UNIVERSITÄTSKLINIKUM Schleswig-Holstein Einzelzellanalyse prädiktives Diagnostikum in der Onkologie der Zukunft? Was ist aus dem Blut möglich? m 19.10.2005 / 1 Prof. Dr. Burkhard Brandt
Klinische Problemstellung
Krebs eine systemische Krankheit
Minimal Residual Disease (MRD) Definition: Nachweis für residuale, nicht mit Imagingmethoden (CT, MRT) nachweisbare, Krebszellen Frühester Nachweis eines residualen Tumors, frühest mögliche Therapieprädiktion
Technische Voraussetzungen
(Nano-)Technologie für den Tumorzellnachweis im Blut Pantel/Brakenhoff/Brandt, Nat. Rev. Cancer 2008
Real-time PCR Molekulare Charakterisierung von Tumorzellen im Blut DNA/RNA Tumorheterogenität mrna DNA intra-zytoplasm zytoplasm. Proteine In situ Hybridisierung Membranproteine mrna Tumorzelle Immunzytochemie
Biologische Determinanten Carl Spitzweg
Freisetzung von Tumorzellen ins Blut Prostatakrebs Anzahl der Zellen Tumor- Tumor- Proliferation Apoptose niedrig hoch Brustkrebs intermediär/ heterogen Ovarialkrebs Hoch niedrig
Intensität Tumorzellen im Blut Expressionsintensität epithelialer Proteine Epithel CD45 DAPI bright field
Tumorzellen im Blut: Repräsentation von Metastasen Primärtumor Lebermetastase
Tumorzellen im Blut repräsentieren therapieresistente Tumorzellen B159Q Vor Therapie B159H Nach Therapie 3q26 Gain
Therapie-relevante onkogene Signalwege in der Tumorzelle Targeted Therapies 7p11.2 17q21 EGFR/HER2 3q26 3q26 Bardelli et al. JCO, 2010
Nachweis von onkogenen Proteinen: HER2 Normal Cell Malignant Transformation Overexpression of Her2 (erbb2) Subtle regulation in cancer progression Invasiveness Motility Extravasation
Daten klinischer Studien
Metastasierendes Mammakarzinom: Häufigkeit von EpCAM-positiven Tumorzellen im Blut und die Prognose Cristofanilli et al. 2004
MBC nach Therapie : Tumorzellen im Blut zum Zeitpunkt des Restagings und Prognose Cristofanilli et al. 2005
HER2-pos. Einzel- und Clusterzellen im Blut von nichtmetastasierten Brustkrebspatientinnen 350 300 250 CK+-single CK+-clustered HER2+-single HER2+-clustered 200 150 100 50 0 CK+single CK+clustered HER2+single HER2+clustered Brandt et al. 1998
Gesamtüberleben von nodal-negativen Mammakarzinomen mit nachweisbaren HER2-positiven Zellen im Blut A = keine Zellen B = 1 4 Zellen C = 5 und > Zellen 11 Jahre follow-up Wülfing et al. 2006
Präoperative Chemotherapie: Tumorzellen im Blut, Staging, Remissionsgrad und metastasenfreies Überleben Pierga et al. 2008
Prädiktion des Therapieansprechens bei lokal-fortgeschrittenen Mammakarzinomen unter prä-operativer Chemotherapie (Remagus 02-Studie) Bidart et al. 2010
Tumorzellen im Blut von Prostatakarzinompatienten DAPI Cluster of Intact Cells Cytokeratin 200x PSA
Hohe Frequenz von Tumorzellen im Blut beim lokalbegrenzten Prostatakarzinom
Prognose des Hormon-refraktären Prostatakarzinoms und Tumorzellen im Blut - Palliativer Ansatz - Nach PSA- Rezidiv Okegawa et al. 2009
= Kurativer Ansatz S3-Leitlinie DKG Okegawa et al. 2009
PSA und Biopsie in der Prostatakarzinom Diagnose aber Metastasen?
Subpopulationen im primären Prostatakarzinom setzen Zellen ins Blut frei CTC Focus 1 (1.8 cm) Focus 2 (0.2 cm)
A BRCA1 gene dosage >0.75 and <1.25 BRCA1 gene dosage 0.75 p = 0.0161 HR = 3.23, CI 95% 1.24 8.41 B Mulitivariate Analysis (Cox Regression Model) (n = 115): Parameter Variable RR CI 95% p pt stage pt2 vs. pt3 3.08 1.01-9.38 0.049 pn stage pn0 vs. pn1 0.69 0.23-2.06 0.508 Gleason grade <7 vs. 7 0.79 0.51-1.24 0.312 BRCA1 gene dosage 0.75 vs. 0.75 and < 1.25 2.28 1.01-5.15 0.048
Tumorzellen im Blut mit BRCA1del Krebswahrscheinlichkeit und Metastasenrisiko sehr hoch
Neue Therapieoptionen bei metastasierendem kolorektalem Karzinom
Prognose des metastasierenden Kolorektalen Karzinom nach Chemotherapie Cohen et al. 2009
mcrc und anti-egfr-therapie Tol et al. 2010
Zusammenfassung Tumorzellen im Blut zeigen, dass der Genotyp von Metastasen von den Tumorzellen im Blut repräsentiert wird der Phänotyp von Metastasen von den Tumorzellen im Blut repräsentiert wird therapierelevante molekulare Veränderungen in Tumorzellen im Blut nachgewiesen werden können
Welche Patienten könnten von einer Bestimmung der Tumorzellen im Blut profitieren? (1) Prognoseeinschätzung von metastasiertenpatienten und Optimierung der klinischen Patientenversorgung (Brustkrebs, Prostatakrebs, Darmkrebs) Der Nachweis der Zellen im peripheren Blut eröffnet die Möglichkeit, diese Diagnostik häufig zu wiederholen und so den Therapieerfolg nach der neo&/adjuvanten, second, thirdlinetherapiezu kontrollieren (Brustkrebs, Darmkrebs).
Welche Patienten können von einer Bestimmung der Tumorzellen im Blut profitieren? (2) Die Basis&Diagnostik der Tumorzellen im Blut kann bei verschiedenen Karzinomenangewendet werden: Brustkrebs, Prostatakrebs, Darmkrebs, Eierstockkrebs, Lungenkrebs. Tumorzellen im Blut wurden vor allem beim Prostatakrebsin nahezu jedem Fall gefunden. Neben der Optimierung der Therapie nach Hormonrefraktion erlaubt die Diagnostik mit Tumorzellen im Blut auch die zusätzliche Prognoseabschätzung bei activesurveillance und watchfulwaiting.
Welche Patienten können von einer Bestimmung der Tumorzellen im Blut profitieren? (3) Mit den Tumorzellen im Blut kann der Erfolg der neuen targeted Therapie (z.b. anti&egfr&(erlotinib, Cetuximab)oderanti&VEGF&Therapie(Bevazizumab)) engmaschig kontrolliert werden.
Perspektiven Entwicklung einfacher Zellseparationssysteme für die Tumorzellisolierung (Nanotechnologie) Diagnostische Studien an Blut und Tumormaterial aus Klinischen Studien für die Evaluation von Parametern für die Therapieprädiktion
Acknowledgements Institute of Tumor Biology Iris Alpers Antje Andreas Natalia Bednarz Klaus Pantel Department of Neurosurgery Katrin Lamszus Xantec Bioanalytics, Düsseldorf Nico Dankbar Erk Gedig Med. Univ. Vienna Robert Zeillinger Dan Cacsire-Tong INSERM Montpellier Charles Theillet Thanks for your attention Campus Forschung UKE Hamburg