Formazione e aggiornamento per gli operatori addetti alla manipolazione dei medicinali antiblastici per la prevenzione degli errori e la riduzione dei rischi Dr. Massimo Sansone Farmacia – I.F.O. Roma,16 maggio 2006

CHEMIOTERAPIA ANTITUMORALE

Sviluppo storico della chemioterapia antineoplastica (I) 1945 Mecloretamina 1950 Metotrexato 6-Mercaptopurina Busulfan 1955 Clorambucil Ciclofosfamide 1960 Vinblastina, vincristina Fluorouracile, actinomicina D Melfalan 1965 Procarbazina, 6-tioguanina Citosina arabinoside Adriamicina Prima chemioterapia adiuvante con actinomicina D nel tumore di Wilms 1970 Bleomicina, dacarbazina da G. Bonadonna, 1999 (modificata)

Sviluppo storico della chemioterapia antineoplastica (II) 1975 CCNU, BCNU, cisplatino CMF adiuvante nel ca. mammario Terapia adiuvante nell’osteosarcoma Trapianto di midollo osseo PVB nei tumori del testicolo 1980 Etoposide, mitoxantrone Inizio chemioterapia primaria in vari tumori solidi resecabili 1985 Carboplatino Ifofosfamide + MESNA Trapianto autologo con GM-CSF Espansione chemioterapia primaria 1990 Paclitaxel, docetaxel Topotecan, irinotecan Gemcitabina Oxaliplatino Terapia antiemetica 1995 Trastuzumab Rituximab Imatinib mesilato Cetuximab Pemetrexed Bevacizumab 2000 Chemioterapia mirata molecolare (GIST) da G. Bonadonna, 1999 (modificata)

= fase di non proliferazione o di differenziazione G0 = fase di non proliferazione o di differenziazione 2° punto di controllo M G1 S G2 Fase Non Specifici: Alchilanti, Nitrosouree, Antibiotici, Cis-Platino, Dacarbazina 1° punto di controllo = Punto di restrizione Fase S- specifici: Citarabina, Metotrexato

Il ciclo cellulare è contraddistinto da due fasi principali Interfase = distinta a sua volta in G1 (primo gap) S (sintesi) G2 (secondo gap) fase M = mitosi e citocinesi

Inibisce l’adenosina deaminasi Inibisce la biosintesi purinica pirimidinica PENTOSTATINA Inibisce l’adenosina deaminasi ACIDO FOSFONACETIL-L-ASPARTICO Inibisce la biosintesi purinica IDROXIUREA Inibisce la ribonucleotide reduttasi 6-MERCAPTOPURINA 6-TIOGUANINA Inibisce la biosintesi dell’anello purinico Inibiscono le intercorversioni nucleotidiche ribonucleotidi 5-FLUOROURACILE Inibisce la sintesi dell’acido timidilico CITARABINA FLUDARABINA 2-CLORODEOXIADENINOSINA Inibiscono la sintesi del DNA AGENTI ALCHILANTI MITOMICINA C CISPLATINO PROCARBAZINA DACARBAZINA Formano addotti con il DNA desossiribonucleotidi METOTREXATO Inibisce la riduzione dell’acido diidrofolico Blocca la sintesi purinica e dell’acido timidilico DNA BLEOMICINA ETOPOSIDE TENIPOSIDE Danneggiano il DNA e ne impediscono il riparo RNA (transfer, messaggero, ribosomiale) L-ASPARAGINASI Deamina l’asparagina Inibisce la sintesi proteica PACLITAXEL ALCALOIDI DELLA VINCA COLCHICINA Inibiscono le funzioni dei microtubuli DACTINOMICINA DAUNORUBICINA DOXORUBICINA MITOXANTRONE Si intercalano nel DNA Inibiscono la sintesi dell’RNA proteine enzimi (ecc.) microtubuli

Principali chemioterapici antiblastici utili in terapia oncologica (I) Alchilanti Mecloretamina* Ciclofosfamide Ifosfamide Melfalan Clorambucil Busulfano Tiotepa Altretamina* Dacarbazina Temozolomide Nitrosouree Carmustina* Lomustina Fotemustina Streptozotocina* Composti di coordinazione del platino Cisplatino Carboplatino Oxaliplatino Antimetaboliti Metotrexato Raltitrexed Citarabina Gemcitabina Fluorouracile Capecitabina Tegafur UFT** Mercaptopurina Tioguanina Fludarabina Cladribina Pentostatina Idrossiurea *non disponibile in commercio in Italia;** associazione precostituita con uracile/tegafur in rapporto molare 1:4 Informatore farmaceutico 2003

