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Studio globale di genomica dei tumori stromali gastrointestinali (GIST) mediante il profilo di espressione genica e genotyping

Dal punto di vista molecolare più del 90% dei GIST è caratterizzato da una mutazione specifica a carico di c-KIT, un proto-oncogene localizzato sul cromosoma 4q11-q12 che codifica per la proteina di membrana KIT, un recettore tyrosin-kinasico per lo stem cell factor (SCF).

Tali mutazioni di tipo “gain of function” sono responsabili di un’attivazione costitutiva del recettore, che sembra rivestire un ruolo cardine nel processo di sviluppo di questi tumori (1). La mutazione di più frequente riscontro, in circa il 65% di tutti i GIST, è quella a carico dell’esone 11, che codifica per il dominio juxtamembrana intracellulare del recettore.

Altre mutazioni sono quelle a carico degli esoni 9, 13 e 17, che codificano rispettivamente per il dominio juxtamembrana extracellulare, per il dominio tirosinchinasico e per il dominio della fosfotransferasi e che sono presenti in circa il 10% dei GIST (2).

Tuttavia una piccola percentuale (5-7%) di GIST non esprime la mutazione a carico di cKIT, bensì del recettore α del fattore di crescita di derivazione piastrinica (PDGFRα), una tirosyn-chinasi strutturalmente omologa a cKIT ed implicata negli stessi circuiti di segnalazione intracellulari (3,4).

Le mutazioni del PDGFRα sono mutuamente esclusive rispetto alle mutazioni di KIT e coinvolgono nell’80% dei casi l’esone 18 e nei restanti casi l’esone 12 (10-15%) o l’esone 14 (1-5%).

Infine circa il 10-15% dei GIST, definiti wild-type, non presenta alcuna mutazione sia a carico di cKIT che di PDGFRα, suggerendo la probabile esistenza di meccanismi patogenetici molecolari alternativi (5).

Attualmente lo standard terapeutico per i pazienti affetti da GIST in stadio avanzato è rappresentato da Imatinib, un inibitore tyrosin-kinasico di KIT e PDGFR, in grado di indurre una risposta parziale o una stabilità di malattia dal 75% al 90% dei casi (6). Lo stato mutazionale di cKIT e PDGRFα sembra essere predittivo della risposta clinica all’imatinib: infatti pazienti portatori di una mutazione a carico dell’esone 11 mostrano un tasso di risposta del 83.5%, rispetto al 48% osservato nei pazienti con mutazioni a carico dell’esone 9, mentre i pazienti con mutazione puntiforme D842V a livello dell’esone 8 di PDGRFα risultano resistenti all’imatinib (3,4,7,8). I GIST wild-type risultano essere maggiormente resistenti all’imatinib, con una percentuale di risposta o di stabilità di malattia variabile a seconda degli studi considerati. Tuttavia, nonostante la buona risposta iniziale al trattamento, la maggior parte dei pazienti va incontro a progressione di malattia, per l’acquisizione di mutazioni aggiuntive che inducono una resistenza secondaria al farmaco (9-11).

Sunitinib, un inibitore tirosin-kinasico multitarget di VEGFR, PDGFR, KIT e FLT3, si è dimostrato essere in grado di indurre un tempo alla progressione significativamente maggiore rispetto al placebo e rappresenta attualmente lo standard di trattamento di seconda linea dopo sviluppo di resistenza o intolleranza all’imatinib (12). Sono disponibili risultati preliminari riguardanti la correlazione tra la resistenza al sunitinib e lo stato mutazionale del sito di legame del farmaco alla tasca intracellulare dell’ATP (13).

A fronte di una ricchezza di dati disponibili in letteratura riguardo allo stato mutazionale di cKIT e PDGFRα e correlazione con la sensibilità o resistenza all’imatinib, vi sono diversi pazienti che non rispondono alla terapia subito o nel tempo. Studi di genomica più ampi e innovativi condotti sui GIST, quali il profilo di espressione genica e il genotyping, sono necessari in quanto le conoscenze sul background molecolare di questi tumori sono ancora parziali, in particolar modo delle forme wild-type, per le quali numerosi quesiti circa i meccanismi patogenetici, le vie di segnalazione intracellulari alternative e alla resistenza farmacologia rimangono tuttora aperti e irrisolti. Riteniamo dunque che uno studio globale di genomica dei GIST, mediante la valutazione dello stato mutazionale di cKIT e PDGFRα assieme al profilo di espressione genica e genotyping, possa dare un valore aggiunto alle conoscenze attuali sulla biologia di questi tumori, in particolar modo delle forme wild-type, che rimangono un campo di ricerca ancora vergine.

