3 2 1 meins! Das dritte Brustkrebsgen Oder: Ein folgenreicher Paradigmenwechsel

Transkript

1 3 2 1meins! DasdritteBrustkrebsgen Oder:EinfolgenreicherParadigmenwechsel Prof.Dr.AlfonsMeindl FrauenklinikamKlinikumrechtsderIsar Abt.GynäkologischeTumorgenetik E mail:alfons.meindl@lrz.tum.de Phone:

2 HäufigkeitdeserblichenBrustkrebses Früherkennung!!!! BRCA PARP Inhibítoren? BRCA2 familial HL a Ca mie ä Leuk NHL ix Cerv e Lung Darm MaC 0 erbl. Fam.Mammakarzinomisteineder häufigstenerberkrankungen!!

3 MonogeneBrustkrebs assoziiertegene BRCA q bp 1863aa BRCA q bp, 3418aa Beteiligt an ds-dns-reparatur

4

5

6 EinschlußkriterienfürBRCA Diagnostik: 1.DreiodermehrFälleanBC,2<51(A) 2.DreiodermehrFälleanBC,1<51(B) 3.GenauzweiFälleanBC<51(C) 4.GenauzweiFälleanBC,1<51(D) 5.MindestenseinBC,mindestenseinOC(E,H) 6.ZweiodermehrFälleOC(F) 7.EinFallBC<36(G) 8.EineFraubil.BC,1x<51(I)

7 Jedoch:FamiliäreFällevonBrustkrebs werdennurzumteildurchmutationen inbrca1/2erklärt: 3. MehrereFälleanBrustkrebs(>3)davonzweivor dem51.lebensjahr:appr.35 40% 2. MehrereFällevonBrust undeierstockskrebs: appr.55 70% 3.FamilienmitmindestenszweiFällenvon Eierstockskrebs:appr.50% 4. Familien mitgenauzweifällenbrustkrebs(1vor51): appr.10%

8 1.Commondisease commonandrare alleles (polygenevererbung:moderatpenetrante MutationenundNiedrigrisikovarianten) 2.Commondisease rarealleles (monogenevererbung:hochpenetrante MutationeninnochunbekanntenGenen)

9 1a.ModeratpenetranteGene!

10 Gene Mutation/ Reference SNP Name Location Odds Ratio het. hom. A Rare, moderate penetrance breast cancer susceptibility genes ATM Ataxia telangiectasia mutated mutations 11q22-q BRIP1 BRCA1 interacting protein C-terminal helicase 1 mutations 17q CHEK2 Checkpoint kinase delC 22q PALB2 Partner and localizer of BRCA2 mutations 16p RAD50 RAD50 homolog (S. cerevisiae) 687delT 5q23-q B Frequencies ATM mutations Western population BRIP1 mutations UK 0.15 CHEK2 1100delC Netherlands Finland UK Germany UK Germany PALB2 mutations

11 Y1183X(3x)* W1038X(2x)* N1039Ifs1X(3x)* A995Cfs15X T841Qfs9X Q775X(2x) G796X L531Cfs29X(3x)* Q350Hfs10X K353Ifs7X V233Lfs4X Q251X(2x)* ATG UTR L1143P 4 R414X 5 UTR TAA D715Efs1X publishedtrunc.mutations: Exon: R170Ifs13X C77Vfs99X Protein truncatingand missensemutations inpalb2 T1136Kfs26X P1153Tfs3X DelL1040_M1067 T1030I noveltrunc.andmsmutations: screenedbydhplc(710fam): Q988X G1043A R753X noveltrunc.andmsmutations: screenedbysequencing(108fam): noveltrunc.andmsmutations: screenedbydhplc(820spo): (Hellebrandetal.,Manuscriptsubmitted)

12 Neu:HöhereORsfürmoderatpenetrante MutationenimfamiliärenKontext: (2.34vs.4.8) MutationenimCHEK2 Gen: delC=exon10:9/516 2.delexon9 10:5/516 3.IVS2+1g >a:2/516 4.mehrere missensemutations (UVs) inexon3:7/516

13 1b.Niedrigrisikovarianten KollaborationenmitBCACund CIMBA: Bisjetzt,konnten14unterschiedliche Niedrigrisikovaraintengefundenwerden,z.B.ein intronischersnpimfgfr2 Gen: e) HigherORinfamilialcases b)modifierinbrca2mutationcarriers

