LE SINDROMI MIELOPROLIFERATIVE CRONICHE MICHELE BACCARANI                                                 Bologna, 18 Novembre 2010 Corso di Aggiornamento Medico “Franco Ferratini”

SINDROMI MIELOPROLIFERATIVE CRONICHE LEUCEMIA MIELOIDE CRONICA (LMC) POLICITEMIA VERA (M. DI VAQUEZ) (PV) TROMBOCITEMIA ESSENZIALE (TE) MIELOFIBROSI (IDIOPATICA) CON METAPLASIA MIELOIDE SPLENO-EPATICA (MF) SINDROMI: PERCHE’ HANNO ALCUNI CARATTERI IN COMUNE ED ETIOPATOGENESI SIMILI MA DIVERSE MIELOPROLIFERATIVE: PERCHE’ SONO TUTTE CARATTERIZZATE DA UN’ ESPANSIONE DELLE LINEE MIELOIDI CRONICHE: PERCHE’ LA SOPRAVVIVENZA “SPONTANEA” SI MISURA IN ANNI

S. M. C. BASI MOLECOLARI DIVERSE, MA SIMILI: TIROSINO CHINASI LMC: ATTIVAZIONE COSTITUTIVA DI ABL PER FORMAZIONE DI UN GENE IBRIDO (BCR-ABL) PV, TE, MF: ATTIVAZIONE COSTITUTIVA DI JAK-2 PER MUTAZIONI PUNTIFORMI DEL GENE ORIGINE CELLULARE: CELLULE STAMINALI EMO(LINFO)POIETICHE MULTI(TOTI)POTENTI

S. M. C. LEUCEMIA MIELOIDE CRONICA ESPANSIONE PREVALENTE DELLA GRANULOPOIESI, G-CSF-INDIPENDENTE POLICITEMIA VERA ESPANSIONE PREVALENTE DELL’ERITROPOIESI, ERITROPOIETINA-INDIPENDENTE TROMBOCITEMIA ESSENZIALE ESPANSIONE PREVALENTE DELLA PIASTRINOPOIESI MIELOFIBROSI COM MMSE ESPANSIONE EXTRAMIDOLLARE DI TUTTA L’EMOPOIESI, CON FIBROSI DEL MIDOLLO

S. M. C. – LA STORIA NATURALE TUTTE LE SMC TENDONO A TRASFORMARSI IN ACUTE LA LMC NEL 100% DEI CASI - MEDIANA 4 ANNI 2. LA PV NEL 10-20% DEI CASI-MEDIANA 10-12 ANNI LA TE NEL 20-30% DEI CASI-MEDIANA 6-8 ANNI LA MF NEL 30-40% DEI CASI-MEDIANA 5-6 ANNI

Chronic Myelogenous Leukemia Rare disease: 1-2 cases per year every 100.000 inhabitants Typical hematological picture Association with a specific cytogenetic abnormality: the Philadelphia (Ph)-chromosome

CML progression is mainly due to genetic instability years 1 2 3 4 5 N N N Ph+ N N N N N N N N N N N N N Ph+ Ph+ N N N N N Ph+ N N N N N N Ph+ Ph+ Ph+ Ph+ N N N N N N N N N Ph+ Ph+ N N N N Ph+ N N N N Ph+ Ph+ Ph+ N N N N N Ph+ N N Ph+ Ph+ N N Ph+ N N Ph+ N N blast crisis Ph+ Ph+ N N Ph+ N Ph1 Ph+ N Ph+ Ph+ N N N N Ph+ Ph+ Ph1 Ph1 N Ph+ N Ph1 N Ph+ Ph1 Ph+ N Ph1 Ph1 N Ph+ Ph1 Ph1 Ph+ Ph+ Ph1 N Ph+ Ph1 Ph+ Ph1 Ph1 Ph+ Ph+ Ph+ Ph1 Ph+ Ph1 Ph+ Ph1 Ph+ Ph+ Ph+ Ph1 Ph1 Ph1 Ph+ Ph+ Ph+ Ph+ Ph+ Ph+ Ph+ Ph+ Ph1 Additional genetic defects

