3 2 1meins! DasdritteBrustkrebsgen Oder:EinfolgenreicherParadigmenwechsel Prof.Dr.AlfonsMeindl FrauenklinikamKlinikumrechtsderIsar Abt.GynäkologischeTumorgenetik E mail:alfons.meindl@lrz.tum.de Phone:0049 89 4140 6750
HäufigkeitdeserblichenBrustkrebses Früherkennung!!!! BRCA1 5000 4500 PARP Inhibítoren? 4000 3500 BRCA2 familial 3000 2500 2000 1500 1000 500 HL a Ca mie ä Leuk NHL ix Cerv e Lung Darm MaC 0 erbl. Fam.Mammakarzinomisteineder häufigstenerberkrankungen!!
MonogeneBrustkrebs assoziiertegene BRCA1 1994 17q21 5589bp 1863aa BRCA2 1995 13q12 10254bp, 3418aa Beteiligt an ds-dns-reparatur
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)
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%
1.Commondisease commonandrare alleles (polygenevererbung:moderatpenetrante MutationenundNiedrigrisikovarianten) 2.Commondisease rarealleles (monogenevererbung:hochpenetrante MutationeninnochunbekanntenGenen)
1a.ModeratpenetranteGene!
Gene Mutation/ Reference SNP Name Location Odds Ratio het. hom. A Rare, moderate penetrance breast cancer susceptibility genes ATM Ataxia telangiectasia mutated mutations 11q22-q23 2.4 BRIP1 BRCA1 interacting protein C-terminal helicase 1 mutations 17q22.2 2.0 CHEK2 Checkpoint kinase 2 1100delC 22q12.1 2.0 PALB2 Partner and localizer of BRCA2 mutations 16p12.1 2.3 RAD50 RAD50 homolog (S. cerevisiae) 687delT 5q23-q31 4.3 B Frequencies ATM mutations Western population 0.25-0.5 BRIP1 mutations UK 0.15 CHEK2 1100delC Netherlands 0.7-1.3 Finland 0.55-0.7 UK 0.18-0.25 Germany 0.25-0.5 UK Germany 0.5 0.35 PALB2 mutations
Y1183X(3x)* W1038X(2x)* N1039Ifs1X(3x)* A995Cfs15X T841Qfs9X Q775X(2x) G796X L531Cfs29X(3x)* Q350Hfs10X K353Ifs7X V233Lfs4X Q251X(2x)* ATG 5 6 7 8 9 10 11 12 13 3 UTR L1143P 4 R414X 5 UTR 1 2 3 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)
Neu:HöhereORsfürmoderatpenetrante MutationenimfamiliärenKontext: (2.34vs.4.8) MutationenimCHEK2 Gen: 1.1100delC=exon10:9/516 2.delexon9 10:5/516 3.IVS2+1g >a:2/516 4.mehrere missensemutations (UVs) inexon3:7/516
1b.Niedrigrisikovarianten KollaborationenmitBCACund CIMBA: Bisjetzt,konnten14unterschiedliche Niedrigrisikovaraintengefundenwerden,z.B.ein intronischersnpimfgfr2 Gen: e) HigherORinfamilialcases b)modifierinbrca2mutationcarriers
Gene Mutation/ Reference SNP Name Location Odds Ratio het. hom. 10q25.3-q26 1.2 1.6 A Common low penetrance breast cancer susceptibility single nucleotide polymorphisms rs2981582 FGFR2 Fibroblast growth factor receptor type 2 LSP1 Lymphocyte-specific protein 1 rs3817198 11p15.5 1.1 1.2 MAP3K1 Mitogen-activated protein kinase kinase kinase 1 rs889312 5q11.2 1.1 1.3 TGFB1 Transforming growth factor, beta 1 L10P 19q13.1 1.1 1.2 TOX3 TOX high mobility group box family member 3 rs3803662 16q12.1 2q35 rs13387042 2q35 1.1 1.4 8q rs13281615 8q 1.1 1.2 rs1219648 1.3 1.2 1.6 1.4
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)
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).
WeitereModifier: OvarialkarzinominBRCA Mutationsträgerinnen: NiedrigrisikovariantebeimOvarialkarzinom: 9p22.2(rs3814113)=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. April 2010 Novelgene: BRCA3 MutiertinBC undovcafamilien(6in480) Hochpenetrant,aberevtl.mildererVerlauf Tumor Suppressor GenmitLOH HistologieähnlichzuBRCA2 Moderatpenetrante Missense Mut.(16in480)
FIGURE 3
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 181 226 172 296 172 208 172 167 186 171 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 341 426 288 456 332 368 332 324 345 330 242 327 227 357 233 269 233 225 246 231 R366Q Homo sapiens 342 KPQGFRDT----VVTSACSLQTEGSLSTRKRSRDPEEEL---376 Pan troglodytes 427 KPQGFRDT----VVTSACSWQTEGSLSTRKRSRDPEEEL---461 Canis lupus fam 289 TPQGFRDA----VVVTACSLQTEGSLNSRKRSRESEEEQESKD 327 Bos taurus 457 TPQGFRDA----IVATAYSLQTEGSLNSRKRSRDSEEEQESKD 495 Mus musculus 333 TPQGFRDA----VVTAASS-QTESSLNFRKRSREPEEEC---366 Rattus norvegicus 369 TPQGFRDA----VVTAASS-QTESSLNFRKRSREPEEEC---402 Gallus gallus 333 TPQGFRDV----QPPPVTQNAEGTEMNPRKRPRREEEK----366 Danio rerio 325 TVQGFRDSPDEPRPTFDPSEVSSPSANHSKRPRLEDLS----362 Arabidopsis thaliana 346 TSRGLRNS-----------------SSSSKRVKMM-------363 Oryza sativa 331 TVKGVRDA----------------VNSNSKRVRVM-------349 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.
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.
FA-BRCA DNA repair pathway Levy-Lahad, Nature Genetics, 5: 368f, 2010 Editorial Proof of principle for the existence of further high risk genes
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
PARPiPhaseIStudie: OvCa BRCA1-/- 12 mm 6.8 mm OvCa BRCA1-/23 mm
LateststudieswithPARPis Audeh,MWetal.Lancet376:245 251:Oralpoly(ADP ribose)polymerase inhibitorolabaripinpatientswithbrca1orbrca2mutationsandrecurrent ovariancancer:aproof of concepttrial: >Objectivetumorresponseratein33%with400mgolaparibtwicedaily. >mildtomoderateadverseevents. TuttAetal.Lancet376:235 244:Oralpoly(ADP ribose)polymeraseinhibitor olabaripinpatientswithbrca1orbrca2mutationsandadvancedbreast cancer:aproof of concepttrial: >Objectivetumorresponsesin41%ofthepatients >alsohightolerability Now:ClinicalphaseIIIstudies!!!!
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!!!
Zusammenfassung2 AuswirkungenaufdieBRCA Diagnostik MassivesparallelesSequenzierenvon21Genen(Walshet al.pnasonline? Nein! NebenBRCA1/2inZukunftauchanderemoderat penetantegenewiez.b.chek2? Ja! SolldasneueGenRAD51CschonindieRoutine diagnostikaufgenommenwerden? Nein! IstdieBestimmungvon Modifiern beibrca1 oder BRCA2 Mutationsträgerinnensinnvoll?Ja!
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