14 Gene Mutation/ Reference SNP Name Location Odds Ratio het. hom. 10q25.3-q A Common low penetrance breast cancer susceptibility single nucleotide polymorphisms rs FGFR2 Fibroblast growth factor receptor type 2 LSP1 Lymphocyte-specific protein 1 rs p MAP3K1 Mitogen-activated protein kinase kinase kinase 1 rs q TGFB1 Transforming growth factor, beta 1 L10P 19q TOX3 TOX high mobility group box family member 3 rs q12.1 2q35 rs q q rs q rs

15 NiedrigrisikovarianteninFamilien undmutationsträgerinnen: E.g.FGFR2(GermanGWAS): Heterozygot:P value:1.24e 12;OR=1,43(1,26) Homozygot:P value:2.33e 12;OR=2,05(1,63) E.g.TNRC9(CGEMS): Heterozygot:P value:1,54e 07;OR=1,33(1,20) Homozygot:P value:1,00e 04;OR=1,63(1,39) ZusätzlicheUntersuchunginBRCA2 Mutations trägerinnen(antoniouetal.andgchboc,ajhg,2008)

16 Weitere Modifier : BRCA1 Modifier: GWA Studie:1193BRCA1 Mutationcarriervs.1190 gesundenkontrollen:19p13mitdreigenen(or=1,26,p value=2.3x10 9):ABHD8,ANKLE1,C19orf62!!! Aber:LetztereskodiertfürMERIT40(MediatorofRap80 InteractionsandTargeting40kb):Bestandteildes BRCA1 Komplexes:BARD1,Abraxas1,RAP80, BRCC36,BRCC45:ErhaltderBRCA1/BARD1Ubiquitin Ligase Undassoziiertmittriple negativentumoren! (AntoniouA,severalauthors,SchmutzlerRK,WappenschmidtB,EngelC, MeindlA,Preisler AdamsS,ArnoldN,NiederacherD,SutterC, severalauthors,nat.genet.october2010).

17 WeitereModifier: OvarialkarzinominBRCA Mutationsträgerinnen: NiedrigrisikovariantebeimOvarialkarzinom: 9p22.2(rs )=BCN2(basonuclin2,nuclear processingofmrna;highlyexpressedinovary) ReduziertesRisikofürOvCabeiBRCA1 Mutations trägerinnen:hr=0.78(4.8x10 9) ReduziertesRisikofürOvCabeiBRCA2 Mutations trägerinnen:hr=0.78(5.5x10 4) (Ramusetal.(wiedermitGC HBOC,JNCIinpress)

18 18. April 2010 Novelgene: BRCA3 MutiertinBC undovcafamilien(6in480) Hochpenetrant,aberevtl.mildererVerlauf Tumor Suppressor GenmitLOH HistologieähnlichzuBRCA2 Moderatpenetrante Missense Mut.(16in480)

