Thérapies ciblées des cancers :Pr. Gilles VASSAL

Directeur de la Recherche CliniqueDirecteur de la Recherche Clinique et Translationnelle

Institut Gustave Roussy, VillejuifInstitut Gustave Roussy, Villejuif

Thérapies ciblées du cancer:Thérapies ciblées du cancer:Conséquences pour le biologiste et le pathologiste

Gilles Vassal Pr MD PhD

biologiste et le pathologiste

Gilles Vassal, Pr. MD, PhD

CancerCancer« maladie » de la communication cellulaire et du contrôle de la prolifération dans undu contrôle de la prolifération, dans un contexte d’instabilité génétique

- altérations des voies de signalisationi ti ti d i d’ t- inactivation de voies d’apoptose

- instabilité génétique- promotion de l ’angiogenèse- altérations des régulateurs du cycle cellulaire

Autant de cibles thérapeutiques potentielles2

Autant de cibles thérapeutiques potentielles

Développement des anticancéreux ppau XXème siècle

Des illi

Des di i

5-10%

Plantes Criblage In vivo Phase II

milliers dizaines

Plantes

Chimie

gIn vitroLignées

De

In vivoTumeurs Murines

*

Phase I

Phase IIsur

Données Phase I

Phase IIIAMChimie

A t

CancersHumains

Ex:C

TumeursHumaines

Xéno

Dose MaximaleTolérée

Phase Iet

Systé-matique

bénéficerisque

MM

Autres Panel NCI Xénogreffées

matique

Principalement des agents cytotoxiques

3

Développement des anticancéreux

Des agents cytotoxiques tels que:

ppau XXème siècle

Des agents cytotoxiques, tels que:

Temozolomide GBM, MélanomeTopotecan OvaireIrinotecan ColonIrinotecan ColonOxaliplatine ColonCapecitabine SeinCapecitabine SeinPaclitaxel Sein, OvaireDocetaxel Sein, Prostate,…Vinorelbine Poumon

4

Développement des anticancéreux ppau XXIème siècle

Séquençage du Génome HumainTechniques à haut-débit – Génomique, Protéomique, Bioinformatique,…..Biologie des tumeursanomalies génétiques et protéiques

Cibles thérapeutiques potentielles, pour des médicaments plus ciblésp

5

Développement des anticancéreux ppau XXIème siècle

Réduire le taux d’attrition?A élé l dé l t?

TestsPhase IPreuve

Phase IIP ti t

Accélérer le développement?

In Vitro

-

Preuve du

Concept*Dose

GénomiqueProtéomique Cible

Phase IIIbénéficerisque

AM

Patientsdont laTumeur

PrésenteVivo OptimaleBiologique

qSéquençage

C b e risque MM

Présentel’anomalie

CriblageDéveloppement Biomarqueur(s)

Librairie des médicaments ciblés

6

Chimique et leur biomarqueurs

Développement des anticancéreux

DCI Nom Cible (s) Indication(s)

Exemplespp

au XXIème siècle – exemples de thérapies ciblées

DCI Nom Cible (s) Indication(s)Trastuzumab Herceptine® Her2-neu SeinRituximab Mabthera® CD20 Lymphome ByImatinib Glivec ® bcr-abl LMC/LAL

c-kit GISTPDGFR GIST, DFSP

Gefitinib Iressa ® EGFR PoumonErlotinib Tarceva ® EGFR Poumon GBMErlotinib Tarceva EGFR Poumon, GBMCetuximab Erbitux ® EGFR ColonPanitumumab Vectibix EGFRBevacizumab Avastin ® VEGF ColonSorafenib Nexavar ® Raf, PDGFR, VEGFR Rein, FoieS i i ib S

7

Sunitinib SutentEt bien d’autres…Everolimus, temsirolimus, crizotinib, vemurafenib

NoyauNoyau

INHIBITEURS de TOPOISOMERASE

AGENTS ALKYLANTS ADNAGENTS ALKYLANTSet PLATINANTS

ANTIMETABOLITESRéplicationADN

ARNBléomycine

AsparaginaseThérapies ciblées (Anticorps et petites

ProtéinePOISONS du FUSEAU

( p pmolécules): Inhibiteurs de récepteur tyrosine kinase, …..

8

POISONS du FUSEAU

EXAMPLE d Thé i Ciblé EXAMPLE de Thérapie Ciblée

Inhibiteurs de ALK

9

ALK - anaplastic lymphoma kinaseALK anaplastic lymphoma kinase

Gene en 2p23 : 29 exons, 728793 bp Récepteur tyrosine kinase membranaire (superfamille des récepteurs à l’insuline)Lymphome anaplasique grandes cellules (ALCL) t(2;5)(p23;q35) ⇒ fusion NPM1-ALK fusionTumeurs inflammatoires myofibroblastiques ré-arrangements 2p23 Cancer Poumon Non à Petites Cellules (NSCLC)1-6 % avec fusion ALK-EML4 [inv(2)(p21p23)][ ( )(p p )]Neuroblastome familial et sporadique ∼20% avec amplifications ou mutations ALK

