Nachweis zirkulierender epithelialer Tumorzellen

FO RTB IL DUN G
ZIRKULIERENDE TUMORZELLEN Bedeutung und Zukunftsperspektiven
Nachweis zirkulierender epithelialer Tumorzellen:
Klinische Bedeutung und Zukunftsperspektiven
K. Pachmann, Transfusionsmedizinisches Zentrum, Bayreuth.
Mit der Veränderung der Altersstruktur und der Lebensgewohnheiten in der westlichen Welt nehmen Krebserkrankungen für das Gesundheitssystem stark an Bedeutung zu. Trotz Früherkennungsmaßnahmen, hervorragender Operationsmethoden, neuer Medikamente und ausgefeilter Bestrahlungsmethoden stehen die Behandlungsergebnisse in
keinem Verhältnis zu den Aufwendungen. Möglicherweise liegt dies an einem noch unzureichenden Verständnis der
Biologie von Krebserkrankungen, denn fast alle Bemühungen zielen auf den Primärtumor ab, während der überwiegende Teil der Patienten an den Tumorabsiedelungen, den Metastasen, verstirbt, die oft erst Jahre nach einer, scheinbar
erfolgreichen, Behandlung des Ausgangstumors auftreten. Einigkeit besteht darüber, dass sich Zellen aus soliden Tumoren, meist Karzinomen, loslösen können. Nur so kann erklärt werden, wie die Metastasen an weit entfernten Stellen
entstehen können. Deshalb geraten im Blut zirkulierende Tumorzellen zunehmend in den Fokus der Aufmerksamkeit.
Wenn gezeigt werden könnte, dass diese Tumorzellen Schritte auf dem Weg zur Metastasenbildung repräsentieren,
könnten solche Zellen eine Art „Flüssigbiopsie“ darstellen. Da Blut ein leicht wiederholt zu entnehmendes Material ist,
böte dies die Möglichkeit, die Biologie und Genetik von malignen Tumoren im Krankheitsverlauf zu untersuchen.
Methoden zum Nachweis von
zirkulierenden Tumorzellen
286
Wann und in welchem Umfang solche
Zellen den Primärtumor verlassen und
sich an neuen Stellen ansiedeln können, ist Gegenstand der Forschung.
Art des untersuchten Materials
Knochenmark
Obgleich die ersten Berichte über Zellen, die einen Tumor verlassen haben,
das Blut betrafen [1], wurde in neuerer
Zeit v.a. im Knochenmark nach solchen
Zellen gefahndet [2]. Dies lag daran,
dass bei vielen Tumoren, insbesondere
beim Brustkrebs, sehr häufig Metastasen im Knochen auftreten und man
hoffte, hier den frühesten Beginn von
Metastasen, Mikrometastasen, zu finden. In der Tat konnten solche Zellen
bei Brustkrebspatientinnen im Knochenmark nachgewiesen werden und
es scheint sich zu bestätigen, dass Patientinnen, bei denen Tumorzellen im
Knochenmark gefunden wurden, häufiger ein Rezidiv erleiden [3].
Knochenmark ist aber ein problematisch zu entnehmendes Material,
JOURNAL ONKOLOGIE 5/2013
die hierzu eingesetzte Knochenmarkspunktion ist teilweise sehr schmerzhaft
und sie kann nicht beliebig oft wiederholt werden. Darüber hinaus müssten,
um unkontaminiertes Knochenmark
zu erhalten, das wegen der noch nicht
ausgereiften roten Blutkörperchen weiß
erscheint, Knochenmarksstanzen untersucht werden [4]. Nur in 1-10% der
Patienten konnten dort Tumorzellen
gefunden werden. Bei der Aspiration
dagegen wird ein unterschiedlich hoher
Anteil Blut mit aufgezogen. Es handelt
sich damit um kein eindeutig charakterisiertes Probengut. Möglicherweise
stammt ein Teil der detektierten Zellen in
Wirklichkeit aus dem Blut und das kann
auch ein Grund dafür sein, dass bei Aspirationen unterschiedliche Ergebnisse erzielt werden, z.B. wenn an verschiedenen
Stellen Knochenmark entnommen wird.