19

20

21

22 FIGURE 3

23 Supplementary Figure 4A Multiple Sequence Alignment of RAD51C: Homo sapiens 82 Pan troglodytes 127 Canis lupus fam 73 Bos taurus 197 Mus musculus 73 Rattus norvegicus 109 Gallus gallus 73 Danio rerio 71 Arabidopsis thaliana 90 Oryza sativa 75 G125V+A126T L138F D159N V169A HKKCTALELLEQEHTQGFIITFCSALDDILGGGVPLMKTTEICGAPGVGKTQLCMQLAVDVQIPECFGGVAGEAVFIDTEGSFMVDRVVDLATACIQHLQ RKKCTALELLEQEHTQGFIITFCSALDDILGGGVPLMKTTEICGAPGVGKTQLCMQLAVDVQIPECFGGVAGEAVFIDTEGSFMVDRVVDLATACIEHLQ GKKCTALELLEQEHTQSFIITFCSALDNILGGGIPLTKTTEICGVPGVGKTQLCMQLAVDVQIPECFGGVEGEAVFIDTEGSFMVDRVVDLATACIQHLH GRKCTALELLEQEHTQNFIITFCSALDNILGGGIPLTKTTEIC GAPGVGKTQLCMQLAIDVQIPECFGGVEGEAVFIDTEGSFMVDRVVDLATACIQHLQ NEKCTALELLEQEHTQGFIITFCSALDNILGGGIPLMKTTEVCGVPGVGKTQLCMQLAVDVQIPECFGGVAGEAVFIDTEGSFMVDRVVSLATACIQHLH NKKCTALELLEQEHTQGFIITFCSALDNILGGGIPLMKTTEVCGVPGVGKTQLCMQLAVDVQIPECFGGVAGEAVFIDTEGSFMVDRVVSLATACIQHLH TRKCTALELLEEEQTQGFIITFCSALDNILGGGVQLTKITEICGAPGVGKTQLCMQLAVDVQIPECFGGVAGEAVFIDTEGSFMVDRAADIATACVRHCQ ---VTALDLLHQEQTLGSIVTFCSGLDDAIGGGVPVGKTTEICGAPGVGKTQLCMQLAVDVQIPVFFGGLGGKALYIDTEGSFLVQRVADMAEAAVQHCT K---NAWDMLHEEESLPRITTSCSDLDNILGGGISCRDVTEIGGVPGIGKTQIGIQLSVNVQIPRECGGLGGKAIYIDTEGSFMVERALQIAEACVEDME Q---NAWDMLSDEQSRRHINTGSADLNNILGGGIHCKEVTEIGGVPGVGKTQLGIQLAINVQIPVEYGGLGGKAVYIDTEGSFMVERVYQIAEGCISDIL Homo sapiens Pan troglodytes Canis lupus fam Bos taurus Mus musculus Rattus norvegicus Gallus gallus Danio rerio Arabidopsis thaliana Oryza sativa G264V+ R258H G264S T287A DGIAFPFRHDLDDLSLRTRLLNGLAQQMISLANNHRLAVILTNQMTTKIDRNQALLVPALGESWGHAATIRLIFHWDRKQRLATLYKSPSQKECTVLFQI DGIAFPFRHDLDDLSLRTRLLNGLAQQMISLANNHRLAVILTNQMTTKIDRNQALLVPALGESWGHAATIRLIFHWDRKQRLATLYKSPSQKECTVLFQI VLLTNQMTTKIDRNQALLVPALGESWGHAATIRLIFHWDQKQRLATLYKSPSQKESTVLFQI DGIAFPFRHDLDDLSLRTRLLNGLAQQMISLANNHRLAVILTNQMTTKFDRNQALLVPALGESWGHAATIRLIFHWDQKQRLATLYKSPSQKESTVPFQI DGIAFPFRHDLEDLSLRTRLLNGLAQQMISLANNHRLAVILTNQMTTKIDKNQALLVPALGESWGHAATIRLIFHWEQKQRFATLYKSPSQKESTIPFQI DGIAFPFRHDLDDLFLRTRLLNGLAQQLISLANKHRLAVILTNQMTTKIDKNQASLVPALGESWGHAATIRLIFHWEQKQRFATLYKSPSQKESTVPFQI DGIAFPFRHDFEDLSLRTRLLNGLAQQLIIIANDHKSAVVLTNQMTTRFGQNQSMLVPALGESWGHAATVRLIFHWDNTQRLATLYKSPSQKESTIPYNI DSIAFPFRHDFEDLSQRTRLLNGLAQQLIQLATQHRVAVVLTNQMTTRVSNGQSKLVPALGESWGHAATQRLILHWEGQRRLASLYKSPSQMEATVQYQI DSITFHFRQDYDDLAQRTRVLSEMALKFMKLAKKFSLAVVLLNQVTTKFSEGSFQLALALGDSWSHSCTNRVILYWNGDERYAYIDKSPSLPSASASYTV DSVTFHFRQDFDDMALRTRVLSGLSLKLMKLSKAYNLAVVLLNQVTTKFTEGSFQLTLALGDSWSHSCTNRLILYWNGNERYGFLDKSPSLPVASAPYAV R366Q Homo sapiens 342 KPQGFRDT----VVTSACSLQTEGSLSTRKRSRDPEEEL Pan troglodytes 427 KPQGFRDT----VVTSACSWQTEGSLSTRKRSRDPEEEL Canis lupus fam 289 TPQGFRDA----VVVTACSLQTEGSLNSRKRSRESEEEQESKD 327 Bos taurus 457 TPQGFRDA----IVATAYSLQTEGSLNSRKRSRDSEEEQESKD 495 Mus musculus 333 TPQGFRDA----VVTAASS-QTESSLNFRKRSREPEEEC Rattus norvegicus 369 TPQGFRDA----VVTAASS-QTESSLNFRKRSREPEEEC Gallus gallus 333 TPQGFRDV----QPPPVTQNAEGTEMNPRKRPRREEEK Danio rerio 325 TVQGFRDSPDEPRPTFDPSEVSSPSANHSKRPRLEDLS Arabidopsis thaliana 346 TSRGLRNS SSSSKRVKMM Oryza sativa 331 TVKGVRDA VNSNSKRVRVM Legend: Multiple sequence alignments of the RAD51C protein homologues from different species (indicated left). The conservation of identified missense mutations is demonstrated by shading in different colours: red shaded: pathogenic mutations and the UCV D159N, which is also partially conserved in the paralogues (see Suppl. Fig. 4b); green shaded: putative benign variants; yellow shaded: intermediate complementation in DT40 cells, however only G264S and R366Q might confer moderate penetrance; 5 turquoise shaded: pathogenic mutation from Vaz et al.. The G3R variant is located in the N-terminal part of RAD51C poorly conserved in the RAD51C protein homologues.

