Kopf-Hals-Tumoren und HPV Bekanntes und Neues. Sacha Rothschild, MD PhD Medizinische Onkologie

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1 Kopf-Hals-Tumoren und HPV Bekanntes und Neues Sacha Rothschild, MD PhD Medizinische Onkologie

2 EPIDEMIOLOGIE 2

3 Kopf-Hals-Tumoren in Europa 4% aller maligner Tumoren Häufiger bei Männern als bei Frauen In Europa neue Diagnosen pro Jahr prävalente Fälle Todesfälle pro Jahr Ferlay J, et al. GLOBOCAN 2008; Gatta G, et al. EJC

4 Kopf-Hals-Tumoren Inzidenz (2008) weltweit Europa Gatta G, ICHNO

5 Entwicklung der Inzidenz (Mundhöhle, Pharynx) International Agency for Research in Cancer (IARC)

6 Geschlechter-spezifische Inzidenz International Agency for Research in Cancer (IARC)

7 Risikofaktoren «the old ones» Ramroth, Meth Inf Med

8 Tabakkonsum in den USA ( ) 1. CDC. MMWR Morb Mortal Wkly Rep. 1999;48: Death rates: US Mortality Public Use Tapes, , US Mortality Volumes, , National Center for Health Statistics, Centers for Disease Control and Prevention,

9 Risikofaktoren «the new ones» Chaturgedi, J Clin Oncol 2008; Marur, Lancet Oncol

10 Kopf-Hals-Tumoren 2 unterschiedliche Krankheitsentitäten Leemanans CR, et al. Nat Rev Cancer 2011 E6 und E7 positiv v.a. Oropharynx-Ca wt TP53 Günstigere Prognose Zahlreiche Mutationen Meist aneuploid TP53 mutiert Prognostisch ungünstiger 10

11 Inzidenz der HPV-assoziierten Kopf-Hals-Tumoren 5% 29% Näsman Int J Cancer 2009; Chaturvedi JCO 2011; Rietbergen Int J Cancer

12 Inzidenz der HPV-assoziierten Oropharynxkarzinome zunehmend Johnson-Obaseki, Otolaryngology Head and neck surgery

13 Inzidenzraten in Bezug zu HPV-Infektionen Gatta G, ICHNO

14 Prognose Europa Gatta G, ICHNO

15 HPV EINE KURZE EINFÜHRUNG 15

16 HPV Papovaviridae Familie Kleiner DNA-Virus Doppelsträngige, zirkuläre DNA mit 7900 Basepaaren > 100 Typen, davon 15 «high risk» Typen (u.a. HPV 16/18) Codiert für 2 virale Onkogene E6: inaktiviert p53 E7: inaktiviert «pocket proteins» (prb, p107, p130) «epitheliotrop» (infiziert epitheliale Zellen) 16

17 HPV Der am häufigsten sexuell übertragene Virus Bei sexuell aktiven Erwachsenen liegt die Prävalenz für eine HPV-Infektion bei 80% Höchste Prävalenz während Adoleszenz und im jungen Erwachsenenalter Breites Spektrum von klinischen Auswirkungen Leichte Erkrankungen Genitale/anale Warzen Cervix-Dysplasie Schwere Erkrankungen Karzinome von Cervix, Vulva, Vagina, Anus, Penis Nicht-genitale HPV-Typen verursachen Warzen an Händen und Füssen 17

18 HPV Lebenszyklus Courtesy Peter Snijders 18

19 HPV UND KARZINOGENESE 19

20 HPV und Karzinome 1933 Shope and Hurst Identifikation des ersten DNA-Virus, der Tumoren bei Säugetieren verursachen kann Infectious Papillomatosis of Rabbits: with a note on the histopathology (The Journal of experimental medicine 1933;58(5):607-24) Zur Hausen HPV und Cervixkarzinome 1983 Syrjanen et al. HPV und Plattenepithelkarzinome des Kopf-Hals-Bereichs 20

21 HPV und Karzinogenes von Cervixmalignomen Wilting S, et al. 21

22 Persistenz von genitalen HPV-Infektionen Winer R, et al. Cancer Epidemiol Biomarkers Prev

23 Persistenz einer HPV-Infektion und Risiko für CIN2 Chin HC, et al. J Natl Cancer Inst

24 HPV18 E6/E7 mrna Courtesy Peter Snijders 24

25 Was können wir vom Cervixkarzinom lernen? 15 «high risk» HPV-Typen, v.a. HPV16 und 18 HPV ist schwierig zu kultivieren Alle Typen können durch eine Primer-PCR basierend auf der konservierten L1 Region detektiert werden Mindestens eine Kopie des HPV-Genoms pro Cervixkarzinom-Zelle (bis hunderte) Ca. 1% aller HPV-Infektionen führen zu einem Cervixkarzinom Keine TP53 Mutationen Hochregulierung von p16 Ink4a 25

