3-2-1 meins ! - Das dritte Brustkrebsgen Oder
Werbung
3­2­1 meins ! – Das dritte Brustkrebsgen Oder: Ein folgenreicher Paradigmenwechsel Prof. Dr. Alfons Meindl Frauenklinik am Klinikum rechts der Isar Abt.Gynäkologische Tumorgenetik E­mail: [email protected] Phone: 0049­89­4140­6750 Häufigkeit des erblichen Brustkrebses Früherkennung !!!! BRCA1 5000 4500 PARP­Inhibítoren ? 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. Mammakarzinom ist eine der häufigsten Erberkrankungen !! Monogene Brustkrebs­assoziierte Gene BRCA1 1994 17q21 5589 bp 1863 aa BRCA2 1995 13q12 10254 bp, 3418 aa Beteiligt an ds-DNS-Reparatur Einschlußkriterien für BRCA­Diagnostik: 1. Drei oder mehr Fälle an BC, 2 <51 (A) 2. Drei oder mehr Fälle an BC, 1<51 (B) 3. Genau zwei Fälle an BC <51 (C) 4. Genau zwei Fälle an BC, 1<51 (D) 5. Mindestens ein BC, mindestens ein OC (E, H) 6. Zwei oder mehr Fälle OC (F) 7. Ein Fall BC <36 (G) 8. Eine Frau bil. BC, 1x <51 (I) Jedoch: Familiäre Fälle von Brustkrebs werden nur zum Teil durch Mutationen in BRCA1/2 erklärt: 3. Mehrere Fälle an Brustkrebs (>3) davon zwei vor dem 51. Lebensjahr: appr. 35­40% 2. Mehrere Fälle von Brust­ und Eierstockskrebs: appr. 55­70% 3. Familien mit mindestens zwei Fällen von Eierstockskrebs: appr. 50% 4. „Familien“ mit genau zwei Fällen Brustkrebs (1 vor 51): appr. 10% 1. Common disease – common and rare alleles (polygene Vererbung: moderat penetrante Mutationen und Niedrigrisikovarianten) 2. Common disease – rare alleles (monogene Vererbung: hochpenetrante Mutationen in noch unbekannten Genen) 1a. Moderat penetrante Gene ! 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) * N1039I fs 1X (3x) * A995C fs 15X T841Q fs 9X Q775X (2x) G796X L531C fs 29X (3x) * Q350H fs 10X K353I fs 7X V233L fs 4X Q251X (2x) * ATG 5 6 7 8 9 10 11 12 13 3‘UTR L1143P 4 R414X 5‘UTR 1 2 3 TAA D715E fs1X published trunc. mutations: Exon: R170I fs 13X C77V fs 99X Protein­truncating and „missense mutations“ in PALB2 T1136K fs 26X P1153T fs 3X Del L1040_M1067 T1030I novel trunc. and ms mutations: screened by dHPLC (710 fam): Q988X G1043A R753X novel trunc. and ms mutations: screened by sequencing (108 fam): novel trunc. and ms mutations: screened by dHPLC (820 spo): (Hellebrand et al., Manuscript submitted) Neu: Höhere ORs für moderat penetrante Mutationen im familiären Kontext: (2.34 vs. 4.8) Mutationen im CHEK2­Gen: 1. 1100delC = exon 10: 9/516 2. del exon 9­10: 5/516 3. IVS2+1g­>a: 2/516 4. mehrere „missense mutations“ (UVs) in exon 3: 7/516 1b. Niedrigrisikovarianten Kollaborationen mit BCAC und CIMBA: Bis jetzt, konnten 14 unterschiedliche Niedrigrisikovarainten gefunden werden, z. B. ein intronischer SNP im FGFR2­Gen: e) Higher OR in familial cases b) Modifier in BRCA2 mutation carriers 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 Niedrigrisikovarianten in Familien und Mutationsträgerinnen: E. g. FGFR2 (German GWAS): Heterozygot: P­value: 1.24E­12; OR=1,43 (1,26) Homozygot: P­value: 2.33E­12; OR=2,05 (1,63) E. g. TNRC9 (CGEMS): Heterozygot: P­value: 1,54E­07; OR=1,33 (1,20) Homozygot: P­value: 1,00E­04; OR=1,63 (1,39) Zusätzliche Untersuchung in BRCA2­Mutations­ trägerinnen (Antoniou et al. and GCHBOC, AJHG, 2008) Weitere „Modifier“: BRCA1­Modifier: GWA­Studie: 1193 BRCA1­Mutation carrier vs. 1190 gesunden Kontrollen: 19p13 mit drei Genen (OR = 1,26, P­ value = 2.3 x 10­9): ABHD8, ANKLE1, C19orf62 !!! Aber: Letzteres kodiert für MERIT40 (Mediator of Rap80 Interactions and Targeting 40 kb): Bestandteil des BRCA1­Komplexes: BARD1, Abraxas 1, RAP80, BRCC36, BRCC45: Erhalt