Krebsforschung Leberkrebs
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Grundlagen und experimentelle Krebsforschung am Beispiel des HCC Ao. Prof. Dr. Wolfgang Mikulits Institut für Krebsforschung Universitätsklinik für Innere Medizin I Medizinische Universität Wien Wolfgang Mikulits Institut für Krebsforschung , Univ. Klinik f. Innere Medizin I 1 Stufen der Tumorigenese Initiation Promotion gutartig (benign) Progression bösartig (malign) Genetische und epigenetische Veränderungen bewirken eine Regulation der Genexpression, die zu einem Fortschreiten der Tumorigenese führt. Wolfgang Mikulits Institut für Krebsforschung , Univ. Klinik f. Innere Medizin I Zellen während der Tumorigenese A Überleben B Zelluläre pathophysiologische Ereignisse: (z.B.) C A B Teilung C A E Umgehen des Zelltodes Abnorme Zellteilung De‐differenzierung D Differenzierung B C F G Wolfgang Mikulits Institut für Krebsforschung , Univ. Klinik f. Innere Medizin I Architektur der Leber Zentralvene Hepatozyt Kupffer-Zelle Hepatozyten: Epitheliale Zelle mit einem oder zwei Zellkernen; Zellkern ist diploid, tetra‐ oder octapolyploid, besitzt viele metabolische Funktionen Cholangiozyten: Gallengangsepithelzellen Hepatische Sternzelle Leberarterie Gallengangszelle Ovalzellen: Bipotente Vorläuferzellen Kann zu Hepatozyten und Epithelzellen der Gallengänge differenzieren Hepatische Sternzellen (Ito‐Zellen): Wichtig für die Synthese von extrazellulärer Matrix Kupffer Zellen: Leberspezifische Makrophagen Portalvene Leber‐ läppchen Hepatozyt Disse‘scher Raum HSZ Endothelzelle Kupffer-Zelle Wolfgang Mikulits Institut für Krebsforschung , Univ. Klinik f. Innere Medizin I Malignität der Leber ‐ Leberkrebs Primärer Lebertumor Hepatozelluläres Karzinom (HCC, ca 85% der Lebertumore) Gallengangskarzinom (Cholangiokarzinom, ca. 10% der Lebertumore) Gemischter Lebertumor (stammen von Vorläuferzellen ab) Hepatoblastom (Lebertumor im Kindesalter) Angiosarkom, Fibrosarkom, Kupffer‐Zellensarkom (selten) Sekundärer Lebertumor Lebermetastasen von Darmkrebs oder Bauchspeicheldrüsenkrebs Lebermetastasen von anderen Krebsarten Wolfgang Mikulits Institut für Krebsforschung , Univ. Klinik f. Innere Medizin I Krebs – Prävalenz und Inzidenz Gesamt (Frauen und Männer) Mortalität Mortality Lunge Lung Lunge Lung Brust Breast 19% Breast Brust Colorectum Darm 34% Colorectum Darm Prostate Prostata 6% Prostate Prostata Magen Stomach Leber Liver 9% Stomach Magen Cervix uteri Gebärmutter Speiseröhre Oesophagus 2% Liver Leber 5% Prävalenz Prevalence Inzidenz Incidence Cervix uteri Gebärmutterhals 3% 9% 9% 4% Oesophagus Speiseröhre Bladder Blase 0 1000 2000 3000 4000 5000 6000 7000 Cases (Thousands) Zahl der Fälle (in Tausend) Wolfgang Mikulits Institut für Krebsforschung , Univ. Klinik f. Innere Medizin I Blase Bladder Other and unspecified Andere Krebs – Prävalenz und Inzidenz Zahl der Fälle Leberkrebs (Österreich) 1.200 1.000 800 600 400 200 0 Icidence Inzidenz Mortalität Mortality 1983 1990 1995 2000 2005 2012 Jahr Statistik Austria Wolfgang Mikulits Institut für Krebsforschung , Univ. Klinik f. Innere Medizin I Hepatozelluläres Karzinom (HCC) Raoul, J.L., 