Informatore farmaceutico 2003 Principali chemioterapici antiblastici utili in terapia oncologica (II) Antibiotici Alcaloidi vegetali Miscellanea Dactinomicina Vincristina Asparaginasi* Bleomicina Vinblastina Procarbazina Mitomicina Vindesina Estramustina Daunorubicina Vinorelbina Mitotano* Doxorubicina Etoposide Fotemustina Epirubicina Teniposide Idarubicina Paclitaxel Mitoxantrone Docetaxel Topotecan Irinotecan *non disponibile in commercio in Italia Informatore farmaceutico 2003

Principali chemioterapici antiblastici utili in terapia oncologica (III) Anticorpi monoclonali (bersaglio molecolare) Inibitori della trasduzione del segnale Rituximab (CD20) Imatinib mesilato ( bcr-abl -, c-kit-, PDGF-TKs) Trastuzumab (HER2) Gefitinib* ( EGFR-TK) Alemtuzumab ( CD52) Erlotinib* ( EGFR-TK) Cetuximab* (EGFR) Bortezomib* ( proteasoma) Bevacizumab* (VEGF) *non disponibile in commercio in Italia

Principali ormoni e antiormoni utili in terapia oncologica CORTICOSTEROIDI PROGESTINICI Prednisone Medroxiprogesterone ANDROGENI Megestrolo acetato Testosterone propionato INIBITORI DELLE AROMATASI Fluoximesterone Aminoglutetimide ESTROGENI Anastrozolo Dietilstilbestrolo* Letrozolo Etinilestradiolo Exemestan ANTIANDROGENI GnRH ANALOGHI Flutamide Buserelina Nilutamide* Goserelina Bicalutamide Leuprorelina Ciproterone Triptorelina ANTIESTROGENI ANALOGHI DELLA SOMATOSTATINA Tamoxifene Octreotide Toremifene Lanreotide * Non disponibile in commercio in Italia Informatore farmaceutico 2003

Principali immunomodulatori ed altri farmaci non citotossici utili in terapia oncologica CITOCHINE FATTORI DI CRESCITA EMOPOIETICI Interferone alfa Filgrastim - Naturale (linfoblastoide) Lenograstim - Ricombinante (2a, 2b) Molgramostim Interferone beta Eritropoietina Interferone gamma AGENTI DIFFERENZIANTI Interleuchina 2 (aldesleuchina) Tretinoina ALTRI IMMUNOMODULATORI Isotretinoina Vaccino BCG ANTIDOTI Acido folinico Desrazoxano 2-mercaptoetansolfonato Amifostina

Terapia medica dei tumori della malattia metastatica Stadi localmente avanzati Stadi precoci Stadi avanzati chirurgia chemioterapia neoadiuvante o primaria chemioterapia della malattia metastatica +/- chemioterapia adiuvante radioterapia chirurgia chirurgia guarigione prolungamento della sopravvivenza palliazione guarigione prolungamento della sopravvivenza operabilità guarigione prolungamento della sopravvivenza

Esempi di bersagli molecolari coinvolti nella trasmissione del segnale per lo sviluppo di farmaci antiblastici I Ligands I Receptors Second messengers I I Trascrizione Translation Proteolysis From JB Gibbs, 2000, modified

“The first batch of small molecules - magic bullets” Drug Target Cancers Date of approval FDA EMEA Italian Health Min. Imatinib bcr/abl & c-kit CML 10/05/01 07/11/01 GIST 01/02/02 24/05/02 Gefitinib EGFR NSCLC 05/05/03 - Bortezomib Proteasome MM 13/05/03 26/04/04 25/03/05 Erlotinib 18/11/04 CML, chronic myeloid leukemia; GIST, gastrointestinal stromal tumor; NSCLC, non small- cell lung cancer; MM, multiple myeloma

Triangolo chemioterapico OSPITE INTERAZIONI FARMACO-OSPITE INTERAZIONI OSPITE-TUMORE IMMUNORISPOSTA TOSSICITA’ MALATTIA FARMACOCINETICA TERAPIA TUMORE FARMACO CHEMIORESISTENZA INTERAZIONI FARMACO-TUMORE

Illustrazione schematica del concetto di citotoletalità A. Primo trattamento B. Secondo trattamento