Auch zeigte sich, dass Patienten mit
Prostatakrebs bei einem positiven Knochenmarksbefund nicht vermehrt Knochenmetastasen erlitten [5].
Blut
Blut dagegen ist viel leichter zu entnehmen und besser definiert. Untersuchungen bei Patientinnen, bei denen
gleichzeitig Blut und Knochenmark
analysiert wurden, konnten jedoch
keinen Zusammenhang zwischen den
Befunden im Blut und im Knochenmark herstellen [6].
Auch differieren die Zahlen an tumorverdächtigen Zellen, die im Blut
mit den verschiedenen Methoden gefunden werden, und die Bedeutung
der gefundenen Zellen wird noch unterschiedlich bewertet.
Da die roten Blutkörperchen den
weit überwiegenden Anteil der Zellen
im Blut darstellen und beim Nachweis
von Tumorzellen im Blut störend sind,
werden diese bei manchen Versuchsansätzen mit Hilfe eines Dichtegradienten
durch Überschichten von Ficoll (einer
Zuckerlösung) entfernt. Dabei bilden
die roten Blutkörperchen Aggregate,
die abzentrifugiert werden, gleichzeitig
setzen sich auch die polymorphkernigen
Granulozyten ab und es verbleiben über
dem Ficoll die mononukleären Zellen,
die Lymphozyten und die Monozyten.
Unter diesen vermutet man die Tumorzellen. Tumorzellen haben aber eine
hohe Affinität zu Zuckermolekülen. Wir
konnten zeigen, dass die Ficoll-Separation sogar zu einer selektiven Abreicherung der Tumorzellen führen kann [7].
Bedeutung und Zukunftsperspektiven ZIRKULIERENDE TUMORZELLEN
Eine andere Möglichkeit, die roten
Blutkörperchen zu entfernen, die sehr
schonend für die weißen Blutzellen ist,
beruht darauf, dass rote Blutkörperchen kernlose Zellen sind, die in einer
niedrig konzentrierten Salzlösung platzen. Die gesamten weißen Blutzellen
bleiben übrig und unter ihnen die gesuchten Tumorzellen. Das gängige Verfahren, um anschließend die weißen
Blutzellen, insbesondere auch seltene
Zellarten zu charakterisieren, ist die Färbung der Zelloberflächenmoleküle mit
Antikörpern, die mit unterschiedlichen
fluoreszierenden Farbstoffen markiert
sind. Dabei werden die Zellen im lebenden, unfixierten Zustand markiert.
Dagegen wird in einem der Nachweisverfahren für Tumorzellen (CellSearchTM)
ein Fixativ bereits bei der Blutentnahme
zugesetzt, dies kann nachgewiesenermaßen Oberflächenmoleküle zerstören
oder unzugänglich machen [8].
Solche Oberflächenmoleküle sind
bei Tumorzellen aus Karzinomen z.B.
das Adhäsionsmolekül (EpCAM), das
für epitheliale Gewebe typisch ist [9].
Dieses Molekül erlaubt es, die Tumorzellen von den mesenchymalen
Blutzellen, die kein EpCAM tragen,
zu unterscheiden. Antikörper gegen
EpCAM werden in einigen Anreicherungsmethoden mit Magnetpartikeln
beladen, um dann die magnetbeladenen Zellen, an die sich die Antikörper gebunden haben, in einem starken
Magneten von den übrigen Zellen
abzutrennen. Allerdings verlieren die
Tumorzellen beim Übergang ins Blut
zum Teil das EpCAM-Molekül von der
Oberfläche oder regulieren die Expression herunter [10]. Wenn sich auf der
Oberfläche der Zellen durch den Fixierungsschritt und durch biologische
Modulation nicht mehr genügend
EpCAM-Moleküle befinden, um ausreichend magnetbeladene Antikörper zu
binden, können diese Zellen nicht mehr
im Magneten zurückgehalten werden
und gehen für die Analyse verloren. Der
Verlust an Tumorzellen im CellSearchTMVerfahren ist bekannt [11]. Wir haben
den Antigen- und Zellverlust während
der einzelnen Präparationsschritte untersucht [12] und können damit Hinweise darauf geben, warum die Zahl
nachgewiesener Tumorzellen in CellSearchTM-Verfahren sehr niedrig ist.
