Klinische Onkologie

• Abschnitte der Tumortherapie– Induktionstherapie

• Meist intensive Therapie bis zur CR– Konsolidierungstherapie

• Therapie nach CR zur CR-Verlängerung– Erhaltungstherapie

• Wenig intensive Dauertherapie– Salvage Therapie

• Zweit- oder Drittlinientherapie , meist experimentell– Rezidivtherapie

Klinische Onkologie

• Kombination von Therapiemodalitäten, wenn synergistische oder additive Effekte zu erhoffen sind

• Adjuvante Therapie– Systemische Therapie im Anschluß an „kurative“

chirurgische (R0-Resektion) Tx• Neoadjuvante Therapie

– Systemische Therapie vor Lokaltherapie• Additive Therapie

– Kombination von Chemo- und Strahlentherapie, sequentiell oder kombiniert („sensitizing“)

Klinische Onkologie

• Klinische Studien– Phase I

• Ermittlung der MTD einer Substanz oder eines Schemas, die bei Probanden zu reversiblen Nebenwirkungen (max Grad III/IV nach WHO) führt

– Phase II• Ermittlung der Wirksamkeit an einem kleinen

Patientenkollektiv– Phase III

• Vergleich der Wirksamkeit mit der etablierten Standardtherapie

Klinische Onkologie

• Klinische Studien: „Good Clinical Practice“• Regelt die Rechte von Probanden nach der

Deklaration von Helsinki• Regelt die Durchführung von klinischen Studien und

die Dokumentationspflichten• Standardisierung des Reporting

– SV=Survival oder OS=overall survival– FFTF=freedom from treatment failure– DFS=disease free survival– RFS=relapse free survival– Intent to treat analysis (Vollständigkeit der Analyse!!!!)

Gesamtüberleben alle Patienten (n = 959)2x2 armige Studie (1999-2000)

Auswertung 05/2000

CHOP-21 (n=232) CHOEP-21 (n=244)CHOP-14 (n=238)CHOEP-14 (n=245)

M o n a t e4035302520151050

1.0

.9

.8

.7

.6

.5

.4

.3

.2

.10.0

COX-Modelrel.

Risikop

Etoposid 0.7 0.0314 d 0.7 0.03Etoposidund 14 d

1.3 0.25

Klinische Onkologie

• Nebenwirkungen von Tumortherapien– Substanz- und prozedurspezifisch– Dosisabhängig (in der Regel)– Rationale für kombinierte Systembehandlungen

(Auswahl von Medikamenten mit nicht-identischem NW-Spektrum

• Graduierung nach– WHO-Klassifikation– NCI-C Klassifikation– Bearman Klassifikation für Hochdosistherapie– ARO Klassifikation für Strahlentherapie

Klinische Onkologie

• Therapieverfahren in der Onkologie– Lokale Therapieverfahren

• Chirurgie• Strahlentherapie

– Systemische Therapieverfahren• Chemotherapie• Antikörpertherapie• Targeted Therapie• Hormontherapie• Immuntherapie

12

Tumor cellnumber

Skippers Modell des Tumorwachstums

Klinische Onkologie

• Wirkungsmechanismus der Chemotherapie– Erhöhte Empfindlichkeit gegenüber zytotoxischen

Substanzen (Zytostatika) von Tumorgewene vs Normalgewebe

– Kombination, zeitliche Abfolge, Applikationsmodus und supportive Maßnahmen schonen nichtmalignes Gewebe

– Zytostatika wirken• Phasenspezifisch (G1, S, G2, M)• Zyklusspezifisch auf alle proliferierenden Zellen• zyklusunabhängig

Klinische Onkologie

• Klassen von Zytostatika– Alkylanzien: Aktivierung im Organismus; Vernetzung der

DNA, phasenunspezifisch– Interkalatoren/Anthrazykline/Topoisomerase II Ihibitoren

Klasse I: zellzyklusspezifisch , Konformationsänderung der DNA, Membrantoxizität

– Antimetabolite: Folsäure, Basenantagonisten. Zyklusspezifisch; Hemmung von Enzymen oder falscher Baustein

