Krebs-Biomarker - DiagnostikNet | BB
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Krebs-Biomarker Wo stehen wir? Bösartige Erkrankungen in Westeuropa: Inzidenz und Mortalität1 Männer Frauen Brust Kolon und Rektum Lunge Prostata Blase Magen Non-Hodgkin Lymphom Haut-Melanom Leukämie Niere etc. Mundhöhle Corpus uteri Pankreas Ovar etc. Pharynx Gehirn, Nervensystem Cervix uteri Ösophagus Larynx Leber Testis Multiples Myelom Schilddrüse Hodgkin Lymphom Nasopharynx 100 Inzidenz Mortalität 80 60 40 20 0 20 40 60 80 GLOBOCAN 2002, IARC 1altersstandardisierter Anteil pro 100.000; www-dep.iarc.fr/GLOBCAN 100 Anwendungsfelder von Krebs-Biomarkern • • • • • Dispositionsdiagnostik Screening - Früherkennung Diagnose nach Auftreten von Symptomen Prädiktion einer Therapieempfindlichkeit/-Resistenz Verlaufskontrolle – Rezidiv nach intendierter kurativer Therapie – Therapieresistenz Auf jedem Feld gibt es für einzelne Tumorentitäten Beispiele erfolgreicher Anwendungen Genotyp - Phänotyp-Korrelation in der Tumorentwicklung Funktioneller Phänotyp Phänotyp I Medikamentenempfindlichkeit Invasion, Metastasierung Phänotyp I Biochemischer Pänotyp (mRNA/Protein/PTM) Pfade/Muster Genom 1 Phänotyp II 2 3 4 Phänotyp II 5 6 7 8 Phänotyp III 9 10 Genomische Veränderungen 11 12 Ebenen der In-vitro-Tumordiagnostik • • • • • Genom Epigenom Transkriptom Proteom PTMom – Tyrosinphosphorylierung – Glykosylierung – Proteolyse • Metabonom Auf fast jeder Ebene gibt es für einzelne Tumorentitäten Beispiele erfolgreicher Anwendungen Monoklonaler Ursprung von Tumoren Normogammaglobulinämie Polyklonale Gammopathie In der Serumeiweißelektrophorese stellen sich die Gammaglobuline normalerweise als breite Fraktion dar, da Antikörper von vielen verschiedenen Plasmazellklonen gebildet werden. Das Plasmozytom ist ein monoklonaler Tumor. Die dadurch verursachte monklonale Gammopathie äußert sich in der Elektrophorese als schmalbasiger Gipfel. Monoklonale Gammopathie Klonale Evolution der Tumorstammzelle N N T1 T1 T1+2 T1+2 T1+2 +3 T1+2 +3 N T1 T1+2 T1+2 +3 N T1 T1+2 T1+2 +3 prämaligne prämaligne maligne Die Konsequenzen für Zellzahl und Differenzierung sind nicht dargestellt. Die Zahlen beziehen sich auf Ereignisse, die in zeitlicher Folge auftreten und die gemeinsam die maligne Entartung herbeiführen. Die graue Form unterhalb der Stammzelle symbolisiert die Stammzellnische. The Genomic Landscapes of Human Breast and Colorectal Cancers DNA-Sequenz von 11 kolorektalen Karzinomen und 11 Mammakarzinomen DNA-Sequenz von 20 857 Transkripten von 18 191 Genen 1 718 der 18 191 (9,4%) Gene hatten mindestens eine Mutation (‚non-silent‘) Insgesamt 280 CAN-Gene, jeweils 140 für kolorektale Karzinome und Mammakarzinome Wood et al. (2007). Science 318, 1108 Passenger Mutation Rates observed number of non-synonymous mutations of type k (e.g. C>G) Obs - Exp = Σ (n k - tk k observed number of mutations of type k (e.g. C>G) theoretical number of non-synonymous mutations of type k (e.g. C>G) Nk) Tk theoretical number of all mutations of type k (e.g. C>G) Greenman et al. (2007). Nature 446, 153 Genomweite Mutationsanalysen in Tumoren des Menschen 1 Mamma-Ca1 kolorektales Ca1 Pankreas-Ca2 Glioblastom3 Zahl untersuchter Tumoren/ Zelllinien 114 114 24 22 mutierte Gene, gesamt 1137 848 1327 6855 CAN-Gene, gesamt 140 140 856 43 mutierte Gene pro Tumor 84 76 48 47 mutierte CANGene pro Tumor 14 15 ?7 ?7 Sjöblom et al. (2006). Science 314, 268; Wood et al. (2007). Science 318, 1108 Jones et al. (2008). Science 321, 1801 3 Parsons et al. (2008). Science 321, 807 4 mutierte Gene in weiteren 24 Tumoren analysiert 5 ohne Tumor Br27P mit extrem hoher Mutationsrate 6 Zahl der Gene, die mindestens in 2 Tumoren mutiert waren 7 Abgrenzung von Pathways 2 Genomweite Mutationsanalysen in Tumoren des Menschen 1 Mamma-Ca1 kolorektales Ca1 Pankreas-Ca2 Glioblastom3 Zahl untersuchter Tumoren/ Zelllinien 114 114 24 22 mutierte Gene, gesamt 1137 848 1327 6855 CAN-Gene, gesamt 140 140 856 43 mutierte Gene pro Tumor 84 76 48 47 mutierte CANGene pro Tumor 14 15 ?7 ?7 Sjöblom et al. (2006). Science 314, 268; Wood et al. (2007). Science 318, 1108 Jones et al. (2008). Science 321, 1801 3 Parsons et al. (2008). Science 321, 807 4 mutierte Gene in weiteren 24 Tumoren analysiert 5 ohne Tumor Br27P mit extrem hoher Mutationsrate 6 Zahl der Gene, die mindestens in 2 Tumoren mutiert waren 7 Abgrenzung von Pathways 2 Veränderte Kopienzahl in kolorektalen Karzinomen und Mammakarzinomen des Menschen Insgesamt 614 Amplifikationen und 463 homozygote Deletionen Durchschnittliche Zahl an veränderten Kopienzahlen Mamma-Ca: 7 HDs und 11 Amplifikationen Kolorektale Karzinome: 4 HDs und 3 Amplifikationen Leary et al. (2008). PNAS 105, 16224 Jeder Tumor ist ein Individuum Mutationen im Phosphatidylinositol-3-OH-Kinase Signalweg in kolorektalen Karzinomen In 97% aller untersuchten Tumoren war jeweils nur eine Komponente des Signalwegs betroffen. Parsons et al. (2005). Nature 436, 792 Durch Genmutationen veränderte Pfade und Prozesse in Pankreaskarzinomen (I) Prozess bzw. Pfad Anteil an Tumoren mit wenigstens einem mutierten Gen im Pfad Beispiele mutierter Gene Apoptose 100% CASP10, VCP Kontrolle von DNASchäden 83% ERCC4, ERCC6, TP53 Regulation der G1/SPhasen-Transition 100% CDKN2A, FBXW7, CDH1 Hedgehog-Signalweg 100% TBX5, SOX3, GLI1, GLI3 Homophile Zelladhäsion 79% 5 Cadherin-Gene, 9 Protocadherin-Gene Integrin-Signalweg 67% 3 Integrin-α-Gene, 3 Laminin-α-Gene, FN1, ILK 2 Jones et al. (2008). Science 321, 1801 Durch Genmutationen veränderte Pfade und Prozesse in Pankreaskarzinomen (II) Prozess bzw. Pfad Anteil an Tumoren mit wenigstens einem mutierten Gen im Pfad Beispiele mutierter Gene JAK-Signalweg 