Infolge der Unwägbarkeiten, die
jeder Präparationsschritt mit sich
bringt, haben wir uns beim maintrac®Verfahren entschlossen, auch beim
Nachweis der Tumorzellen vergleichbar dem Vorgehen bei der Charakterisierung von seltenen weißen
Blutzellen vorzugehen, das heißt,
im maintrac®-Verfahren werden nur
die roten Blutzellen lysiert, ein fluoreszenzmarkierter Antikörper gegen
EpCAM zu dem Zellsediment, das alle
weißen Blutzellen und die gesuchten
epithelialen Tumorzellen enthält, hinzugegeben und ohne weitere Waschschritte werden dann die gesamten
Zellen mit Scanningverfahren analysiert. Um sicherzugehen, dass nur
vitale Zellen erfasst werden, wird der
Probe noch ein roter Fluoreszenzfarbstoff zugegeben, der nur im Zellkern
sichtbar wird, wenn die Zellmembran
in der Absterbephase der Zellen porös
wird. So können tote epitheliale Zellen
und Zellen, die sich möglicherweise
durch Absterbevorgänge unspezifisch
anfärben, ausgeschlossen werden
(Abb. 1). Damit konnten alle einer
Blutprobe zugesetzten Tumorzelllinienzellen wieder gefunden und weit
mehr EpCAM-positive Zellen detektiert werden als in allen Verfahren, bei
denen diverse Anreicherungsschritte
durchgeführt werden [7]. Diese Zellen können weiterhin auf zusätzliche
Eigenschaften (weitere Marker, Genexpression und Genveränderungen)
untersucht werden.
FO RT B I LDU N G
Welche Bedeutung haben die
gefundenen zirkulierenden
epithelialen Tumorzellen (CETCs)?
In der metastasierten Situation
Für Patienten mit metastasierten Tumoren konnten mit dem CellSearchTMVerfahren bei 30-40% der Patienten
Tumorzellen im Blut gefunden werden und es scheint, dass das Vorhandensein von solchen Zellen mit einer
schlechteren Prognose korreliert [13].
Bei primärem Tumor
Bei Tumorpatienten ohne Metastasen
wird mit diesem Verfahren bereits 1
gefundene Tumorzelle als signifikant
angesehen. Dies ist bei ca. 20% der Patienten der Fall, von denen aber nur ein
Teil ein Rezidiv erleidet. Dennoch treten
Metastasen bei mehr als 30% der Patientinnen mit Brustkrebs im Laufe von
5 Jahren nach der Operation auf und
weitere Patientinnen metastasieren
noch bis zu 20 Jahre nach Diagnose des
Ersttumors. Das bedeutet, dass auch
bei Patientinnen, bei denen mit dem
CellSearchTM-Verfahren keine Tumorzellen nachgewiesen werden können,
solche Zellen im Körper vorhanden sein
müssen [14]. Auch bei gesunden Probanden findet sich bei ca. 5,5% 1 Zelle.
In der neoadjuvanten Situation
Mit der maintrac®-Methode werden
andererseits bei nahezu allen Tumorpatienten im Blut zirkulierende epitheliale Zellen gefunden.
Stammen diese CETCs aus dem Tumor? Dann sollten sie auf eine Therapie in der gleichen Weise ansprechen,
wie die Zellen im Tumor selbst.
Abb. 1: Drei vitale EpCAM-positive
tumorverdächtige Zellen mit typischer
grün fluoreszierender kappenförmiger
Anfärbung zwischen nicht angefärbten
vitalen Blutzellen und rotgefärbten
Kernen toter Blutzellen.
