Nye diagnostiske markører for maligne svulster som affiserer de serøse hulrom – nytt fra ESMO

Ben Davidson | des 2018 | Onkologi /hematologi |

Ben Davidson
professor, overlege, ph.d.,
avdeling for patologi,
Oslo universitetssykehus,
Det medisinske fakultetet,
Institutt for klinisk medisin, Universitetet i Oslo

Eggstokkreft (ovarial cancer; OC), bestående vesentlig (> 90 %) av adenokarsinomer, er den mest dødelige gynekologiske kreftformen. Dette skyldes i stor grad diagnostisering i sent stadium og kjemoterapiresistens. Det sistnevnte kan være tilstede allerede ved diagnosetidspunkt (primær eller intrinsik resistens) eller utvikle seg ved sykdomsprogresjon.1,2

En annen vesentlig faktor som bidrar til vanskeligheten med å behandle ovarial cancer, er tumorheterogenitet. Denne er diktert av 4 hovedfaktorer, hvorav noen er overlappende:
Histologisk type
Klonalitet og heterogenitet langs tumorprogresjon
Økende kjemoresistens
Tumorvekst i serøse væsker

Histologisk type
Det er i dag universell forståelse for at ovarialt karsinom består av 5 cancertyper som er helt forskjellige på de morfologiske, immunhistokjemiske og molekylære nivåene – høygradig serøst, lavgradig serøst, klarcellet, endometrioid og mucinøst adenokarsinom (HGSC, LGSC, CCC, EC, MC). HGSC utgjør 70 % av tilfellene.3 Forskjellene mellom disse entitetene dikterer det kliniske forløpet og behandlingsstrategien.

Studier av biologiske terapeutiske mål eller prognostiske faktorer må derfor fokusere på én histologisk type heller enn å blande dem, noe som ofte har vært gjort i tidligere studier. Et eksempel på forskjeller med klinisk relevans blant disse histologiske typene er ekspresjon av hormonreseptorer.4

Klonalitet og heterogenitet ved tumorprogresjon
Genomisk variasjon innen én histologisk entitet er vel kjent og er blitt rapportert å ha klinisk relevans ved både HGSC5,6 og i CCC.7 Det har imidlertid vært lite enighet om måten tumorene skulle grupperes for at klassifikasjonen blir klinisk informativ. For eksempel, HGSC ble delt i 4 sub-grupper (differentiated, immunoreactive, mesenchymal, proliferative) i TCGA-studien,5 men ble delt i 5 sub-grupper med fokus på epiteliale versus mesenchymale/stamcelletrekk i Tans studie.6

Studier som har sammenliknet genetiske trekk ved karsinomer biopsert i forskjellige anatomiske lokalisasjoner eller prøver tatt på forskjellige tidspunkter langs det kliniske forløpet, har overveiende fokusert på HGSC. Next Generation Sequencing (NGS) er i de siste årene blitt plattformen som oftest er brukt ved slike studier.

Vurdering av ascites-prøver fra 3 pasienter tatt ved diagnosetidspunkt, første residiv og andre residiv viste genomisk stabilitet.8 To andre studier der lesjoner fra forskjellige anatomiske lokalisasjoner ble sammenliknet, har vist mer heterogenitet mellom pasienter og hos samme pasient.9,10 Mens TP53-mutasjoner ble sett i alle lesjoner, har andre genetiske trekk vært mer varierende. I begge studiene kunne man bygge et kart over tumors evolusjon, en såkalt trajectory. Utvikling av metastaser både direkte fra primærtumor i tuben og fra andre metastaser ble sett. I studien til Schwartz et al. var økt heterogenitet, målt som Clonal Expansion Index, assosiert med kortere overlevelse.10

Økende kjemoresistens
De fleste pasienter med OC har respons når kjemoterapi er gitt ved primærbehandling, mens en mindre gruppe har karsinomer som er kjemoresistente allerede ved diagnosetidspunktet. Likevel utvikler de fleste av pasientene som primært har respondert på denne behandlingen, resistens ved tumorprogresjon og dør dermed av sykdommen. Tallrike artikler har karakterisert molekyler som medfører resistens mot platinum og/eller paclitaxel, som sammen utgjør standard kjemoterapi ved OC.1 I de siste årene har genomiske studier kartlagt disse molekylære trekkene på en mer omfattende måte.