26 HPV De-Regulation des Zellzyklus Leemans CR, et al. Nat Rev Cancer

27 HPV oropharyngeale Karzinogenese Apoptosis is a potent host defense against microbes Viruses counteract this response E6/E7 inactivate p53 and Rb p16 expression increased Postmitotic keratinocytes enter S phase and replicate viral genomes E6 E6AP E7 RB E6 E6AP p53 Ubiquitination calpain PDZ NFX1 E7 RB 26s proteosome subunit? Degradation Accumulation of mutations Inhibition of apoptosis Transformation Telomerase activation (TERT transcription) Degradation Narisawa-Saito M, et al. Cancer Sci. 2007;98:

28 HPV-positive Kopf-Hals-Tumoren Unterscheiden sich hinsichtlich klinischer Charakteristika Zahlreiche Studien Günstigere Prognose Unterscheiden sich hinsichtlich molekularer Eigenschaften Unterschiedlicher genetischer Hintergrund (Braakhuis, JNCI 2004) Unterschiedliche Mutationsprofile (Stransky, Science 2011) Unterschiedlich auf Transkriptionsebene (Slebos, CCR 2006) Unterschiedliche Proteinexpression (Slebos, in press) Unterschiedlicher Methylierungsstatus (Sartor, Epigenetics 2011) Unterschiedliche microrna-levels (Lajer, BJC 2012) 28

29 Mutationen bei Plattenepithelkarzinomen des Kopf- Hals-Bereichs 29

30 HPV in Kopf-Hals-Tumoren Assoziation zwischen HPV und Karzinom Am stärksten für Tonsillen-Ca (OR 15.1, 95% CI ) Intermediär für Oropharynx-Ca (OR 4.3, 95% CI ) Am schwächsten für Mundhöhlenkarzinome (OR 2.0) und Larynxkarzinome (OR 2.0) Hobbs, et al

31 HPV-assoziierte Karzinome anatomische Lokalisation 31

32 HPV-assoziierte Kopf-Hals-Tumoren HPV-assoziiert Zungengrund Zungentonsille Tonsille Oropharynx Lymphatischer Rachenring (Waldeyer) Nicht HPV-assoziiert Zunge Zahnfleisch Mundboden Gaumen Andere Lokalisationen im Mund 32

33 Sexuelles Verhalten HPV-Infektionen Oropharynxkarzinome Kreimer JID, 2004; D Souza NEJM, 2007; Gillison JNCI, 2008; D Souza JID,

34 Orale HPV-Infektionen und oropharyngeale Karzinome Gillison M, et al. Vaccine

35 HPV und Kopf-Hals-Tumoren HPV-positive Tumoren HPV-negative Tumoren Inzidenz Ansteigend Abnehmend Prädilektion Oropharynx - Histologie Basaloid Verhornend Alter < 60 Jahre > 60 Jahre Geschlecht (M:F) 3: :1 Molekularbiologie p53 wt, prb, p16 p53 mut., prb, p16 Risikofaktoren Oralsex Alkohol, Nikotin Prognose Besser Schlechter 35

36 HPV DIAGNOSTIK 36

37 HPV-Nachweis Signal amplification following hybridization Hybrid capture (RNA probe cocktail) Invader technology in situ hybridization (ISH) Target amplification Broad spectrum PCR Isothermal E6/E7 RNA amplification methods 37

38 HPV in situ Hybridisierung Gillison, JNCI

39 PCR: 62 of 253 cases (25%) positive 12/21 (57%) confirmed by Southern Blot Mainly HPV16 (90%) HPV presence associated with poor tumor grade, oropharyngeal site HPV-positive cancers less likely among heavy drinkers and smokers, less p53 mutations HPV presence associated with improved disease-specific survival Gillison, JNCI

40 20/84 HNSCC HPV DNA positive Only HPV16 Of 20 HPV DNA-positive tumors only 9 E6/E7 mrna positive Only the 9 E6/E7 mrna positive tumors were TP53 wt HPV DNA + / E6/E7 mrna -: 36% TP53 mutations HPV DNA -: 63% TP53 mutations Viola MM, Int J Cancer

41 HPV Diagnostik pitfalls HPV Detektion durch DNA-Analyse überschätzt die Zahl der wirklich HPV-induzierten Tumoren DNA PCR Assays sind zu sensitiv «cross-contamination» «productive infections» 41

42 Vergleich verschiedener HPV-Assays Smeets SJ, et al. Int J Cancer

43 Vergleich verschiedener HPV-Assays Nur HPV16 E6 RT-PCR hat 100% Spezifität und Sensitivität Zeitaufwändig, wenig geeignet für Routinediagnostik RNA-Qualität aus FFPE HPV-Typ spezifisch Smeets SJ, et al. Int J Cancer

44 Vergleich verschiedener HPV-Assays Kombination von p16 Immunhistochemie und HPV-DNA PCR (GP 5+/6+) zeigt gleich gute Resultate wie die E6 mrna Analyse Smeets SJ, et al. Int J Cancer