Ein neuerer Ansatz, die Empfindlichkeit der Zellen im Tumor zu testen, ist
die neoadjuvante Chemotherapie. Diese
Therapie wird eingesetzt mit dem Ziel,
den Tumor zu verkleinern und gleichzeitig, um zu sehen, auf welche Medikamente die Tumorzellen ansprechen. Bei
Brustkrebspatientinnen sprachen die mit
der maintrac®-Methode gefundenen
tumorverdächtigen Zellen in identischer
Weise auf die ersten Zyklen der Therapie
an, wie der Tumor selbst (Abb. 2) [15].
www.journalonko.de
287
FO RTB IL DUN G
ZIRKULIERENDE TUMORZELLEN Bedeutung und Zukunftsperspektiven
Nach dem operativen Eingriff
Die ausgeschwemmten Zellen
verbleiben auch nach der Operation im Körper und bilden die
residuale Tumorlast.
Da mit dem maintrac® Verfahren ausreichend Zellen
detektiert werden, können von
JOURNAL ONKOLOGIE 5/2013
100
10
0
20
40
60
Behandlungstage
b)
0,9358
y = 1322,7 x
R2 = 0,9753
1.000.000
Reduktion d. Tumorvolumens mm3
1.000
pat 1
pat 2
pat 3
pat 4
pat 5
pat 6
pat 7
pat 8
pat 9
pat 10
pat 11
pat 12
pat 13
pat 14
100.000
0,8391
y = 1991,1 x
R2 = 0,786
3,8
10.000
1.000
0
1
10
100
1000
Reduktion der CETCs
Abb. 2: a) Unterschiedlich ausgeprägte Reduktion der im Blut zirkulierenden tumorverdächtigen Zellen durch die ersten 4 Zyklen neoadjuvanter Therapie (vortherapeutischer
Wert 100%) und b) Vergleich der Reduktion der Tumorgröße mit der Reduktion der im
Blut zirkulierenden Zellen in 2 Therapiegruppen.
manchen Patienten bis zu 100 Zellen
einzeln isoliert werden. An diesen Zellen konnten wir zeigen, wie heterogen
die Expressionsprofile sind, und dass
die Operation in allen 20 untersuchten
Fällen von Brustkrebs mit einer Aktivierung von Adhäsionsgenen und dem
Stammzellgen NANOG in einem Teil
der im Blut vorhandenen Tumorzellen verbunden ist (Cancer Res 2012,
72 (24 Suppl.): 432-3s, Manuskript in
Vorbereitung). Auch Mutationsanalysen können jetzt an einzeln isolierten
Zellen durchgeführt werden. Für den
weiteren Krankheitsverlauf ist offenbar das Verhalten dieser verbliebenen
Zellen, ihre Fähigkeit zur Anheftung
in fremden Organen und ihre Wachstumspotenz für die Bildung von Metastasen ausschlaggebend. Dies gilt
besonders für triple-negative Mammakarzinome, bei denen die Rezidive
bereits innerhalb von 1-3 Jahren auftreten, wenn nach der Operation keine
Therapie folgt [16].
In der adjuvanten Situation
Beim Mammakarzinom ist die adjuvante Chemotherapie ein seit langem
etabliertes Vorgehen, um nach der
Operation möglicherweise verbliebene Tumorzellnester zu eliminieren.
Derzeit wird sie bei den meisten Patientinnen durchgeführt. Hier besteht
der größte Bedarf, die Effektivität
der Therapie zu überprüfen. Bisher
war der Therapieerfolg der unterschiedlichen Therapieschemata nur
statistisch erfassbar und für die einzelne Patientin nicht voraussagbar.
In einer Studie mit 91 Patientinnen
konnten wir zeigen, dass das Verhalten der CETCs unter der adjuvanten
Chemotherapie engmaschig
überwacht werden kann [17]
Gutes Ansprechen auf Anthrazyklin
pat 1
und mit dem weiteren Krankpat 2
1.000.000
heitsverlauf korreliert. Eine
pat 6
100.000
pat 9
Reduktion der Zahl der CETCs
10.000
pat 5
am Ende der Chemotherapie
pat
12
1.000
pat 15
ist mit einem langen rezidiv100
pat 16
10
pat 17
freien Überleben verbunden
pat 20
1
ebenso wie eine während der
pat 23
0,1
pat 24
gesamten Therapie wenig va0,01
-200
-150
-100
-50
0
riierende Zellzahl. Ein Anstieg
Tage vor Operation
der Zahl der CETCs dagegen,
noch unter der ChemotheraAbb. 3: Nach der initialen Reduktion der Zahl zirkupie, ist mit einer erhöhten Gelierender Tumorzellen bei Brustkrebspatientinnen
fahr eines Rezidivs verbunden
unter neoadjuvanter Gabe von Epirubicin/Cyclo(Abb. 4). Das heißt, in diesen
phosphamid Wiederanstieg im weiteren Verlauf der
Fällen sprechen die Zellen zwar
neoadjuvanten Therapie mit Paclitaxel bei allen uninitial auf die Chemotherapie
an, anschließend kommt es
tersuchten Patientinnen.