– Mitosehemmstoffe: Spindelgifte– Epipodophyllotoxine: G2-Phasenhemmung durch Blockade

der Topoisomerase (Reparaturenzym)

Klinische Onkologie

• Mechanismen der Zytostatikaresistenz– Temporäre Resistenz

• Dormancy = G0-Zellen• %-Satz bestimmt Empfindlichkeit gegenüber Chemo

– Primäre Resistenz• Chemonaive Zellen – ca 1 auf 100.000 – 1.000.000

– Sekundäre Resistenz• Entsteht nach Exposition• Erhöhter Efflux: MDR-1 Gen induziert• Ungenügende Aktivierung• Genamplifikation von Bindungsproteinen• Induktion von DNA-Reparaturmechanismen

Klinische Onkologie

• Prinzipien der Polychemotherapie– Dient der Optimierung der Chemotherapie– Ist heute Standard in der Behandlung – Prinzip

• 1. Früher Beginn• 2. Hoher Einzelzell-Kill• 3. Frühe Wiederholung• 4. Damit hohe Dosis pro Zeit• 5. ? Chronobiologische Optimierung• 6. Einsatz mehrerer unterschiedlich wirkender Substanzen• 7. Kombination unterschiedlicher Nebenwirkungsspektra!

Cyclophosphamid (Endoxan®)

i.v. oder p.o., 90% BioverfügbarkeitElimination über MetabolisierungHWZ 4-8 hTox: KM-Tox, Alopezie, Lunge, Leber, Haut, Blase (hämorrhagische Zystitis) (Abbau!)First pass Effekt in der Leber, p450 Aktivierung

IndikationImmunsuppression, akute lymphatische Leukämie, CLL, NHL, solide Tumore

Cytarabin -Alexan®Pyrimidinantagonist (Antimetabolit)i.v., i.m. s.c.MetabolisierungHWZ biphasisch, 10 Min und 2 StdTox: KM-Tox, Mukositis, Diarrhoe, pulmonal, Konjunktivitis,Alexan-Syndrom mit Fieber, Myalgie, Knochenschmerzen, Hautausschlag

Ind.: akute Leukämien, MDS, Lymphome (2nd line)

Doxorubicin - Adriblastin®

Interkalator-Substanz (Anthrazyklin/Topo II Inh. I

Streng i.v. (Paravasat!!!)Resistenz: MDR-Amplifikation, Verminderung der Topo-II-AktivitätElimination biliär, Metabolisierung hepatisch

HWZ triphasisch: 12 min, 30 min, 3 Std

Tox: Herzmuskel, KM-Tox, Alopezie

Ind.: solide Tumore (Mammaca., SCLC), Leukämien, Lymphome, Sarkome

Methotrexat, Permetrexat, Alimta

Antimetabolit (kompetitiver Hemmer der DHFR), Gabe von Folin-Säure antagonisiert Wirkung

i.v.,i.m., i.th., p.o.Elimination: renal, wenig MetabolisierungTox: Hand-Fuß Syndrom, Mukositis, KM, Diarrhoe, Leber

Ind.: akute lymphatische Leukämie, agressive Lymphome, menigealer Befall durch alle Tumore

Klinische Onkologie

• „Supportivtherapie“ bei Chemotherapie– Antiemese

• Risikofaktoren = emetogene Potenz• Akutes vs. Verzögertes Erbrechen• Med: Serotoninrezeptorantagonisten, Neuroleptika, Corticosteroide

– Schmerztherapie• Ursachenabklärung

– Tumorbedingt, tumorassoziiert, Therapiefolge, begleitende

– Prophylaxe von Infektionen• Antibiotika, G-CSF

– Psycho-Onkologische Unterstützung

Cis Platin

CisplatinDNA-Interkalator: Reaktion mit Guanin und Adenosin, Induktion von Strangbrüchen, protrahierte S-Phase, G2 Arresti.v.Metabolisierungüber die NiereTox: KM-Tox mäßig, Nephrotoxizität, Ototoxizität, Neurotoxizität, Übelkeit

Ind.: alle große Tumore, Ausnahme Colonkarzinome (Oxaliplatin) 2nd oder 3rd line Lymphome