96% MAP4K3, TNF, ATF2 KRAS-Signalweg 100% KRAS, MAP2K4, RASGRP3 Regulation des invasiven Wachstums 92% 3 ADAM-Gene, ADAMTS15 von kleinen GTPasen abh. 79% Signale (ohne RAS) AGHGEF7, ARHGEF9, CDC42BPA TGF-β-Signalweg 100% TGFR2, BMPR2, SMAD3, SMAD4 WNT/Notch-Signalweg 100% MYC, PPP2R3A, WNT9A, TSC2, GATA6, TCF4 2 Jones et al. (2008). Science 321, 1801 Disposition Der positve prädiktive Wert einer definierten Störung eines Pfades hängt von der Wahrscheinlichkeit nachfolgender Ereignisse ab N N T1 T1 T1+2 T1+2 +3 T1+2 P1 T1+2 +3 P2 N T1 T1+2 T1+2 +3 N T1 T1+2 T1+2 +3 prämaligne prämaligne maligne Korrelation zwischen Mutationen in Codons des RETGens und dem Phänotyp von Erkrankungen mit erblichem medullärem Schilddrüsenkarzinom MEN2B 918 883 804+806 804+904 MEN2A 635 637 FMTC 609 611 618 620 634 790 791 V804L 891 532 533 630 768 V804M 844 912 Kouvaraki et al. (2005). Thyroid 15, 531 RET-Mutationen: Risiken für Medulläres Schilddrüsenkarzinom Tab. 5.6. RET-Mutationen: Risiken für Medulläres Schilddrüsenkarzinom Hohes Risiko Gruppe 1 Höheres Risiko Gruppe 2 Höchstes Risiko Gruppe 3 Mutiertes Codo n 609, 768, 790, 791, 804, 891 611, 618, 620, 634 883, 918 Klinischer Subtyp (prozentualer Anteil in jeweiliger Risikogruppe MEN2A (11%) FMTC (33%) nicht klassifiiert (56% ) MEN2A (68%) FMTC (14%) nicht klassifiziert (18% ) MEN2B (100% ) FMTC, familial medullary thyroid carcinoma; MEN, multiple endokrine Neoplasie Kuvaraki et al. (2005). Thyroid 15, 531 Richtlinien zur Therapie von MEN Typ 1 und Typ 2 Gruppe 1: Thyreoidektomie im Alter von 5 - 10 Jahren (kein Konsens) Gruppe 2: Thyreoidektomie im Alter von 5 Jahren Gruppe 3: Thyreoidektomie im Alter von 6 Monaten Brandi et al. (2001). J. Clin. Endocrinol. Metab. 86, 5658 Penetranz von Brustkrebs bei Carrieren von BRCA1- und BRCA2-Mutationen in einer Bevölkerungsgruppe von Ashkenazi-Juden Penetranz im Alter von 70 Jahren BRCA1* 46 % BRCA2* 26 % * 185delAG and 5382insC ** 6174delT Satopagan et al. (2001). Cancer Epidemiol. Biomarkers Prev. 10, 467 Kandidatengene in Loci, die mit Suszeptibilität für Prostatakarzinom assoziiert sind Gen (vemutete) Funktion des Genprodukts Zitation HNF1B CTBP2 JAZF1 Transkriptionsfaktor (Homöodomäne) transkriptioneller Repressor transkriptioneller Repressor, Fusionspartner des SUZ12-Gens in Endometriumkarzinomen Assoziation mit Innenseite der Zellmembran; Regulation von Integrinen(?) Cytokin Cadherin 13, Zelladhäsion Seminalprotein intrazellulärer Transport Kallikrein-Proteinase 1 1 1 CPNE3 IL16 CDH13 MSMB LMTK2 KLK3 1) Thomas et al., 2008. 2) Eeles et al., 2008. 