Die Identifizierung von Mutationen und anderen genetischen Veränderungen wird in zunehmendem Maße die Diagnose, Prognose und Therapie von Tumoren bestimmen. Wir haben die wichtigsten Verfahren für die gynäkologischen Entitäten zusammengefasst.
Die Entstehung von Tumoren vollzieht sich in sechs Stufen zellulärer Fehlentwicklung. Diese Stufen beruhen auf zahlreichen genetischen Punktmutationen, gefolgt von chromosomalen Veränderungen.[1] Zusätzlich spielen Energiehaushalt, Entzündung, Abwehr einer Immunantwort sowie die genomische Instabilität und Mutationen eine Rolle.[2] Vor allem die genomische Instabilität und Mutationen sind im Verlauf der Tumorgenese treibende Kräfte. Sie betreffen die Kernprozesse, die das Zellwachstum regulieren: Zelldifferenzierung, Zellüberleben und Aufrechterhaltung der genomischen Stabilität.[3] Diese Veränderungen bewirken einen selektiven Wachstumsvorteil und wir können sie für die Diagnose nutzen. Altgediente Methoden der DNA-Mutationsanalyse wie der Restriktionsfragment-Längenpolymorphismus (RFLP) oder die Mikrosatellitenanalyse werden dabei zunehmend durch eine direkte DNA-Sequenzanalyse ersetzt. Das 2000 eingeführte Next-Generation-Sequencing (NGS) erlaubt die gleichzeitige Sequenzierung vieler Gene und ermöglicht so eine hohe diagnostische Sensitivität. Umfassende genomweite Analysen waren früher in der klinischen Diagnostik nicht denkbar, weil die Kosten und die benötigte Zeit in keinem Verhältnis zum Wert der Aussage gestanden hätten. Der technische Fortschritt macht die Analyse eines humanen Genoms stetig günstiger und damit für die molekulare Diagnostik durch Gesamtgenom-Sequenzierung (Whole Genome Sequencing, WGS) erschwinglich.
Viele Beispiele zeigen, wie die Tumorklassifikation durch molekulare Diagnostik ergänzt bzw. modifiziert werden kann. So wurde ein neues Klassifikationsprinzip für das Mammakarzinom auf der Basis von Genexpressionsprofilen erstellt.[4] Solche Analysen ermitteln nicht die veränderten genomischen Eigenschaften der Tumoren, sondern die Expression aller Gene einer Tumorzellpopulation. Microarray-basierte Systeme können selektiv die Expressionsstärke von Genen mit prognostischem und prädiktivem Wert für Patientinnen mit Brustkrebs analysieren. Der Fokus kommerzieller Produkte wie MammaPrint, Oncotype DX, Prosigna oder EndoPredict liegt darauf, das Risiko für eine spätere Metastasierung des Tumors abzuschätzen, allerdings bislang nur bei endokrin ansprechbaren, HER2 negativen Tumoren mit unauffälligem Nodalstatus und einer Tumorgröße von unter 5 cm. Bei Tests der zweiten Generation werden klinische Parameter wie Tumorgröße und/oder Lymphknotenstatus mit einbezogen. Die auf dem ASCO 2018 vorgestellten Langzeitdaten der TAILORx-Studie zeigen, dass dadurch zuverlässig vorhergesagt werden kann, ob Patientinnen von einer Chemotherapie profitieren oder nicht.[5] Bei Frauen im Alter unter 50 Jahren war die Aussagekraft des Tests jedoch eingeschränkt (insbesondere bei einem Risikoscore von > 15). Diagnostisch interessant ist auch die 1993 erstmals beschriebene microRNA (miRNA). Diese 18–22 Nukleotide langen, nicht kodierenden RNA-Abschnitte regulieren die Genexpression posttranskriptional. Für nahezu alle Vorgänge der Tumorbildung wie Zellzyklus, Apoptose, Invasion und Angiogenese sind Dysregulationen von miRNA gefunden worden.[6] Auch der Nachweis zirkulierender Tumorzellen (CTC) oder zirkulierender Tumor-Nukleinsäuren (ctDNA, ctRNA, ctmiRNA) im Blut hat eine hohe prognostische Relevanz und ist von zunehmender Bedeutung.[7]