Patch og medarbeidere har studert en stor tumorserie (80 solide svulster, 12 ascites-prøver) med mål om å sammenlikne HGSC fra pasienter som hadde kjemosensitive svulster med de som hadde kjemoresistente eller refraktære svulster. BRCA-mutasjoner har vært de viktigste markørene ved OC med god respons, mens amplifikasjon av cellesyklus-genet CCNE1, som koder for cyclin E-proteinet, var assosiert med resistens.11

Hostcellene (myofibroblaster, endotel og leukocytter) har lenge vært kjent å ha en viktig rolle i behandlingsrespons. En ny studie av Zhang et al. demonstrerte dynamiske forandringer i immunforsvarets signatur ved HGSC og har foreslått klassifikasjon av infiltrasjon av immunceller inn i 3 mønstre som er assosiert med forskjellig klinisk forløp.12

Heterogenitet kan også sees i sirkulerende tumorceller (CTC) der noen av cellene mister ekspresjon av cytokeratin og utvikler aneuploidi og stamcelleegenskaper. Tap av epiteliale markører som cytokeratin kan årsake det at slike tumorceller ikke blir detektert ved bruk av flere assays som detekterer CTC.13 Også i cellefritt DNA sees betydelig heterogenitet i gener som er involvert i OC utvikling og progresjon, for eksempel i TP53 mutasjoner.14

Serøse væsker
Maligne effusjoner (ascites, pleuravæske eller perikardvæske) danner et miljø der tumorcellene vokser tredimensjonalt og uten forankring til stroma eller direkte tilgang til kar. Til tross for dette har disse cellene høy proliferasjonskapasitet og lite apoptose.15,16 Det at cellene overlever i serøse væsker skyldes uttalte forandringer i deres biologi, inkludert utvikling av stamcelleegenskaper og dermed kjemoresistens.1,17

Mikromatriseanalyser av mRNA, microRNA og long non-coding RNA (lncRNA) som har sammenliknet OC i adneks med metastaser i serøse væsker, har vist store forskjeller mellom tumorcellene i disse anatomiske lokalisasjonene.18-20 I tillegg fant man betydelige forskjeller i ekspresjon og klinisk relevans av cancer-assosierte molekyler i væsker tappet ved primær diagnose sammenliknet med postkjemoterapi-prøver tappet ved sykdomsresidiv ved proteomikk og metabolomikkanalyser.21-23

En overlevelsesmekanisme for HGSC i maligne væsker er ved oppregulering av checkpoint-proteiner som stopper tumorcellene fra å dele seg når det er betydelig skade i deres DNA og fare for såkalt mitotisk katastrofe. Slike proteiner, inkludert WEE1, CHK1 og CHK2, ble nylig rapportert å være overuttrykt i postkjemoterapi- sammenliknet med prekjemoterapi-væsker og er assosiert med resistens mot kjemoterapi og kortere overlevelse.24,25

KONKLUSJON

I mange år har man behandlet OC av alle histologiske typer likt, men nylig ble det lagt fokus på at noen behandlingstiltak, spesielt ved bruk at målrettet terapi, bør fokusere på kun én tumortype. Viktige eksempler er bruk av PARP-inhibitorer ved HGSC hos pasienter med BRCA-mutasjon og hormonreseptorinhibering ved LGSC og EC. Det kan forventes bedre spissing av slike terapier og seleksjon av pasientgrupper med spesifikke tumorkategorier i fremtiden. Mye vanskeligere er seleksjon av sub-grupper innen en histologisk entitet for å bedre definere terapeutiske mål, prediksjon og prognose. Her blir det avgjørende å studere flere prøver fra samme pasient, særlig metastaser, for å kunne kartlegge tumorheterogeniteten og dermed skreddersy behandlingen, når dette er mulig.

