Periphere Tumorzellen – ready for prime time?

Periphere Tumorzellen (CTC) – Ready for prime time? Tanja Fehm Universitätsfrauenklinik Tübingen

Mammakarzinom – eine systemische Erkrankung

Paget S. 1889: Seed & Soil Theorie

Pantel K. et al. Nat Rev Cancer 2004

Tumorzelldissemination – bereits in den Frühstadien (minimale Resterkrankung)

Nachweis einer Tumorzelldissemination im Blut (CTC=circulating tumor cells) AdnaTest Breast Cancer Immunomagnetische Aufreinigung

CellSearch-Assay Immunomagnetische Aufreinigung

Magnetic incubation

Nachweis epithelspezifischer Marker mittels RT-PCR

Nachweis von Zytokeratinexpression mittels Antikörper

Positivitätsrate: Primär: 10-25% Metastasiert: 60-80%

Positivitätsraten CTCs Primär

Mo

Methode

N

% positiv

Autor

Cellsearch

1767

10%

Rack `07

Adnagen

90

9%

Fehm `07

Cellsearch

60

8%

Müller `05

Adnagen

431

13%

Fehm `09

Cell Search

1591

21%

Rack `10

Cellsearch

63

40%

Müller `05

Cellsearch

177

49%

Cristofanilli `04

Cellsearch

133

43%

Budd `06

Adnagen

225

39%

Fehm `07

CellSearch

119

64%

Nakamura `09

CellSearch

185

62%

Dawood ´08

Metastasiert

M1

Mo:  20%

M1:  40%

Sind CTCs tatsächlich CTCs? Total

n=134 ZTZ

Diploid

18 (13%)

Aneuploid

116 (87%)

- Monosomie

4

- Polysomie

96 (85%)

- Kombination

16 (12%)

Identifikation

(3%)

Malignität

Nachweis numerischer Aberrationen = Nachweis von Malignität Tumorzelle mit numerischen Aberrationen Fehm T, Uhr J et al., Clin Cancer Res 2002

CTCs nur ein Epiphänomen des Primärtumors?

• n=209 primary breast patients • CTC pos. before surgery:

12%

• CTC pos. after surgery:

16%

• Type of surgical procedure

no influence (p=0.264)

Banys M, Fehm T et al. Breast Cancer Res Treat 2009

Führen alle CTCs zu einer Metastasierung? Primary tumor

CTC

Apoptosis

Metastases ?

Dormancy Fehm, Uhr, Solomayer et al. Cytotherapy 2005

Apoptose - CTCs Clearence of CTCs

% 100 80 60 40 20 0

0

0,1

1

2

7

14 Days Krag et al. 1999

Grewal , Dürr-Störzer, Fehm et al. 2006

Surgery

In more than 70% of patients CTC disappear during follow-up

Schlafende Tumorzellen 43 breast cancer patients without any evidence of recurrent diesease  8-22 years DSF  13 (30%) patients with 1-2 CTCs !  Remain disease-free (1 year follow-up) 

Meng, Fehm, Uhr et al., Clin Cancer Res 2004

„dormant tumor cells in peripheral blood“

Zirkulierende Tumorzellen „Mögliche Bedeutung“ in der Adjuvanz 1. Prognosefaktor - Indikation zur Chemotherapie

2. Erfolgskontrolle unmittelbar nach (neo)adjuvanter Therapie - zusätzliche Therapie (AK, Bisphosphonate)

3. Optimierung adjuvanter Therapie - CTCs als Surrogatmarker für Minimal Residual Disease

SUCCESS-A Studie

Rack et al. SABCS 2010 S6-5

CTC Positivität - schlechte Prognose

CTCs – prognostisch relevant?

iee

Therapeutische Konsequenzen? -> CTC Treat-Studie

Zirkulierende Tumorzellen „Mögliche Bedeutung“ in der Adjuvanz 1. Prognosefaktor - höchstwahrschenlich - Indikation zur Chemotherapie

