Neue Ansätze in der personalisierten Krebsdiagnostik und Therapie

Transkript

1 Institut für Tumorbiologie Direktor: Prof. Dr. med. Klaus Pantel Neue Ansätze in der personalisierten Krebsdiagnostik und Therapie

2 Neu diagnostizierte Tumorerkrankungen in Deutschland (2012) pro Jahr 1309 pro Tag 54 pro Stunde (ca. 90% Solide Tumore) Häufig: Darm-, Brust-, Prostata- und Lungenkrebs

3 Disseminierung (Streuung) von Tumorzellen Schlüsselereignis in der Krebsbiologie Primärtumor Lymphknoten Fernmetastasen Invasion und Metastasierung sind die zentralen klinisch relevanten Probleme der Krebserkrankung (BMBF-Roadmap 2007)

4 Liquid Biopsy (Flüssigbiopsie): Das Konzept Konzeptidee: Blut als einfach zugänglicher Pool für metastatische Tumorzellen Molekulare Analysen: - Therapiezielproteine - Resistenzgene Alix-Panabières & Pantel, Nature Rev. Cancer, 2014 Kang & Pantel, Cancer Cell 2013

5 Liquid Biopsy : Ziele der Forschung Früherkennung von Karzinomen Individuelle Risikoprognose Individuelle Notwendigkeit für eine Therapie Identifikation therapeutischer Zielstrukturen für biologische Therapien (z. B. Antikörpertherapien) Verlaufskontrolle von Therapien Besseres Verständnis der Biologie der frühzeitigen Tumorzellstreuung und dormanz in Krebspatienten

6 Nachweis von Tumorzellen im Blut (CTCs) Entwicklung von hochempfindlichen Methoden zum Nachweis von einer Tumorzelle in Millionen normaler Blutzellen

7 CTC-Detektion: CellSearch Epithelial Cell Kit Aktuell das einzige System zur Erfassung von CTCs, dass von der FDA zugelassen wurde. Prinzip: 1. 7,5 ml Blut in CellSave Tubes (96 h) MagNest TM 2. EpCAM + Zellen werden über magnetisierte anti-epcam- Antikörper selektiert 3. Tumorzellen werden mit Antikörpern gegen epithelzellspezifische Strukturproteine (KRT-8, -18, -19) und mittels DAPI angefärbt (CD45 als Leukozytenmarker) 4. Positive Ereignisse werden am CellTracks Analyzer II ausgewertet DAPI KRT-PE KRT-PE DAPI CD45-APC 7

8 Zirkulierende Tumorzellen (CTC): Was brauchen wir in der Klinik? Identifikation von Patientinnen mit ungünstiger Prognose, ggf. Optimierung der Therapieentscheidung Erkennen einer Progression unter Therapie Identifikation von therapeutischen Targets, z.b. HER2 für Therapieentscheidungen

9 CTCs als Prognosemarker in frühen Stadien der Krebserkrankung

10 Brustkrebs: Rezidivrisiko in Abhängigkeit von der CTC- Anzahl in der Blutprobe 2016 Rack, Janni, Pantel > et 3000 al, JNCI Patients 2014

11 Prognosticher Wert von CTCs in fortgeschrittenen Stadien der Erkrankung Mammakarzinom Christofanilli, NEJM, 2004 Kolonkarzinom Cohen, JCO, 2008 Prostatakarzinom De Bono, Clin Can Res, 2008 FDA Zertifizierung

12 Fazit: Identifikation von Patientinnen mit ungünstiger Prognose ist möglich Mögliche Entscheidungshilfe in Einzelfällen, z.b. bei Frage Chemotherapie oder endokrine Therapie (STIC METABREAST- Studie in Frankreich)

13 Studie STIC CTC Metabreast Verbesserung der Prognose durch CTC-gestützte Therapieentscheidung beim metastasierten Mammakarzinom?

14 Erkennen einer Progression unter Therapie

15 Erkennen der Progression einer metastasierten Erkrankung beim Mammakarzinom: Früher als mit bildgebenden Untersuchungen möglich (Evaluation nach 1 Monat) Budd et al. Clin Cancer Res 2006

16 Stellungnahme der AGO Kommission zu CTC-Bestimmungen beim metastasierten Mammakarzinom Eine Testung mit einem standardisierten Verfahren kann in bestimmten klinischen Situationen sinnvoll sein: - schlechte Verträglichkeit einer laufenden Therapie - Vermeidung einer unnötigen Toxizität - Risikoabschätzung vor dem Hintergrund einer Therapieentscheidung UKE bietet CTC-Diagnostik mit FDA-zertifiziertem Gerät an

17 Paradigmenwechsel in der Krebstherapie/diagnostik 20. Jahrh. Heute 21st Jahrhundert Chemotherapie Bestrahlung Hormontherapie OP Zielstruktur-Diagnostik Zielgerichtete Therapie Individualisierte Therapie