2008, Seminar in Nuclear Medicine, 38, S13-S18 Wolfgang Mikulits Institut für Krebsforschung , Univ. Klinik f. Innere Medizin I Pathogenese des HCC Die Entstehung des HCCs wird begünstigt durch: Toxische Stoffe (z.B. Alkohol, Aflatoxine) Infektionen (Hepatitis B, Hepatitis C Viren) Übergewicht, Fettleber (NAFLD, NASH) HCC ist der sechsthäufigste Tumor weltweit Dritthäufigste Todesursache bei Krebs Weltweit > 600.000 neue HCC Fälle pro Jahr Die meisten HCCs werden erst spät entdeckt Schlechte 5‐Jahres‐Überlebensrate der Patienten Limitierte Therapiemöglichkeiten HCC spricht schlecht bis gar nicht auf herkömmliche Zytostatika an Chronische Leberschädigung Fibrose Leberzirrhose Genetische Veränderungen Hepatozelluläres Karzinom HCC Wolfgang Mikulits Institut für Krebsforschung , Univ. Klinik f. Innere Medizin I Epidemiologie des HCC Fälle pro 100.000 keine Daten keine Angabe Wolfgang Mikulits Institut für Krebsforschung , Univ. Klinik f. Innere Medizin I Ätiologie des HCC Aflatoxin Alkohol NASH HBV/HCV Hepatitis Fettleber Fibrose 250 Mio Fälle Hepatitis B 180 Mio Fälle Hepatitis C 150 Mio Fälle Alkohol 350 Mio Fälle NASH weltweit Zirrhose HCC 70 Mio Fälle weltweit ca 650.000 neue Fälle pro Jahr weltweit Chronische Lebererkrankungen Wolfgang Mikulits Institut für Krebsforschung , Univ. Klinik f. Innere Medizin I Entstehung von Lebermetastasen bei Darmkrebs Darmkrebs Entwicklung (Jahre bis Jahrzehnte) Infiltrations‐ fähigkeit und Kolonisierung Latenzzeit (Monate) Lebermetastasen Lungenmetastasen Adenom Invasiver Krebs Kolorektale Karzinome benötigen oft Jahrzehnte bis sie sich zu lokal invasiven Tumoren entwickeln, aber wenn sie diese Stufe erreicht haben, ist die Wahrscheinlichkeit von Lebermetastasen (und weniger häufig Lungenmetastasen) stark erhöht. Wolfgang Mikulits Institut für Krebsforschung , Univ. Klinik f. Innere Medizin I Behandlungsmöglichkeiten bei HCC HCC Stadium 0 Stadium A ‐ C Stadium D Sehr frühes Stadium (0) Frühes Stadium (A) Zwischenstadium (B) Fortgeschrittenes Stadium (C) Einzeltumor < 2cm 1 bis 3 Tumore < 3cm, PS 0 Multiple Tumore, PS 0 Gefäßinvasion, N1, M1, PS 1‐2 Einzeltumor Endstadium (D) 3 Knoten < 3cm Pfortaderdruck/Bilirubin Erhöht Normal Resektion damit verbundene Krankheiten Nein Ja Lebertransplantation RFA Heilbehandlung TACE Sorafenib Palliativbehandlung Symptomatische Behandlung Barcelona(BCLC)‐Klassifikation für HCC. M, Metastasenklassifikation; N, Lymphknotenklassifikation; PS, Behandlungsstatus; RFA, Radiofrequenzablation; TACE, Transarterielle Chemoembolisation Wolfgang Mikulits Institut für Krebsforschung , Univ. Klinik f. Innere Medizin I Überlebensrate von HCC Patienten HCC Frühes Stadium Zwischenstadium Chirurgischer Eingriff, lokale Entfernung 5‐Jahres‐Überleben: 50–70% TACE Fortgeschrittenes Stadium Endstadium Sorafenib 50% Überleben: 6‐16 Monate Überleben < 3 Monate Wolfgang Mikulits Institut für Krebsforschung , Univ. Klinik f. Innere Medizin I Sorafenib hemmt Proliferation und Angiogenese Tumorzelle Endothelzelle autokriner Zyklus EGF/HGF VEGF PDGF‐b parakrine Stimulation VEGFR‐2 PDGFR‐b Apoptose RAF RAF Sorafenib Mitochondrium Mitochondrium MEK ERK Zellkern