京都大学 / 新制・論文博士 / 博士(医学) / 乙第13480号 / 論医博第2255号 / 新制||医||1059(附属図書館) / 京都大学大学院医学研究科医学専攻 / (主査)教授 小川 誠司, 教授 羽賀 博典, 教授 伊藤 貴浩 / 学位規則第4条第2項該当 / Doctor of Medical Science / Kyoto University / DFAM

京都大学 / 0048 / 新制・課程博士 / 博士(医学) / 甲第19965号 / 医博第4155号 / 新制||医||1017(附属図書館) / 33061 / 京都大学大学院医学研究科医学専攻 / (主査)教授 野田 亮, 教授 伊達 洋至, 教授 山下 潤 / 学位規則第4条第1項該当 / Doctor of Medical Science / Kyoto University / DFAM

A Thesis submitted to The University of Arizona College of Medicine - Phoenix in partial fulfillment of the requirements for the Degree of Doctor of Medicine. / Atypical teratoid rhabdoid tumor (ATRT) is a highly malignant pediatric central nervous system tumor. The prognosis is often poor, with a 2‐year survival rate estimated at 15%. This dismal prognosis highlights the need to develop new treatment modalities for this devastating pediatric tumor. Recently, a tumor suppressing signaling pathway known as Hippo has emerged as a possible cancer treatment target. The Hippo signaling pathway is involved in organ growth and maintenance, and is dysregulated in many diverse cancers. We used quantitative real‐time PCR to evaluate the mRNA expression profile of Hippo pathway genes. We then used determined the protein expression of various Hippo components using Western blots. The results of this study suggest that Hippo plays a definite role in atypical teratoid rhabdoid tumor.

京都大学 / 0048 / 新制・課程博士 / 博士(医学) / 甲第21999号 / 医博第4513号 / 新制||医||1038(附属図書館) / 京都大学大学院医学研究科医学専攻 / (主査)教授 高橋 淳, 教授 井上 治久, 教授 滝田 順子 / 学位規則第4条第1項該当 / Doctor of Medical Science / Kyoto University / DFAM

1ère partie: Bien que les patients pédiatriques présentent généralement des taux de survie élevés, environ 20% d’entre eux ne peuvent être guéris avec des approches thérapeutiques standards, principalement ceux souffrant de sarcomes métastatiques, neuroblastomes, tumeurs cérébrales et tumeurs rares. Afin d’établir de nouvelles modalités thérapeutiques en identifiant des facteurs moléculaires qui puissent être ciblés par des approches pharmacologiques, les essais cliniques MOSCATO-01 (Molecular Screening for Cancer Treatment Optimization, NCT01566019) et MAPPYACTS (NCT02613962) ont été respectivement initiés en 2011 et en 2016. Une caractérisation moléculaire systématique des biopsies tumorales de patients avec des tumeurs réfractaires ou en rechute a été réalisée afin de pouvoir proposer des traitements ciblés. Chez 75 patients pédiatriques inclus dans MOSCATO-01 avec des cancers solides comprenant des tumeurs cérébrales, nous avons mis en oeuvre des approches d’hybridation génomique comparée (CGH), de séquençage d’un panel de mutations présélectionnées et de séquençage des exomes et transcrits. Des altérations génomiques pouvant être ciblées ont été identifiées dans 60% des cas, incluant des variations du nombre de copies (42%), des mutations (33%), et des transcrits de fusion (2%). Ces altérations affectent des voies de signalisation oncogéniques majeures, incluant des récepteurs tyrosine kinases et leurs cibles. Des mutations germinales ont été identifiées chez 10% des patients. Quatorze patients ont reçu 17 traitements ciblés; une réponse objective ou une maladie sans progression a été observée chez 5 patients. Nos résultats montrent qu’une approche de médecine de précision peut être envisagée et que des altérations ciblables sont présentes dans les cancers pédiatriques. Les obstacles à franchir concernent l’identification et la sélection des cibles, et la mise en pratique clinique des approches thérapeutiques.2ème partie: Les sarcomes épithélioïdes, des tumeurs très rares, affectent tous les groupes d’âge, dont les adolescents, et présentent à la fois des caractères épithéliaux et mésenchymateux. Comme les tumeurs rhabdoïdes affectant les jeunes enfants, les sarcomes épithélioïdes sont caractérisés par des altérations de SMARCB1, un membre central du complexe de remodelage de la chromatine SWI/SNF. Le phénotype agressif et l’implication fréquente des RTKs dans ces deux tumeurs ainsi que leur similarité (épi-)génétique nous ont conduit à approfondir les relations fonctionnelles entre la régulation des RTKs, la signalisation cellulaire, et les effets de la modulation épigénétique. Des lignées cellulaires de chacun des types de tumeurs