L.M.C. - QUADRI CLINICO-PATOLOGICI ASINTOMATICA NEL 50% DEI CASI (DIAGNOSI “CASUALE”) SPLENOMEGALIA ANEMIA MODERATA FEBBRICOLA E ALTRI SINTOMI GENERALI ESAME EMOCROMOCITOMETRICO E MORFOLOGICO DEL SANGUE PERIFERICO

L. M. C. ESAME EMOCROMOCITOMETRICO E MORFOLOGICO DEL SANGUE PERIFERICO Hb: NORMALE O LIEVEMENTE RIDOTTA, RARAMENTE MOLTO RIDOTTA PIASTRINE: RARAMENTE RIDOTTE, SPESSO NORMALI, PIU’ SPESSO AUMENTATE LEUCOCITI: SEMPRE AUMENTATI DA 20.000 A 500.000 FORMULA: METAMIELOCITI, MIELOCITI, PROMIELOCITI, MIELOBLASTI

DIAGNOSI CITOGENETICA L. M. C. DIAGNOSI CITOGENETICA IL CROMOSOMA DI PHILADELPHIA (Ph) t (9; 22) DIAGNOSI MOLECOLARE IL TRASCRITTO DEL GENE DI FUSIONE BCR-ABL

Accelerated - Blastic Phase CML progression Chronic Phase Accelerated - Blastic Phase »100% of the cases »20-30% lymphoid

Historic Development of CML Therapy Stem cell transplantation Palliative Therapy Curative Therapy Arsenic Spleen irradiation Busulfan No Therapy Hydroxyurea Stem cell transplantation Interferon alpha Imatinib Dasatinib, Nilotinib others 1865 1903 1953 1964 1975 1983 1999 2005

Structure of ABL in complex with imatinib, nilotinib and dasatinib

SUMMARY OF THE RESULTS OF IMATINIB TREATMENT (STANDARD DOSE 400 MG, FRONT-LINE) IN Ph POS CHRONIC MYELOID LEUKEMIA COMPLETE HEMATOLOGIC RESPONSE  95% COMPLETE CYTOGENETIC RESPONSE 75-90% MAJOR MOLECULAR RESPONSE 50-70% “COMPLETE” MOLECULAR RESPONSE 10-40% 5-YEARS PROGRESSION-FREE SURVIVAL 85-90% 5-YEARS OVERALL SURVIVAL 90-95%

SURVIVAL WITH CML RANDOMIZED STUDIES 1983-2008 Primary imatinib, 2002-2008 (CML IV) IFN or SCT + 2nd line imatinib, 1997-2008 (CML IIIA) Survival probability IFN or SCT, 1995-2008 (CML III) (CML I, II) IFN, 1986-2003 Hydroxyurea, 1983-1994 Busulfan, 1983-1994 YEARS AFTER DIAGNOSIS COURTESY OF THE GERMAN CML STUDY GROUP

TREATMENT RECOMMENDATIONS, CHRONIC PHASE EUROPEAN LEUKEMIANET TREATMENT RECOMMENDATIONS, CHRONIC PHASE 2006 2009 1ST LINE IMATINIB ALLO HSCT IN SELECTED PTS IMATINIB 400 mg DAILY 2ND LINE IMATINIB-INTOLERANT - INTERFERON ± LDAC - ALLO HSCT - DASATINIB or NILOTINIB IMATINIB-FAILURE IMATINIB DOSE INCREASE DASATINIB or NILOTINIB ALLO HSCT IN SELECTED PTS, AND IN PTS WHERE DASATINIB AND NILOTINIB FAIL IMATINIB- SUBOPTIMAL RESPONSE - IMATINIB DOSE INCREASE - ALLO HSCT IN SELECTED PTS IMATINIB SAME DOSE TESTING DASATINIB OR NILOTINIB (INVESTIGATIONAL) Baccarani M. et al, Blood 2006; 108: 1809-1820 Baccarani M. et al, JCO, 2009; 27: 6041-6051

Historic Development of CML Therapy Stem cell transplantation Palliative Therapy Curative Therapy Arsenic Spleen irradiation Busulfan No Therapy Hydroxyurea Stem cell transplantation Interferon alpha Imatinib Nilotinib, Dasatinib others 1865 1903 1953 1964 1975 1983 1999 2005

LIVING WITH TYROSINE KINASE INHIBITORS TOMORROW LONG TERM, UNEXPECTED SIDE EFFECTS? METABOLIC SIDE EFFECTS, SECOND CANCER, CARDIAC TOXICITY? SAFE PROCREATION? HOW LONG? WILL COST BE ENDURABLE? WILL I BE CURED? WHICH EFFECTS FROM CHRONIC INHIBITION OF ABL, PDGFRs, cKIT AND OTHER TK?