Paclitaxel - Taxol®

Paclitaxel, DocetaxelMitosehemmstoff/Spindelgifti.v. Über die Niere

Tox: KM-Tox, Hypersensitivitätsreaktion, Neurotoxizität, Kardiotox(Rhythmusstörungen), Ergüsse, Ödeme, capillary leak, Myalgie/Athralgie

Ind.: alle große Tumoren (außer Kolonkarzinome)

Antibody-Based TherapyPart 1: Basic Principles

Table of Contents:

• Monoclonal Antibodies (moAbs)• Mechanisms

– Immune Mobilization • Antibody – Dependent Cell Mediated Cytotoxicity (ADCC)• Complement – Dependent Cytotoxicity (CDC)

– Apoptosis– Cytokine-Fusion Antibodies– Antibody-Radionuclides– Antibody-Toxins

Antibodies are ImmunoglobulinMolecules

Heavy chainLight chain

Fc

Fab

Ant

igen

bin

ding

Med

iate

s bi

olog

ic a

ctiv

ity

CH2

CH3

Carbohydrates

VH

CH1

VK

CK

Complement binding region

Binds to Fc receptor

Hypervariableregions

Hinge

Monoclonal Antibodies

Mouse MoAb

Chimeric Ab

Humanized Ab

scFv(single chain

Fragment variable)

Fab-fragment

Monoclonal Antibodies Nomenclature (suffix)

• Murine antibody: “momab”

• Chimeric antibody: “ximab”

• Humanized antibody: “zumab”

BispecificBispecificBispecific MonoclonalMonoclonalMonoclonal AntibodiesAntibodiesAntibodies(((BsAbsBsAbsBsAbs)))

QuadromaHybrid-Hybridoma

scFv-Diabody

F(ab´)2Fragment

Mouse MoAb

From Murine to Reshaped MoAbs

Murine Chimeric Humanized Human

% Murine Protein 100% ≈25% <5% 0%HAMA Induction +++ + + -

Half-life short long long longEffectiveness in ADCC

++ +++ +++ ND

Mechanisms of Action

MTTCMTTCMTTC

Monoclonal Antibodies: Mechanisms of MoAbs

Immune Mobilization: Effector cells (ADCC) & Complement (CDC)

Induction ofApoptosis

Radiation/Radionuclide

Toxin/Drug

Target cell

Synergy of cytokine-MoAb

with Chemotherapy

MTTCMTTCMTTC

© PW Dec 2002

AntibodyAntibodyAntibody---Dependent Cell Mediated Dependent Cell Mediated Dependent Cell Mediated Cytotoxicity (ADCC)Cytotoxicity (ADCC)Cytotoxicity (ADCC)

Fc region

Target cell coated with antigen-specific antibodies

AntibodyNK Cell FcγRIII (CD16)

Granules release perforins and granzymes

Pores(perforin)

H20, ions,granzymes

Lysis1-32

MTTCMTTCMTTC ComplementComplementComplement---Dependent Cytotoxicity Dependent Cytotoxicity Dependent Cytotoxicity (((CDC)CDC)CDC)

Antibody

C1 ComplexC1rC1sC1q

Antigen

Target cell

Pores (C9s proteins)

H2O

Lysis© PW Dec 2002 1-33

ApoptosisApoptosisApoptosisMTTCMTTCMTTC

Antibody

Antigen

Macrophage

© PW Dec 2002 1-34

Importance of Antigen Density

• The clinical effect is often related to the intensity of antigen expression

HER2/neu

Trastuzumab

Strong HER2/neuexpression only

CD20 Rituximab Major activity in FCC and MCL and less active in CLLCD52 Alemtuzum

abCLL, T-cell NHL, and T-PLL

Monoclonal Antibodies: Mechanisms of MoAbs

Immune Mobilization: Effector cells (ADCC) & Complement (CDC)

Induction ofApoptosis

Radiation/Radionuclide

Toxin/Drug

Target cell

Synergy of cytokine-MoAb

with Chemotherapy

Immunocytokines (ICs) are MoAbs Combined with

Cytokines• Deliver immunomodulating molecules specifically to the tumor.