ont été étudiées pour déterminer la réponse à l’inhibition pharmacologique des RTKs et des HDAC, ainsi que mTOR et EZH2. La sensibilité la plus grande in vitro a été observée avec le Panobinostat, un inhibiteur de HDAC. Le Panobinostat induit la mort cellulaire et inverse partiellement la transition épithéliale-mésenchymateuse, qui pourrait être corrélée à une régulation différentielle des RTKs EGFR et FGFR2. Comme souvent observé dans le traitement des tumeurs solides par les seuls inhibiteurs de HDAC, le Panobinostat est associé à une inhibition modérée de la croissance tumorale in vivo dans un modèle de sarcome épithélioïde. La combinaison de l’inhibition des HDAC et de l’EGFR augmente la sensibilité vis-à-vis de cette dernière à la fois dans les sarcomes épithélioïdes et les tumeurs rhabdoïdes et représente une stratégie prometteuse pour le traitement des tumeurs solides. / Part 1: Although pediatric cancer patients have high survival rates, 20% cannot be cured with standard therapeutic regimens, predominantly those with metastatic sarcomas, neuroblastomas, malignant brain tumors and rare tumor types. To provide a new rationale for treatment definition by identifying new molecular targets that can be pharmacologically addressed, the Molecular Screening for Cancer Treatment Optimization (MOSCATO-01/NCT01566019) and the MAPPYACTS (NCT02613962) trials are running at Gustave Roussy since 2011 and 2016, respectively. Patients with relapsed or refractory malignancies are undergoing biopsy or surgical intervention at treatment failure for molecular characterization that allows the suggestion of a targeted treatment. In 75 pediatric patients with solid malignancies including brain tumors included in MOSCATO-01, we developed further the initial CGHarray and targeted gene sequencing panel, to whole-exome and RNA sequencing which is currently employed in the international follow-up trial MAPPYACTS. Actionable genomic alterations were identified in 60%, representing a copy number change in 42%, a mutation in 33% and a fusion transcript in 2%. Pathway allocation showed that these targets mainly affected prominent oncogenic signaling pathways including receptor tyrosine kinases and associated downstream signaling. Germline alterations were identified in 10% of patients. Fourteen patients received 17 targeted treatment approaches; objective response or prolonged stable disease was seen in five patients. Our results showed that this approach is safe and feasible in minors and that actionable alterations are present. Significant challenges were encountered in pipeline workflows, target definition, interpretation and selection, and clinical implementation.Part 2: Epithelioid sarcoma is an exceedingly rare soft tissue sarcoma occuring in all age groups, including adolescents and displays both epithelial and mesenchymal features. As rhabdoid tumors, a deleterious entity affecting very young children, epithelioid sarcoma is characterized by alterations affecting core SWI/SNF chromatin remodeling complex member SMARCB1. The aggressive phenotype and frequent involvement of receptor tyrosine kinases in both epithelioid sarcoma and rhabdoid tumor as well as their (epi-)genetic parallels led us to take deeper insight into the relation between tyrosine kinase regulation, signaling and effects of epigenetic modulation. Cell lines of both tumor types were studied in order to determine response to pharmacological inhibition by receptor tyrosine kinase and HDAC inhibitors as well as by agents inhibiting mTOR and EZH2. Both tumor types displayed highest in-vitro sensitivity towards pan-HDAC inhibitor panobinostat. Panobinostat sufficiently induced cell death and partially reversed epithelial-to-mesenchymal transition which could be related to differential regulation of receptor tyrosine kinases EGFR and FGFR2. As often observed in treatment of solid tumors with single agent HDAC inhibitors, panobinostat led to slight tumor growth inhibition in an in-vivo epithelioid sarcoma model. The combination of HDAC and EGFR inhibition increased sensitivity towards the latter in both epithelioid sarcoma and rhabdoid tumor and might be a promising strategy to sufficiently translate HDAC inhibitors into clinics for solid tumors.

