von Prof. Dr. Alfons Meindl
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Prädisponierende p Genveränderungen g und Risikomodulatoren: BRCA1BRCA1-3 und Zukunft ! Projektgruppe j g pp Mammakarzinon z Oktober 2010 Prof. Dr Prof Dr. Alfons Meindl Frauenklinik am Klinikum rechts der Isar Abt Gynäkologische Tumorgenetik Abt.Gynäkologische E-mail: [email protected] Phone: 0049 0049-89-4140-6750 89 4140 6750 Häufigkeit des erblichen Brustkrebses Früherkennung !!!! BRCA1 5000 4500 PARP-Inhibítoren ? 4000 BRCA2 familiär 3500 3000 2500 2000 1500 1000 500 HL L eu k a a ä m ie e ix - C NHL C erv Lung M aC D arm e r b l. ¾Fam. Mammakarzinom ist eine der häufigsten Erberkrankungen !! 0 Ei hl ßk it i fü Einschlußkriterien für BRCA-Diagnostik: BRCA Di tik 1. Drei oder mehr Fälle an BC, 2 <51 (A = 35-40%) 2 Drei 2. D i oder d mehr h Fäll Fälle an BC, BC 11<51 51 (B = 66-8%) 8%) 3. Genau zwei Fälle an BC, 2<51 (C = 20-25%) 4. Genau zwei Fälle an BC, 1<51 (D = 7-9%) 5. Mind. ein BC,, mind. ein OC ((E,, H = 55-70%)) 6. Zwei oder mehr Fälle OC (F = 55%) 7 Ein Fall BC <36 (G = 8-10%) 7. 8. Eine Frau bil. BC, 1x <51 (I = 25-30%) Monogene BrustkrebsBrustkrebs-assoziierte Gene BRCA1 1994 17q21 5589 bp 1863 aa BRCA2 1995 13q12 10254 bp, b 3418 aa B t ili t an dds-DNS-Reparatur Beteiligt DNS R t Jedoch: Familiäre Fälle von Brustkrebs werden nur zum Teil durch Mutationen in BRCA1/2 erklärt: 1 M 1. Mehrere h Fälle Fäll an Brustkrebs B tk b ((>3) 3) davon d zweii vor dem 51. Lebensjahr: appr. 35-40% 2 Mehrere 2. M h Fäll Fälle von B Brustt und d Eierstockskrebs: Ei t k k b appr. 55-70% 3 Familien 3. F ili mit it mindestens i d t zweii Fällen Fäll von Eierstockskrebs: appr. 50% 4 „Familien“ 4. F ili “ mit it genau zweii Fäll Fällen B Brustkrebs tk b (1 vor 51) oder 1 Frau vor 36 erkrankt: ca. 8-10% Paradigma der letzten Jahre: die familiären Fälle ohne BRCA1/2-Mutationen können durch die kombinierte Wirkung von sog. Niedrigrisikovarianten erklärt werden: -> Genom-Weite G W i Assoziations-Studien: A i i S di bis jetzt ca. 15 Varianten, davon aber vermutlich nur vier bis fünf als „Modifier“ in Familien relevant > mehrere Nat. Genet. Publikationen, z. T. unter -> Beteiligung deutscher Gruppen: FALSCH ! RICHTIG: 1. Polygene Vererbung: moderat d t penetrante t t M Mutationen t ti und d viele i l Niedrigrisikovarianten) 2. Extreme monogenetische Heterogenität hochpenetrante Mutationen in noch unbekannten Genen und wenige Niedrigrisikovarianten („Modifier“) 1a. Moderat p penetrante Gene ! Neu: Höhere ORs für moderat penetrante Mutationen im familiären Kontext: (2.34 vs. 4.8) Mutationen im CHEK2-Gen: 1 1100delC 1. 