der BRCA1/BARD1 Ubiquitin –Ligase Und assoziiert mit triple­negativen Tumoren ! (Antoniou A, several authors, Schmutzler RK, Wappenschmidt B, Engel C, Meindl A, Preisler­Adams S, Arnold N, Niederacher D, Sutter C, several authors, Nat. Genet. October 2010). Weitere Modifier: Ovarialkarzinom in BRCA­Mutationsträgerinnen: Niedrigrisikovariante beim Ovarialkarzinom: 9p22.2 (rs3814113) = BCN2 (basonuclin 2, nuclear processing of mRNA; highly expressed in ovary) Reduziertes Risiko für OvCa bei BRCA1­Mutations­ trägerinnen: HR = 0.78 (4.8x10­9) Reduziertes Risiko für OvCa bei BRCA2­Mutations­ trägerinnen: HR = 0.78 (5.5x10­4) (Ramus et al. (wieder mit GC­HBOC, JNCI in press) 18. April 2010 Novel gene: „BRCA3“ • • • • • Mutiert in BC­ und OvCafamilien (6 in 480) Hoch penetrant, aber evtl. milderer Verlauf Tumor­Suppressor­Gen mit LOH Histologie ähnlich zu BRCA2 Moderat penetrante „Missense“­Mut. (16 in 480) 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 PARPi Phase I Studie: OvCa BRCA1-/- 12 mm 6.8 mm OvCa BRCA1-/23 mm Latest studies with PARPis • • • • • • Audeh, MW et al. Lancet 376: 245­251: Oral poly(ADP­ribose) polymerase inhibitor olabarip in patients with BRCA1 or BRCA2 mutations and recurrent ovarian cancer: a proof­of­concept trial: ­> Objective tumor response rate in 33% with 400 mg olaparib twice daily. ­> mild to moderate adverse events. Tutt A et al. Lancet 376: 235­244: Oral poly(ADP­ribose) polymerase inhibitor olabarip in patients with BRCA1 or BRCA2 mutations and advanced breast cancer: a proof­of­concept trial: ­> Objective tumor responses in 41% of the patients ­> also high tolerability • Now: Clinical phase III studies !!!! Zusammenfassung 1 • 5,0% aller Brustkrebsfälle sind durch Mutationen in den Genen BRCA1 und BRCA2 verursacht. • Weitere 5,0% entstehen durch Mutationen in „mehreren“ BRCA3­ Genen, wie z. B. RAD51C ! • Weitere 10% an Brustkrebsfällen sind das Resultat der kombinier­ ten Aktion einer moderat penetranten Mutation (PALB2, ATM, CHEK2, BRIP1 – One out of 100 ?) und wenigen Niedrigrisikovari­ anten (Five out of 1000 variants ?) = höhere ORs für beide in familiären Fällen !!! • Sporadische Fälle (80%) sind die Konsequenz einer moderat penetranten Mutation (One out of 100 ?) und mehreren Niedrig­ risikovarianten (Fifty out of 1000 variants ?), natürlich in Kombination mit Umweltfaktoren !!! Zusammenfassung 2 Auswirkungen auf die BRCA­Diagnostik • Massives paralleles Sequenzieren von 21 Genen (Walsh et al. PNAS online ? Nein ! • Neben BRCA1/2 in Zukunft auch andere moderat penetante Gene wie z. B. CHEK2 ? Ja ! • Soll das neue Gen RAD51C schon in die Routine­ diagnostik aufgenommen werden ? Nein ! • Ist die Bestimmung von „Modifiern“ bei BRCA1­ oder BRCA2­Mutationsträgerinnen sinnvoll ? Ja ! Acknowledgements • Deutsches Konsortium für Erbliches Mamma­ und Ovarialkarzinom (Koordinator: Prof. R. K. Schmutzler) Unterstützt durch die Deutsche Krebshilfe • Redaktion Mamma Mia: Sonderheft Familiäres Mammakarzinom: Details und alle Infos für Ärzte und Patientinnen • Frauenklinik am Klinikum rechts der Isar, Abt. Gynäkologische Tumorgenetik: H. Hellebrand, S. Engert, J. Ramser, Prof. M. Kiechle Frauenklinik der Ludwig­Maximilians­Universität: Dr. Nina Ditsch, Dr. Ina Rühl, Prof. Dr. Klaus Friese Universitätsklinik Düsseldorf: Prof. Dr. H. Hanenberg, Prof. Dr. Heiner Schaal Institut für Humangenetik Würzburg: Prof. Dr. Schindler, C. Neveling Universitätsfrauenklinik Düsseldorf: Dr. D. Niederacher, E. Honisch 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 • • • • • • • •
