XIV. Onkologische Fachtagung Berlin 08.

XIV. Onkologische Fachtagung Berlin
08.-10.06.2011
Epigenetik in der Behandlung
h€matologischer Neoplasien
PD Dr. Christian Scholz
Medizinische Klinik m.S. H€matologie u. Onkologie
Charit•Centrum 14
Charit•-Universit€tsmedizin Berlin
Was wird methyliert?
Was ist Epigenetik?
€
Vererbbare Ver€nderungen der Genexpression
ohne Ab€nderung der DNA-Sequenz Holliday, Science 1987
€
€
Methylierung der DNA
€
Methylierung von Cytosin an CpG (Cytosin, Guanin) Di-Nucleotiden
€
CpGs in CpG-Inseln in repetitiven DNA-Sequenzen, in nicht kodierenden
Genbereichen sowie in 60% der Promotoren
€
Katalysiert durch DNA-Methyltransferasen (DNMTs)
Histonmodifikation
€ Acetylierung
€ Methylierung
€ Phosphorylierung
NH2
NH2
C
O
N3
4
C2
1
6
C Methylierung
N3
4
C
C2
1
O
N
Cytosin
Wirkung der DNA-Methylierung
M
C
5
N
C
5
6
C
CH3
A G
T
C
T G C
A C G
M
M
C G G
G C C
M
Esteller, N Engl J Med. 2008
Wirkung der Histonmodifikation
Portela, Esteller, Nature Biotech 2010
TSS Transcription start site
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Rodr‚guez-Paredes, Esteller, Nature Med 2011
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Physiologische Funktionen von Epigenetik
Physiologische Funktionen von Epigenetik
€
X-Chromosom-Inaktivierung
€
Abschalten von Oncogenen oder endogenen Viren
€
Genomisches Imprinting
€
Inaktivierung von Transposons (sogenannte springende Gene)
€
Monoallelische Expression von Genen abh€ngig vom Elternteil von
dem das Gen stammt
€
Methylierung wird in den Keimzellen gelƒscht
€
€
€
Keimbahngene
€
€
Beim Erwachsenen nur noch in Malignomen
Karzinogenese als Mehrschrittmodell
Genomweite Hypomethylierung
€
€
Hypermethylierung wiederholter genomischer Sequenzen verst€rkt
chromosomale Stabilit€t und verhindert Translokationen und Genbr„che, z.B.
durch Transposons
Rolle bei Bildung der Keimdr„sen und Keimzellen (Eizellen, Spermien)
Bedeutung der Epigenetik bei Neoplasien
€
nicht-codierende und repetitive DNA-Sequenzen
Induziert chromosomale Instabilit€t und befƒrdert Translokationen und
Genbr„che, z.B. durch Transposons
Vermehrte Methylierung im Bereich von Genpromotoren
€
Abschalten von Tumorsuppressorgenen
€
Inhibition der Expression von Tumorsuppressorgenen fƒrdert die
Entwicklung und das Wachstum von Tumoren
Rodr‚guez-Paredes, Esteller, Nature Med 2011
Gesamte DNA-Methylierung
Esteller, N Engl J Med. 2008
5mC 5-Methyl-Cytosin
Bedeutung der Epigenetik bei Neoplasien
€
€
Tumorspezifische Methylierungsmuster
Re-Expression abgeschalteter Tumorsuppressorgene
Tumorzelle
€
GSTP1 (Glutathione S-transferase) Gen hypermethyliert bei 80-90% der
Prostata-Ca-Patienten aber nicht bei gutartiger Prostatahyperplasie
€
Nachweis von GSTP1-Hypermethylierung im Urin als Test
€
Untersuchung weiterer Methylierungsmuster in anderen Kƒrperfl„ssigkeiten