1100d lC = exon 10: 10 9/516 2. del exon 9-10: 5/516 3. IVS2+1g->a: 2/516 4 mehrere „missense 4. missense mutations“ (UVs) in exon 3: 7/516 Y1183 3X (3x) * W103 38X (2x) * N1039 9I fs 1X (3x) * A995C C fs 15X T841Q Q fs 9X Q775X X (2x) G796X X L531C C fs 29X (3x) * Q350H H fs 10X K353II fs 7X V233L L fs 4X Q251X X (2x) * ATG 5 6 7 8 9 10 11 12 13 3‘UTR L1143P 4 R414X 5‘UTR 1 2 3 TAA X D715E fs1X published trunc. mutations: Exon: R170II fs 13X C77V fs 99X Protein-truncating and „missense mutations“ in PALB2 Q Q988X G1043A T1136K fs 26X P1153T fs 3X novel trunc. and ms mutations: screened by dHPLC (710 fam): Del L1040__M1067 T1030I R753X R novel trunc trunc. and ms mutations: screened by sequencing (108 fam): novel trunc. and ms mutations: screened by dHPLC (820 spo): (Hellebrand et al., Manuscript submitted) 1b Niedrigrisikovarianten 1b. Kollaborationen mit BCAC und CIMBA:: CIMBA C Bis jetzt, konnten 14 unterschiedliche Niedrigrisikovarainten gefunden werden, werden z. z B. B ein intronischer SNP im FGFR2 FGFR2--Gen: a) Higher OR in familial cases b) Modifier in BRCA1/2 mutation carriers Niedrigrisikovarianten in Familien und Mutationsträgerinnen: E. g. FGFR2 (German GWAS): H t Heterozygot: t P P-value: l 11.24E-12; 24E 12 OR=1,43 OR 1 43 (1,26) (1 26) Homozygot: P-value: 2.33E-12; OR=2,05 (1,63) E g. TNRC9 (CGEMS): E. (CGEMS) Heterozygot: P-value: 1,54E-07; OR=1,33 (1,20) H Homozygot: t P-value: P l 11,00E-04; 00E 04 OR OR=1,63 1 63 (1,39) (1 39) Wichtig: Wi hti FGFR2 auch h „Modifier“ M difi “ iin BRCA2BRCA2 Mutations-trägerinnen (Antoniou et al. and GCHBOC, AJHG, 2008) Weitere „Modifier“: BRCA1-Modifier: GWA-Studie: 1193 BRCA1-Mutation carrier vs. 1190 gesunden Kontrollen: 19p13 mit drei Genen (OR = 1,26, Pvalue = 2.3 x 10-9): ABHD8, ANKLE1, C19orf62 !!! Aber: Letzteres kodiert für MERIT40 (Mediator of Rap80 Interactions and Targeting 40 kb): Bestandteil des BRCA1-Komplexes und assoziiert mit triple-negativen Tumoren ! (Antoniou A, several authors, Schmutzler RK, Wappenschmidt B, Engel C, Meindl A, A Preisler-Adams S, S Arnold N, N Niederacher D D, Sutter C C, several authors, Nat. Genet. October 2010). 18. April 2010 Novel gene: „BRCA3 „BRCA3“ “ • • • • • Mutiert in BCBC und OvCafamilien (6 in 480) Hoch penetrant, aber evtl. milderer Verlauf Tumor-Suppressor-Gen mit LOH Histologie ähnlich zu BRCA2 Moderat ode at penetrante pe et a te „Missense“-Mut. „ sse se ut. (16 ( 6 in 480) 80) FIGURE 3 Supplementary Figure 4A Multiple Sequence Alignment of RAD51C: Homo sapiens 82 Pan troglodytes 127 Canis lupus fam 73 Bos taurus 197 M Mus musculus l 73 Rattus norvegicus 109 Gallus gallus 73 Danio rerio 71 Arabidopsis thaliana 90 Oryza sativa 75 G125V+A126T L138F D159N V169A HKKCTALELLEQEHTQGFIITFCSALDDILGGGVPLMKTTEICGAPGVGKTQLCMQLAVDVQIPECFGGVAGEAVFIDTEGSFMVDRVVDLATACIQHLQ RKKCTALELLEQEHTQGFIITFCSALDDILGGGVPLMKTTEICGAPGVGKTQLCMQLAVDVQIPECFGGVAGEAVFIDTEGSFMVDRVVDLATACIEHLQ GKKCTALELLEQEHTQSFIITFCSALDNILGGGIPLTKTTEICGVPGVGKTQLCMQLAVDVQIPECFGGVEGEAVFIDTEGSFMVDRVVDLATACIQHLH GRKCTALELLEQEHTQNFIITFCSALDNILGGGIPLTKTTEICGAPGVGKTQLCMQLAIDVQIPECFGGVEGEAVFIDTEGSFMVDRVVDLATACIQHLQ 