2. Erfolgskontrolle unmittelbar nach (neo)adjuvanter Therapie - zusätzliche Therapie (AK, Bisphosphonate)

3. Optimierung adjuvanter Therapie - ZTZ als Surrogatmarker für Minimal Residual Disease

Therapiemonitoring - Neoadjuvanz n=400 BE

BE

BE

R

OP

OP

BE

OP

Surgery

R

Randomization

BE

CTC Determination

OP

Chemotherapy (Her-2/neu positiv plus Trastuzumab)

CTC - determination before and after therapy Mueller et al. Clinical Cancer Research 2007

CTC Nachweis

Keine Korrelation zu: - Tumorgröße - Lymphknotenstatus - Therapieansprechen

CTCs haben nicht die gleiche Chemosensitivität wie der N=216 Mammakarzinompatientinnen

Primärtumor

Riethdorf et al. Clinical Cancer Research 2010

Monitoring neoadjuvante Chemotherapie N=118 Neoadjuvante Chemotherapie Vor Chemo: Nach Chemo:

CTC positiv 23% CTC positiv 17%

Tumorzellpersistenz korreliert nicht mit Tumortherapieansprechen aber korreliert mit Prognose!!! -> zusätzliche therapeutische Optionen (Charakterisierung!!!!)

Pierga Y et al. Clinical Cancer Res 2008

Zirkulierende Tumorzellen „Mögliche Bedeutung“ in der Adjuvanz 1. Prognosefaktor - Indikation zur Chemotherapie

2. Erfolgskontrolle unmittelbar nach (neo)adjuvanter Therapie - zusätzliche Therapie (AK, Bisphosphonate)

3. Optimierung adjuvanter Therapie - CTCs als Surrogatmarker für Minimal Residual Disease

Primäres Mammakarzinom Therapieentscheidung Therapieempfehlungen basieren auf prädiktive Faktoren des Primärtumors (ER, PR, HER2)

?

Aber : Ziel der adjuvanten Behandlung -> Minimal Residual Disease

Ist das Expressionsprofil zwischen CTCs und Primärtumor identisch?

Expression von prädiktiven Markern in CTC und korrespondieren Primärtumoren 90 80 70 60 50 40 30 20 10 0

CTC

78

n=431 Mammakarzinome Positivitätsrate: 58 von 431 (13%)

PT

Konkordanz: ER: 29% PR: 25% HER2: 53 %

71 38

25

16

2 ER

PR Fehm,Kasimir-Bauer et al. BCR 2009

HER2

Expression von prädiktiven Markern in CTCs und korrespondierenden Primärtumor - klassifiziert

Fehm T, Kasimir-Baur et al. BCR 2009

Zirkulierende Tumorzellen exprimieren Stammzellmarker Expression von ALDH1 in CTCs • N=274 MammaCa

• CTC-Positivität: 23% • RT-PCR: 73% ALDH1 Expression

Cytokeratin

ALDH1

Balic M et al. Clin Cancer Res 2006 Panayiotis A et al. Cancer Letters 2010 Aktas B et al. Clin Cancer Res 20010

CD44 Kasimir-Bauer S, Fehm T et al. Breast Cancer Res 2012

Zusammenfassung: CTCs in der Adjuvanz • Prognostische Signifikanz -> eindeutig belegt, Konsequenz CTC treat?

• Therapiemonitoring -> keine Korrelation in der Neoadjuvanz mit Therapieansprechen, sekundäre Adjuvanz?

• Optimierung der adjuvanten Therapie -> Expressionsprofil von ZTZ und korrespondierenden Tumoren different -> Klinische Konsequenzen?

