INVESTIGACIÓN EN CÁNCER DEL DESARROLLO

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1 INVESTIGACIÓN EN CÁNCER DEL DESARROLLO Modelo de terapia de precisión: tratamientos personalizados de rescate para cada paciente (en base a las anomalías genéticas del tumor y el test de fármacos en modelo animal) 1. Introducción El cáncer es un grupo de aproximadamente unas 100 enfermedades caracterizadas por un hecho común: la expansión territorial de un conjunto de células mutadas. Hay una serie de elementos comunes a todos los cánceres (1): Una proliferación celular acelerada con el consiguiente acúmulo de células anormales La diversificación genética del grupo en expansión y la adquisición de nuevas mutaciones en el compartimento de células madre La selección que induce la presión competidora por los nutrientes y el territorio La emergencia de grupo/s dominante/s a partir de los procesos anteriores. La diversidad de tipos de cáncer, la heterogeneidad de las alteraciones moleculares en el mismo tipo de tumor y entre las células de un mismo tumor y las múltiples combinaciones de mutaciones descritas en un número creciente de genes, hacía prever una gran dificultad para explicar el fenómeno del cáncer en base a unos principios biológicos comunes. Los estudios más recientes de secuenciación completa han permitido una visión global del conjunto de mutaciones existentes en los distintos tumores. Así, los tumores sólidos más frecuentes en el adulto presentan una media de mutaciones en genes que alteran la función de la proteína, conocidos como drivers. Algunos tumores como los melanomas o los cánceres relacionados con el tabaco presentan un número mucho más elevado de mutaciones (una media de 200) mientras que los tumores del desarrollo (comúnmente conocidos como cáncer infantil) y las leucemias presentan una media de 9 mutaciones relevantes en genes drivers, algunos casos extremos con 1 sola mutación. (2) Aunque el tratamiento actual para la mayoría de los tumores potencialmente curables es la combinación de quimioterápicos, los primeros estudios en los años demostraron que hay tumores que pueden curarse con el uso de un solo fármaco. Estas fueron las primeras evidencias empíricas de terapia dirigida hacia una particular susceptibilidad de las células tumorales en su conjunto.

2 Durante la progresión tumoral, proceso dinámico y cambiante, el genoma de las células tumorales se vuelve inestable y cambia. La experiencia con la secuenciación completa de los distintos tumores del desarrollo nos enseña que el tratamiento citotóxico es el mayor inductor de mutaciones. Así, los tumores secuenciados de pacientes en recaída post tratamiento presentan entre 3 y 5 veces mayor número de mutaciones que el tumor del mismo paciente al diagnóstico, antes del tratamiento. Los mecanismos de resistencia a la quimio/radioterapia inducidos por los mismos tratamientos citotóxicos son conocidos, como las mutaciones en p53 y los genes que regulan el transporte de fármacos. Por todo ello, la gran mayoría de pacientes con tumores en recaída o progresión durante el tratamiento convencional no tienen opciones curativas con el manejo estándar. Para estos casos una opción sería la identificación de tratamientos únicos o combinados dirigidos a dianas terapéuticas que, aunque heterogéneas, puedan ser importantes para la progresión. La cuestión radica en qué proporción de casos y porcentaje de células del tumor pueden detectarse dianas terapéuticas potencialmente tratables con la tecnología molecular disponible actualmente. Se han descrito ya biomarcadores individualizados que pueden ser útiles para predecir la actividad de ciertos fármacos dirigidos contra dianas concretas, como los inhibidores de ALK, b-raf, c-kit, SHH, PARP, etc. La posibilidad de analizar el genoma completo para cada paciente permite plantear la hipótesis de un diseño de tratamiento más preciso. Además, los esfuerzos realizados en screenings de fármacos en paneles amplios de líneas celulares han permitido establecer patrones de expresión genética asociados con respuestas a diversos fármacos. A partir de la información molecular, la experiencia del equipo, la valoración preclínica de la respuesta del tumor al fármaco/s en modelos animales del mismo tumor analizado, y la disponibilidad de fármacos con adecuada información farmacológica, pueden diseñarse terapias de mayor precisión en el caso de tumores en progresión refractaria al tratamiento convencional. Recientemente se ha publicado el primer estudio de viabilidad del análisis molecular personalizado para tumores pediátricos, en concreto para neuroblastoma en progresión refractaria. El grupo cooperativo liderado por G.L. Saulnier Sholler reporta el estudio de 5 casos con neuroblastoma en progresión a los que con una nueva biopsia se les realiza un estudio exhaustivo que incluye generación de xenoimplantes, cultivo in vitro, arrays de expresión de RNA, arrays de CGH, y secuenciación de del exoma. (5) En plazos de días fueron capaces de reunir suficiente información relevante para proponer tratamiento relacionado con las alteraciones moleculares identificadas. Con estos antecedentes, planteamos un estudio que en 2016 mejore las experiencias previas teniendo en cuenta los aprendizajes.

