Molekulargenetik Mammakarzinom

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1 Molekulargenetik Mammakarzinom Andreas Günthert Frauenklinik Inselspital Bern

2 Tradition Innovation TNM-System Tumorgrösse bzw. Infiltration Haut und/oder Thoraxwand Nodalstatus Metastasen Mikroskopie Molekularbiologie histologischer Typ Grading intrinsic subtypes Rezeptorstatus EGF-R Her-2 Expression Her-3 Proliferation AKT (Ki67) gene signature tests CK5/6 u. v. a.

3 Beispiel für Diagnose 1 59-jährige Patientin invasiv duktales Mammakarzinom links pt1c pno (Sn), Mx, G2, ER pos, PR negativ, HER-2 negativ niedrige Proliferation

4 Beispiel für Diagnose 2 39-jährige Patientin invasiv lobuläres Mammakarzinom links pt1c pn1 (2/17), M0, G2, ER pos, PR pos, HER-2 ++, FISH: amplifiziert Ki67 15%

5 Tumorbiologie Mensch Disposition - Umwelteinflüsse Tumor Tumorzellen Homogenität, Heterogenität Gefässe - Angiogenese organspezifisches Wachstum - Homing Die Karzinomzelle ist über DNS-Mutation definiert Das Mammakarzinom über Karzinomzellen mit variablen Mutationen

6 ER/PR-Expression Her-2 Überexpression

7 Aromataseinhibitoren versus Tamoxifen first-line beim metastasierten Mammakarzinom Phase-III-Studien Anastrozol Anastrozol Letrozol Exemestan Patientinnen (n) 170 vs vs vs vs. 189 ORR (%) 21 vs vs vs vs. 31 Klinischer Benefit (%) 59 vs vs vs vs. 49 TTP, PFS (Monate) 11 vs. 6* 8 vs. 8 9 vs vs. 6 ER-unbekannt 11 vs vs vs vs. 11 Ansprechrate < 50% Dauer des Ansprechens < 12 Monate 7 ORR = Overall Response Rate TTP = Time to Progression PFS = Progression-free Survival Unterschied statistisch signifikant; *nicht im Protokoll vorgesehen Nabholtz et al. J Clin Oncol 2000;18: ; Bonneterre et al. J Clin Oncol 2000;18: ; Mouridsen et al. J Clin Oncol 2001;19: ; Paridaens et al. Proc Am Soc Clin Oncol 2004;# 515; Dirix et al. Proc Am Soc Clin Oncol 2001;20:29a

8 Anastrozol versus Fulvestrant second-line beim metastasierten Mammakarzinom 2 Phase-III-Studien Patientinnen (%) Fulvestrant (n=428) Anastrozol (n=423) CR 4,7 2,6 PR 14,5 13,9 Objektives Ansprechen (CR + PR) 19,2 16,5* Ansprechrate < 20% *Odds ratio (95,14% CI):1,21(0,84-1,74); p=0,31 8 Robertson JF et al. Cancer 2003;98:

9 Geneexpressionsprofil intrinsic subtypes erbb2 + normal Luminal B Luminal A basal like Charles Perou, Nature 2000

10 Triple negative = Basal-like carcinoma? Triple-negative: basierend auf der ER/PR-Expression und Her-2- Expression Basal-like: basierend auf RNA-Expressionsmuster, 10% ERpos Triple-neg: Basal-like 49%, Claudin-low 30%, Her-2 enriched 9%, Luminal A/B 11% BRCA-1/2 Mutationsträgerinnen entwickeln meistens triple-negative Mammakarzinome Patientinnen mit Triple-negative Mammakarzinomen ohne positive Familienanamnese keine BRCA-1/2 Spontanmutation, aber BRCA-1/2 Funktionsverlust 10

11

12 CD10 EpCAM mod. nach P.J. Keller et al. PNAS 2012

13 genetische und epigenetische Veränderungen Environment Growth factors EGF-R Her-2 PTK PTK PI3K K-ras MAPK ER AKT mtor PTEN PAX2 p53 CD44

14 selected 1900 gene expression patterns; Prat and Perou 2011 Mol Oncol 5:5-23

15 Was bedeutet das? Bsp: Claudin-low tumors ER/PR und Her-2 negativ Expression wie immunkompetente Zellen wenig Adhäsionsmarker mesenchymaler Charakter und extrazelluläre Matrix geringe Proliferation stem-cell like NB: normal breast-like entspricht am ehesten einer kontaminierten Probe selected 1900 gene expression patterns; Prat and Perou 2011 Mol Oncol 5:5-23

16 Zellbiologie - Molekulargenetik DNS RNS Proteine Transkription Translation Phänotyp variable Mutationen BRCA-1 Mutation