% Zellen
288
Mit der neoadjuvanten Therapie
war auch die Erwartung verbunden,
dass Mikrometastasen, die noch nicht
nachweisbar sind, gleichzeitig mit
dem Primärtumor eliminiert werden.
Deshalb war es unerwartet, dass die
Hormonrezeptor-negativen Mammakarzinome, v.a. die triple-negativen
Tumore, trotz des guten Ansprechens
auf die neoadjuvante Therapie, eine
schlechtere Prognose haben solange
sie keine komplette pathologische
Remission (pCR, keine nachweisbaren
Tumorreste im Tumorbett und den
Lymphknoten) erreichen und es häufig innerhalb von wenigen Jahren zur
Entwicklung von Metastasen kommt
[16]. Bisher gibt es noch keine Vorhersagemöglichkeit, ob eine solche
pCR erreicht wird, und selbst unter
den Patientinnen mit pCR gibt es noch
Rezidive. Unsere Analysen im Rahmen
der neoadjuvanten Chemotherapie
haben gezeigt, dass es nach der initialen Reduktion der CETCs im Zuge
der weiteren Tumorverkleinerung,
regelmäßig einen erneuten Anstieg
der vitalen zirkulierenden epithelialen
Tumorzellen gibt (Abb. 3) [15]. Dies
beruht möglicherweise darauf,
dass der Druck innerhalb des
Tumors kleiner wird, der Tumor
wird weicher, die Blutgefäße innerhalb des Tumors weiten sich
und mit den absterbenden Zellen werden auch vitale Tumorzellen ausgeschwemmt.
a)
% Zellen d. vortherapeutischen Werts
Bei Hormonrezeptor-positiven Tumoren ist die neoadjuvante Chemotherapie zur Tumorverkleinerung viel weniger
wirksam, als bei den geringer differenzierten Mammakarzinomen. Dies spiegelte sich auch bei den CETCs wider, die
bei Östrogenrezeptor-positiven Tumoren weniger effektiv reduziert wurden
als bei den Östrogenrezeptor-negativen
Tumoren [15].
FO RTB IL DUN G
Her2/c-erbB2: 3+
ER (immunhistochem.): 80% pos.
PR (immunhistochem.): 70% pos.
4. Z.
5. Z.
100.000
10.000
1.000
CR 2008
100
Her2/c-erbB2: 3+
ER (immunhistochem.): neg.
PR (immunhistochem.): neg.
15.04.04
26.03.04
10
06.03.04
10
3. Z.
FEC
15.02.04
Rez 2005
100
2. Z.
26.01.04
1.000
1. Z.
06.01.04
10.000
OP
1.000.000
17.12.03
100.000
c)
Anzahl Zellen pro ml Blut
22.11.05
02.11.05
13.10.05
23.09.05
03.09.05
14.08.05
10
7. Z.
Pac
02.06.04
CR 2012
100
EC
13.05.04
1.000
2. Z. 3. Z. 4. Z. 5. Z. 6. Z.
23.04.04
10.000
1. Z.
1.000.000
03.04.04
100.000
b)
14.03.04
6. Z.
23.02.04
5. Z.
03.02.04
4. Z.
FEC
14.01.04
3. Z.
25.12.03
2. Z.
05.12.03
1. Z.
Anzahl Zellen pro ml Blut
OP
1.000.000
25.07.05
Anzahl Zellen pro ml Blut
a)
ZIRKULIERENDE TUMORZELLEN Bedeutung und Zukunftsperspektiven
Her2/c-erbB2: negativ
ER (immunhistochem.): 30% pos.