Scopo dello studio

  • Studio globale di genomica dei GIST, mediante il profilo di espressione genica e genotyping.
  • Correlazione dei dati ottenuti con lo stato mutazionale di KIT and PDGFR α e con parametri clinico-patologici.

Disegno dello studio

Saranno arruolati pazienti giunti alla nostra osservazione con diagnosi di GIST. L’analisi molecolare verrà condotta sul materiale biologico ottenuto dalle seguenti fonti:

  • pezzo operatorio in caso di pazienti sottoposti ad intervento chirurgico
  • prelievo bioptico eseguito ad intento diagnostico in caso di malattia non operabile
  • prelievo bioptico eseguito in caso di necessaria nuova caratterizzazione istologica della malattia

Su ciascun campione così ottenuto verrà condotta un’analisi molecolare globale che comprende:

  • analisi mutazionale dello stato di cKIT e di PDGFR α mediante Real-time PCR o tecnologia TaqMan (Genotyping Assays ready kits).
  • studio del profilo di espressione genica mediante microarray ad oligonucleotidi HU133A prodotto da Affymetrix (Santa Clara, CA).
  • studio di genotyping mediante Genome-Wide Human SNP Array 6.0 prodotto da Affymetrix (Santa Clara, CA)

Responsabile dello studio

  • Prof. Guido Biasco

Project Leader

  • Dott.ssa Maria A Pantaleo

Collaboratori

  • Dott.ssa Annalisa Astolfi;
  • Dott.ssa Margherita Nannini;
  • Dott. Fausto Catena;
  • Dott.ssa Donatella Santini;
  • Dott.ssa Monica Di Battista;
  • Dott.ssa Alessandra Maleddu;
  • Dott.ssa Paola Paterini;
  • Dott. Caludio Ceccarelli;
  • Dott.ssa Maristella Saponara;
  • Dott. Cristian Lolli;
  • Dott. Valerio Di Scioscio

In collaborazione con

  • Prof. Mike Heirich; Prof. Cristopher Corless; Portland, Oregon, USA

Bibliografia

  1. Hirota S., Isozkki K., Moriyama Y., et al. Gain of function mutations of c-kit in human gastrointestinal stromal tumors. Science 279:577-580, 1998.
  2. Corless CL, Fletcher JA, Heinrich MC. Biology of gastrointestinal stromal tumors. J Clin Oncol 2004;22:3813-3825.
  3. Heinrich MC, Corless CL, Duensing A, et al. PDGFRA activating mutations in gastrointestinal stromal tumors. Science 2003;299:708-710.
  4. Corless CL, Schroeder A, Griffith D, et al. PDGFRA mutations in gastrointestinal stromal tumors frequency, spectrum and in vitro sensitivity to imatinib. J Clin Oncol 2005;23:5357-5364.
  5. Medeiros F, Corless CL, Duensing A, et al. KIT-negative gastrointestinal stromal tumors. Am J Surg Pathol 2004;28:889-894.
  6. Demetri GD, von Mehern M, Blanke CD, et al. Efficacy and safety of imatinib mesylate in advanced gastrointestinal stromal tumors. N Engl J Med 2002;347:472-80.
  7. Heinrich MC, Corless cl, Demetri GD, et al. Kinase mutations and Imatinib response in patients with metastatic gastrointestinal stromal tumors. J Clin Oncol 2003; 21:4342-9
  8. Debiec-Rychter M, Dumez H, Judson I, et al. Use of c-KIT PDGFRA mutational analysis to predict the clinical response to imatinib in patients with advanced gastrointestinal stromal tumours entered on phase I and II studies of the EORTC Soft Tissue and Bone Sarcoma Group. Eur J Cancer 2004;40:689-695.
  9. Heinrich MC, Corless CL, Blanke CD, et al. Molecular correlates of imatinib resistance in gastrointestinal stromal tumors. J Clin Oncol 2006;24:4764-4774.
  10. Diebec-Rychter M, Cools J, Dumez H, et al. Mechanism of resistance to imatinib mesylate in gastrointestinal stromal tumors and activity of the PKC412 inhibitor against imatinib-resistant mutants. Gastroenterology 2005;128:270-279.
  11. Wakai T, Kanda T, Hirota S, et al. Late resistance to imatinib therapy in a metastatic gastrointestinal stromal tumor is associated with a second KIT mutation. Br J Cancer 2004; 90: 2059-2061.
  12. Demetri GD, van Oosterom AT, Garrett CR, et al. Efficacy and safety of sunitinib in patients with advanced gastrointestinal stromal tumour after failure of imatinib a randomised controlled trial. Lancet 2006;368:1329-38.
  13. Heinrich MC, Corless CL, Liegl B, et al. Mechanism of sunitinib malate (SU) resistance in gastrointestinal stromal tumors (GISTs), 2007 ASCO Annual Meeting, Abstract No 10006.