Gene und Krebs

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1 Gene und Krebs

2 Krebs-Neuerkrankungen 2012 Prostata Darm Darm Brust Robert Koch Institut, 2015

3 Todesursache Mortalität 2014 häufige Todesursachen D 2014 Gestorbene Krankheiten des Kreislaufsystems Bösartige Neubildungen (Krebs) der Bronchien und der Lunge des Kolons und des Rektums der Mamma Statistisches Bundesamt, 2016

4 erbliche Krebserkrankungen kolorektales Karzinom (CRC) HNPCC FAP hamartomatöse Polyposis-Syndrome z.b. PJS Mamma-Karzinom

5 erbliche Krebserkrankungen Diagnostik / Histologie Früherkennung / Vorsorge / Therapie prophylaktische Maßnahmen humangenetische Familienberatung Koordination z.b. von Untersuchungen

6 CRC 2.-häufigster Tumor in D ( 13%) ~ Neuerkrankungen Lebenszeitrisiko zu erkranken: 7,7% Lebenszeitrisiko zu erkranken: 6,5% mittlere Prognose: 5 Jahre leben 50%

7 CRC Robert Koch Institut, 2013

8 CRC: altersstandardisierte Erkrankungs-/Sterberaten je Robert Koch Institut, 2013 Robert Koch Institut, 2014 Inzidenz Inzidenz Mortalität Mortalität

9 CRC - allg. Risikofaktoren Rauchen Übergewicht, Bewegungsmangel regelmäßig C 2 H 5 OH Ballaststoff-, Gemüse-arme, Fett-/Fleisch-reiche Ernährung kolorektale Adenome, chronisch-entzündliche Darmerkrankungen (insb. Colitis ulcerosa) Alter > 40 Jahre genetische Faktoren

10 CRC - familiäres Risiko 3% 1% 0% 26% sporadisch fam. gehäuft HNPCC FAP Hamart. Polyp. 70% Burt, Gastroenterology 2000

11 CRC - familiäres Risiko Ashkenasi 15% CRC-Risiko

12 hereditäres nicht-polypöses CRC HNPCC

13 HNPCC - Tumorspektrum Lokalisation Kolon/Rektum 34-73% 32-59% Endometrium 39-50% Ovar 7-8% Magen 1-6% ableitende Harnwege 2-8% Gallengang 1-4% Duodenum 1-4% ZNS 2% Pankreas 4% Talgdrüsen variabel

14 HNPCC Amsterdam-Kriterien 3 Verwandte 1. mit CRC oder assoziiertem Tumor (Endometrium, Dünndarm, ableitende Harnwege) 2 aufeinander folgende Generationen mit CRC 1 Erkrankter zum Diagnose-Zeitpunkt <50. LJ Ausschluss FAP

15 HNPCC revidierte Bethesda-Kriterien: Patient mit CRC vor dem 50. LJ 2 CRC oder assoziierte Tumore (Endometrium, Magen, Ovarien, Pankreas, Urothel, Gallengang, Dünndarm, Gehirn [meist Glioblastome], Talgdrüsenadenome, Keratoakanthome) CRC (<60. LJ), spezifische MSI, Histologie 1 Verwandter 1. mit CRC oder assoz. Tumor <50. LJ 2 Verwandte 1./2. mit CRC oder assoz. Tumor

16 HNPCC häufig jüngerer Patient CRC rechtsseitig ( 65%) Zweittumore Familienanamnese + - autosomal dominant (70-80% Penetranz) Diagnose anhand Amsterdam-Kriterien weitere Diagnostik am Tumor abhängig von revidierten Bethesda-Kriterien

17 HNPCC bessere Prognose bei gleichem Tumorstadium als sporad. CRC Überlebensrate scrc HNPCC Monate Stigliano, 2008

18 Vorsorgeempfehlungen ab 18. LJ ab 25. LJ genetische Beratung, ggf. molekulargenetische Untersuchung jährliche Koloskopie Oberbauchsonographie gynäkologische Untersuchung einschl. transvaginalem US (Endometrium-Biopsie) ab 35. LJ jährliche Ösophago-Gastroskopie DGVS Konsensuskonferenz 2013,

19 DNA-Mutationen durchschnittliche Häufigkeit spontaner DNA-Läsionen pro Zelle + Tag Cytosin-Desaminierung Purin-Verlust Einzelstrang-Bruch Pyrimidin-Verlust 200 / ZxT / ZxT / ZxT / ZxT Doppelstrang-Brüche 9 / ZxT Crosslink Pyrimidin-Dimere 8 / ZxT

