Új koncepció az onkohaematológiában (és onkológiában) (és onkológiában) DE OEC Belgyógyászati Intézet, Debrecen tanszékvezető egyetemi tanár, Belgyógyászati Intézet igazgatója Prof. Dr. Udvardy Miklós

Uj koncepció az onkohaematologiában (és onkologiában) Cancer stem cell koncepció (daganat specifikus őssejtek) Udvardy Miklós DEOEC Belgy. Intézet, Haematologia Tanszék 2012

Bevezetés A daganatos őssejt az őssejteken belül kis subpopulatio, melynek elméleti ismérve, a fajokon átvitelő tumor átvitel A koncepció értelmében a tumor keletkezése során kisszámu, a sejtciklusba nem kerülő (szunnyadó, dormant) őssejt keletkezik, mely metabolizmusa biztositja a quiescentiat, ill. a kemotherepia resistentiat (eltérő ABC transporterek) ill. oxidativ uton (aldehyddehydrogenáz) sugárérzékenysége is csekély. Megőrzi és konzerválja a tumorsejt genetikus eltéréseket, de ahhoz a szunnyadó állapotban is épülnek uj mutatiok. A metabolikus tulajdonságok eltérő szöveti őssejteknél is jelentősen hasonlóak lehetnek. Egyik magyarázata lehet az onkologiában a kemo és sugárresistens relapsusok megjelenésének jó minőségü komplett remissio után.

Hogy alakult ki a daganatos őssejt (CSC) koncepció? Jelentős mértékben az onkohaematologiából részben deduktiv módon kialakult fogalom Az alap az AML/ALL/CML nehézkes átvihetősége állatról állatra, igen nagy sejtszám kell, John Dick 1998, 1/10000 sejtből, ill. t8:21+ sejtpopuláció kimutatása rég gyógyult AML-ben CML krónikus fázisban átvihető, a blastosban nem, ehhez jelátviteli utak köthetők ( pl. wnt-katenin) Erőteljes lőkés: Glivec-TKI sikertöténet krónikus myeloid leukaemiában, ahol komplett molekuláris remissio után visszatér e betegség a gyógyszer elhagyása után, szunnyadó TKI resistens daganat specifikus őssejt alcsoport

CSC koncepció helye Az utolsó bő tiz év daganat pathomechanismus kutatás domináns, paradigmaváltást előidéző témája, többezer eredeti közlés, nagyszámu összefoglaló. Az alapkoncepció máig sem teljesen bizonyitott Dominansan akut és krónikus leukaemia, de myeloma, lymphoma és szolid tumorok (melanoma, agy, bőr, prostata, pancreas, emlő, stb.) Szunnyadó őssejt kompartment anyagcsere utjai eléggé hasonlóak, gyógyszertherapiás target, tucatnyi preklinikai vagy Fázis I. molekula (pl. bőr, CML, emlő)

Dormant stem cell A haemopoetikus őssejtek (CD34) zöme short term Stem Cell, kis része a Long term alosztály (igazi korai somatikus őssejt), s ezen belül lehet egy egészen kis kompartment, mely a daganatképződés során elkülönül, s egyáltalán nem kerül a sejtciklusba, igy rá a hagyományos és célzott kezelések nem hatékonyak, RELAPSUS, inkurabilitás Hosszu dormancy: a már kialakult mutatiokat megőrzi (jó DNS repair) de ujabb mutatiokra fokozottan vulnerabilis Mi lehet a dormant cancer stem cell funkcionális alapja? A sejtciklust szabályozó eltérő mechanismusok Multidrug rezisztencia, ABC transzporterek kipumpálják a cancer stem cell aktiv szereket És még több más….

WRONG TARGET. Traditional cancer therapies (top) kill rapidly dividing tumor cells (blue) but may spare stem cells (yellow) that can give rise to a new tumor. In theory, killing cancer stem cells (bottom) should halt a tumor's growth lead to its disappearance.

