Tumorbiologie des Mammacarcinoms und ihre Relevanz für Prognose und Therapie

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1 Tumorbiologie des Mammacarcinoms und ihre Relevanz für Prognose und Therapie Michael Vesely Jakob Erdheim Institut für Pathologie und klinische Mikrobiologie KAV - Krankenhaus Hietzing

2 Histologisches Grading der Mammacarcinome nach Elston und Ellis ( Nottinghame Score ) (modifiziert nach Bloom und Richardson 1956) Kriterien Punktwerte G1 Tubuläre Differenzierung oderacinusbildung ausgeprägt (>75%) mäßig (75-10%) gering (<10%) Pleomorphie der Zellkerne gering mäßig stark Mitosen/HPF >2 G3

G1 Tubuläre Differenzierung oderacinusbildung ausgeprägt (>75%) mäßig (75-10%)

3 Nottingham prognostic index (NPI) des Mammacarcinoms Algorythmus: 0,2 x Tumordurchmesser (cm) + Grading + Lymphknotenstatus* *Lymphknoten negativ 1 *1-3 positive Lymphknoten 2 * 4 positive Lymphknoten 3 Wert Prognose 5 Jahres Überlebensrate > > >5.4 exzellent gut intermediär schlecht 93% 85% 70% 50% p<0,0001

positive Lymphknoten 2 * 4 positive Lymphknoten 3 Wert Prognose 5 Jahres

4 Regulationsmechanismen und Phasen des eukaryoten Zellzyklus TGFb p15/ INK4b p16/ INK4a Cdk 4/6 P p21/ Kip 1 Phosphorylierung Cyclin H Cdk 7 Phosphorylierung P p21/ Kip 1 G0 G2 M G0 p18 Cyclin D p19 WAF1/ p21/cip1 Cdk 2 Cyclin A P Rb +p130 p107 WAF1/ p21/cip1 Cyclin E Cdk 2 P S G1 Transaktivierungs- Faktoren (E2F u.a.) Rb P Übergang G1 > S-Phase (nicht Zellzyklus-spezifisch) G1

Cyclin D p19 WAF1/ p21/cip1 Cdk 2 Cyclin A P Rb +p130 p107 WAF1/ p21/cip1 Cyclin E Cdk 2 P S

5 INK4a (Chr. 9p21) Cyclin D1

6 Regulationsmechanismen und Phasen des eukaryoten Zellzyklus TGFb p15/ INK4b p16/ INK4a Cdk 4/6 P p21/ Kip 1 Phosphorylierung Cyclin H Cdk 7 Phosphorylierung P p21/ Kip 1 G0 G2 M G0 p18 Cyclin D p19 WAF1/ p21/cip1 Cdk 2 Cyclin A P Rb +p130 p107 WAF1/ p21/cip1 Cyclin E Cdk 2 P S G1 Transaktivierungs- Faktoren (E2F u.a.) Rb P Übergang G1 > S-Phase (nicht Zellzyklus-spezifisch) G1

7 Ki67

8 Steroidhormonrezeptoren PgR ER

9 Wachstumsfakor - Rezeptoren der Gruppe 1 (EGF-R-family) EGF-R EGF HER2 HER3 Heregulin HER4 Heregulin RTK RTK Heregulin RTK Liganden: EGF-R: EGF, TGFa, HBGF, b-cellulin, Aphiregulin HER2: 0 ( orphan receptor ) HER3: Heregulin neu differentiation Factor 1&2 HER4: Heregulin neu differentiation Factor 1&2 p21 Raf MEK MAP-K Signal Transduktion RTK EGF-R KERNMEMBRAN Genaktivierung

HER2: 0 ( orphan receptor ) HER3: Heregulin neu differentiation Factor 1&2 HER4: Heregulin neu

10 HER2- Genamplifikation und Überexpression DNA mrna Protein HER2 (17q ) TRANSKRIPTION AAA TRANSLATION HER2 Chr. 17 RTK FISH northern blot Immunhistochemie

11 Spezifische therapeutische Angriffspunkte bei Wachstumsfakor - Rezeptoren der Gruppe 1 (EGF-R-family) Monoklonale Antikörper EGF-R HER2 HER3 HER4 Tyrosinkinaseinhibitoren RTK RTK p21 RTK RTK Signaltransduktionshemmer KERNMEMBRAN Raf MEK MAP-K Signal Transduktion Genaktivierung