24 Supplementary Figure 4B Protein Alignment Paralogues: hsrad51a hsrad51b hsrad51c hsrad51d hsxrcc2 hsxrcc3 G125V+ A126T L138F KLV PM--GFTTATEFHQRRS---EIIQITTGSKELDKLLQGGIETGSITEMFGEFRTGKTQICHTLA RAC AP-KMQTAYGIKAQRSADF-SPAFLSTTLSALDEALHGGVACGSLTEITGPPGCGKTQFCIMMS RECLTNKPRYAGTSESH-KKCTALELLEQEH----TQGFIITFCSALDDILGGGVPLMKTTEICGAPGVGKTQLCMQLA AQF SAFPVNGADLHEELKT----STAILSTGIGSLDKLLDAGLYTGEVTEIVGGPGSGKTQVCLCMA MCSAFHRAESGTELLARLEGRSSLKEI----EPNLFADEDSPVHGDILEFHGPEGTGKTEMLYHLT LHLR GS-SILTALQLHQQKERFPTQHQRLSLGCPVLDALLRGGLPLDGITELAGRSSAGKTQLALQLC hsrad51a hsrad51b hsrad51c hsrad51d hsxrcc2 hsxrcc3 D159N V169A VTCQLPIDRGGGEGKAMYIDTEGTFRPERLLAVAERY GLSGSDVLDNVAYARAFNTDH ILATLPTNMGGLEGAVVYIDTESAFSAERLVEIAESRFPRYFN TEEKLLLTSSKVHLYRELTCDE VDVQIPECFGGVAGEAVFIDTEGSFMVDRVVDLATACIQHLQLIAEKHKGEEHRKALEDFTLDNILSHIYYFRCRDYTE ANVA-----HGLQQNVLYVDSNGGLTASRLLQLLQAK TQDEEEQAEALRRIQVVHAFDIFQ ARCILPKSEGGLEVEVLFIDTDYHFDMLRLVTILEHR LSQSSEEIIKYCLGRFFLVYCSSSTH LAVQFPRQHGGLEAGAVYICTEDAFPHKRLQQLMAQQPRLRTD VPGELLQKLRFGSQIFIEHVADVDT hsrad51a hsrad51b hsrad51c hsrad51d hsxrcc2 hsxrcc3 G264V+ R258H G264S T287A QTQLLYQASAMMVES------RYALLIVDSATALYRTDYSG--RGELSARQMHLARFLRMLLRLADEFGVAVVITNQVV VLQRIESLEEEIISK------GIKLVILDSVASVVRKEFDAQLQGNLKERNKFLAREASSLKYLAEEFSIPVILTNQIT LLAQVYLLPDFLSEHS-----KVRLVIVDGIAFPFRHDL-----DDLSLRTRLLNGLAQQMISLANNHRLAVILTNQMT MLDVLQELRGTVAQQVTGSSGTVKVVVVDSVTAVVSPLLGG----QQREGLALMMQLARELKTLARDLGMAVVVTNHIT LLLTLYSLESMFCS-----HPSLCLLILDSLSAFYWIDRVN-GGESVNLQESTLRKCSQCLEKLVNDYRLVLFATTQTI LLECVNKKVPVLLSRG-----MARLVVIDSVAAPFRCEFDSQ---ASAPRARHLQSLGATLRELSSAFQSPVLCINQVT Legend: Protein alignment of the RAD51C paralogues. Fully or partially conserved stretches or residues are coloured; missense substitutions listed in Table 1 and Vaz et al. (Ref. 5) are indicated on top. The G3R and the R366Q variants are located outside conserved regions of the RAD51C paralogues, not shown.