3 2. Hipótesis El diseño de un plan terapéutico basado en la información molecular generada a partir del estudio genómico del tumor en el momento de la recaída o progresión y su evaluación preclínica en el modelo animal, permitirá un tratamiento más seguro y eficaz para los pacientes que sólo cualifican para estudios de fase I o tratamiento compasivo. 3. Objetivos 1. Obtener biopsias de tumores en recaída o refractarios al tratamiento convencional con el objetivo de desarrollar un plan terapéutico basado en el estudio genómico y su evaluación farmacológica preclínica en un modelo animal de xenoimplante. 2. Análisis genómico en tiempo real (3-6 semanas) de las muestras post tratamiento para determinar a nivel de todo el genoma alteraciones que puedan ser relevantes para tratamiento dirigido. 3. Análisis de farmacología preclínica en modelos animales de xenoimplante de tumores primarios (PDX) de las opciones terapéuticas derivadas del perfil molecular. 4. Determinar el porcentaje de casos en los que se puede elaborar una recomendación terapéutica basada en el perfil molecular y la farmacología preclínica. Optimización de los tiempos necesarios para establecer una recomendación terapéutica a partir de un consenso molecular tumor board. 5. Tratamiento del paciente de acuerdo con el protocolo asistencial terapias off-label aprobado por la institución a partir del conocimiento adquirido en los objetivos anteriores. 4. Metodología 1. Consentimiento informado específico para el estudio. Biopsias a cielo abierto siempre que el paciente esté en buen estado general y que el riesgo quirúrgico sea asumible en el contexto de progresión de la enfermedad. A partir de las muestras (en fresco) de tumor obtenidas de pacientes al diagnóstico con tumores considerados de alto riesgo (porcentaje de supervivencia calculado inferior al 25%) o en la recaída o progresión de pacientes menores de 21 años de edad: 2. La muestra obtenida será dividida en función de su tamaño y calidad para los diversos estudios: 2.1 Diagnóstico anátomo-patológico convencional 2.2 Medio de cultivo para implante en el modelo animal en nuestro centro 2.3 Extracción de ADN y ARN convencional para el análisis genómico y de expresión. Se utilizará la plataforma de Affymetrix Cytoscan para el análisis de aberraciones

4 genómicas y la secuenciación en paralelo (IlluminaHiSeq) para el estudio de mutaciones. Estos análisis serán realizados en centros colaboradores de Barcelona. 3. Para aquellos tumores en los que se consiga su crecimiento en el modelo murino, se realizará el estudio de farmacología preclínica en nuestro laboratorio. La tasa de éxito del implante en nuestra experiencia es del 20-40%, dependiendo del tipo de tumor. Los modelos con PDX nos han ayudado a establecer e identificar fármacos y combinaciones así como protocolos de administración más eficaces y seguros, posibilitando una traslación directa a los pacientes (7,8). Una vez identificado el fármaco o combinación al cual el tumor en estudio responde, se establecerá una recomendación terapéutica basada en el consenso del equipo multidisciplinar o molecular tumor Board. 4. Para el desarrollo del molecular tumor board se constituirá un grupo de trabajo con la implicación de los profesionales con experiencia en el desarrollo del modelo: cirujanos, patólogos, biólogos moleculares, farmacéuticos y oncólogos. 5. Tratamiento del paciente en función de las recomendaciones consensuadas en el molecular tumor board. Los pacientes en los que no se pueda desarrollar modelo preclínico o no haya tiempo suficiente para su desarrollo, se tratarán en función exclusivamente de la información disponible en el contexto de la enfermedad y del conocimiento existente en la literatura sobre los fármacos recomendados. 5. Presupuesto El presupuesto se ha estimado para un total de 50 pacientes al año. No se requiere la financiación en su globalidad para su inicio. Se irán incluyendo pacientes en el proyecto a medida que se disponga de financiación. El coste estimado por paciente es de Concepto AÑO 1 AÑO2 AÑO3 TOTAL Personal (Investigador pre-dcotoral) Secuenciación NGS (*) Análisis Cytoscan (**) Modelos animal en ratones NOD/SCID (***) TOTAL (*) por paciente (**) 500 por paciente (***) por paciente

5 Bibliografía: 1. Greaves M. Cancer causation: the Darwinian downside of past success? Lancet Oncol 2002; 3: Vogelstein B., et al. Cancer genome landscapes. Science 2013; 339: Mora J. Porqué la quimioterapia no cura a todos los pacientes con cáncer? An Pediatr Contin. 2011; 9(3): Von Hoff DD. Pilot study using molecular profiling of patient s tumors to find potential targets and select treatments for their refractory cancers. J Clin Oncol Nov 20;28(33): Saulnier Sholler GL., et al. A pilot trial testing the feasibility of using molecular-guided therapy in patients with recurrent neuroblastoma. J Cancer Ther. 2012; 3: Harris MH., et al. Multicenter Feasibility Study of Tumor Molecular Profiling to Inform Therapeutic Decisions in Advanced Pediatric Solid Tumors. The Individualized Cancer Therapy (icat) Study. JAMA Oncol Monterrubio C, et al. Combined microdialysis-tumor homogenate method for the study of the steady state compartmental distribution of a hydrophobic anticancer drug in animal models with patient-derived xenografts. Pharm Res Ordoñez JL, et al. PARP inhibitor Olaparib enhances sensitivity of Ewing Sarcoma cells to Trabectedin: An in vitro and in vivo assay. Oncotarget 2015.

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