HER2 HER3 HER4 Tyrosinkinaseinhibitoren RTK RTK p21 RTK RTK

12 HER2 - Immunhistochemie Score 0 Score 1+ Score 2+ Score 3+

13 HER2- Genamplifikation und Überexpression DNA mrna Protein HER2 (17q ) TRANSKRIPTION AAA TRANSLATION HER2 Chr. 17 RTK FISH northern blot Immunhistochemie

14 Fluoreszenz in situ Hybridisierung (FISH) Chr. 17 FISH - Metaphase FISH - Interphase Centromer HER2 Genlocus HER2 Gensonde CEP17 Gensonde

15 Fluoreszenz in situ Hybridisierung (FISH) Chr. 17 FISH - Metaphase FISH - Interphase Chr.17 Centromer HER2 Chr.17 HER2 CEP17 HER2 CEP17

16 HER2 - FISH Hyperdiploidie bzw. Polysomie 17 HER2 - Genamplifikation HER2 CEP17 HER2 CEP17

17 Topoisomerase II a (TOP2A) beim Mammacarcinom 17 p13.3 p13.1 p12 p11.2 p11.1 q11.1 q11.2 q12 q21.3 q22 q24.3 q25.1 q25.3 CEP17 HER2 TOP2A Genlocus 17q21 (nahe HER2 Genlocus) codiert für ein für die DNA - Replikation, Transkripition und Zellzyklusprogression wichtiges Protein Zielmolekül der TOP2A - Inhibitoren (Anthrazykline) nur bei HER2 - amplifizierten Tumoren coamplifiziert (in 40%) TOP2A - Gendeletionen gleichfalls häufig Coamplifikation meist Herceptin - resistent (?) bei Coamplifikation gutes Ansprechen auf Anthracycline (?) TOP2A - Deletion Indikator für Anthracyclin - Resistenz (?)

Protein Zielmolekül der TOP2A - Inhibitoren (Anthrazykline) nur bei HER2 - amplifizierten Tumoren coamplifiziert (in 40%) TOP2A - Gendeletionen

18 HER2 und TOP2A beim Mammacarcinom HER2/TOP2A - Coamplifikation isolierte HER2 - Amplifikation CEP17 HER2 TOP2A CEP17 HER2 TOP2A

19 Funktion der bcl-2-familie und verwandter Proteine NAME Bcl-2 Bcl-X L Bcl-W Bcl-X S Bax Bad Bak Bik Bid Bld Mcl-1 A-1 E1B-19K 1) BHRF-12 2) KSHV ORF16 3) APOPTOTISCHE FUNKTION Antagonist Antagonist Antagonist Agonist Agonist Agonist Agonist Agonist Agonist Agonist Antagonist Antagonist Antagonist Antagonist Antagonist REGULATION DURCH WACHSTUMSFAKTOREN RNA PROTEIN ja nein ja ja nein nein nein ja ja nein nein nein nein 1) Adenovirus 2) EBV 3) Herpesvirus

Agonist Agonist Agonist Agonist Agonist Antagonist Antagonist Antagonist Antagonist Antagonist REGULATION DURCH

20 Schema der Dimer - Formationen der Agonisten und Antagonisten der Apoptose (aktiv) Bcl-2 Bcl-2 (inaktiv) Bax Bcl-2 Apoptose Bax (aktiv) Bcl-X L Bax Bad (inaktiv) Bad Bax Bcl-X L (inaktiv?) Bcl-X L Bcl-X L (aktiv)

21 bcl-2

22 Funktion des p53 - Tumorsupressor - Proteins p53-aktivierung KEINE DNA-REPAIR TUMORZELLE DNA-SCHÄDIGUNG mutant type p53 KEIN STOPP DES ZELLZYKLUS y NORMALE ZELLE ZELLE MIT DEFEKTER DNA wild type p53 DNA-REPAIR ERFOLGREICH FORTSETZUNG DES ZELLZYKLUS STOPP DES ZELLZYKLUS (G1 OD. G2-PHASE) DNA-REPAIR NICHT ERFOLGREICH APOPTOSE

23 p53

24 p53

25 Externe Signalmoleküle der Apoptose und deren Rezeptoren ( death receptors ) FasL TRAIL TNF Fas TRAIL-R1 TRAIL TNF-R TRAIL-R2 TRAF-1 TRAF-2 C-IAP TRADD FADD FADD? Caspase 8 Transaktivierung TNF TRAIL TRADD FADD TRAF IAP Tumor Necrosis Factor TNF-related Apoptose-induzierender Ligand TNF-Rezeptor-assoziierte death domain Fas-assoziierte death domain TNF-Rezeptor-assoziierter Faktor Inhibitor of apoptosis protein aktive Caspase 8 Apoptose