EGF/HGF PDGF VEGF Proliferation Überleben Apoptose MEK Sorafenib Angiogenese ERK Zellkern Wolfgang Mikulits Institut für Krebsforschung , Univ. Klinik f. Innere Medizin I Differenzierung Proliferation Migration Experimentelle Krebsforschung am HCC Wolfgang Mikulits Institut für Krebsforschung , Univ. Klinik f. Innere Medizin I Leberkrebsmodelle Zell‐Linien (biomedizinische Studien) Genetische Modifikationen Therapeutisches Ziel Präklinische Tiermodelle, Gen‐veränderte Mäuse und Xenotransplantationen Mechanistische Studien Interventionsstudien Brückenschlag zwischen Grundlagen‐ und klinischer Forschung Translationelle Forschung Proben des Primärtumors; Korrelation mit klinischen Aufzeichnungen Keine mechanistischen Studien Klinische Studien Wolfgang Mikulits Institut für Krebsforschung , Univ. Klinik f. Innere Medizin I Invasion von Karzinomzellen Karzinom in situ invasives Karzinom EMT Metastase (sekundärer Tumor) MET Zyklen der Epithelial to Mesenchymal Transition (EMT) und dessen Rückführung zur Mesenchymal to Epithelial Transition (MET) bestimmen die Invasion des Karzinoms und die Metastasenbildung im Ferngewebe Wolfgang Mikulits Institut für Krebsforschung , Univ. Klinik f. Innere Medizin I TGF‐: Pro‐ und anti‐onkogene Funktionen TGF‐β Zellmembran ? Smad2 Smad3 P Smad2 Smad3 P Smad2 Smad4 P Smad3 Smad4 P P Zellkern Wachstumsarrest & Apoptose & Differenzierung (Tumor‐unterdrückender Arm) Proliferation & EMT Invasion & Metastasen (Tumor‐unterstützender Arm) TGF‐β ist ein Hauptregulator der Leberfibrose TGF‐β ist ein wichtiger Auslöser für EMT TGF‐β Signale / Ausschüttung sind bei > 50% der HCC Patienten aktiviert Wolfgang Mikulits Institut für Krebsforschung , Univ. Klinik f. Innere Medizin I Expression von Axl in humaner hepatozellulärer EMT Epitheliale Zelle Mesenchymale Zelle Isolation von HCC Zellen 3p 3sp Gen Verhältnis 3sp/3p PROS1 0.05 Gas6 8.69 Axl 30.88 Mer 0.72 Tyro3 0.46 Liganden Gas6 Protein S Immunoglobulin‐ ähnliche Domänen Rezeptoren Tyro3 Axl Mer FNIII Domänen PTK Domäne Wolfgang Mikulits Institut für Krebsforschung , Univ. Klinik f. Innere Medizin I Korrelation zwischen Axl Expression und Überleben von HCC Patienten Axl hoch geringeres Überleben 14‐3‐3 zeta hoch geringeres Überleben pSmad3L hoch geringeres Überleben Wolfgang Mikulits Institut für Krebsforschung , Univ. Klinik f. Innere Medizin I Synergismus von Axl und TGF‐ in EMT und HCC Invasion Axl Axl Tumor Suppression Invasion + Metastasierung Axl 14‐3‐3‐z Smad3 TGF‐β RI RII TGF‐β Gas6 TGF‐ JNK P Smad3 P PL Smad3 Wachstumsarrest & Apoptose Invasion & Metastasierung Axl ist ein neuer therapeutischer Ansatz der TGF‐–abhängigen HCC Entwicklung Wolfgang Mikulits Institut für Krebsforschung , Univ. Klinik f. Innere Medizin I Axl ist ein vielversprechendes Zielgen in der HCC Therapie Die Intervention mit Axl bedeutet, dass der Tumor‐förderende Arm von TGF‐β gehemmt wird Wolfgang Mikulits Institut für Krebsforschung , Univ. Klinik f. Innere Medizin I Präklinische Versuche für die Hemmung von Axl in der Krebstherapie Test von Axl Inhibitoren in Gas6‐ abhängigen und Gas6‐unabhängigen Axl‐Signalwegen Axl knockout durch CRISPR/Cas9 