25

26 FA-BRCA DNA repair pathway Levy-Lahad, Nature Genetics, 5: 368f, 2010 Editorial Proof of principle for the existence of further high risk genes

27 Mechanism of PARP inhibition in BRCA1 depleted cells BRCA1 deficient cells plus PARPi accumulate DNA repair defects which lead to apoptosis - PARPi + PARPi Cell survival Clark-Knowles et al., 2009

28 PARPiPhaseIStudie: OvCa BRCA1-/- 12 mm 6.8 mm OvCa BRCA1-/23 mm

29 LateststudieswithPARPis Audeh,MWetal.Lancet376: :Oralpoly(ADP ribose)polymerase inhibitorolabaripinpatientswithbrca1orbrca2mutationsandrecurrent ovariancancer:aproof of concepttrial: >Objectivetumorresponseratein33%with400mgolaparibtwicedaily. >mildtomoderateadverseevents. TuttAetal.Lancet376: :Oralpoly(ADP ribose)polymeraseinhibitor olabaripinpatientswithbrca1orbrca2mutationsandadvancedbreast cancer:aproof of concepttrial: >Objectivetumorresponsesin41%ofthepatients >alsohightolerability Now:ClinicalphaseIIIstudies!!!!

30 Zusammenfassung1 5,0%allerBrustkrebsfällesinddurchMutationenindenGenen BRCA1undBRCA2verursacht. Weitere5,0%entstehendurchMutationenin mehreren BRCA3 Genen,wiez.B.RAD51C! Weitere10%anBrustkrebsfällensinddasResultatderkombinier tenaktioneinermoderatpenetrantenmutation(palb2,atm, CHEK2,BRIP1 Oneoutof100?)undwenigenNiedrigrisikovari anten(fiveoutof1000variants?)=höhereorsfürbeidein familiärenfällen!!! SporadischeFälle(80%)sinddieKonsequenzeinermoderat penetrantenmutation(oneoutof100?)undmehrerenniedrig risikovarianten(fiftyoutof1000variants?),natürlichin KombinationmitUmweltfaktoren!!!

31 Zusammenfassung2 AuswirkungenaufdieBRCA Diagnostik MassivesparallelesSequenzierenvon21Genen(Walshet al.pnasonline? Nein! NebenBRCA1/2inZukunftauchanderemoderat penetantegenewiez.b.chek2? Ja! SolldasneueGenRAD51CschonindieRoutine diagnostikaufgenommenwerden? Nein! IstdieBestimmungvon Modifiern beibrca1 oder BRCA2 Mutationsträgerinnensinnvoll?Ja!

32 Acknowledgements DeutschesKonsortiumfürErblichesMamma undovarialkarzinom(koordinator:prof. R.K.Schmutzler)UnterstütztdurchdieDeutscheKrebshilfe RedaktionMammaMia:SonderheftFamiliäresMammakarzinom:DetailsundalleInfos fürärzteundpatientinnen FrauenklinikamKlinikumrechtsderIsar,Abt.GynäkologischeTumorgenetik:H. Hellebrand,S.Engert,J.Ramser,Prof.M.Kiechle FrauenklinikderLudwig Maximilians Universität:Dr.NinaDitsch,Dr.InaRühl, Prof.Dr.KlausFriese UniversitätsklinikDüsseldorf:Prof.Dr.H.Hanenberg,Prof.Dr.HeinerSchaal InstitutfürHumangenetikWürzburg:Prof.Dr.Schindler,C.Neveling UniversitätsfrauenklinikDüsseldorf:Dr.D.Niederacher,E.Honisch UniversitätsfrauenklinikKöln:Dr.B.Wappenschmidt,Prof.R.Schmutzler UniversitätsfrauenklinikKiel:Prof.Dr.N.Arnold InstitutfürHumangenetikHeidelberg;Dr.C.Sutter,Prof.C.R.Bartram