20 DNA-Reparatur 2015 nobelists Sancar, Modrich, Lindahl Fehler in DNA-Replikation / -Schädigung Mutationen allermeiste Fehler in Zellen repariert verschiedene Reparaturmechanismen Mutationen in DNA-Replikation 1 : 10 8 Basen

21 Mismatch Reparatur mismatch repair-enzyme erkennen in der Replikation Basenfehlpaarungen im neu synthetisierten DNA-Strang MSH2 A C MSH 3/6 fehlerhafte Base korrigiert MLH1 PMS2 mismatch proof reading

22 Excisions-Reparatur UV schadhafte Basen excidiert, mittels DNA-Polymerase ersetzt: Nukleotid-Excision Austausch 30 Basen UVB-Schäden, Karzinogene Einzelbasen-Excision 1-5 Basen ersetzt repariert oxidative Schäden C=C C=C C=C

23 DNA-Reparatur Versagen DNA-Reparaturmechanismen Mutationen somatische Gewebe altern umfangreiche Schäden programmierter Zelltod (Apoptose) betroffener Zellen (p53-induziert) Mutationen in Genen für DNA-Reparatur-Enzyme Mutationen, vorzeitiges Altern

24 Tumorentstehung bei HNPCC Mutation in einem DNA-Reparaturgen in Keimbahn: MLH1, MSH2, PMS2, MSH6 Doppelschlag-Modell (Knudson)

25 Doppelschlag-Modell (Knudson) Mutation 2. Mutation Soma-Zelle einer Normalperson somatische Mutation, selten; alle Soma-Zellen bei HNPCC-Patienten Ursprungszelle eines Tumors

26 Tumorentstehung bei HNPCC Mutation in einem DNA-Reparaturgen (Keimbahn: MLH1, MSH2, PMS2, MSH6) 2. Schlag (Knudson-Modell) Akkumulation weiterer Mutationen, u.a. in Genen mit repetitiven Sequenzen

27 Zielgene HNPCC TGFBRII (A) 10 -Trakt reguliert Zellwachstum BAX (G) 8 -Trakt fördert Apoptose E2F4 (CAG) 13 -Trakt Transkriptionsaktivator MSH6 (C) 8 -Trakt MSH3 (A) 8 -Trakt

28 DNA slippage (ta) 15...cttg tatatatatatatatatatatatatatat gtttt......gaacatatatatatatatatatatatatatatacaaaa... DNA-Replikation...cttg tatatatatata...gaacatatatatatatatatatatatatatatacaaaa... Polymerase-Stop part. Strangtrennung...cttg tatatatatata...gaacatatatatatatatatatatatatatatacaaaa... versetztes Zusammenlagern (ta) 16...cttg tatatatatatatatatatatatatatatat gtttt......gaacatatatatatatatatatatatatatatatacaaaa...

29 HNPCC - Mikrosatellitenanalyse D17S250, (GT) 20 Tumorgewebe Normalgewebe Normal Tumorgewebe

30 HNPCC - Immunhistochemie MLH1 - MSH Jahre,, Colon ascendens

31 Procedere bei V.a. HNPCC Positive Amsterdam-/Bethesda-Kriterien + MSI Aufklärung gemäß Gen-DG / humangenetische Beratung Keimbahnmutations-Analyse Ergebnismitteilung im Rahmen genetischer Beratung Mutationsnachweis Lynch-Syndrom keine Mutation HNPCC-Syndrom prädiktive Testung für Angehörige Ausschluss Mutationsnachweis HNPCC-Vorsorge prädiktives Testen für Angehörige nicht möglich

32 HNPCC Vorsorgeempfehlungen

33 interdisziplinäres Team Hausarzt Humangenetik Psychologie Pathologie HNPCC- Familie Gynäkologie Chirurgie Selbsthilfe Innere

34 HNPCC - Molekulargenetik je nach Immunhistochemie DNA-Analyse des entsprechenden Gens Deletions-Analyse (MLPA: Multiplex Ligation-dependent Probe Amplification) 1,400 1,200 1,000 0,800 0,600 0,400 0,200 0,000 C5q31 C10p11.2 C3p23 C17q21 C4q25 C10p14 C11p12 MLH1.EX1 MLH1.EX2 MLH1.EX3 MLH1.EX4 MLH1.EX5 MLH1.EX6 MLH1.EX7 MLH1.EX8 MLH1.EX9 MLH1.EX10 MLH1.EX11 MLH1.EX12 MLH1.EX13 MLH1.EX14 MLH1.EX15 MLH1.EX16 MLH1.EX17 MLH1.EX18 MLH1.EX19 MSH2.EX1 MSH2 Ex 1 MSH2.EX2 MSH2.EX3 MSH2.EX4 MSH2.EX5 MSH2.EX6 MSH2.EX7 MSH2.EX8 MSH2.EX9 MSH2.EX10 MSH2.EX11 MSH2.EX12 MSH2.EX13 MSH2.EX14 MSH2.EX15 MSH2.EX16