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 242 327 227 357 233 269 233 225 246 231 G264V+ R258H G264S T287A DGIAFPFRHDLDDLSLRTRLLNGLAQQMISLANNHRLAVILTNQMTTKIDRNQALLVPALGESWGHAATIRLIFHWDRKQRLATLYKSPSQKECTVLFQI DGIAFPFRHDLDDLSLRTRLLNGLAQQMISLANNHRLAVILTNQMTTKIDRNQALLVPALGESWGHAATIRLIFHWDRKQRLATLYKSPSQKECTVLFQI --------------------------------------VLLTNQMTTKIDRNQALLVPALGESWGHAATIRLIFHWDQKQRLATLYKSPSQKESTVLFQI DGIAFPFRHDLDDLSLRTRLLNGLAQQMISLANNHRLAVILTNQMTTKFDRNQALLVPALGESWGHAATIRLIFHWDQKQRLATLYKSPSQKESTVPFQI DGIAFPFRHDLEDLSLRTRLLNGLAQQMISLANNHRLAVILTNQMTTKIDKNQALLVPALGESWGHAATIRLIFHWEQKQRFATLYKSPSQKESTIPFQI DGIAFPFRHDLDDLFLRTRLLNGLAQQLISLANKHRLAVILTNQMTTKIDKNQASLVPALGESWGHAATIRLIFHWEQKQRFATLYKSPSQKESTVPFQI DGIAFPFRHDFEDLSLRTRLLNGLAQQLIIIANDHKSAVVLTNQMTTRFGQNQSMLVPALGESWGHAATVRLIFHWDNTQRLATLYKSPSQKESTIPYNI DSIAFPFRHDFEDLSQRTRLLNGLAQQLIQLATQHRVAVVLTNQMTTRVSNGQSKLVPALGESWGHAATQRLILHWEGQRRLASLYKSPSQMEATVQYQI DSITFHFRQDYDDLAQRTRVLSEMALKFMKLAKKFSLAVVLLNQVTTKFSEGSFQLALALGDSWSHSCTNRVILYWNGDERYAYIDKSPSLPSASASYTV DSVTFHFRQDFDDMALRTRVLSGLSLKLMKLSKAYNLAVVLLNQVTTKFTEGSFQLTLALGDSWSHSCTNRLILYWNGNERYGFLDKSPSLPVASAPYAV 341 426 288 456 332 368 332 324 345 330 Homo sapiens Pan troglodytes Canis lupus fam Bos taurus Mus musculus Rattus norvegicus Gallus gallus Danio rerio Arabidopsis thaliana Oryza sativa 342 427 289 457 333 369 333 325 346 331 R366Q Q KPQGFRDT----VVTSACSLQTEGSLSTRKRSRDPEEEL---KPQGFRDT----VVTSACSWQTEGSLSTRKRSRDPEEEL---TPQGFRDA----VVVTACSLQTEGSLNSRKRSRESEEEQESKD TPQGFRDA----IVATAYSLQTEGSLNSRKRSRDSEEEQESKD TPQGFRDA----VVTAASS-QTESSLNFRKRSREPEEEC---TPQGFRDA----VVTAASS-QTESSLNFRKRSREPEEEC---TPQGFRDV----QPPPVTQNAEGTEMNPRKRPRREEEK----TPQGFRDV QPPPVTQNAEGTEMNPRKRPRREEEK TVQGFRDSPDEPRPTFDPSEVSSPSANHSKRPRLEDLS----TSRGLRNS-----------------SSSSKRVKMM-------TVKGVRDA----------------VNSNSKRVRVM-------- 376 461 327 495 366 402 366 362 363 349 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: h d d putative t ti b benign i variants; i t yellow ll shaded: h d d iintermediate t di t complementation l t ti iin DT40 cells, ll h however only l G264S and d R366Q might i ht confer f moderate d t penetrance; t 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. FA-BRCA DNA repair pathway Levy-Lahad, Nature Genetics, 5: 368f, 2010 Editorial ¾ Proof of principle for the existence of further high risk genes Neues zu RAD51C • Interaktion e a o von vo RAD51C C auc auch mit CHEK1 C u und d CHEK2 -> damit auch an der Initiation der DNSReparatur beteiligt • Mutationen nicht in allen Populationen (z. B. Frankokanadier) RAD51C-Mutationen Mutationen aber in der spanischen und • RAD51C in der australischen Population, dort auch neue Mutationen ! Mechanism of PARP inhibition in BRCA1 depleted cells C deficient de c e t cells ce s plus p us Æ BRCA1 PARPi accumulate DNA repair defects