10

p

ALK fusion in NSCLCALK fusion in NSCLC

FISH*

IHC

11*Green : ALK 5’ ; red : ALK 3’ NEJM 363, 2010

PF-02341066 (Crizotinib)

12

Réponse en phase 1 NSCLC ALK+Réponse en phase 1 NSCLC ALK+

48 y old female – NSCLC with EML4-ALK

Enrichissement de la phase 1 avec des patients NSCLC ALK+

y

13

Enrichissement de la phase 1 avec des patients NSCLC ALK+

NEJM 363, 2010

Phase 1AndAnd Extension

PFS6months = 72%

1482 patients – 47 PR + 1 CR (RR = 57%) + 27 SD

Crizotinib (XALKORI ) statut in ALK+ NSCLCCrizotinib (XALKORI ) statut in ALK+ NSCLC

PROFILE 1005 Phase IIPROFILE 1005 Phase IIPROFILE 1007 Phase III vs docetaxel + permetrexed

FDA approval – 26 aout 2011 France: ATU depuis juillet 2011Drug + FDA approved test

phase II data

depuis juillet 2011

EMA:under reviewEMA:under review Since august 2011

15

CrizotinibCrizotinib

Activity in ALCL?Phase I in children (Ongoing)

16

Phase I in children (Ongoing)

Male 28yMale 28yNSCLC T4N3M1PD after ChemoRR after crisotinib 5mPD pleural and lungPleural sample : EML4Pleural sample : EML4-ALK deep sequencing (Illumina) confirmed by S iSanger sequencing

17

Crizotinib : Leçons (1)Crizotinib : Leçons (1)

ALK réarrangement = événement oncogéniqueALK réarrangement = événement oncogénique majeur (oncogénique addiction)

Id BCR-ABL V600E b-rafId BCR ABL, V600E b raf,…..Mais pas toutes les cibles…….

Seulement 4% des cancers du poumonSegmentation des cancers fréquents en entités raresSegmentation des cancers fréquents en entités rares

Et d’a tres pathologies raresEt d’autres pathologies rares

18

Crizotinib : Leçons (2)Crizotinib : Leçons (2)

Accélération du développementAMM 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’explorationQualité du matériel tumoral

Émergence rapide de résistanceNécessité de répéter le diagnostic moléculairep gAccès répété à du matériel tumoral (alternatives)

Accès pour tout patient au test et au médicament

19

Accès pour tout patient au test et au médicament

28 plateformes

20Rapidité de mise en œuvreAssurance Qualité

Objectif:jUn égal accès aux tests moléculairesE F

En 2010 : 60 tests moléculaires

En France

En 2010 : 60 tests moléculaires278 000 tests pour 144 000 patients

Dont 14 tests pour thérapie ciblée75000 examens pour 61000 patients

Les plus fréquents:BCR ABL 23800 t t 27% té iBCR-ABL 23800 tests 27% extérieursK-ras 16600 tests 59% extérieursEGFR 16800 tests 70% extérieursEGFR 16800 tests 70% extérieurs

Introduction de FISH ALK en 2011

21

NSCLC en 2012NSCLC en 2012

R aux EGFR inhibiteurss aux EGFR inhibiteursTrastuzumab?Trastuzumab?

Vemurafenib?Inhibiteurs en dvpmentC i ti ibCrizotinib

And more to come……

Multiplication des tests sur matériel éventuellement

And more to come……

Multiplication des tests sur matériel éventuellement rare (biopsie), répétés dans le tempsPlace du Haut débit?

22

Place du Haut débit?

effects major in biological pathwayeffects major in biological pathway

2323

Ding, Nature 2008

Rationnel pour combinaisons

Translational Research LaboratoryTranslational Research LaboratorySeqCAN approach (Ludovic Lacroix)

Selected Candidates Genes for Sanger SeqSelected Candidates Genes for Sanger Seq.

screening of >50 cancer driver genesscreening of >50 cancer driver genesSelection of about 400 sequencing systemstargeting most mutated exonstargeting most mutated exonsCovered over 90k bp

& several thousands of putative mutations.600ng for screeningfor 96 targets (FFPE ok)independent confirmation

24Hanahan, Weineberg Cell 2011

of each mutation

SeqCan targeted genesSeqCan targeted genesTyrosine Kinase Receptor

EGFR,ERBB2, ERBB4, MET, DDR2KIT, PDGFRA, RET, ALK,FGFR2,FGFR3, KDR

Map kinase Pathway ActivatorKRAS HRAS NRAS BRAFKRAS, HRAS, NRAS, BRAF,

Pi3Kinase PathwayAKT1, PTEN, PIK3CA, PIK3R1,TSC1,TSC2

WNT Pathway, APC, CTNNB1

Other CDKN2Ap16,CDKN2Ap14,CDK4, RB1FBXW7, TOP1,TOP2A, JAK2, TYK1 VHL…ATM TP53 STK11 SMARCB5 NOTCH1ATM, TP53, STK11, SMARCB5, NOTCH1…