PR (immunhistochem.): 60% pos.
Abb. 4a-c: Typisch Verläufe der Zellzahlen der tumorverdächtigen Zellen bei 3 verschiedenen Patientinnen mit Brustkrebs unter adjuvanter Chemotherapie mit a) abnehmender Zahl, b) abnehmender und wieder ansteigender Zahl und c) nur geringen Änderungen der
Zellzahl. FEC=5-Fluorouracil/Epirubicin/Cyclophosphamid, EC=Epirubicin/Cyclophosphamid, Pac=Paclitaxel, Rez=Rezidiv, CR=Komplettes Ansprechen.
Von der endokrinen Therapie
nimmt man an, dass ihr die entscheidende Wirkung bei Hormonrezeptorpositiven Tumoren zukommt. Bei der
JOURNAL ONKOLOGIE 5/2013
1.000
100
17.08.10
04.04.09
21.11.07
100
23.03.10
04.09.09
10
16.02.09
31.07.08
13.01.08
27.06.07
10
1.000
31.07.08
100
10.000
13.01.08
1.000
Rezidiv
Tam
27.06.07
10.000
OP
1.000.000 E D Ca
R
100.000
04.11.05
R
Anzahl Zellen pro ml Blut
Tam
09.07.06
10
d)
OP
1.000.000 EC D Ca
100.000
10.000
09.12.06
29.02.08
13.08.07
25.01.07
09.07.06
21.12.05
04.06.05
10
Tam
100.000
24.02.05
100
Rezidiv
Gos
23.05.06
1.000
1.000.000
13.10.03
Tam
10.000
OP
Anzahl Zellen pro ml Blut
100.000
09.12.06
Bei den Hormonrezeptor-positiven
Tumoren wie auch den Her2/neupositiven Tumoren schließt sich an die
Chemotherapie eine Erhaltungstherapie an, beispielsweise eine Anti-Hormontherapie oder die Behandlung mit
dem Anti-Her2/neu-Antikörper Trastuzumab (Herceptin®).
Gos
16.11.04
b)
EP
23.05.06
Während der Erhaltungstherapie
stimmen sehr gut überein mit den
klinischen Erfahrungen bei der neoadjuvanten endokrinen Therapie
[20]. Die langsame Reduktion beruht
möglicherweise eher auf Seneszenz
der Zellen als auf Induktion von Apoptose. Auch wenn die CETCs nicht
endgültig eliminiert werden, verhindert offenbar die Hormonblockade
das Wachstum (Abb. 5b). Eine positive Rückkopplung für die Patienten
kann helfen, die oft unangenehmen
Nebenwirkungen dieser Therapie zu
ertragen und sie trotzdem weiterzuführen.
c)
OP
1.000.000
30.04.04
a)
Anzahl Zellen pro ml Blut
Eine Sensitivitätstestung wäre auch
hilfreich bei Hormonrezeptor-positiven
Tumoren, bei denen, wie bereits aus
der neoadjuvanten Therapie bekannt,
die Zellen häufig nur wenig durch die
Chemotherapie reduziert werden. So
könnte man den Patientinnen nutzlose
Therapien ersparen.
Anzahl Zellen pro ml Blut
290
Dass eine in vitro Sensitivitätstestung
an den CETCs vor Gabe der jeweiligen
Therapeutika möglich ist, haben wir
gezeigt [18], und dies könnte mehr
Sicherheit schaffen, insbesondere bei
triple-negativen Tumoren, bei denen
die Chemotherapie derzeit die einzige
Option ist.