oder im Serum
Methylierungsmuster mit prognostischer Bedeutung
€ Hypermethylierung des DNA-Reperaturgens MGMT beim Einsatz von
Temozolomid bei Gliomen
PRO Wachstumshemmendes Gen
Inaktives Gen
Wachstum • •
Epigenetische wirksame Substanzen:
u.a. DNA-Methylierungs-Inhibitoren und HDAC-Inhibitoren
Normale Zelle
PRO
Wachstumshemmendes Gen
Aktives Gen
Wachstum €
Rodr‚guez-Paredes, Esteller, Nature Med 2011
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AZA-Einbau in die DNA
5-Azacytidin
€
5-Azacytidin (AZA) ist ein Cytidin-Nucleosidanalog
€
Substitution des Kohlenstoffs (C) an Position 5 durch Stickstoff (N) verhindert
die Methylierung
NH2
Cytosin
N
CH3
NH2
AZA
C
N
N
X
Einbau von AZA-3P
w€hrend
DNA Replikation
DNA Sch€digung,
Zellzyklusarrest,
Apoptose
DNMT
Depletion
CH3
P
P
AZA
P
Re-Expression
nicht exprimierter
Gene
AZA
AZA
O
N
O
N
AZA
AZA
Ribose
Ribose
Hypermethylierte
DNA
AZA vermindert Hypermethylierung
Raj K et al., Ther Clin Risk Manag. 2006
Egger et al., Nature. 2004
Einbau von AZA in DNA und in RNA
€
Einbau von AZA in DNA und in RNA im Verh€ltnis 35 zu 65
€
Einbau in rRNA (ribosomale RNA), tRNA (Transfer-RNA), mRNA
€
rRNA und tRNA selbst keine genetische Information, die zu Aminos€uren
translatiert wird, jedoch am Vorgang der Translation von mRNA wesentlich
beteiligt
€ Blockade der Ribosomenreifung
€ Destabilisierung des Polysoms
€
F„r die Aktivit€t von AZA auf rRNA- und tRNA-Ebene keine Teilung
notwendig
Welche Bedeutung bei der Behandlung
h€matologischer Neoplasien?
Cataldo, Expert Rev Anticancer Ther. 2009
Myelodysplastisches Syndrom (MDS) - Epidemiologie
€
Neben der chronischen lymphatischen Leuk€mie (CLL) die h€ufigste
h€matologische Neoplasie des Erwachsenen
Altersverteilung der MDS
70
59
60
61
52
€
Altersabh€ngige Inzidenz
€
€
Gesamt: 3,5…12,6/100.000 pro Jahr
(alle Altersgruppen, weltweit)
50
40
34
30
26
Bei „ber 70-J€hrigen: 20-50/100.000/Jahr
20
€
M€nner h€ufiger betroffen als Frauen
16
9
10
0
0
2
1
2
2
10
4
1
0
€
Medianes Erkrankungsalter: 60-70 Jahre
20… 25… 30… 35… 40… 45… 50… 55… 60… 65… 70… 75… 80… 85… 90… 95…
nach Williamson et al. Br J Haematol. 1994
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MDS … Klinisches Bild
€
€
€
€
€
MDS … Klinischer Verlauf
Symptome in der Regel bedingt durch die Zytopenien:
An€mie: Bl€sse, M„digkeit, Leistungsminderung, Belastungsdyspnoe,
Tachykardie
Neutropenie: rezidivierende Infekte, Pneumonie, Fieber, Sepsis
€
Variable Prognose, keine Spontanremissionen
€
Wesentliche Todesursachen:
€
Akute Leuk€mie ‚ Krankheitsprogression
€
€
Infektionen
Eisen„berladung
ƒ
„ Folgen der Zytopenie(n)
…
Thrombopenie: Blutungen, Petechien, Epistaxis, H€matome
20% Zufallsbefunde
International Prognostic Scoring System
0
KM Blasten
Karyotyp
Zytopenie
<5
low
0/1
0,5
5-10
interm.