Les tumeurs rhabdoïdes (TR) constituent un rare cancer indifférencié du jeune enfant et du nourrisson, avec un âge médian au diagnostic de 20 mois. Ces tumeurs sont caractérisées par une inactivation biallélique du gène suppresseur de tumeur SMARCB1, un des membres du complexe SWI/SNF, acteur majeur du remodelage de la chromatine, sans autre altération génomique récurrente. Le pronostic des TR est péjoratif, le taux de survie globale atteignant 30% dans la plupart des séries, malgré des approches thérapeutiques conventionnelles particulièrement agressives. Les approches d’immunothérapies ont obtenu un succès certain dans certains cancers de l’adulte, et récentes analyses de l’infiltrat immun des cancers pédiatriques ne montrent pas un fort taux de tumeurs infiltrées à l’exception de rare types de cancers dont les TR intracrâniennes. Nous avons donc procédé à une analyse multimodale de l’infiltrat immun de cohortes de patients ainsi que d’un modèle de TR murines établi dans notre laboratoire. Nous avons identifié une forte proportion de tumeurs infiltrées dans certains sous-groupes de TR. Cet infiltrat était composé à la fois de cellules myéloïdes incluant des populations au phénotype immunosuppresseur, et lymphocytaires T notamment de phénotype résident mémoire caractérisées par une forte expansion clonale probablement spécifique d’un antigène tumoral. Nous avons identifié des cibles thérapeutiques communes aux tumeurs humaines et au modèle murin syngénique, et trouvé que cibler l’infiltrat lymphocytaire T ou myéloïde était susceptible d’induire une réponse tumorale complète avec induction d’une mémoire immunitaire, confirmant le caractère immunogénique des TR, et apportant de nouvelles stratégies thérapeutiques utiles en clinique. Enfin, nous avons identifié que les TR étaient le site d’une réexpression de rétrovirus endogènes, dépendante de celle de SMARCB1, avec activation des voies de l’interféron, apportant une base à une immunogénicité des TR issue du génome non codant. / Rhabdoid tumors (RT) are highly undifferentiated cancers occurring in infancy and early childhood, with a median age at diagnosis about 20 months. These tumors are characterized by the biallelic inactivation of SMARCB1 tumor suppressor gene, core member of the SWI/SNF complex, one major chromatin remodeling actor, in an otherwise highly stable genome. The prognosis of RT is dismal with overall survival hardly reaching 30% in most series, despite particularly aggressive conventional treatment. Immunotherapy approaches has gained a striking success within some adult cancer types and recent analyses of immune cell content of pediatric cancers don’t reveal a high rate of infiltrated tumors, except in few tumor types such as intracranial rhabdoid tumors. Then, we conducted a comprehensive analysis of the immune context of both human RT cohorts and a mouse RT model, including at single cell level. We identified a high recurrence of infiltrated tumors, in a RT-subgroup related manner, composed of both myeloid cells including cells with immune suppressive phenotypes, and T cells with notably a tissue resident memory phenotype demonstrating a high clonal expansion highly suggestive of immunogenicity. We identified common targetable immune populations between human and mouse RTs, and found that targeting both T and myeloid infiltrating cells was able to induce complete anti-tumor response with induced memory, confirming the immunogenic properties of RTs, and identifying new therapeutic strategies of clinical relevance. We finally identified that RTs were the site of SMARCB1-dependent endogenous retroviruses reexpression, with subsequent activation of interferon signaling, likely triggering the immune response in the context of RT, and providing a basis of non-coding genome-driven immunogenicity for these tumors.