Beim Ovarialkarzinom werden nach WHO-Klassifikation 2014 fünf histologische Typen unterschieden.[8] Dabei werden low-grade seröse, endometrioide, klarzellige und muzinöse Karzinome als Typ-I-Karzinome zusammengefasst, Typ-II-Karzinome umfassen die hochmalignen high-grade serösen Karzinome und Karzinosarkome.[9] Jeder histologische Typ zeigt spezifische molekulare Veränderungen. Aktuelle Studien zu zielgerichteten Therapien nutzen diese spezifischen Veränderungen zur Stratifizierung, sodass die Charakterisierung der Histotypen als Ausgangspunkt der individualisierten Therapie zukünftig durch molekulare Diagnosen ergänzt werden wird.[10] Das Ovarialkarzinom ist durch die frühe peritoneale Metastasierung gekennzeichnet. Die lymphogene Ausbreitung erfolgt entlang der ovariellen Gefäße nach paraaortal bis auf Höhe der Nierenvenen sowie entlang der uterinen Gefäße zu den pelvinen Lymphknoten. Die hämatogene Aussaat ist bei Primärdiagnose selten und tritt erst im fortgeschrittenen Krankheitsverlauf auf (Abb. 1). Ovarialkarzinompatientinnen mit einer BRCA1/2-Keimbahnmutation haben eine bessere Prognose im Vergleich zu Nichtmutationsträgerinnen. Seit Zulassung der Poly(Adenosindiphosphat-Ribose)-Polymerase-Inhibitoren (PARP) für das platinsensible rezidivierte Ovarialkarzinom gehört der Nachweis von Mutationen in den Tumorsuppressorgenen BRCA1/2 im Tumorgewebe bei high-grade serösen Ovarialkarzinomen daher zum Standard.[11] Aktuelle Daten zeigen jedoch, dass die Wirksamkeit auch in anderen Subgruppen gegeben ist. Die Zulassung der PARP-Inhibitoren ist unabhängig vom Mutationsstatus und kann somit bei allen Patientinnen als Erhaltungstherapie eingesetzt werden, die in der Zweitlinientherapie auf eine platinhaltige Chemotherapie angesprochen haben. Für Typ-I-Karzinome ergeben sich in der Zukunft möglicherweise individualisierte Therapieansätze aus den Typ-spezifischen Mutationen, welche in gezielten Sequenzierungs-Panels über NGS identifiziert werden können, wie Mutationen in KRAS oder NRAS bei low-grade serösen Karzinomen oder Mutationen in PIK3-CA in klarzelligen Karzinomen. Erste Therapiestudien zeigten Therapieansprechen auf MEK-Inhibitoren in Karzinomen mit Mutationen in KRAS oder NRAS.[12]
Bei Zervixkarzinomen lässt sich in 99,7 % DNA von Hochrisikostämmen humaner Papillomviren (HPV) nachweisen. International variiert die Prävalenz von HPV-Infektionen in Abhängigkeit von Kulturkreis, sozialer Schicht und Alter und liegt zwischen 3 und 50 %.[13] Die meisten HPV-Infektionen können vom Immunsystem nach ein bis zwei Jahren kontrolliert werden und sind daher transient. Grundlage einer malignen Transformation von infizierten Epithelzellen ist die Integration der HPV-DNA in das Genom der Wirtszelle.[14] Häufig liegen Koinfektionen von mehreren HPV-Subtypen vor, was das Risiko einer malignen Progression weiter erhöht.[15] Bereits seit 1971 ist in Deutschland die Untersuchung auf Gebärmutterhalskrebs via Pap-Test Bestandteil des gesetzlichen Früherkennungsprogrammes. Allerdings gewinnen molekulardiagnostische HPV-Tests weltweit in allen neuen Richtlinien an Bedeutung und auch das neue deutsche Testverfahren ab 2019 wird darauf zurückgreifen.Für die maligne Transformation einer infizierten Epithelzelle ist eine persistierende HPV-Infektion mit einem Hochrisiko-HPV-Typ notwendig. Frauen mit wechselnden HPV-Infektionen – ohne längere persistierende Stadien – haben dagegen nahezu kein Risiko, eine Dysplasie zu entwickeln.[16] Daher ist eine individuelle Risikoabschätzung ausschließlich mit HPV-Tests möglich. Neben dem Nachweis einer HPV-Infektion könnten Testsysteme, die den Transkriptionslevel der E6/E7-Transkripte (mRNA) oder die vorhandene Proteinmenge messen, für die weitere Risikoeinschätzung einer zellulären Veränderung zukünftig eine gewisse Bedeutung erlangen.[17] Das Zervixkarzinom gehört zur oberen Hälfte der Tumoren, die eine erhöhte Mutationslast (tumor mutational burden) aufweisen und somit prinzipiell für eine Therapie mit sog. Immun-Checkpoint-Inhibitoren infrage kommen. Immun-Checkpoint-Inhibitoren sind Substanzen, die eine vom Tumor selbst initiierte Blockade des Immunsystems entblocken (z. B. Blockade von PD-1/PD-L1) und somit die körpereigene Immunabwehr gegen den Tumor ausrichten. Die alleinige Therapie mit dem Immun-Checkpoint-Inhibitor Pembrolizumab beim fortgeschrittenen Zervixkarzinom zeigte zwar nur eine Ansprechrate von 12,2 %, allerdings eine sehr lange Ansprechdauer (der Median des PFS wurde zum Studienende noch nicht erreicht) im Falle des Ansprechens.[18] Allerdings scheint die Bestimmung der PD-1/ PD-L1-Expression keine prädiktive Aussagekraft zu besitzen.