35 HNPCC cave einige Darmtumore: MIN hoch-instabil teilweise MLH1-Ausfall Promotor-Hypermethylierung methylierungsspezifische MLPA

36 HNPCC MLH1-Promotor-Hypermethylierung im Tumor Inaktivierung sporadischer Tumor kein erhöhtes Risiko somatische (2.) Mutation in HNPCC-Tumoren Keimbahnmutation hohes Tumorrisiko (HNPCC-Syndrom) Vorsorgeuntersuchungen Risiko für 1. -Verwandte < 1% (Stammbaum!) BRAF-Mutationen ( 15 % aller CRC Ausschluss HNPCC)

37 CRC Fall XY Darmkrebs Darmkrebs, ED 35 LJ. 59 Brustkrebs Brustkrebs MSI-H (8/9) IHC, MLH1-Ausfall 35 Darmkrebs 38 keine Mutation im MLH1 (Blut) 4 1

38 CRC Fall XY

39 CRC Fall XY Darmkrebs Darmkrebs, ED 35 LJ MSI-H (8/9) IHC, MLH1-Ausfall keine Mutation im MLH1 (Blut) MLPA: Promotor-Hypermethylierung von 50%, Tumor und Blutzellen HNPCC-Vorsorgeuntersuchungen niedriges Risiko (<1%) für Verwandte Brustkrebs Brustkrebs Darmkrebs

40 Koloskopie ist effektiv 3-jähriges Intervall CRC-Reduktion um 62% [Blutungsrisiko, Perforation bei Polypektomie 1%] deshalb Untersuchungsintervall jährlich, lebenslang

41 CRC: Therapie gemäß sek. Tumor-Mutationen personalisierte Medizin

42 familiäre adenomatöse Polyposis (FAP) Gardner-Syndrom Inzidenz 1:10 000

43 FAP Symptome (klassisch) Manifestation im Dickdarm multiple (>100), adenomatöse Polypen gesamtes Kolon 1. Symptome häufig in 2. Lebensdekade Blut, Schleim im Stuhl Durchfälle, Verstopfungen Blähungen/Schmerzen/Gewichtsverlust

44 FAP - Symptome extrakolische Manifestation Polypen im oberen GI adenomatöse Polypen im Duodenum benigne Drüsenkörperzysten im Magen congenitale Hypertrophien des retinalen Pigmentepithels (CHRPE) meist multipel und bilateral (80%) Osteome, Desmoide, epidermoide Zysten Gardner-Syndrom

45 APC-Gen Chromosom 5: 108 kb Protein mrna <9000 Basen 15 Exons differentiell gespleißt 2842 Aminosäuren (AS) Homodimer-Domäne AS 1-55 ß Catenin-Regulations-Domäne

46 APC-Mutationen und -Protein Bright-Thomas, 2002

47 APC/ß-Catenin/TCF-Signalkette

48 normales Epithel hyperproliferatives Epithel - aberrante krypt. Foci kleines Adenom großes Adenom Colon- Karzinom COX-2 Überexpression 18q - APC- Mutation K ras- Mutation p53- Mutation NEJM 2000

49 Aspirin,NSAIDs Folate Calcium Aspirin NSAIDs Östrogen Aspirin, NSAIDs normales Epithel hyperproliferatives Epithel - aberrante krypt. Foci kleines Adenom großes Adenom Colon- Karzinom COX-2 Überexpression 18q - APC- Mutation K ras- Mutation p53- Mutation NEJM 2000

50 APC-Gen, 5q21, dominant MYH-Gen 1p34.1, rezessiv FAP klassische Form: >100 Polypen vor 40. LJ fast vollständige Penetranz, CRC-Risiko 100% Mutationsnachweis 85% attenuierte Form: <100 Polypen vor 40. LJ Genotyp/Phänotyp-Korrelation bzgl. Erkrankung und APC-Mutationsposition (erstes / letztes Drittel im Gen) Mutationsnachweis 30%