2/3
1
1,5
2
10-20
>20
Therapiestratifikation bei MDS
Risikostratifikation nach IPSS
high
Niedriges Risiko: normal, 5q-, 20q-, Verlust von Y; mittleres: andere; hohes: komplexe
(† 3 Aberrationen), Monosomie 7 oder Deletion 7
Low risk
Intermediate 1
Intermediate 2
High risk
Zytopenie: Hb <10g/dl, Thrombozyten <100000/‡l, Neutrophile <1800/‡l
Azacitidin
Risikoscore: niedrig: 0, mittel-1: 0,5-1, mittel-2: 1,5-2
hoch: >2 Punkte
Intensive
Chemotherapie
alloSCT
Greenberg et al., Blood 1997
H€ufig bei MDS hypermethylierte Gene
Gen
Funktion
Death-associated protein Apoptose
kinase-1 (DAPK-1)
p15INK4b
Zellzyklusregulation
Suppressor of cytokine
Zytokinregulation
signaling-1 (SOCS-1)
Freuqeunz der
Hypermethylierung bei
MDS
~ 60%1
~ 50%2
~ 50%3
E-cadherin (CDH1)
Zelladh€sion
~ 30%2
Hypermethylated in
cancer-1 (HIC-1)
Estrogen receptor (ER)
Tumorsuppressorgen
~ 30%2
Hormonrezeptor
~ 20%2
Qian et al. Int J Lab Hematol. 2009, Aggerholm et al. Eur J Haematol. 2006, Wu et al. Br J Haematol. 2006
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AZA verl€ngert das Gesamt„berleben im
Vergleich zur eigentlich vorgesehenen Therapie
Log rank P < 0.0001
HR 0.58; 95% CI 0.43…0.77
Todesf€lle: AZA = 82; CCR = 113
100
90
Percentage surviving
80
Unterschied im medianen OS lag bei 9,5 Monaten
70
50.8%
60
Fazit
€
Epigenetik beeinflusst den Ph€notyp durch Methylierung der DNA und
Modifikation von Histonen
€
Wesentliche physiologische Rolle und Bedeutung bei der Entstehung von
Erkrankungen
€
Therapeutischer Ansatz
24.5 Monate
50
15 Monate
40
26.2%
AZA
Urspr„ngliche
Wahl des
Behandlers
30
20
10
0
0
5
10
15
20
25
30
35
40
€
Hemmung der Methylierung durch 5-Azacytidin oder 5-Aza-2ˆDeoxycytidine (Decitabin)
€
Beeinflussung der Histon-Modifikation durch Histondeacetylase (HDAC)Inhibitoren (z.B. Romidepsin zur Therapie kutaner T-Zelllymphome)
Time from randomization (months)
CI, confidence interval; HR, hazard ratio; ITT, intent-to-treat.
Fenaux et al., Lancet Oncol. 2009
Azacitidin - Praktische Anwendung
Azacitidin
Management typischer Nebenwirkungen
Azacitidin - Therapie
€ Empfohlene Dosis:
€ 75 mg/m‰, subkutan, t€glich f„r 7 Tage,
Wiederholung alle 28 Tage
€ Pr€medikation mit Antiemetika gegen Šbelkeit und Erbrechen
UnerwÄnschte Wirkung
HÅmatologisch
(z.B. 5-HT3 Rezeptorantagonisten)
Medikation
€ Çberwachung
€ Zyklusverschiebung
€ Dosisreduktion
€ Antiinfektiva + Wachstumsfaktoren
Infektionen
€ Šberwachung der h€matologischen Toxizit€t
€ Beurteilung des Ansprechen nach mindestens 6 Therapiezyklen
€ Prophylaktische Antibiotika
€ Wachstumsfaktoren
€ Transfusionen
Çbelkeit, Erbrechen
€ PrÅmedikation
€ Antiemetika (z.B. 5-HT3-Antagonisten)
DiarrhÉ
€ Symptomatisch
€ FlÄssigkeitsersatz, Antidiarrhoika
Obstipation
€ Symptomatisch
€ Laxantien
€ Fortf„hrung solange der Patient von der Therapie profitiert oder bis Progress
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Nebenwirkungen:
Reaktionen an der Einstichstelle
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PrÄvention von Hautreaktionen
durch geeignete subkutane Injektionstechnik
Azacitidin
Die Mehrzahl von Nebenwirkungen an der Haut sind mit der Injektionsstelle assoziiert.
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