Referanser

1. Davidson B. Recently identified drug resistance biomarkers in ovarian cancer. Expert Rev Mol Diagn 2016;16(5):569-578. 2. Matulonis UA, Sood AK, Fallowfield L, Howitt BE, Sehouli J, Karlan BY. Ovarian cancer. Nat Rev Dis Primers 2016;2:16061. 3. Prat J, D’Angelo E, Espinosa I. Ovarian carcinomas: at least five different diseases with distinct histological features and molecular genetics. Hum Pathol. 2018;80:11-27. 4. Sieh W, et al. Hormone-receptor expression and ovarian cancer survival: an Ovarian Tumor Tissue Analysis consortium study. Lancet Oncol 2013;14(9):853-862. 5. Cancer Genome Atlas Research Network. Integrated genomic analyses of ovarian carcinoma. Nature 2011;474(7353);609-615. 6. Tan TZ, Miow QH, Huang RY, Wong MK, Ye J, Lau JA, Wu MC, Bin Abdul Hadi LH, Soong R, Choolani M, Davidson B, Nesland JM, Wang LZ, Matsumura N, Mandai M, Konishi I, Goh BC, Chang JT, Thiery JP, Mori S. Functional genomics identifies five distinct molecular subtypes with clinical relevance and pathways for growth control in epithelial ovarian cancer. EMBO Mol Med 2013;5(7):1051-1066. 7. Tan DS, Iravani M, McCluggage WG, Lambros MB, Milanezi F, Mackay A, Gourley C, Geyer FC, Vatcheva R, Millar J, Thomas K, Natrajan R, Savage K, Fenwick K, Williams A, Jameson C, El-Bahrawy M, Gore ME, Gabra H, Kaye SB, Ashworth A, Reis-Filho JS. Genomic analysis reveals the molecular heterogeneity of ovarian clear cell carcinomas. Clin Cancer Res 2011;17(6):1521-1534. 8. Castellarin M, Milne K, Zeng T, Tse K, Mayo M, Zhao Y, Webb JR, Watson PH, Nelson BH, Holt RA. Clonal evolution of high-grade serous ovarian carcinoma from primary to recurrent disease. J Pathol 2013;229(4):515-524. 9. Bashashati A, Ha G, Tone A, Ding J, Prentice LM, Roth A, Rosner J, Shumansky K, Kalloger S, Senz J, Yang W, McConechy M, Melnyk N, Anglesio M, Luk MT, Tse K, Zeng T, Moore R, Zhao Y, Marra MA, Gilks B, Yip S, Huntsman DG, McAlpine JN, Shah SP. Distinct evolutionary trajectories of primary high-grade serous ovarian cancers revealed through spatial mutational profiling. J Pathol 2013;231(1):21-34. 10. Schwarz RF, Ng CK, Cooke SL, Newman S, Temple J, Piskorz AM, Gale D, Sayal K, Murtaza M, Baldwin PJ, Rosenfeld N, Earl HM, Sala E, Jimenez-Linan M, Parkinson CA, Markowetz F, Brenton JD. Spatial and temporal heterogeneity in high-grade serous ovarian cancer: a phylogenetic analysis. PLoS Med 2015;12(2):e1001789. 11. Patch AM, et al. Whole-genome characterization of chemoresistant ovarian cancer. Nature 2015;521(7553):489-494. 12. Zhang AW, et al. Interfaces of Malignant and Immunologic Clonal Dynamics in Ovarian Cancer. Cell 2018;173(7):1755-1769. 13. Pecot CV, Bischoff FZ, Mayer JA, Wong KL, Pham T, Bottsford-Miller J, Stone RL, Lin YG, Jaladurgam P, Roh JW, Goodman BW, Merritt WM, Pircher TJ, Mikolajczyk SD, Nick AM, Celestino J, Eng C, Ellis LM, Deavers MT, Sood AK. A novel platform for detection of CK+ and CK- CTCs Cancer Discov 2011;1(7):580-586. 