Intermittenza Regole basilari della chemioterapia antitumorale Polichemioterapia Intensificazione

Maggiore efficacia antitumorale Obiettivi della polichemioterapia antitumorale Diminuita chemioresistenza Ridotta tossicità

TIPI DI TERAPIA MEDICA IN ONCOLOGIA Chemioterapia  citotossicità passiva (immunizzazione) Immunoterapia attiva (stimolazione della risposta immunitaria) Ormonoterapia  deplezione del ligando/ blocco dei recettori Inibitori della trasduzione del segnale inibizione fattori di crescita specifici dei tumori 

Criteri della razionalità della polichemioterapia antitumorale Efficacia in monochemioterapia Diversità nei singoli meccanismi di azione Non sovrapponibilità degli effetti antiospite Assenza di resistenza crociata

Tossicità arigenerativa dei chemioterapici antitumorali MIDOLLO OSSEO EMATOPOIETICO Leucopenia, immunodepressione, infezione Piastrinopenia Anemia MUCOSA GASTRO-INTESTINALE Stomatite Enterite arigenerativa Colite mucosa-membranosa Diarrea CUTE ED ANNESSI CUTANEI Alopecia GONADI Amenorrea, azoospermia

Principali tipi di tossicità arigenerativa dei chemioterapici antitumorali Ematologica * Gastrointestinale** Cutanea*** Alchilanti Metotrexato Composti di coordinazione del platino Doxorubicina Epirubicina Gemcitabina Camptotecina Antibiotici**** Vincristina Etoposide Vinblastina Taxani Vindesina Vinorelbina * mielosoppressione; **mucosite, ***alopecia, ****bleomicina esclusa

Altra tossicità dei chemioterapici antitumorali Farmaco Effetto tossico Ciclofosfamide Cistite emorragica Sindrome da inappropriata secrezione dell’ormone antidiuretico Cisplatino Nefrotossicità Neurotossicità Nausea/vomito Metotrexato Doxorubicina Cardiomiopatia Vincristina

Folate metabolism and targets for antifolates Pyrimidine synthesis dUMP dTMP TS MTHFR FH2 5,10-CH2FH4 10-CHOFH4 Vitamin B6 5-CH3FH4 5-CH3FH4 GAR RFC FH4 GARFT FGAR Vitamin B12 AICAR AICARFT MS FAICAR Purine synthesis Methionine DHFR Homocysteine SAH SAM RFC, reduced folate carrier; MS, methionine synthase; MTHFR, methylenetetrahydrofolate reductase; TS, thymidylate synthase; DHFR, dihydrofolate reductase; GARFT, glycinamide ribotide formyltransferase; AICARFT, aminoimidazolecarboxamide ribotide formyltransferase CH3X X DNA Methylation

First generation antifolate inhibitors of DHFR p-amino benzoate Methotrexate (MTX) n H Tetrahydrofolate Pteridine ring Glutamyl residue 4 2 5 6 7 8 9 10 N O dUMP dTMP FH2 FH4 DHFR 5,10-CH2FH4 MTX NADPH NADP

Meccanismo d’azione del metotrexato MTX FPGS FPGH MTX(G)n FH4 5,10-CH2FH4 10-CHOFH4 GARFT AICARFT IMP DHFR FH2 dTMP dUMP TS MFR RFC NADPH NADP DNA, RNA AMP GMP DNA MTX, metotrexato; RFC, carrier per i folati ridotti; MFR, recettore di mambrana per i folati; MTX(G)n; MTX poliglutammato; FPGS, folilpoliglutammato sintetasi; FPGH, folilpoliglutammato idrolasi; FH2(G)n, acido diidrofolico poliglutammico; FH4(G)n, acido tetraidrofolico poliglutammico;10-CHOF4, acido 10-formiltetraidrofolico; DHFR, diidrofolico reduttasi; 5,10-CH2FH4, acido 5,10-metilentetraidrofolico; GARFT, glicinamide ribotide transferasi; AICARFT, aminoimidazolcarbossiammide; ribotide transferasi; TS, timidilato sintasi; dTMP, acido timidilico; dUMP, acido uridilico; IMP, inosina monofosfato; GMP, guanosina monofosfato; AMP, adenosina monofosfato

Formule di struttura di analoghi pirimidinici Fluorouracile Floxuridina Capecitabina Citarabina Gemcitabina