LO SVILUPPO DELLA TERAPIA MIRATA NON PORTA NECESSARIAMENTE NE’ SEMPRE A UN AUMENTO DELLE GUARIGIONI. LA TERAPIA MIRATA PUO’ TRASFORMARE UNA LEUCEMIA PRECEDENTEMENTE FATALE IN UNA CONDIZIONE CONTROLLABILE CON LA SOMMINISTRAZIONE CRONICA DEI FARMACI MIRATI. DOBBIAMO COMINCIARE A RIVEDERE CONCETTI, COMPORTAMENTI, COSTI E BENEFICI DELLA TERAPIA DELLE LEUCEMIE.

S. M. C. BASI MOLECOLARI DIVERSE, MA SIMILI: TIROSINO CHINASI LMC: ATTIVAZIONE COSTITUTIVA DI ABL PER FORMAZIONE DI UN GENE IBRIDO (BCR-ABL) PV, TE, MF: ATTIVAZIONE COSTITUTIVA DI JAK-2 PER MUTAZIONI PUNTIFORMI DEL GENE ORIGINE CELLULARE: CELLULE STAMINALI EMO(LINFO)POIETICHE MULTI(TOTI)POTENTI

DALLE BASI MOLECOLARI ALLA TERAPIA MIRATA LE SINDROMI MIELOPROLIFERATIVE CRONICHE SONO PRODOTTE DA EVENTI CHE MODIFICANO LA FUNZIONE DI DIVERSE TIROSINO-CHINASI LMC BCR-ABL TE JAK-2 e.. MF JAK-2 e.. PV JAK-2 e.. DALLE BASI MOLECOLARI ALLA TERAPIA MIRATA LMC BCR-ABL INIBITORI DI ABL PV JAK-2 INIBITORI DI JAK-2 ? TE ? MK

EPO-R e JAK2

JAK2 Gene jak2 : Janus Activated Kinase 2 localizzato su 9p24 Proteina JAK2: Tirosin chinasi non recettoriale; membro della famiglia JAK che comprende altre 3 tirosin-chinasi: Jak1 e Jak3, TYK2; Intermediario tra recettori citochinici e molecole di trasduzione del segnale costituito da 4 domini Istituto di Ematologia “Seragnoli”

Jak2 V617F Mutazione puntiforme somatica acquisita; Sostituzione G T valina fenilalanina (V617F); Deregolazione attività inibitoria; Frequenza variabile: 65%-95% in PV 23%-57% in TE 35%-50% in MMM; Associata a over-espressione di PRV-1? Può essere associata a età più avanzata; conta emoglobinica e leucocitaria più alta; durata della malattia più lunga; più alta percentuale di complicanze Istituto di Ematologia “Seragnoli”

POLICITEMIA VERA ESPANSIONE PRIMARIA DELL’ERITRONE PER MUTAZIONE PUNTIFORME DEL GENE CHE CODIFICA PER UNA TIROSINA CHINASI (JAK-2) CHE RICONOSCE DIVERSI LIGANDI (EPO, TPO, G-CSF) JAK SIGNIFICA JANUS (GIANO) CHINASI. NELL’ANTICA ROMA LE PORTE DEL TEMPIO DI GIANO “BIFRONTE” ERANO CHIUSE IN PACE E APERTE IN GUERRA. NELLE CELLULE E’ IL LEGAME CON L’EPO AD APRIRE (ATTIVARE) JAK-2. MA JAK-2 MUTATA RESTA SEMPRE APERTA, COSTITUTIVAMENTE E TRASMETTE ALLA CELLULA UN SEGNALE CONTINUO DI PROLIFERAZIONE E MATURAZIONE. IL RISULTATO PRINCIPALE E’ UN AUMENTO DELLA MASSA ERITROCITARIA, DELLA PIASTRINOPOIESI E DELLA GRANULOCITOPOIESI