On demand design with PI according to protocol needs

25

(e.g In red the one retained for NSCLC)

NGS For Personalized Medicine ProgramNGS For Personalized Medicine Program

ExpectationsE l d N b f t t dEnlarged Number of targeted genes

• 500 exons then 500 genes (then exome…)Increased sensitivity of analysisIncreased 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 percentageto be able to analyzed most of biopsies event with low percentage of tumor cellsto control limit as much as possible false positive result to be controlledcontrolled

Increased Samples ThroughputCompatible timeline with Clinic :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

or 2nd targeted run)

NGS F P li d M di i PNGS For Personalized Medicine Program

…challenges to be managedLow DNA quantities

1-2µg for sequencing and CGH plus controlsLow Quality for many samples Sh t ti li (15 ki d )Short time-lines (15 working days)

Including Histological control, processing of samples, Control and reportControl and report

Bioinformatic workflow annotations, Cut-off, complexity increasing with number

of data, to be link with timelines

27

Médecine PersonnaliséeMédecine Personnalisée

Guider le traitement par la biologie et par l’imagePour définir le meilleur traitement pour chaque patientEn prenant en compte les caractéristiques p p qbiologiques de sa tumeur (Portrait moléculaire)Et ses caractéristiques génétiquesq g q

ETOffrir une prise en charge personnaliséeOffrir une prise en charge personnalisée

28

Traitement guidé par la biologie et par l’imagepar l’image

Portrait

BiomarqueursEt

1.CHOIXPortrait Moléculairetumoral

TumeurMr T

Et ImagerieFonctionnelleMr T. Fonctionnelle

2.EVALUATIONPrécoce deT Précoce de

l’effetTumeurMr N.

29médicament biomarqueur

Thérapies cibléesThérapies cibléesenjeu = introduire la dimension moléculaire dans la stratégie thérapeutiquedans la stratégie thérapeutique

A

Amplifications

LGp

Mutations PortraitMolé

OR

Décision thérapeutique

Expression(mRNA, miRNA, Proteines)

culaireTumoral

IT

p qindividuelle

MédecineProteines)HM

MédecinePersonnalisée

30

EImagerie Imagerie

Flux de production des portraits moléculaires en Flux de production des portraits moléculaires en clinique

Cible = Max 15 jours ouvrables

Biopsie Biobank Plateformes Bioinformatique

Portrait RCGHaSé

SéquentiellesAt PD

Moléculaire CP

SéquençageNGSFISH, IHC

Qualité, BPLPlateformes dédiées

3131

P

RCP: réunion de concertation pluridisciplinaire moléculaire

Plateformes dédiées

Du domaine de la recherche

Etude Biologique(consentement)

Essai Thérapeutique(consentement) Modélisation

PortraitMoléculaire

Cible+

Essai de Phase I ou II Base de

( ) ( )

Tumoral

RCP

Selon la cibleBase de DonnéesClinico-

10 – 40%

RCP

Décision Pas de Autres essais

ClinicoBiologique

DécisionCible

Autres essais de Phase I ou II

AlgorithmesGenes Candidats

32

ConséquencesConséquences

Assurer la transition recherche translationnelle et production d’analysesNouvelles techniques (rapidité d’évolution) à mettre en œuvre selon BPL : plateformes dédiées à la cliniqueGarantir la Qualité de l’échantillonDimension bioinformatique +++++ et intégration aux données médicalesTraçabilitéRé-évaluation permanente; partage des data basesConcertation avec les équipes médicales

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Concertation avec les équipes médicales

IGR Molecular Cancer Medicine Program: the Team

Medical &Scientific LeadFabrice André - U981, DMD, Breast TBJean Charles Soria U091 SITEP DMD

Principal InvestigatorsBenjamin Besse

L TB DMD Jean Charles Soria - U091, SITEP, DMDOperational CoordinationGilles Vassal – CRDPlatforms and Labs

Lung TB, DMD,

Karim FizaziGenito-urinary TB, DMD

Platforms and LabsNathalie Auger – Biopathology Department Thierry De Baere – Radiologie interventionnelle

Birgit GeoergerPEdiatric TB&D, UMR8129

Jacques GrillPhilippe Dessen – Bioinformatics GroupFrançoise Farace – TR lab – circulating cellsLudovic Lacroix- TR Lab – molecular pathology

Jacques GrillPediatric TB&D, UMR8129

Christophe Massard

Vladimir Lazar – Genomics UnitPhilippe Vielh – TR lab (IHC) and BiobankClinical Research Division (CRD)

Genito-urinary TB, DMD

Caroline RobertSkin TB, DMD ( )

Nadia Amellal – Clinical research operationsEllen Benhamou – Biostatistics and EpidemiologyCarole Lafontaine – Sponsorship and Partnership

DMD, department of medical oncologyTB, tumor boardTR Lab, trans;ational Research Lab

34

Carole Lafontaine Sponsorship and Partnership , ;IHC, immunohistochemistry