30.10.03
Chemosensitivität
Überwachung dieser Erhaltungstherapie mit der maintrac®-Analyse [19]
deutet ein Anstieg der Zellzahl auf
wiederaufflammende Tumoraktivität
und ein mögliches drohendes Rezidiv
hin. Ein Therapiewechsel kann dann
rechtzeitig in Erwägung gezogen
werden. Wenn die Zahl gleich bleibt,
ist dies ein Hinweis darauf, dass die
Zellen aktuell nicht aktiv sind (Schläferzellen – Dormancy). Bei Ansprechen findet sich meist eine langsame,
kontinuierliche Reduktion der Zellzahl
über die Jahre der Anti-Hormontherapie (Abb. 5a). Diese Ergebnisse
04.11.05
aber wieder zu einem Zellzahlanstieg,
ob auf Grund einer sich ausbildenden
Resistenz oder durch Ausschwemmung aus okkulten Residuen, ist ungeklärt.
Abb. 5: Langzeitverläufe zweier Patientinnen mit Brustkrebs a) mit Reduktion der
Zahl zirkulierender Zellen und b) mit konstanter Zellzahl unter Hormonblockertherapie; c) und d) nach Abschluss der endokrinen Therapie mit rasch ansteigenden Zellzahlen vor Diagnose des Rezidivs. E=EC=Epirubicin/Cyclophosphamid, Tam=Tamoxifen,
P=Paclitaxel, D=Docetaxel, Ca=Capecitabin, Gos=Goserelin, R=Radiatio.
Bedeutung und Zukunftsperspektiven ZIRKULIERENDE TUMORZELLEN
Nach Ende der
Erhaltungstherapie
Die bisherigen Leitlinien empfehlen
eine 5-jährige endokrine Therapie und
die Patienten sind häufig erleichtert,
die Therapie beenden zu können. Jedoch zeigt sich, dass es noch weit über
5 Jahre hinaus zu Rezidiven kommt.
Deswegen ist auch eine bis zu 10 Jahre
dauernde Hormontherapie angedacht,
ohne dass klar ist, wer von dieser verlängerten Therapie profitieren wird.
Ein typisches Beispiel, wie sich die
CETCs nach Ende der Hormontherapie
entwickeln können ist in Abbildung 5c
und d gezeigt. Bereits kurz nach Ende
der Hormontherapie kam es bei diesen Patientinnen zu einem massiven
Wiederanstieg der Zellzahl. In der zeitnahen Nachkontrolle waren beide Patientinnen noch rezidivfrei, dann aber
wurde kurz darauf ein Rezidiv festgestellt, an dem die eine Patientin bereits
verstorben ist.
Die Zeit nach Ende der endokrinen
Therapie scheint eine besonders sensible Phase zu sein, in der es, anders als
bisher gehandhabt, besonders wichtig ist, die CETCs der Patienten engmaschig zu überwachen. Hier ist ein
Einsatzgebiet, das von den Patienten
dringend gewünscht wird. Bei einem
Anstieg der Zellzahl kann mit Therapieoptionen reagiert werden, die auch
von den Patienten meist akzeptiert
werden und deren Wirksamkeit wiederum überwacht werden kann.
Wenn sich nämlich erst einmal Metastasen etabliert haben, sprechen endokrin vorbehandelte Patienten auf
eine erneute endokrine Therapie nur
noch schlecht an, wie statistische Erhebungen erwiesen haben.
Offenbar ermöglicht z.B. die Aufhebung der Hormonblockade manchmal
ein erneutes rasches Wachstum vorher
blockierter wachstumsfähiger Zellen.
FO RT B I LDU N G
Die meisten Anreicherungsmethoden
führen zu einem Zellverlust. Die Entscheidung, die Präparationsschritte auf
ein Minimum zu reduzieren, hat bei
der maintrac®-Methode zu einer hohen Wiederfindungsrate geführt, und
dazu, dass höhere Zahlen an CETCs
gefunden werden, als mit anderen Vorgehensweisen.
Abb. 6: Typisches EpCAM-positives
Tumorsphäroid (TSFU) in der kombinierten Darstellung im Durchlicht und
der grünen Fluoreszenz.
In der Tat wachsen unter geeigneten
Bedingungen im Kontext der anderen
Blutzellen klonale Epithelantigen-positive Tumorsphäroide (Abb. 6), die wir
Tumor Spheroid Forming Units (TSFU)
nennen. Damit können wir erstmals
direkt zeigen, dass sich unter den im
Blut zirkulierenden Zellen aus dem Tumor eine Subpopulation von Tumorinitiierenden Zellen mit Stammzelleigenschaften finden kann, denen man
die Fähigkeit zur Metastasenbildung
zuspricht.