• Initiate tumor cell lysis (e.g. by ADCC or CDC).

• Liberate additional tumor-associated antigens (TAA).

• Induce specific T-cell response against the target antigen and additional TAAs (antigen spreading and immunological memory).

Preclinical Experience for IC Therapy: Combination IC &

Chemotherapy• Cyclophosphamide and huKS-IL-2 in a 4T1/KSA

murine mammary tumor lung metastases assay.

0

0,1

0,2

0,3

0,4

0 mg/kg 15 mg/kg 40 mg/kg

Cyclophosphamide

Ave

rage

Tum

or B

urde

n (g

)

- huKS-IL-2+ huKS-IL-2

Holden SA et al. Clin Can Res 2001; 7: 2862-2869.

Monoclonal Antibodies: Mechanisms of MoAbs

Immune Mobilization: Effector cells (ADCC) & Complement (CDC)

Induction ofApoptosis

Radiation/Radionuclide

Toxin/Drug

Target cell

Synergy of cytokine-MoAb

with Chemotherapy

Prinzip der Toxizität von Strahlentherapie/RadionuklidtherapRadio-Immuntherapie

Monoclonal Antibodies: Mechanisms of MoAbs

Immune Mobilization: Effector cells (ADCC) & Complement (CDC)

Induction ofApoptosis

Radiation/Radionuclide

Toxin/Drug

Target cell

Synergy of cytokine-MoAb

with Chemotherapy

CD

33 P

E

FSC

SSC

CD34 FITC

AML mit hoher CD33 Expression

Gemtuzumab Ozogamicin (GO): Putative Mechanism of Action

C CD33 Antigen

hP67.6=α-CD33

C

C C

C C

CC

C CCell

DeathC=calicheamicin:anthracyclin, binding to minor groove Dand inducing double strand breaks

Hydrolysis of Cintracellularly

Antitumorale Immuntherapie –Suche nach dem idealen

Zielantigen

• Expression auf Tumorzellen - nicht auf normalen Zellen

• Relevanz für Zellfunktion und Zellüberleben

• Tumor spezifisches Antigen vs. Antigen-Überexpression

Epidermal Growth Factor Receptor (EGFR) Expression in

KarzinomenÜberexpression assoziiert mit:

• Invasion und Metastasierung

• Fortgeschrittenem Stadium

• Schlechter Prognose

• Resistenz gegen Radio- / Chemo- / Hormontherapie

70-100Kopf-Hals

50-90Lunge14-91Mamma40-70Prostata35-60Ovar

80-100Niere30-80GIT

Überexpr. (%)

Tumor

Die EGFR (erbB) FamilieEGF

TGFα

Cystein-reicheDomänen (EZD)

Tyrosin KinaseDomäne

HER1ErbB-1EGFR

HER2/neuErbB-2

HER3ErbB-3

HER4ErbB-4

EGFR Aktivierung inKrebszellen

Apoptose

Angiogenese

TGFα

Proliferation

Invasion / Metastasierung

MAPK

MEK

Gentranskription

PI3-K

RAS RAFSOS

GRB2

AKTSTAT

KpY

pY

K

DNA myc

Myc

cyclin D1 Cyclin D1

Jun Fos

P P

PTEN

EGFR

pY

Resistenz gegenRadio- / Chemo- /Hormontherapie

Kombination mit Radio- / Chemotherapie

• Radio- / Chemotherapie aktiviert EGFR in Krebszellen (Apoptoseprotektion)

• Blockade von EGFR – Unterstützung konventioneller Behandlung durch z.B. Apoptoseinduktion

Kombination mit Radio- / Chemotherapie

• Präklinische Modelle – Kombination von anti-EGFR Ak und

Bestrahlung Cisplatin

Mab C225+

Cisplatin

6

4

2

0

0 5 15 25 35Days

A43

1 Tu

mor

siz

e (c

m3 )

MAb225

Cisplatin

Control

Mab C225Cisplatin

Fan et al. Cancer Research 1993; 53: 4637-4642.Bianco et al. Clin Cancer Res 2000, 6: 4343-4350

human colon carcinoma xenografts