18 Detektion von HER2-Protein als Therapiezielstruktur auf CTCs beim Mammakarzinom A CTC Composite CK DAPI CD45 HER2 CTC without HER2 gene amplification Red: CK ICC Green: HER2 Red: Cen17 DETECT-III Studie: Anti-HER2 therapy (lapatinib) bei M1-Patientinnen FISH mit FISH 0 HER2-negativem Primärtumor und HER2-positiven CTCs CTC with HER2 gene amplification 3+ B Composite CK DAPI CD45 HER2 C CB11 A0485 FISH MCF-7 0 SK-BR-3 BT20 1+ T47D MDA- MB-453 SK-BR-3 BT Diskordanz zwischen HER2 status des Primärumors und CTCs Riethdorf/Pantel et al., Clinical Cancer Res Fehm/Pantel et al., Breast Cancer Res Treat Ignatiadis/Sotiriou et al, PlosONE, Ignatiadis/Pantel et al, SABCS, 2011

19 Heterogenität des ER-Status in CTCs bei ERpositivem Mammakarzinom Babayan, Joosse, Pantel et al., PLOS ONE 2013 ER CK DAPI CD45 Merge E R + E R - ER-negative CTCs may survive endocrine therapy

20 Molekulare Charakterisierung von CTCs Detektion Isolation Einzelzell-Genanalyse Mutationen in Resistenzgenen CTC Kapillare CTC

21 Progressionsfreies Überleben (%) Radiographisches progressionsfreies Überleben(%) Prostatakarzinom: Nicht alle Patienten sprechen auf antihormonelle Therapien an Abirateron 1 (COU-AA-301) Primäre Resistenz bei ca. 1 von 3 Patienten 80 Gibt es zuverlässige Biomarker, 70 die das Ansprechen 60 einer anti-hormontherapie 50 vorhersagen können? Abirateron Enzalutamid 2 (AFFIRM) Primäre Resistenz bei ca. 1 von 4 Patienten 20 Placebo Placebo Enzalutamid Zeit (Monate) Zeit (Monate) de Bono, J.S., et al., N Engl J Med 2011; 2. Scher, H.I., et al., N Engl J Med 2012

22 Nachweis von AR-V7 in CTCs kann eine Resistenz gegenüber Enzalutamid und Abirateron aufzeigen AR-V7 fehlt die Ligandenbindedomäne für anti- Hormontherapien (konstitutiv aktiv) CTCs wurden mittels PCR auf AR-V7 untersucht Bis zu 39% wiesen AR-V7-positive CTCs auf Nachweis von AR-V7 in CTCs bei Patienten mit mcrpca ist mit signifikant verkürztem PFS und OS assoziiert AdnaTest ohne FDA-Zulassung 22

23 Funktionelle Studien an CTCs

24 Anwendungsgebiete: - Identifizierung von Metastasen-Stammzellen - Austestung von Medikamenten

25 Abgabe von Nukleinsäuren (DNA, RNA) in die Blutzirkulation durch Tumorzellen Abgabe durch sterbende Zellen Aktive Sekretion durch lebende Zellen Tumorzelle Tumorzelle Tumorzelle zell-freie RNA zell-freie DNA Exosomen Schwarzenbach, Pantel et al., Nature Rev. Cancer 2011; Nature Rev. Clin. Oncol. 2014; Pantel et al., Nature Med. 2013; Speicher & Pantel, Nature Biotech. 2014

26 Academic institutions CANCER-ID EU Konsortium Wissenschaftliche Leitung: Klaus Pantel, UKE Koordination: Thomas Schlange, BAYER Clinical 32 partners: EFPIA sites 6 EFPIA companies (lead Bayer, colead Menarini) 17 academic/clinical sites Fokus: Blut-basierte Diagnostik 6 SMEs bei 2 non-profit organizations Lungen- und Brustkrebs 1 non-sme/non-efpia Prof. Klaus Pantel 32 Partner europäischer Spitzenzentren Prof. Leon Terstappen SMEs Non-profit organizations Non-EFPIA/ non-sme Page 26 CANCER-ID evaluation hearing Brussels- Oct 7th 2014

27 Mikrometastasen-Forschungsnetzwerk am UCCH/UKE Institut für Klinische Chemie Institut für Anatomie II Klinik und Poliklinik für Gynäkologie Klinik und Poliklinik für Viszeralchirurgie I. Medizinische Klinik und Poliklinik Institut für Rechtsmedizin Institut für Tumorbiologie Klinik und Poliklinik für Neurochirurgie Labor für Strahlenbiologie und -onkologie Institut für Biochemie und Molekularbiologie II. Medizinische Klinik und Poliklinik Klinik und Poliklinik für Mund-, Kiefer- und Gesichtschirurgie Klinik und Poliklinik für Urologie

28 Center of Experimental Medicine Institute of Tumor Biology - Klaus Pantel Sabine Riethdorf/Tobias Gorges Heidi Schwarzenbach, B. Steinbach Harriet Wikman/Stefan Werner Klaus Pantel, Hamburg: Simon Joosse, Anna Babayan Kai Bartkowiak, Natalia Bednarz-Koll A. Andreas, C. Coith, J. Kropidlowski, M. Stoupiec Grant Support: DFG BMBF ERC Advanced Investigator EU Grant / ERC Dt. Krebshilfe DISSECT ( ) Sander-Stiftung Roggenbuck-Stiftung

29