26 Genexpressionsprofile des Mammacarcioms Zahlreiche DNA - und cdna - Microarrays ( Chips ) in klinischen Studien als prognostische und prädiktive Tests in Evaluierung. Widersprüchliche Daten bedingt durch methodische Probleme: Materialgewinnung, Aufarbeitung, Methodik, statistische Analyse Überbewertung dieser neuen Methode in renommierten wissenschaftlichen Journalen (?) klinische Bedeutung?

27 Genexpressionsprofile des Mammacarcioms 5 Genexpressionsprofile Erbb2 Luminal A Luminal B Basal Normal Tongbai et al, AJP 2008

28 Signaltransduktionswege verschiedener Genexpressionsprofile beim Mammacarcioms Tongbai et al, AJP 2008

29 Immunhistochemische Identifikation der Genexpressionsprofile des Mammacarcioms Microarray basierender Typus Luminal A Luminal B Erbb2 Basal Normal immunhistochemisches Markerprofil ER+ u./od. PR+ HER2- ER+ u./od. PR+ Ki67 /HER2+ ER-, PR- HER2+ ER-, PR- HER2- CK5/6+ EGFR+ Carey et al, JAMA 2006

30 Mammacarcinom vom Basalzelltyp Genexpressionsprofil von Basalzellen Basalzell-Phänotyp (CK5/6, CK14, Vim, P-Cadherin, c-kit, VEGF, CD10 u.a.) histologisch duct. NOS, atypisches medulläres Ca. oder metaplastisches Ca., seltene Subtypen meist G3 Tripel - negativ (ER-, PR-, HER2-) EGFR+ biologisch aggressiv schlechte Prognose

31 metaplastisches Mammacarcinom CK14

32 metaplastisches Mammacarcinom CEP17 HER2 TOP2A CEP7 EGFR

33 Adenoid zystisches Mammacarcinom

34 Subklinische hämatogene Metastasierung ( minimal residual disease ) Fakten (1) Mammacarcinom - Patientinnen sterben in der Mehrzahl der Fälle mit letalem Verlauf an hämatogenen Metastasen, nicht an den lokalen Komplikationen des Primärtumors. Die das Patientenschicksal bestimmenden Metastasen entstehen meist nach einem jahre- bis jahrzehntelangen, klinisch symptomlosen Intervall. Typischerweise findet sich bei der hämatogenen Spätmetastasierung kein Lokalrezidiv bzw. locoregionäres Lymphknotenrezidiv. Lokalrezidive nach brusterhaltender Operation haben keinen negativen Einfluss auf die Gesamtüberlebensrate. > Die hämatogene Streuung muss ein frühes Geschehen in der Tumorentwicklung sein!

35 Subklinische hämatogene Metastasierung ( minimal residual disease ) Fakten (2) Cytokeratin-positive Tumorzellen bei pt1a- Tumoren in 23% im KM nachweisbar. (Langzeitüberlebensrate 95%!) Cytokeratin-positive Tumorzellen bei pt1b- Tumoren in 35% nachweisbar. Kein statistischer Zusammenhang von Mikrometastasen in Sentinel-Lymphknoten und hämatogener Metastasierung. Bei Organtransplantationen mit bestehendem Malignom des Spenders bekommen 44% aller Transplant-Empfänger dasselbe Malignom (auch bei Herz- und Nierentransplantationen).

36 Subklinische hämatogene Metastasierung ( minimal residual disease ) methodische Probleme Auswahl der Proteine (Cytokeratine, EMA, MUC-1) für Immuncytochemie bzw. Immunfluoreszenz. Kreuzreaktionen der Primärantikörper bzw. der Detektions- Systeme. Transloading-Phänomen (passive Aufnahme von Epithelzell-spezifischen Proteinen in Makrophagen). Mangelnde Spezifität molekularbiologischer Methoden (besonders RT-PCR!). Biologische Heterogenität disseminierter Tumorzellen (unterschiedliche Gen- bzw. Protein-Expressionsprofile zwischen Primärtumoren und disseminierten Tumorzellen, aber auch zwischen individuellen Tumorzellen [z.b. bei MMP-Expression]).

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