Zirkulierende Tumorzellen – Bedeutung für die metastasierten Situation 1. Prognosefaktor Aggressiveres Therapieschema

2. Früherkennung von Therapieversagern Umstellung der Therapie?

3. Reevaluierung therapierelevanter Marker? Modifikation des Therapieschemas?

CTC – ein Prognosemarker Autor

Jahr

N

Methode

Positivität

Prognose

Nieto

2004

111

Cellsearch

16%

EFS

Cristofanilli

2005

83

Cellsearch

52%

PFS, OS

Hayes

2006

177

Celllsearch

54%

PFS, OS

Fehm

2011

252

CellSearch

50%

OS

Cristofanilli

2004

177

Cellsearch

49%

OS

Dawood

2008

185

CellSearch

61%

OS

Budd

2008

138

CellSearch

43%

OS

Bidard

2008

37

CellSearch

41%

OS

Nole

2008

49

CellSearch

61%

PFS

Nachweis von CTCs ist assoziiert mit verkürztem - OS (overall survival) - PFS (progression free survival) - DFS (disease free survival)

Zirkulierende Tumorzellen – Bedeutung für die metastasierten Situation 1. Prognosefaktor Aggressiveres Therapieschema

2. Früherkennung von Therapieversagern Umstellung der Therapie?

3. Reevaluierung therapierelevanter Marker? Modifikation des Therapieschemas?

Therapiemonitoring: Bildgebung versus ZTZ N=138 metastasierte Mammakarzinompatientinnen Therapieansprechen a.Bildgebung nach 10 Wochen b. CTCs-Nachweis nach drei Wochen(Cellsearch)

Budd et al. Clin Cancer Res 2006

Therapiemonitoring: Bildgebung versus ZTZ Evaluation nach 3 Monate

Therapy response PR / SD PD

N 1 year survival 96 46% 30 20%

Evaluation nach 1 Monat

Therapy response

N

< 5 CTC >= 5 CTC

103 35

1 year survival 62% 16%

Budd et al. Clin Cancer Res 2006

Metastatic Breast Cancer Starting 1st Line Chemotherapy N = 350

SWOG 0500

*Baseline blood draw / begin new therapy End 1st cycle / blood draw 5-7 days prior to next cycle Group A – Same Therapy N = 246

SWOG-S0500

3. Reevaluierung therapierelevanter Marker? Modifikation des Therapieschemas?

CTCs - Reevaluierung prädiktiver Marker Tumorbiologie ändert sich im Krankheitsverlauf -> Biopsie der Metastase

CTCs als „Real-time“-Biopsie

- reflektiert den Phänotyp der Metastasen - wiederholbar unter laufender Therapie Meng S, Fehm T et al. PNAS 2004

ER: HER2:

~ 11-30% ~ 5-30%

Reevaluierung HER2 Status

Profitieren diese von einer HER2 zielgerichteten Therapie? Fehm T et al. BCRT 2009

DETECT III Eine prospektive, randomisierte, zweiarmige, multizentrische Phase III – Studie zum Vergleich Standardtherapie versus Standardtherapie mit Lapatinib bei metastasierten Patientinnen mit initial HER2 negativen Primärtumoren aber HER2 positiven CTCs DETECT-Studiengruppe

Studiendesign DETECT III

A

Tumor: hormone receptor positive CTC+ [HER2-] n=339

B

Tumor: triple-negative CTC+ [HER2-] n=146

Screening-Phase n=1426 metastatic breast cancer, 1st-3rd line, HER2-negative primary tumor*

CTC-determination Determination of HER2 status on CTC

CTC+ [HER2-] n=485

* including HER2-negative metastatic disease in case a biopsy was performed

CTC+ [HER2+] n=228

DETECT III Trial

CTC-negative n=713

Not eligible in D III or D IV

Everolimus

+ Chemo- or endocrine therapy

Nachweis von PI3K-Mutationen

Zusammenfassung: ZTZ und metastasiertes Mammakarzinom • Prognostische Signifikanz -> eindeutig belegt

• Therapiemonitoring -> Korreliert mit Therapieansprechen -> nach dem 1. Therapiezyklus bereits Therapieansprechen vorhersehbar -> Konsequenz?

• Therapieoptimierung -> Reevaluierung therapierelevanter Marker möglich -> Klinische Studien sind derzeit auf dem Weg

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