1 1 1 1,2 2 2 Voraussetzungen für eine sinnvolle Dispositionsdiagnostik bei radikalen therapeutischen Maßnahmen: hohe Penetranz bei geringerer Pentranz: effektive und vertretbare Folgediagnostik Therapierbarkeit Screening Frühdiagnose Trend der Mortalität an Brustkrebs in Westdeutschland zwischen 1952 und 1995 25 20 15 10 5 0 1950 !55 !60 !65 !70 !75 !80 Calender Year !85 !90 !95 Becker & Wahrendorf (1998). Krebsatlas der Bundesrepublik Deutschland. Trend der Mortalität am Zervixkarzinom in Westdeutschland zwischen 1952 und 1995 12 10 8 6 4 2 0 1950 !55 !60 !65 !70 !75 !80 !85 !90 !95 Calender Year Becker & Wahrendorf (1998). Krebsatlas der Bundesrepublik Deutschland. Bösartige Erkrankungen in Westeuropa: Inzidenz und Mortalität1 Männer Brust Kolon und Rektum Lunge Prostata Blase Magen Non-Hodgkin Lymphom Haut-Melanom Leukämie Niere etc. Mundhöhle Corpus uteri Pankreas Ovar etc. Pharynx Gehirn, Nervensystem Cervix uteri Ösophagus Larynx Leber Testis Multiples Myelom Schilddrüse Hodgkin Lymphom Nasopharynx 100 Frauen * * * * * * * Inzidenz Mortalität 80 60 40 20 0 20 40 60 80 100 GLOBOCAN 2002, IARC * Programme zur Frühdiagnose 1altersstandardisierter Anteil pro 100.000; www-dep.iarc.fr/GLOBCAN Fäkaler okkulter Bluttest (FOBT) Faekaler Bluttest Dänemark 3 England 2 9,8 % 1,7 - 0,5 % 2,1 - 1,2 % 33 % – – 21 % – 18 % 41 % 15 % 39 % 8 - 17 % 31 - 49 % 9,9 - 17,1 % 43 - 55 % Ergebnisse USA Positivitätsrate Senkung der •Darmkrebssterblichkeit bei jährl. Screeningangebot 2-jährl. Screeningangebot a) gesamte Gruppe b) bei mind. 1x Teilnahme •Darmkrebshäufigkeit bei jährl. Screeningangebot 2-jährl. Screeningangebot Positiver Vorhersagewert für Darmkrebs für größere Adenome od. Krebs 1 2 3 4 1,4 20 % 17 % 1,9 bzw. 2,7 % 20 - 32 % Mandel et al. (1993). N. Engl. J. Med. 328, 1365-1371 Hardcastle et al. (1996). The Lancet 348, 1472-1477 Kronborg et al. (1996). The Lancet 348, 1467-1471 Mandel et al. (2000). N. Engl. J. Med. 343, 1603-1607 HUBERT HORATIO HUMPHREY BRIEF REPORT: MOLECULAR BIOLOGY AND THE EARLY DETECTION OF CARCINOMA OF THE BLADDER — THE CASE OF HUBERT H. HUMPHREY RALPH H. HRUBAN, M.D., PETER VAN DER RIET, M.D., YENER S. EROZAN, M.D., AND DAVID SIDRANSKY, M.D. May 1967 August 1976 hematuria, cytoscopy cytology → no evidence of cancer recurent hematuria biopsy → infiltrading carcinoma of the bladder P53 mutation identified January 13, 1978 Humphrey died of bladder cancer N. Engl. J. Med. 330, 1276-1278 (1994) Stool Pancreatic juice Urine Sputum Single cells DNA RNA Proteins Methylation Mutations Expression Posttranslational pattern modifications Lumen of large bowel Lumen Basal lamina Single proliferative cell Lumen Adenoma Dysplasia Lumen Carcinoma in-situ Lumen Carcinoma Invasion of Invasion of blood vessels lymphatic vessels Mutations in Tumour Detected by Primer-Mediated RFLP Analysis and Corresponding Stool Samples Analyzed by Mutant-Enriched PCR Case 1 3 4 9 10 13 14 16 17 19 22 23 24 25 33 40 54 62 83 88 90 91 94 96 Tumour mutation at codon 12 Tumour mutation at codon 13 GAT TGT GTT GTT GCT GCT GCT GAC3 GTT GTT TGC GTT GAC GAT GAC GAC GTT 1 Already detected