POLICITEMIA VERA (PRIMITIVA), POLICITEMIE SECONDARIE E PSEUDOPOLICITEMIE POLICITEMIE SECONDARIE AD AUMENTO DELL’EPO BASSA pO2 NELL’AMBIENTE (ALTA MONTAGNA) BASSA pO2 NEL SANGUE MALATTIE TORACICHE E POLMONARI MALATTIE CARDIOVASCOLARI (CARDIOVASCULOPATIE CONGENITE CON SHUNT DESTRO-SINISTRO) 3. BASSA pO2 NEI TESSUTI (Hb CON AUMENTATA AFFINITA’ PER L’OSSIGENO) TUMORI RENALI ALTRI TUMORI (POLICITEMIE PARANEOPLASTICHE) PSEUDOPOLICITEMIA RIDUZIONE DEL VOLUME PLASMATICO

POLICITEMIA VERA, POLICITEMIE SECONDARIE, PSEUDOPOLICITEMIA DIAGNOSI DIFFERENZIALE PV PS PP EMATOCRITO 50-70 PIASTRINE 150-1500 150-450 LEUCOCITI 4-15 4-8 EPO BASSA ALTA NORMALE MASSA ERITROCITARIA GRANDE VOLUME PLASMATICO RIDOTTO JAK-2 MUTATO NON MUTATO CLINICA PRIMARIA SECONDARIA

POLICITEMIA VERA MASSA ERITROCITARIA AUMENTATA Hct, Hb, ERITROCITI AUMENTATI PIASTRINE SPESSO AUMENTATE MODERATA LEUCOCITOSI NORMALE PV Hb g / dl 15 20 PIASTRINE x 109/L 250 250-1000 LEUCOCITI x 109/L 6 8-12 GRANULOCITI NEUTROFILI 60% 80% JAK-2 MUTATA EPO RIDOTTA

POLICITEMIA VERA - TERAPIA CONTROLLO MASSA ERITROCITARIA SALASSI (SOTTRAZIONE ERITROCITI, SOTTRAZIONE FERRO) FARMACI CITOTOSSICI, INTERFERON CONTROLLO NUMERO PIASTRINE / LEUCOCITI FARMACI CTTOTOSSICI, INTERFERON ANAGRELIDE CONTROLLO AGGREGAZIONE PIASTRINICA ASPIRINA, BASSA DOSE (100 MG) ALTRI FARMACI ANTIAGGREGANTI

TROMBOCITEMIA ESSENZIALE CONDIVIDE LE MEDESIME BASI MOLECOLARI DELLA PV (MUTAZIONI JAK-2), MA NON IN TUTTI I CASI ESPANSIONE PRIMARIA DELLA PIASTRINOPOIESI DIAGNOSI DIFFERENZIALE CON TROMBOCITOSI SECONDARIE DISTURBI DELLA MICROCIRCOLAZIONE E COMPLICAZIONI CARDIOVASCOLARI TROMBOTICHE SIMILI A QUELLE DELLA PV ASPIRINA E FARMACI ANTIAGGREGANTI FARMACI CITOTOSSICI, INTERFERON, ANAGRELIDE PROGRESSIONE A MIELOFIBROSI TRASFORMAZIONE IN LEUCEMIA ACUTA (20-30%)

TE: striscio di sangue periferico

Clinical properties of platelet - lowering agents

MIELOFIBROSI IDIOPATICA CON METAPLASIA MIELOIDE SPLENO-EPATICA (MF / MMSE) BASI MOLECOLARI NON BEN DEFINITE (TALORA JAK-2) CIRCOLAZIONE CELLULE STAMINALI (CD 34) FIBROSI MIDOLLARE (BIOPSIA OSSEA) SPLENOMEGALIA, EPATOMEGALIA, EMOPOIESI SPLENO-EPATICA ANEMIA PROGRESSIVA PIASTRINOSI / PIASTRINOPENIA LEUCOCITOSI CON PRECURSORI ERITROBLASTICI E GRANULOCITARI TRASFORMAZIONE IN LEUCEMIA ACUTA (30-40%)

SINDROMI MIELOPROLIFERATIVE CRONICHE Trombocitemia essenziale (TE) Leucemia mieloide cronica (LMC) Trombocitemia essenziale (TE) Policitemia vera (PV) Mielofibrosi idiopatica (MMM)