51 MAP (MUTYH-assoziierte Polyposis) / FAP2 MUTYH-Gen, 1p34, ar, geringes Wiederholungsrisiko 10 bis mehrere 100 Polypen vor 50. LJ CRC-Risiko ohne Therapie bis 100 % Adenome im Duodenum, Schilddrüse (Knoten, Struma, papilläres Schilddrüsenkarzinom) Diagnosestellung nur durch molekulargenetische Untersuchung 80% aller Patienten: c.536a>g (p.tyr179cys) und c.1187g>a (p.gly396asp) Genotyp-/Phänotyp-Korrelation: homozygot für c.536a>g schwerer betroffen

52 Procedere bei V.a. FAP/aFAP/MAP molekulargenetischer Test (APC/MUTYH) beim Indexpatienten humangenetische Beratung ggf. Tests weiterer Risikopersonen dringende Empfehlung der Vorsorgeuntersuchungen

53 FAP - Vorsorgeempfehlungen für Patienten, Anlageträger und Risikopersonen ab 10. LJ jährlich Koloskopie + körperliche Untersuchung Abdomen- ( / ) + Schilddrüsen- Sonographie ( ) + augenärztliche Vorstellung + ÖGD ab 30. LJ (alle 1-3 Jahre) + Prokto- Kolektomie

54 FAP - Fall Ratsuchende: Coloskopie mit 39 J., keine Polypen molekulargenetische Untersuchung familiäre Mutation! Kinder ab 10. LJ molekulargenetische Untersuchung 69 Beginn der Vorsorge ?

55 CRC: Inzidenz familiärer Formen Kumulativ (%) Lebensalter

56 hamartomatöse Polyposis-Syndrome (Peutz-Jeghers-Syndrom, familiäre juvenile Polyposis, Cowden-Syndrom...)

57 PJS STK 11-Gen 19p13.3 Prävalenz 1 : autosomal-dominant Tumorspektrum: CRC (39%) Magen, Dünndarm, Pankreas Mamma, Ovar, Uterus kumulatives Lebenszeitrisiko: 90% häufig Erstdiagnose LJ

58 PJS - Symptome Manifestation im Darm hamartomatöse Polypen: multipel gesamter Intestinaltrakt, bevorzugt Jejunum

59 PJS - Symptome Manifestation außerhalb des Darms melanotische Pigmentation perioral, Wangenschleimhaut

60 Procedere bei V.a. PJS molekulargenetische Untersuchung Indexpatient, dann ggf. Risikopersonen Nachweis der Mutation bei >90% Penetranz 90% 20% Neumutationen Vorsorgeuntersuchungen genetische Beratung

61 Kooperationspartner Raphaelsklinik Münster Darmkrebszentrum 0251/ Knappschaftskrankenhaus Bochum Darmkrebszentrum 0234/ St. Josef Hospital Bochum Hauttumorzentrum 0234/ St. Elisabeth Hospital Bochum RUCCC 0234/ Bergmannsheil Bochum RUCCC 0234/302-0 Kath. Krankenhaus Marienhospital Herne RUCCC 02323/499-0 Kath. St. Lukas Gesellschaft Castrop-Rauxel Darmkrebszentrum 02305/ Ev. Krankenhausgemeinschaft Herne/Castrop-Rauxel Darmkrebszentrum 02323/ Marienhospital Witten ggmbh Darmzentrum 02302/ Marienhospital Witten ggmbh Gynäkolog. Krebszentrum 02302/ Evgl. Krankenhaus Wesel Darmzentrum 0281/ Knappschaftskrankenhaus Dortmund Darmzentrum 0231/ Pius Hospital Oldenburg Darmzentrum 0441/ Kath. Kliniken Ruhrhalbinsel ggmbh Darmzentrum 0201/ Gemeinschaftskrankenhaus Herdecke Krebszentrum 02330/62-0 Brustzentrum Bochum/Herne Brustkrebs 0234/509-1 Kliniken Essen-Mitte Darmkrebszentrum 0201/ Klinikum Vest GmbH Recklinghausen Hautkrebszentrum 02361/ Marienhospital Herne Bauchzentrum 02323/ Diakonie Siegen Darmzentrum 0271/ Fachinternistische Gemeinschaftspraxis Witten Tumorzentrum 02302/

62 erblicher Brustkrebs (BRCA) / Eierstockkrebs (HBOC)

63 Jolie-Effekt Zahl der BRCA-Beratungen

64 BRCA häufigster Tumor der Frau in D: > Neuerkrankungen Todesfälle in 2012 genetische + Umwelt-Risikofaktoren Hormontherapie? versch. Erkrankungsraten in divers. Ländern BRCA-Häufigkeit nach Umsiedeln