by primer-mediated RFLP analysis 2 Mutant signal with weak intensity compared to the corresponding wild-type signal Mutation in stools at codon 12 Mutation in stools at codon 13 GAT1 TGT GTT 2 GAT GCT GCT 2 GCT GAC GTT n.d.4 TGC GTT GAT GAC GAT GAC GTT 3 Detected by mutant enriched PCR only 4 Not done Nollau et al. (1996). Int. J. Cancer 66, 332-336 Charakterisierung von Patienten mit KRAS-Mutations in Stuhlproben 1 2 3 Case Age Sex 1 3 16 17 19 22 24 25 40 54 62 88 91 94 96 71 69 53 58 67 57 68 44 81 40 49 80 68 89 73 F M F F F F F F F F M M F F F Tumor localization Staging1 Diameter (cm) Rectum Rectum Rectum Cecum Sigmoid colon C. ascendens Rectum Rectum Rectum Rectum C. ascendens Rectum Rectum C. ascendens Rectum T2N0M0 T3N0M0 T3N2M0 T3N3M1 Adenoma T3N2M0 T3N1M1 T3N0M0 T3N1M0 T3N0M0 T3N1M0 T3N0M0 T3N2M0 T3N0M0 T3N2M0 5 5 4.5 n.a.3 3.5 4 5.5 5.5 4 5 4 5 4.5 3 2.5 Pathological staging according to TNM classification and WHO recommendations, respectively (Kronborg, 1993) C, colon.-B-cell type Not available Nollau et al. (1996). Int. J. Cancer 66, 332-336 Mutations in KRAS- und PIK3CA-Genen KRAS Exon I II Codon 12/13 III IV Codon 61 PIK3CA Tumor Fraction mutated Colon 74/234 (32%) Brain 4/15 (27%) Gastric 3/12 (25%) Breast 1/12 (8%) Lung 1/24 (4%) p85 8% RBD C2 Helical 47% Kinase 33% Mutationen in TP53- und APC-Genen p53 248 273 175 245 249 282 I II III IV V APC Point mutations Deletions/Insertions Exon 1-14 653 1000 Exon 15 1500 2843 (AS) Massively parallel sequencing has the potential to identify the compendium of rare subclones of genetic variants that may exist in human tumors in an unbiased fashion, unlike more conventional genotyping methods that require a priori knowledge of mutations. Campbell et al. (2008). PNAS 105, 13081 Ultra-deep Sequencing: Illumina Ultra-deep Sequencing: Roche 454 Applied Biosystems SOLiD Sequencer Progressionsmodell der kolorektalen Karzinogenese („Vogelgram“) P53Mutation Ca. 50% APCMutation >90% KRASMutation 30-40% PIK3CAMutation 32% andere Veränderungen normales Epithelium hyperproliferatives Epithelium frühes Adenom mittleres Adenom spätes Adenom Carcinoma in-situ invasives Karzinom Fearon & Vogelstein, 1990, Cell 91, 759 ergänzt um Daten von Samuels et al. (2004). Science 304, 554 Tab. 5.8. APC- und KRAS-Mutationen in nicht-malignen kolorektalen Läsionen Läsion Anteil APCMutationen [%] Anteil KRASMutationen [%] 0 82 0 22 25 100 hyperplastische Polypen dysplastische Polypen nicht-dysplastische aberrante Crypten-Foci (ACFs) Jen et al. (1994). Cancer Res. 54, 5523 KRAS Codons 12 and 13 of siPCR-Processed DNA from Pancreatic Juice Chronic pancreatitis Carcinoma 1 2 GGT GGT GGC GGC 1 2 CGT GCT GGC GGC 3 4 GGT CGT GGC GGC 3 4 CGT CGT GGC GGC 5 6 GGT GGT GGC GGC 5 6 GCT GTT GGC GGC 7 8 GGT GGT GGC GGC 9 GGT GGC siPCR, subtractive iterative polymerase chain reaction; Wild-type sequence GGT, GGC Fischer et al. (2001). Lab. Invest. 