Metabolismo e meccanismo d’azione del fluorouracile 5-FU FdUMP FdUrd TP DHFU DPD TK dUMP dTMP TS dTTP 5,10-CH2H4PteGlu(n) H2PteGlu(n) DNA FPGS FUMP FUDP FdUDP RR FUTP FdUTP F-RNA F-DNA OPRT 5-FU, fluorouracile; DHFU, diidrofluorouracile; FUMP, fluorouridina monofosfato; FUDP, fluorouridina difosfato; FUTP, fluorouridina trifosfato; FdUDP, fluorodesossiuridina difosfato; FdUTP, fluorodesossiuridina trifosfato; FdUrd, fluorodesossiuridina; FdUMP, fluorodesossiuridina monofosfato; dUMP, acido uridilico; dTMP, acido timidilico; dTTP, deossitimidina trifosfato; 5, 10-CH2H4PteGlu(n), coenzima 5,10-metilentetraidrofolico; H2PteGlu(n), acido diidrofolico; OPRT, orotato fosforibosiltransferasi; TP, timidina fosforilasi; FPGS, folilpoliglutammato sintetasi; DPD, diidropirimidina deidrogenasi; TK, timidina chinasi; RR, ribonucleotide reduttasi; TS, timidilato sintasi.

The EGFR (erbB) Family and Ligands TGFa Amphiregulin b-cellulin HB-EGF Epiregulin NRG2 NRG3 Heregulins b-cellulin Heregulins Cysteine-rich domains 100 44 82 33 36 59 24 48 79 28 The EGFR family consists of four members, HER1/erbB-1 through HER4/erbB-4. They all share the same structure – an extracellular domain that interacts with specific ligands, a short transmembrane domain and a tyrosine kinase domain within the cell, which is the activator of downstream signaling. Each receptor has some homology with the others but they vary in terms of ligand binding and tyrosine kinase activity. Tyrosine kinase domain C-terminus HER1 EGFR ErbB-1 HER2/neu ErbB-2 HER3 ErbB-3 HER4 ErbB-4

Structure of the EGF receptor and its mechanism of activation HER2 HER3 HER4 Ligand (e.g. EGF, TGF) 1. receptor dimerization Extracellular domain Cell membrane Tyrosine kinase domain 2. tyrosine kinase domain activation ATP ATP P P transphosphorylation C-terminus domain P P Cytoplasmatic region P P phosphorylation of substrate tyrosines P P Inactive monomers From E. Raymond et al., 2000 (modified) signal transduction

Anti-EGF Receptor antibodies Agent Type Clinical activity Development stage Monoclonal antibodies Cetuximab (C225) Chimeric SCCHN, NSCLC, colorectal, breast, prostate, renal cell Phase III ABX-EGF Fully humanized Phase II EMD-72000 h-R3 Bispecific antibodies MDX-447 EGFR and CD64 SCCHN, squamous cell head and neck cancer; NSCLC, non-small cell lung cancer From J. Baselga, 2001 (modified)

Progressione ciclo-cellulare Proliferazione VEGFR VEGF bevacizumab PI3K Raf MEK ERK AKT eNOS Trascrizione genica Progressione ciclo-cellulare Zachary I, 2003 Cellula endoteliale K PIP2 PLCg DAG + IP3 PKC PKCa PKCe NO SHC GRB2 Via della trasduzione del segnale mediata da VEGF e sua inibizione farmacologica TKI Migrazione Sopravvivenza Cellula tumorale IGF-1 ipossia EGF IL-8 COX-2 oncogeni bFGF PDGF Permeabilità ANGIOGENESI

Sviluppo dei chemioterapici antitumorali Acquisizione Screening Produzione e Formulazione Tossicologia Studi clinici di fase I Studi clinici di fase II Studi clinici di fase III e IV Pratica medica

Valutazione farmacologico-clinica dei chemioterapici antitumorali (I) FASE I TOLLERABILITA’ Dose massima tollerata Tipo della tossicità limitante Schema di somministrazione ottimale Dose consigliata per la fase II FARMACOCINETICA FASE II ATTIVITA’ ANTITUMORALE Spettro di attività Relazione dose-risposta

Valutazione farmacologico-clinica dei chemioterapici antitumorali (II) FASE III-IV EFFICACIA TERAPEUTICA Valutazione comparativa con terapia standard Integrazione della chemioterapia nel trattamento primario Monitoraggio farmacocinetico TOLLERABILITA’ Farmacovigilanza