Meist stellen diese Zellen eine
kleine Fraktion der mit der maintrac®Methode nachweisbaren Zellen dar.
Solche Zellen scheinen bei manchen
Tumorpatienten auch nach all den verschiedenen Therapien noch vorhanden
zu sein. Diese offenbar für die Metastasenbildung wichtigsten Zellen können
nun auf ihre Expression von Stammzelleigenschaften, Rezeptormolekülen
und relevante Mutationen untersucht
werden. Möglicherweise können sie
in Zukunft auch zur gezielten Suche
nach Genveränderungen dienen, die
im weiteren Krankheitsverlauf von Bedeutung sind.
Fazit
Beim Nachweis zirkulierender Tumorzellen im Blut spielen die verschiedenen
Anreicherungsschritte eine große Rolle.
Die mit der maintrac®-Methode im
Blut detektierten tumorverdächtigen
Zellen weisen alle Eigenschaften auf,
wie sie auch von den Zellen in den zugehörigen Tumoren bekannt sind. Das
betrifft das Ansprechen auf die unterschiedlichen Therapien ebenso wie
Dormancy, Wachstumsaktivität und
den Nachweis von epithelialen Zellen
mit klonaler Wachstumspotenz.
Das Verhalten dieser Zellen stimmt
gut mit einer Reihe empirischer klinischer Erfahrungen überein. Es spiegelt unseres Erachtens verlässlich die
Eigenschaften der im Körper verbliebenen Tumorlast zu verschiedenen
Zeitpunkten einer Tumorerkrankung
wider und ist damit für die Überwachung von Tumorpatienten im Krankheitsverlauf geeignet. In Zukunft
können an diesen Zellen Expressionsprofile und Mutationen analysiert
werden, die für den weiteren Krankheitsverlauf von ausschlaggebender
Bedeutung sind.
AUTO R
Dr. med.
Katharina Pachmann
Transfusionsmedizinisches
Zentrum Bayreuth
Kurpromenade 2
95448 Bayreuth
Tel: 0921/850 200
E-Mail: [email protected]
www.journalonko.de
291
FO RTB IL DUN G
ZIRKULIERENDE TUMORZELLEN Bedeutung und Zukunftsperspektiven
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JOURNAL ONKOLOGIE 5/2013
A BSTR AC T
K. Pachmann, Transfusionsmedizinisches Zentrum, Bayreuth
Having observed, that all enrichment methods for circulating tumor
cells suffer from loss of relevant cells we have developed a nondissipative approach, the maintrac® approach, for enumeration of cells shed
from solid tumors into blood. With this approach we had in the past
shown that in breast cancer the cells in blood respond identically to
the first cycles of neoadjuvant chemotherapy as the cells in the tumor.
However, subsequently, numbers reincrease most probably due to cells
flushed from the shrinking tumor into the blood. This may contribute
to explain the paradox that tumors with a good response to neoadjuvant chemotherapy like hormone-receptor negative tumors still have
a poor prognosis if no pathological complete response is achieved. The
frequency of detected cells allows to individually isolate multiple cells
from individual patients for expression profiling and mutation analysis
and to demonstrate the heterogeneity of the cells activated after surgery. The most commonly used therapy after surgery, the adjuvant chemotherapy, has the highest need for therapy monitoring since there
are no means available to control whether the therapy actually works
and this we have shown to be possible with our approach as well as to
test these cells in vitro for their sensitivity to the respective drugs. Monitoring is also possible during the subsequent maintenance therapy
and after the end of maintenance therapy which may be important for
some patients in which remnant tumor cells seem to be reactivated.
Most recently, we have been successful in growing clonal tumorspheres
from the peripherally circulating tumor cells and these possibly most
important cells for metastasis formation can now be further analyzed
for expression profiles and relevant mutations.
Keywords: circulating tumor cells, methodological pitfalls, clinical
significance