzione, interazione ed

efficacia nell’epoca delle terapie target?

The majority of cytokine receptors use three JAK combinations

Peter J.Murray  The Journal of Immunology . Brief reviews

Roles of Cytokine Receptors, JAKs-STATs and SOCS

1.CYTOKINE and CYTOKINE RECEPTORS

plays a key role in blood and immune cells.– Hematopoietin Receptors : the largest cytokine receptor family

2.JAKs

– JAK : Tyrosine Kinase (Cytoplasmic Protein)– 4 JAKs have been identified in mammals : JAK1, JAK2, JAK3, TYK2– Activation by Cytokine Receptor

3.STATs

– STAT : Transcriptional Factor– 7 STAT family members have been identified in mammals: STAT1, STAT2, STAT3,

STAT4, STAT5a, STAT5b, STAT6– regulate gene expression

4.SOCS genes (The suppressor of cytokine signaling)

– SOCS :encoded Protein – 8 mammalian SOCs have been identified : SOCs1~7,Cis (cytokine-inducible SH2

protein)– generally act in a negative feedback loop to suppress further signaling

• EMOPOIESI • CITOKINE• G-CSFR• NEUTROPENIA• JAK-STAT• G-CSF• G-CSF- G-CSFR -JAK/STAT AND TARGET THERAPY

Pegfilgrastim, filgrastim,lenograstin: esistono problematiche di distribuzione, interazione ed efficacia nell’epoca delle terapie target?

L’uso del G-CSFpuò e come

influenzare l’efficacia delle moderne

targeted therapies ?

AL MIO SEGNALE “RECETTORIALE”

SCATENATE L’INFERNO

EFFECTS OF BLOCKADE OF EGFR -SIGNALING

Anti-VEGF antibody Avastin prevents the interaction of VEGF with its receptors

Shrinkingtumour

Regressing vasculature

ALK Pathway

1. Inamura K et al. J Thorac Oncol 2008;3:13–17 2. Soda M et al. Proc Natl Acad Sci U S A 2008;105:19893–19897Figure based on: Chiarle R et al. Nat Rev Cancer 2008;8(1):11–23; Mossé YP et al. Clin Cancer Res 2009;15(18):5609–5614; and Data on file. Pfizer Inc.

*Subcellular localization of the ALK fusion gene, while likely to occur inthe cytoplasm, is not confirmed.1,2

TranslocationOr

ALK ALK fusion protein*

Tumor cellproliferation

Inversion

Cell survival

PI3K

BAD

AKT

STAT3/5

mTOR

S6K

RAS

MEK

ErK

PLC‐Y

PIP2

IP3

Elevati livelli di G‐CSF sono stati riportati in molti tumori solidi a sono stati associati a 

severa leucocitosi e severa prognosi

Granger JM, Kontoyiannis DP (2009). Cancer 115 (17): 3919‐3923.

G‐CSF è il più importante mediatore dell’espansione e della mobilizzazionedelle cellule CD11b+Gr1+ e induce la produzione di fattori che influenzanola crescita del tumore primitivo e delle metastasi.

cellule CD11b+Gr1+: popolazione di cellule mieloidi, identificatenel topo, che sarebbero implicate nell’angiogenesi del tumoreprimitivo e delle metastasi.Tali cellule sembrano promuovere la crescita tumorale anchetramite un meccanismo di escape dal sistema immunitario.

Yang L et al. (2004) Cancer Cell 6(4): 409-421Shojaei F et al. (2007) Nat. Biottechnol 25 (8):911-920Shojaei F et al. (2009) Proc Natl Acad Sci USA 106 (16): 6742-6747

Renaud Grepin and Gilles Pages. J. Oncol. 2010,2010; 835680

L’esatta cascata di trasduzione del segnale che regola il G‐CSF nelle cellule tumorali non è conosciuto.

In questo studio è stata identificata l’attivazione di RAS/MEK/ERK come principale meccanismo d’azione che regola l’espressione del 

G‐CSF nel tumore attraverso fattori di trascriscrione Ets.

Granger JM, Kontoyiannis DP (2009). Cancer 115 (17): 3919‐3923.

In questo studio è stato dimostrato che l’attività anti‐VEGF  di ridurre la massa tumorale è direttamente correlata alla riduzione della mobilizzazione neutrofila 

CD11b+Ly6G .

Anticorpi anti G‐CSF riducono i livelli di G‐CSF e di CD11gLy6G

L’uso contemporaneo di anti VEGF + anti G‐CSF  + inibitori MEK riducono drasticamente 

l’angiogenesi tumorale in vitro

Granger JM, Kontoyiannis DP (2009). Cancer 115 (17): 3919‐3923.

A phase III randomized, doubleblind,placebo-controlled study of

pegfilgrastim in first-linecolorectal cancer patients

receiving bevacizumab and eitherFOLFOX or FOLFIRI

PAVES: Pegfilgrastim Anti-VEGF Evaluation Study

Sponsor Amgen

T. Pinter. J Clin Oncol 28:15s, 2010 (suppl; abstr TPS326)

Obiettivo primario

Valutare l’efficacia del Pegfilgrastim vs PBO nel ridurre l’incidenza di neutropenia in pz affetti da neoplasia 

del colon localmente avanzato o metastatico trattati con bevacizumab + folfiri o folfox

Obiettivo secondario

Valutare gli effetti del pegfilgrastim sull’efficacia del bevacizumab + CT 

vsplacebo + bevacizumab + CT 

OS, PFS

Study Status: This study is ongoing, but not recruiting participants.

Estimated Study Completion Date: February 2015

Primary Completion Date: September 2012 (Final data collection date for primary outcome measure)

L’emopoiesi: è un complicato sistema dove interagiscono

- Cellule emopoietiche

- Microambiente midollarefibrobasti, macrofagi, cellule endoteliali, cellule avventiziali, fibre nervose, cellule mesenchimalimatrice extracellulare, collagene, glicoproteine di adesione, proteoglicani

- Citochinefattori di crescita, interleuchine

G-CSF DIVERSI STIMOLANO NEUTROFILI

FUNZIONALMENTE DIVERSI?

FUNZIONE G-CSF

Indurrela differenziazione

delle staminali (HSC)

Espansione del pool mitotico

Mobilizzazionedel pool post

mitotico

Attivazionedei neutrofili

periferici

Supporta la neutropoiesi con 4 diversi meccanismi

Ruolo citochine nella differenziazione

G-CSF è la sola citochina che controlla l’ultimo

step di maturazione dei neutrofili

Renaud Grepin and Gilles Pages. J. Oncol. 2010,2010; 835680

EFFICACIA TOSSICITA’

FARMACODINAMICA

FARMACOCINETICA

SOMMINISTRAZIONEIV , OS ecc.

Concentrazione ematica

distribuzion

e

BIOTRASFORMAZIONE

Tessuti di distribuzione

Circolazione generale

Tessuto bersaglio

ELIMIN

AZIO

NE

Effetto farmacologicoEffetto clinico

FARMACOCINETICA - FARMACODINAMICA

ASSORBIMENTO

DISTRIBUZIONE

ELIMINAZIONE

METABOLISMO