17 Mammakarzinom facettenreiches heterogenes Karzinom klonaler Tumor? Keine lineare Karzinogenese Therapieresistenz durch Crosstalk-Mechanismen von Wachstumsfaktorrezeptor-Kaskaden es ist leider kompliziert 17

18 Therapieentscheidung nach Phänotyp? Diskrepanz zwischen Primärtumor und LK-MTS bei ER/PR/Her-2 in fast 50% der Fälle In 23% von triple-neg. Primärtumor ist die LK-MTS nicht triple-neg. (Aitken et al Ann Oncol) Resistenzpotential in Luminal B Metastasierungsmuster unterschiedlich, je nach intrinsischem Subtyp Luminal A/B ER/PR-pos Knochen Luminal B/Her-2 enriched Knochen, Leber, Lunge, Gehirn Basal-like Gehirn, Lunge, Lymphknoten Kennecke H et al. J Clin Oncol

19 Immunhistochemie und intrinsic subtypes 5 Marker reichen aus: ER, PR, Her-2, CK5, CK6 epigenetische Annäherung an intrinsic subtypes; Cheang et al Clin Cancer Res Sensitivität 76%, Spezifität 100% 5 plus Ki67: hoher prädiktiver Wert hinsichtlich regional relapse-free survival; Voduc et al J Clin Oncol 19

20 Intrinsic subtypes - impact on survival Luminal B: trotz günstigem Phänotyp sehr schlechte Prognose hohe Proliferation, Grading und Ki67 als Surrogat sehr inhomogene Gruppe Her-2 enriched: 30% sind Her-2 negativ

21 BRCA-1 Mutation 67% Basal-like 22% Claudin-low 6% Her-2 enriched (unpublished data by Prat and Perou)

22 Triple-negative paradox neoadjuvante Chemotherapie deutlich höhere Ansprechraten (25-45%) bei neoadjuvanter Chemotherapie als ER/PR/Her-2 positive Tumore (<20%) Cell-cycle arrest in ERpos Tumoren schlechteres Relapse Free Survival in Triple-neg schlechte Prognose bei Triple-negative mit Residualtumor

23 Ursprung des Mammakarzinoms - 2 Hypothesen: 1. Cancer Stem Cells mit individuellem Ursprung in der Differenzierung (CSC) 2. Tumorzellen mit Ursprung in der mammären Stammzelle (MaSC) die Stammzelle formt den intrinsic Subtype dieser bleibt bei Metastasierung erhalten und nährt den Tumor setzt eine weitestgehende Homogenität voraus Die Stammzelle ist diejenige, die die Resistenz entwickelt

24 CSCs oder MaSC

25 Und der klinische Nutzen?

26 Resistenzmechanismen bei Luminal B EGF-R (erbb1) EGF, TGFα erbb1-4 Aktivierung ohne Ligand Her-2 (erbb2) erbb1-4 Mutation intrazellulärer Komponenten IGF-R Tyrosinkinase Tyrosinkinase PI3-Kinase PTEN ras MAPK AKT mtor CTMP Östradiol ERα AF-2 Region Aktivierung der EREs, NCoA Hemmung NCoR Proliferation 26 AIB1 PAX2 Translokation in den Nukleus

27 Überprüfung der Hypothesen in neoadjuvanten Therapiestudien oder metastasierten Karzinom Luminal A: endokrine Therapie Luminal B: endokrine Therapie + X X kann sein: anti Her-1, anti-her-2, anti- PI3K/AKT/mTOR, Her-2 enriched: anti-her-2 Basal-like: PARP-Inhibitoren, anti-her-1 Claudin-low:???

28 Voraussetzung Tumorzellen folgen einer durchschaubaren Logik sie verhalten sich weitestgehend linear und homogen Die Resistenzentwicklung folgt einem logischen Prozess Resistenz geht mit Mutationen einher, Zellen werden dabei primitiver

29 Zellbiologie - Molekulargenetik DNS RNS Proteine Transkription Translation Phänotyp variable Mutationen targeted Therapy

30 Resistenzmechanismen bei Luminal B EGF-R (erbb1) EGF, TGFα erbb1-4 Aktivierung ohne Ligand Her-2 (erbb2) erbb1-4 Mutation intrazellulärer Komponenten IGF-R Tyrosinkinase Tyrosinkinase PI3-Kinase PTEN ras MAPK AKT mtor CTMP Östradiol ERα AF-2 Region Aktivierung der EREs, NCoA Hemmung NCoR Proliferation 30 AIB1 PAX2 Translokation in den Nukleus

31 Tradition Innovation TNM-System Tumorgrösse bzw. Infiltration Haut und/oder Thoraxwand Nodalstatus Metastasen Mikroskopie Molekularbiologie histologischer Typ Grading intrinsic subtypes Rezeptorstatus EGF-R Her-2 Expression Her-3 Proliferation AKT (Ki67) gene signature tests CK5/6 u. v. a.

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