65 Krebs-Erkrankungen

66 BRCA Erkrankungsrisiko D (2011/ 12) Lebenszeitrisiko 10,9% Robert Koch Institut, 2015

67 BRCA 4% 3% 4% 14% sporadisch fam. gehäuft BRCA1 BRCA2 BRCA? 75%

68 BRCA BRCA1: 17q21 BRCA2: 13q12.2 BRCA3 : 13q21 1,3%, familiär BRCA + Eierstockkrebs Ø bei rein familiärem BRCA weitere Gene

69 Mamma-Ca: Risikofaktoren

70 BRCA-Risiko Prävalenz für BRCA-Mutation nach Anamnese

71 Kriterien für genetischen Test 1 Frau vor dem 36. LJ an BRCA erkrankt vor dem 40. LJ an Ov-CA erkrankt vor dem 51. LJ an beidseitigem BRCA erkrankt an BRCA + Ov-CA erkrankt an BRCA oder Ov-CA + 1 Mann an BRCA erkrankt 2 Frauen an BRCA oder Ov-CA erkrankt, 1 <51. LJ 3 Frauen an BRCA oder Ov-CA erkrankt, unabhängig vom Erkrankungsalter

72 BRCA: Prädiktionsprogramme (BRCAPRO, BOADICEA, Cyrillic)

73 BRCA - erweiterte Vorsorge Hochrisikogruppe: pathogene Mutation im BRCA1- oder BRCA2-Gen BRCA Ovar-CA

74 erweiterte Vorsorge Hochrisikogruppe nachgewiesene pathogene Mutation in BRCA1 oder BRCA2 Lebenszeitrisiko >30% moderates Risiko Lebenszeitrisiko >18-20% modifizierte Vorsorge

75 erweiterte Vorsorge Brust > 25. LJ monatliche Selbstuntersuchung Brust, halbjährliche Tastuntersuchung (FA) und Ultraschall (>50. LJ eventuell jährlich) > 30. LJ jährlich Mammographie LJ jährlich MRT-Untersuchung

76 erweiterte Vorsorge Untersuchungsmethoden Sensitivität Spezifität MRI 77% 95,4% Ultraschall 36% 99,8% Mammographie 33% 96% klinische Untersuchung 9,1% 99,3% Mammographie + klin. Unters. 45% alle 4 Methoden 95% cave: falsch positive Befunde

77 Eierstock erweiterte Vorsorge >25. LJ halbjährliche vaginale Tastuntersuchung durch FachärztIn >30. LJ halbjährlicher transvaginaler Ultraschall: Eierstöcke, Gebärmutter und Tumormarker Ca125 prophylaktische Operation

78 BRCA Risiko durch prophylakt. Operation BRCA BRCA Oophoroektomie Ovar-CA, Oophoroektomie Ovar-CA BRCA Mastektomie

79 Tumor-Risiko BRCA1-Mutation Prostata-CA: 3x erhöhtes Risiko (kumulatives Risiko mit 70 J.: 8%-16%) CRC: leicht erhöhtes Risiko (kumulatives Risiko mit 70 J.: bis 6%) BRCA2-Mutation, leicht erhöhte Risiken Darm-, Magen-, Ösophagus-, Pankreas-, Prostata-, Larynx-, Gallenblasen-Ca, Melanome, hämatologische Erkrankungen

80 Fall Brustkrebs ED 39J. Unterleibskrebs ED 40J Eierstockkrebs ED 59J Darmpolyp ED 37J Darmkrebs ED 31J. BRCA2-Mutation

81 Fazit V.a. erbliche Tumordisposition - jung erkrankte Person - 1 Person: mehrere Tumore - mehrere Verwandte mit Tumoren aus bestimmtem Spektrum

82 MEDIZINISCHE FAKULTÄT Abteilung für Humangenetik Intensivierte Vorsorgemaßnahmen ( ) BRCA1/2-Anlageträger, Heterozygotenrisiko >20% Ab J. Tastuntersuchung der Prostata und PSA jährlich Selbstuntersuchung der Brust monatlich Einmalige Mammographie Wdh. bei Auffälligkeiten Klinische Untersuchung der Brust halbjährlich Gene und Krebs - HNPCC, FAP und BRCA1/2-29. April

83 MEDIZINISCHE FAKULTÄT Abteilung für Humangenetik BRCA Personalisierte Medizin Seit 12/2014 Zulassung des PARP-Inhibitors Olaparib Bei rez. BRCA-mutiertem high-grade serösem epithelialen Ovarialkarzinom, + platinsensibel Gene und Krebs - HNPCC, FAP und BRCA1/2-26. April 2016 Ledermann et al.

84 DÄ, 2010