Les sarcomes épithélioides sont caractérisés dans 85% des cas par une perte d'expression nucléaire de la protéine SMARCB1, codée par un gène suppresseur de tumeurs situés en 22q11 impliqué dans la génèse des tumeurs rhabdoides malignes. L'exploration par BAC-FISH (Bacterial Artificial Chromosome- Fluorescence In Situ Hybridization) d'une série de 40 sarcomes épithélioides a permis d'établir que cette perte d'expression était secondaire dans 85% des cas à des délétions homozygotes et a mis en évidence le premier cas de sarcome épithélioide associé à une délétion germinale de SMARCB1, altération jusqu'alors uniquement identifiée dans les tumeurs rhabdoides malignes. Nous avons par la suite testé le gène suppresseur de tumeurs SMARCA4 comme gène candidat impliqué dans les sarcomes épithélioides SMARCB1-conservés à partir d'une série rétrospective de 16 cas. SMARCA4 code la sous-unité ATPase du complexe BAF dont SMARCB1 représente une sous unité. Ce screening initial a permis d'identifier 6 cas de sarcomes SMARCA4-inactivés dont la localisation était exclusivement thoracique et dont les caractéristiques clinique et anatomopathologique stéréotypées ont permis le recrutement prospectif et rétrospectif de nouveaux cas. L'étude par RNA-sequencing d'une fraction de notre cohorte (n=13/19) a confirmé leur homogénéité transcriptomique et souligné leur parenté avec les tumeurs rhabdoides SMARCB1 et SMARCA4 déficientes. L'absence de mutation germinale fréquente (n=1/11) a fait proposer le terme de sarcome thoracique SMARCA4-déficient (SMARCA4-DTS) en proscrivant l'utilisation du qualificatif « rhabdoide ». La parenté transcriptomique de ces tumeurs laisse entrevoir des vulnérabilités thérapeutiques communes qui restent à identifier / Epithelioid sarcomas (ES) display loss of SMARCB1 nuclear expression in 85% of cases. SMARCB1 is encoded by a tumor suppressor gene located in 22q11 which was first linked to cancer in malignant rhabdoid tumors. While investigating a series of 40 epithelioid sarcomas with BAC-FISH (Bacterial Artificial Chromosome-Fluorescence In Situ Hybridization), we demonstrated that SMARCB1 loss in ES occurred through genomic deletions in 85% of cases. We were also able to highlight the first case of ES associated with a heterozygous SMARCB1 deletion in the germ line, which feature was previously thought to be restricted to malignant rhadboid tumors (MRT). We subsequently investigated a series of 16 SMARCB1-retained ES to identify its underlying culprit gene with a focus on the candidate tumor suppressor gene SMARCA4. SMARCA4 encodes one of the ATPase subunit of BAF complexes. Interestingly, SMARCB1 is also a core submit of these complexes which regulate chromatin remodeling. We were able to identify a set of 6 cases displaying SMARCA4 inactivation with this discovery cohort. The review of medical records highlighted these cases had similar presentation : all tumors presented with large compressive and aggressive mediastinopulmonary masses. We further recruited 13 cases based on these characteristics including 5 prospective cases. The characterization of their transcriptomes by RNA-sequencing (n=13/19) confirmed their remarkable homogeneity, all our samples clustering together with MRT. However our variant diverge from malignant rhabdoid tumors as it lacks SMARCA4 alteration in the germline (n=0/11) and displays complex polyploidy genetic profiles. We therefore called this new tumor variant “SMARCA4-deficient thoracic sarcoma” (SMARCA4-DTS). The transcriptomic vicinity of SMARCA4-DTS and MRT let foresee they share common therapeutic vulnerabilities