14. Parkinson CA, Gale D, Piskorz AM, Biggs H, Hodgkin C, Addley H, Freeman S, Moyle P, Sala E, Sayal K, Hosking K, Gounaris I, Jimenez-Linan M, Earl HM, Qian W, Rosenfeld N, Brenton JD. Exploratory Analysis of TP53 Mutations in Circulating Tumour DNA as Biomarkers of Treatment Response for Patients with Relapsed High-Grade Serous Ovarian Carcinoma: A Retrospective Study. PLoS Med 2016;13(12):e1002198. 15. Kleinberg L, Pradhan M, Tropé CG, Nesland JM, Davidson B, Risberg B. Ovarian carcinoma cells in effusions show increased S-phase fraction compared to corresponding primary tumors. Diagn Cytopathol 2008;36(9):637-644. 16. Kleinberg L, Dong HP, Holth A, Risberg B, Trope’ CG, Nesland JM, Flørenes VA, Davidson B. Cleaved caspase-3 and nuclear factor-kappaB p65 are prognostic factors in metastatic serous ovarian carcinoma. Hum Pathol 2009;40(6):795-806. 17. Ahmed N, Stenvers KL. Getting to know ovarian cancer ascites: opportunities for targeted therapy-based translational research. Front Oncol 2013;3:256. 18. Schaner ME, Davidson B, Skrede M, Reich R, Flørenes VA, Risberg B, Berner A, Goldberg I, Givant-Horwitz V, Tropè CG, Kristensen GB, Nesland JM, Børresen-Dale AL. Variation in gene expression patterns in effusions and primary tumors from serous ovarian cancer patients. Mol Cancer 2005;4:26. 19. Vaksman O, Stavnes HT, Kaern J, Trope CG, Davidson B, Reich R. miRNA profiling along tumour progression in ovarian carcinoma. J Cell Mol Med 2011;15(7):1593-1602. 20. Filippov-Levy N, Cohen-Schussheim H, Tropé CG, Hetland Falkenthal TE, Smith Y, Davidson B, Reich R. Expression and clinical role of long non-coding RNA in high-grade serous carcinoma. Gynecol Oncol 2018;148(3):559-566. 21. Davidson B, Espina V, Steinberg SM, Flørenes VA, Liotta LA, Kristensen GB, Tropé CG, Berner A, Kohn EC. Proteomic analysis of malignant ovarian cancer effusions as a tool for biologic and prognostic profiling. Clin Cancer Res 2006;12(3 Pt 1):791-799. 22. Jinawath N, Vasoontara C, Jinawath A, Fang X, Zhao K, Yap KL, Guo T, Lee CS, Wang W, Balgley BM, Davidson B, Wang TL, Shih IeM. Oncoproteomic analysis reveals co-upregulation of RELA and STAT5 in carboplatin resistant ovarian carcinoma. PLoS One 2010;5(6):e11198. 23. Vettukattil R, Hetland TE, Flørenes VA, Kærn J, Davidson B, Bathen TF. Proton magnetic resonance metabolomic characterization of ovarian serous carcinoma effusions: chemotherapy-related effects and comparison with malignant mesothelioma and breast carcinoma. Hum Pathol 2013;44(9):1859-1866. 24. Davidson B, Bjørnerem M, Holth A, Hellesylt E, Hetland Falkenthal TE, Flørenes VA. Expression, activation and clinical relevance of CHK1 and CHK2 in metastatic high-grade serous carcinoma. Gynecol Oncol 2018;150(1):136-142. 25. Slipicevic A, Holth A, Hellesylt E, Tropé CG, Davidson B, Flørenes VA. Wee1 is a novel independent prognostic marker of poor survival in post-chemotherapy ovarian carcinoma effusions. Gynecol Oncol 2014;135(1):118-124.