81, 827 Prädiktive Biomarker im Tumorgewebe Prädiktive Biomarker im Tumorgewebe Tumorzellen • DNA - primäre Therapieentscheidung - Resistenz • RNA • Proteine • posttranslationale Modifikationen Tumorstroma • RNA genomische Veränderung molekulare Therapie Biomarker molekulare Therapie HER2/NEU Herceptin HER2/NEUBiomarker Herceptin BCR-ABL Imatinib (Gleevec) BCR-ABLBiomarker Imatinib (Gleevec) Nachweis von Leukämiezellen bei CML durch qRT-PCR Ideale Genotyp - Phänotyp-Korrelation für einen prädiktiven Biomarker Funktioneller Phänotyp Medikamentenempfindlichkeit Invasion, Metastasierung Phänotyp Biochemischer Phänotyp (mRNA/Protein/PTM) Pfade/Muster Phänotyp Genom Genomische Veränderung Algorithmus zum Nachweis des HER2/NEU-Proteins (Produkt des ERBB2-Gens) Tumor (invasiver Anteil) Immunhistochemischer Nachweis des HER2/NEU-Proteins mit validiertem Test Positiv (definiert als einheitliche intensive Membranfärbung von > 30% der invasiven Tumorzellen) Zweifelhafter Befund (IHC 2+) Negativ (ICH 0 oder 1+) Testung auf ERBB2-Amplifikation mit validiertem Test Positiv Zweifelhafter Befund Negativ nach den Richtlinien der „American Society of Clinical Oncology“ und des „College of American Pathologists“ (Wolff et al. (2007). J. Clin. Oncol. 25, 118) Algorithmus zum Nachweis des HER2/NEU-Proteins (Produkt des ERBB2-Gens) Tumor (invasiver Anteil) Testung auf ERBB2Amplifikation mit validiertem FISH-Assay Positiv (FISH-Quotient > 2,2 oder ERBB2-Kopienzahl > 6,0) Zweifelhafter Befund (FISH-Quotient 1,8–2,2 oder ERBB2-Kopienzahl 4,0–6,0) Negativ (FISH-Quotient < 1,8 oder ERBB2-Kopienzahl < 4,0) FISH-Testung weiterer Zellen oder immunhistochemischer HER2/NEU-Nachweis Zweifelhafter Amplifikationsbefund nach den Richtlinien der „American Society of Clinical Oncology“ und des „College of American Pathologists“ (Wolff et al. (2007). J. Clin. Oncol. 25, 118) Voraussetzungen für den genotypischen Nachweis therapeutisch relevanter Proteinfunktionen Mutation Amplifikation Proteinmenge x Transkription Proteinfunktion Proteinfunktion Mutationen des EGFR-Gens in Lungenkarzinomen Exon 18-21: seltene Missense-Mutationen Exon 18: G719X Exon 20: Insertionen 4% 5% 6% 44% Exon 21: L858R Exon 19: Deletionen 41% Die Mutationen werden hauptsächlich in Adenokarzinomen von Frauen aus Ostasien ohne TabakrauchExposition gefunden (Shigematsu & Gazdar (2006). Int. J. Cancer 118, 257). Uramoto & Mitsudomi (2007). Br. J. Cancer 96, 857 Somatische Mutationen als Targets für die molekulare Therapie maligner Tumoren Zielgen Tumor Therapeutikum BCR-ABL CML Imatinib (Gleevec) KIT GIST Imatinib (Gleevec) ERBB (EGFR) NSCLC Gefinitib (Iressa) Erlotinib (Tarcera) CRC, NSCLC Cetuximab (Erbitux) ERBB2 (EGFR2, HER2) Mamma-Ca Trastuzumab (Herceptin) E2-Rezeptor Mamma-Ca Tamoxifen Nachweis