which lead to apoptosis - PARPi + PARPi C ll survival Cell i l Clark-Knowles et al., 2009 Latest studies with PARPis • Audeh, MW et al. Lancet 376: 245-251: Oral poly(ADP-ribose) polymerase inhibitor olabarip in patients with BRCA1 or BRCA2 mutations and recurrent ovarian cancer: a proof-of-concept trial: • -> Objective tumor response rate in 33% with 400 mg olaparib twice daily. • -> mild to moderate adverse events. • Tutt A et al. Lancet 376: 235-244: Oral p poly(ADP-ribose) y( )p polymerase y inhibitor olabarip in patients with BRCA1 or BRCA2 mutations and advanced breast cancer: a proof-of-concept trial: • -> > Objective tumor responses in 41% of the patients • -> also high tolerability • Now: Clinical phase III studies !!!! Zusammenfassung • 5,0% , aller Brustkrebsfälle sind durch Mutationen in den Genen BRCA1 und BRCA2 verursacht. • Weitere 5,0% entstehen durch Mutationen in „mehreren „mehreren“ BRCA3-Genen, wie z. B. RAD51C ! • Weitere 10% an Brustkrebsfällen sind das Resultat der kombinierten Aktion einer moderat penetranten Mutation (PALB2, (PALB2 ATM ATM, CHEK2 CHEK2, BRIP1) –und und wenigen Niedrigrisikovarianten -> höhere ORs für beide in familiären Fällen !!! • Klinischer Nutzen: a) Intensivierte Früherkrennung • b) mittelfristig: PARP-Inhibitoren !!! Zukunft = 20112011-2012 • Weitere p prädisponierende p Gene für Brust-und/oder Eierstockskrebs können schnell und kostengünstig durch „Exomic Sequencing“ „ q g ermittelt werden (sowohl moderate wie hochpenetrante Mutationen). • Favorisierte Hypothese ist, dass sich dabei die meisten Mutationen in weiteren Genen aus dem DNS-ReparaturWeg finden befinden. • Ermöglicht individualisierte Therapien, z.B. PARPis ! • Ab 2015 (oder ( d eher) h ) routinemäßiges ti äßi „Screenen“ S “ aller ll 30.000 Gene -> Bioinformatik, Validierung: Abrechnen einzelner i l Gene G anachronistisch h i ti h ! Acknowledgements • Deutsches Konsortium für Erbliches Mamma- und Ovarialkarzinom ( (Koordinator: i Prof. f R. K. S Schmutzler)) Unterstützt durch die i Deutsche Krebshilfe if • Frauenklinik am Klinikum rechts der Isar, Abt. Gynäkologische Tumorgenetik: H H H. Hellebrand, ll b d S S. E Engert, Dr. D J. J Ramser, R Dr. D Eva E G Gross, D Dr. A A. B Baumgärtner, D Dr. K. Pfeifer, Prof. M. Kiechle • Frauenklinik der Ludwig-Maximilians-Universität: Dr. Nina Ditsch, Dr. Ina Rühl Prof. Rühl, Prof Dr. Dr Klaus Friese • Universitätsklinik Düsseldorf: Prof. Dr. H. Hanenberg, Prof. Dr. Heiner Schaal • Institut für Humangenetik Würzburg: Prof. Dr. Schindler, C. Neveling • Universitätsfrauenklinik U i iä f kli ik Düsseldorf: Dü ld f Dr. D D. D Ni Niederacher, d h E E. H Honisch i h • Universitätsfrauenklinik Köln: Dr. B. Wappenschmidt, Prof. R. Schmutzler • Universitätsfrauenklinik Kiel: Prof. Dr. N. Arnold • Institut für Humangenetik Heidelberg; Dr. C. Sutter, Prof. C. R. Bartram