ALAPKONCEPCIÓ Dick és mtsai AML őssejtek, 0,2 % CD34+/CD38- A többi cd34+/cd38+ Az AML transzferhez a CD34+/CD38- subpopulatio kell Másik megfigyelés t8:21 min. frakció kimutatása évekkel az AML gyógyulása után

Quiescent CML stem cells are resistant to Imatinib Primary CML CD34+ cells Cultured in the presence and absence of growth factors and Imatinib. Dividing cells exquisitely sensitive to Imatinib. Quiescent cells not sensitive to Imatinib “Oncogene addiction” in CML LSC? BCR-ABL + CD34+ cells are present in patients in CCR. Tessa Holyoake Ravi Bhatia

Leukaemiás Cancer karakterisztikus stem cell funkcionális különbség Normális HSC: Cytokinre proliferál, normál HSC, NFKB aktiváció nem észlelhető Leukemia őssejt: Cytokinre nem proliferál, de jelentős NFKB aktiváció az NFKB aktiváció pedig azt jelenti, hogy a tumoros pathologiai történések tovább mélyülhetnek a természetes vagy exogen (?) cytokin hatásra

C Zhao et al. Nature 000, 1-4 (2009) doi: /nature07737 Conditional deletion of Smo impairs the development of BCR–ABL1-induced CML and depletes CML stem cells.

Hogyan ismerhetők fel? Immun fenotipus vizsgálat (th.célpont) Aldehyddehydrogenáz aktivitás MDR (Pgp3??) Cytokinre adott válasz: proliferácio vs NFKB Sejtes jelátviteli utak: self renewal, apoptosis (th. Célpontok) Biologiai válasz – talán a közeljövőben

Viszonylag jól mérhető Haematologia. Csontvelő aspiratum CD34+,CD38-,Aldh+++ sejtpopulatio (Gerber et al, Blood 2012) G-CSF NFKB aktiváció (p65) Jelentős versus csekély aldehyd- dehydrogenase aktivitás (ALDH), aldefluoros flow cytometriás assay Ezt használják a leukaemia, lymphoma és a szolid tumor őssejt detektáláshoz is

Stem Cell Markers Tumor type Tumor type Acute myeloid leukemia Acute myeloid leukemia Breast Tumor Breast Tumor Brain tumor Brain tumor Colon cancer Colon cancer Colorectal cancer Colorectal cancer Head and neck cancer Head and neck cancer Hepatocellular carcinoma cell Hepatocellular carcinoma cell Lung adenocarcinoma Lung adenocarcinoma Metastatic melanoma Metastatic melanoma Pancreatic cancer Pancreatic cancer Prostate cancer Prostate cancer Renal cancer Renal cancer Surface marker Surface marker CD34+, CD38- CD34+, CD38- CD44+, CD24+, CD326 (EpCAM)+ CD44+, CD24+, CD326 (EpCAM)+ CD133+ CD133+ CD326(EpCAM)high,CD44+,CD166+ CD326(EpCAM)high,CD44+,CD166+ CD44+ CD44+ CD133+ CD133+ Sca-1+, CD45–, CD31+, CD34+ Sca-1+, CD45–, CD31+, CD34+ CD20+ CD20+ CD24+, CD44+, CD326 (EpCAM)+ CD24+, CD44+, CD326 (EpCAM)+ CD133+ CD133+.

Jelentősége Tumorbiologia, őssejtkoncepció, Sejtciklus szabályozás kutatás sokadik virágzása, hatalmas munka Cancer stem cell detektálás, in vitro/vivo purging A cancer stem cell hatásunak gondolt uj szerek megjelenése, legalább 20, multióriások: Pfizer, BristolMS, Novartis,stb. Ugyanakkor még az alapkoncepció sem 100% biztos

CD138-, CD20+, telomerase, hedgehog manipulatiora érzékeny Immunmodulans (thalidomid és lenalidomid) is érzékeny

CSC terveink, DEOEC Haematologia (TAMOP palyazat) Detektálás AML, ALL indukcio, allogen transplantatio után (Felnőtt és Gyermekhaematologia, Transzplantáció, Miskolc GyeK) Autolog transplantatio, CSC detektálás a gyüjtött graftban AML-ben, myelomában, egyéb lymphomákban Detektálás Cd34+,CD38-,Aldefluor+, ill.GCSF után p65 aktiváció méréssel Második fázisban therapiás konzekvenciák