somatischer Mutationen für die molekulare Therapie maligner Tumoren Zielgen Tumor Therapeutikum Test BCR-ABL CML Imatinib (Gleevec) Cytogenetik, BCR-ABL quantitative PCR KIT GIST Imatinib (Gleevec) Expression von KIT (?) ERBB (EGFR) NSCLC Gefinitib (Iressa) Erlotinib (Tarcera) IHC, FISH, Sequenzierung (?) CRC, NSCLC Cetuximab (Erbitux) IHC (?) ERBB2 (EGFR, HER2) Mamma-Ca Trastuzumab (Herceptin) IHC + FISH (Hercep-Test) E2-Rezeptor Mamma-Ca Tamoxifen Aromatase-Hemmer Bioch. Rezeptorbestimmung (FISH? PCR?) Tyrosinkinasen als zentrale Targets einer gezielten molekularen Therapie: Wie können wir die Aktivität von Tyrosinkinasen im Tumorgewebe beurteilen? PDGFβ - Receptor Signaling SH2 - Domains • modular binding domains • ~ 115 domains in human • pTyr-N1-N2-Ψ3-N4-N5-N6 • KD = 0.1 -1.0 µM • phospho-specific sensors • probes for SH2-profiling modified from Waksman et al., Cell, 1993 SRC-SH2 domain SH2-Profiling in breast cancer mRNA-Expressionsmuster Clusteranalyse Pfadanalyse mRNA-Expressionsanalytik in Mammakarzinomen 80 Percentage of patients 60 40 Patients who would be cured by surgery and radiotherapy alone but receive unneccessary adjuvant treatment 20 0 20 Patients who need adjuvant treatment Current predictive Microarray criteria analysis van t´Veer et al. (2002). Nature 415, 530 St. Gallen Guidelines Goldhirsch et al. (2005). Ann. Oncol. 16, 1569 Gain in Predictive Accuracy by the 70 Gene Signature1 for Survival in Breast Cancer 1Van‘t Veer et al. (2002). Nature 415, 530 Dunkler et al. (2007). Eur. J. Cancer 42, 745 Gene Expression Signatures in Breast Cancer Massague et al. (2007). N. Engl. J. Med. 356, 294 Therapieresistenz Mit einer Resistenz gegen Imatinib-Therapie assoziierte Mutationen in der Bcr-Abl-Kinasedomäne T3151/A/D F382L F311L/I/V F317L/I G383D C3056 G321E L384M V253L L324Q L298V L248V L387F/M M343T P288H M388L A344V E453Q/K/A/V G250E/A/F E292V S348L V289/VI A397P E450Q/Q/K Q252H/R A350V Q447R G238E Y253H/F K357R H396R/P S417Y F4889 E255K/V P B E275K M244V D241G M237I D276G T277A E279K E281A K285N A C M351T/L V379I E355G/O S438C E459K/Q L364I F358V/C/D/I Map of Bcr-Abl kinase domain mutations associated with clinical resistance to imatinib. P, P-loop; B, imatinib binding site; C, catalytic domain; A, activation loop. Amino-acid substitutions in green indicate mutations detected in 2-10% and in red in >10% of patients with mutations. (Adapted with permission from Dr. Susan Branford, IMVS, Adelaide, Australia) Meloh & Chuah (2007). Cancer Letters 249, 121 Prädiktive Biomarker in der Zirkulation ? Zidan et al. (2005). Br. J. Cancer 93, 552 Kong et al. (2006). Clin. Chem. 52, 1510 Etablierte und potenzielle biologische Funktionen etablierter Tumormarker Tumormarker funktionelle Gruppe(n) biologische Funktion(en) AFP Protein Oestrogenbindung CA 19-9 Si-Lea Lektinbindung ? CEA