PTK Domäne R428 TP‐0903 Bosutinib Cabozantinib Foretinib Xenotransplantat – pSmad3 Wolfgang Mikulits Institut für Krebsforschung , Univ. Klinik f. Innere Medizin I sAxl ist ein neuer Biomarker für HCC im Frühstadium lösliches Axl (sAxl) Extrazelluläre Domäne (EZD) sAxl Ausschüttung ins Blut sAxl messbar mittels ELISA PTK Domäne Durchschittliche Überlebensrate bei HCC niedrige sAxl Werte (88 – 56 Monate) Überleben in % hohe sAxl Werte (25 – 37 Monate) Zeit (Monate) Wolfgang Mikulits Institut für Krebsforschung , Univ. Klinik f. Innere Medizin I Multicenterstudie von sAxl in HCC (Europa und China, n = 561) sehr frühes HCC (BCLC 0) Erhöhte sAxl‐Werte bei sehr frühen Stadien des HCC (BCLC‐0) sAxl außergewöhnlich hohe diagnostische Sensitivität höher als AFP („gold standard“) Diagnostischer Wert sogar noch besser in Kombination mit AFP 80% 80.8% 76.9% 100% 80% 60% 40% 20% 0% 38.5% true positives Erkennt nur HCC (keine Erhöhung von sAxl bei Brust‐, Eierstock‐ oder Darmkrebs, inklusive Metastasen) Wolfgang Mikulits Institut für Krebsforschung , Univ. Klinik f. Innere Medizin I sAxl in CLD und HCC: Multizentrische Studie (Europa und Japan, n = 1078) NASH Aflatoxin Alkohol HBV/HCV Hepatitis Fettleber Fibrose Zirrhose HCC Chronische Lebererkrankungen Adenome (benign) Cholangiozelluläre Karzinome (CCA) (ca 10% der Lebertumore) Wolfgang Mikulits Institut für Krebsforschung , Univ. Klinik f. Innere Medizin I sAxl Multicenterstudie bei CLD und Lebertumoren sAxl ist nicht erhöht bei CLDs sAxl Schwellenwert: 50.07ng/mL Sensitivität: 83.0% Spezifität: 86.5% sAxl erkennt HCC (mit und ohne Leberzirrhose), somit kann es zur Früherkennung eingesetzt werden sAxl kann zwischen Adenomen, CCA und HCC unterscheiden (im Gegensatz zu AFP) sAxl kann als diagnostischer Biomarker für die Verlaufskontrolle von CLD zur Zirrhose und zum HCC eingesetzt werden Wolfgang Mikulits Institut für Krebsforschung , Univ. Klinik f. Innere Medizin I HCC Früherkennung von chronischen Lebererkrankungen Hepatitis Fettleber Fibrose CLDs (ca. 700 Mio Fälle) Zirrhose Vorstufe zum Tumor! Hohes Risiko! 70 Mio Fälle HCC RISIKO sAxl erhöht! HCC Früherkennung durch Screening chronischer Lebererkrankungen mittels sAxl kurative Therapie ! Wolfgang Mikulits Institut für Krebsforschung , Univ. Klinik f. Innere Medizin I Zusammenfassung Das HCC ist ein aggressives Karzinom mit zunehmender Inzidenz Das HCC wird oft spät diagnostiziert Die therapeutischen Möglichkeiten sind in späteren Stadien sehr limitiert Unsere Studien zeigen, dass die TGF‐Axl Signal‐Achse ein vielversprechendes Ziel für die Therapie des HCC darstellt Unsere Studien zeigen, dass sAxl ein neuer, sensitiver diagnostischer Biomarker für die Früherkennung des HCCs ist (kurative Therapie möglich) Wolfgang Mikulits Institut für Krebsforschung , Univ. Klinik f. Innere Medizin I Forschungsgruppe Lisa Bierbaumer Mirko Dengler Teresita Flores Christine Haider Heidemarie Huber Petra Koudelková Michaela Petz Patrick Reichl Irene Scharf Roland Wagner Gerhard Weber Philipp Wittmann Danke ! Herzfelder‘sche Familienstiftung Wolfgang Mikulits Institut für Krebsforschung , Univ. Klinik f. Innere Medizin I