45 Vergleich verschiedener HPV-Assays Schache, et al. Dlin Cancer Res

46 Algorithmus zur HPV-Detektion in FFPE-Gewebe Smeets SJ, et al. Int J Cancer

47 HPV in cervikalen Lymphknoten 94% (15/16) of patients with HPV-positive tonsillar squamous cell carcinoma with lymph node involvement had HPV identified in lymph nodes Patients with HPV-positive tonsillar carcinoma without metastatic disease had no evidence of HPV in their lymphatic tissue (8 patients) Stroma et al.,

48 HPV UND PROGNOSE 48

49 HPV-Status und Prognose bei Oropharynx- Karzinomen Ang KK, et al. N Engl J Med

50 HPV-Status und Prognose bei Oropharynx- Karzinomen Chaturvedi JCO

51 TAX-324 Studie Posner MR, et al. N Engl J Med. 2007;357:

52 TAX-324 Studie HPV-Status und Überleben Posner MR, et al. Ann Oncol. 2011;22:

53 HPV ALS PRÄDIKTIVER MARKER? 53

54 HPV und Radiosensitivität bei Tonsillenkarzinomen Mehrere kleine Studien zeigten einen signifikant längeres Überleben für HPV-positive Tonsillenkarzinome Einige Studien zeigten eine erhöhte Radiosensitivität von HPV-positiven Tonsillenkarzinomen Lindel K, et al. Cancer 2001; Friesland S, et al. Anticancer Res

55 UMCC 9921 Studie Worden FP, et al. J Clin Oncol

56 UMCC9921 Studie Worden FP, et al. J Clin Oncol

57 ECOG 2399 Studie Fakhry C, et al. J Natl Cancer Inst

58 ECOG 2399 Studie Overall survival Progression-free survival Fakhry C, et al. J Natl Cancer Inst

59 SPECTRUM trial Stöhlmacher-Williams J, et al. ASCO

60 SPECTRUM overall survival Stöhlmacher-Williams J, et al. ASCO

61 SPECTRUM Methodik 67% (n=443) of all patients provided tissue samples with evaluable SCCHN tumor by central review For the assessment of HPV status a validated IHC assay p16 INK4A was used Tumor specimens were scored positive, negative or failed according to a prespecified IHC scoring guideline Positive required uniform staining in > 10% of tumor cells Primary OS analysis data used for this analysis Stöhlmacher-Williams J, et al. ASCO

62 SPECTRUM Patientencharakteristika Stöhlmacher-Williams J, et al. ASCO

63 SPECTRUM survival by p16-status Stöhlmacher-Williams J, et al. ASCO

64 CONCERT-1 Giralt J, et al. ASCO

65 CONCERT-1 overall survival 65

66 CONCERT-1 HPV-status and outcome 66

67 EXTREME-Studie Design Randomisierte Phase III-Studie Randomized Group A Either cisplatin (100 mg/m 2 IV, d1) Or carboplatin (AUC 5, d1) + 5-FU (1000 mg/m 2 IV, d1 4): 3-week cycles + Erbitux 400 mg/m 2 initial dose then 250 mg/m 2 weekly Group B Either cisplatin (100 mg/m 2 IV, d1) Or carboplatin (AUC 5, d1) + 5-FU (1000 mg/m 2 IV, d1 4): 3-week cycles 6 chemotherapy cycles maximum Erbitux No treatment Progressive disease or unacceptable toxicity Vermorken JB et al. NEJM 2008;359:

68 EXTREME-Studie Overall survival 7.4 months 10.1 months Vermorken JB et al. NEJM 2008;359: a 68

69 EXTREME Methodik IHC detection of p16 INK4A used to determine HPV status p16 positivity was considered to be strong and diffuse nuclear staining in >70% of tumor cells Primary overall survival analysis data were used Sample size 196/222 (88.3%) in the chemotherapy + cetuximab arm 185/220 (84.1%) in the chemotherapy alone arm Vermorken JB et al. ESMO

70 EXTREME HPV-status and survival Vermorken JB et al. ESMO

71 ADEPT-Studie postoperative Therapie Oropharyngeal carcinoma (n=496) p16 positive After surgical resection Extracapsular spread in lymph nodes R Radiotherapy alone Radiotherapy + weekly cisplatin Primary endpoint: DFS, locoregional control NCT

72 RTOG 1016 definitive Radiotherapie mit Cisplatin oder Cetuximab Oropharyngeal carcinoma (n=706) p16 positive Clinically or radiographically measurable disease T1-2 N2a-N3 or T3-4 any N Extracapsular spread in lymph nodes R Radiotherapy (IMRT) + cisplatin d1 + d22 Radiotherapy (IMRT) + weekly cetuximab Primary endpoint: 5-yr OS NCT

73 Zusammenfassung Plattenepithelkarzinome des Oropharynx repräsentieren zwei unterschiedliche Krankheitsentitäten HPV-positive Tumoren HPV-negative Tumoren HPV-Status ist prognostisch und sollte in das initiale Assessment (TNM-Klassifikation) einfliessen Zuverlässige HPV-Testung braucht Erfahrung Prävalenz der HPV-positiven Tumoren nimmt zu HPV könnte sich zu einem prädiktiven Faktor entwickeln 73