Protein, Lex, LactosaminoGlykane Lektinbindung (DC-SIGN, Galectine), Bakterienbindung HCG Protein Hormon PSA Protein Kallikrein-Proteinase TBG Protein Kovalente Bindung von Iodotyrosyl-Resten Zirkulierende Marker der Tumorprogression • zirkulierende Tumor-DNA • Tumorzellen • Proteine/Glykoproteine • posttranslationale Modifikationen - Glykosylierung - Proteolyse • Angiogenesemarker Nature Methods 3, 95 (2006) Zellbiologische Wirkungen von Matrix-Metalloproteinasen und ADAMs Zell-Zell-Interaktion (z.B. E-Cadherin) Rezeptoren und andere Proteine der Zelloberfläche (z.B. FGF-Rezeptor 1) Zell-Matrix-Interaktion (z.B. Laminin) Wachstumsfaktoren, Angiogenesefaktoren, chemotaktisch wirkende Faktoren (z.B. Heparin-bindender EGF, TNFα) Bioaktive ECM-Fragmente (z.B. Tumstatin) Bindungsproteine und andere lösliche Proteine (z.B. IGF-BPs) DC-SIGN Binds Lewis x IGN DC-S In spite of the many candidate biomarkers of angiogenesis tested in preclinical and clinical studies, there are no established methods in routine clinical use to monitor angiogenesis or predict response to antiangiogenic drugs. Sessa et al. (2008). Nat. Clin. Pract. Oncol. 5, 378 Krebs-Biomarker Wo wollen wir hin? Empfohlene Krebs-Biomarker (I)1 Tumor Gewebe Mammakarzinom ER, PR, HER2/NEU Tumormarker nicht empfohlen 21-Gen-RT-PCR (optional) BRCA1, BRCA2 Ovarialkarzinom - CA 125 BRCA1, BRCA2 Kolonkarzinom KRAS2 FOBT CEA Mismatch-RepairGene (HNPCC) APC-Gen (FAP) Pankreaskarzinom - CA 19-9 - 1NCCN-Empfehlungen, Blut Sekrete/Exkrete Genetische Disposition Abfrage vom 25.10.2008; Empfehlungen anderer Institutionen sind speziell ausgewiesen. 2Richtlinien-Empfehlung: van Krieken et al. (2008). Virchows Archiv, ePub Sept. 18 Empfohlene Krebs-Biomarker (II)1 Tumor Gewebe Blut Sekrete/Exkrete Genetische Disposition Lungenkarzinom (NSCLC) EGFR, KRAS Tumormarker nicht empfohlen - Prostatakarzinom - PSA - Schilddrüsenkarzinom, papillär und follikulär - Thyreoglobulin (Tg), Tg-Antikörper TSH - Schilddrüsenkarzinom, medullär RET Calcitonin, CEA RET 1NCCN-Empfehlungen, Abfrage vom 25.10.2008 Empfohlene Krebs-Biomarker (III)1 Tumor Gewebe Blut Sekrete/Exkrete Genetische Disposition Hepatozelluläres Karzinom - AFP - Cholangiozelluläres Karzinom - CEA & CA 19-9 (optional) - Keimzelltumor, nicht seminomatös - AFP, HCG - Blasenkarzinom (Cytologie) „urotheliale Tumormarker“ (optional) - 1NCCN-Empfehlungen, Abfrage vom 25.10.2008 Tumoren ohne empfohlene Krebs-Biomarker Tumor Gewebe Blut Sekrete/Exkrete Genetische Disposition Nierenkarzinom - (LDH) - Magenkarzinom - - CDH1 Kleinzelliges Lungenkarzinom - - - Zervix- und Endometriumkarzinom - - - Gallenblasenkarzinom - - - 1NCCN-Empfehlungen, Abfrage vom 25.10.2008 Ausblick Je effektiver die Therapie, desto größer wird die Bedeutung von Tumormarkern für die Therapiekontrolle. Ausblick Die Zukunft gehört den funktionellen Biomarkern.