Die Mehrzahl der Erkrankungsfälle des Mammakarzinoms sind sporadisch bedingt und in den vergangenen Jahren wurden hochspezialisierte, an der Tumorbiologie des Karzinoms ausgerichtete Therapieverfahren entwickelt. Dabei werden zur Bestimmung des Rückfallrisikos nicht mehr nur die Tumorgröße und der Nodalstatus, sondern auch die zugrunde liegende Tumorbiologie berücksichtigt, mit Grading, Hormonrezeptorstatus (HR), HER2/neu- (HER2), Ki67-Status und anderen Proliferationsmarkern. Mithilfe der Genexpressionsanalyse konnten fünf verschiedene, sog. intrinsische Subtypen definiert werden, die wir heute annäherungsweise mithilfe immunhistochemischer Methoden beschreiben können.[19] Diese intrinsischen Subtypen werden mithilfe der Hormonrezeptoren, des pathohistologischen gradings, der Proliferation (Ki67) und der Expression des HER2/neu-Rezeptors beschrieben und zeigen eine hohe prognostische Relevanz. Genexpressionsanalysen zur Bestimmung des Rezidivrisikos bei HR-positiven, HER2-negativen Tumoren können bereits an der Stanzbiopsie durchgeführt werden und ermöglichen die detaillierte Aussage zur Rezidivwahrscheinlichkeit unter alleiniger antihormoneller Therapie.[20] In etwa einem Drittel der Erkrankungsfälle finden sich Hinweise auf eine potenziell hereditäre Genese. Dazu zählen das Vorkommen weiterer Erkrankungsfälle von Mamma- und Ovarialkarzinomen in der Familie oder ein junges Erkrankungsalter bei der Betroffenen selbst. Anhand von definierten Einschlusskriterien wird entschieden, ob eine genetische Beratung empfohlen werden sollte (Abb. 2).[21] Pathogene Mutationen in den Genen BRCA1 und BRCA2 sind die häufigste Ursache des hereditären Mammakarzinoms. Nach heutigem Wissensstand sind sie für etwa 10 % der Erkrankungsfälle in einem nicht selektionierten Patientenkollektiv verantwortlich.[22] Im Falle einer BRCA1-Mutation liegt das Lebenszeitrisiko für das Mammakarzinom bei bis zu 70 % und bei Vorliegen einer BRCA2-Mutation bei 50–75 %.[23]
Mittlerweile sind neben BRCA1 und BRCA2 weitere Gene bekannt, die bei Vorliegen einer Mutation ebenfalls mit einem erhöhten Erkrankungsrisiko für ein Mammakarzinom assoziiert sind und im Rahmen des Tru-Risk®-Panels untersucht werden. Die Analyse hinsichtlich des Vorliegens einer Mutation im BRCA-Gen wird in Zukunft eine größere Bedeutung erhalten, da der PARP-Inhibitor Olaparib als Monotherapie beim fortgeschrittenen BRCA-mutierten Mammakarzinom eine signifikante Verbesserung des PFS mit einer deutlich besseren Lebensqualität gegenüber der Vergleichstherapie (Monochemotherapie) ermöglicht.[24] Bei Frauen, die an einem triple-negativen Mammakarzinom (triple-negative breast cancer, TNBC) erkrankt sind, kann häufig auch ohne auffällige Familienanamnese ein positiver BRCA-Mutationsstatus nachgewiesen werden. TNBC gilt aufgrund der Abwesenheit möglicher antihormoneller oder HER2-zielgerichteter Therapieansätze als der Mammakarzinom-Subtyp mit der schlechtesten Prognose. Ein positiver BRCA-Mutationsstatus kann jedoch einen prädiktiven Faktor für das Ansprechen auf eine Chemotherapie darstellen.[25] Das Ziel genomischer Analysen des Tumorgewebes derzeit ist es, Mutationen zu identifizieren, die nicht nur eine Aussage über den Krankheitsverlauf treffen können, sondern prinzipiell therapeutisch zu beeinflussen (also „targetable“) sind. Mehrere Studien in der metastasierten Situation haben sich mit dieser Fragestellung beschäftigt (z. B. SAFIR trial),[26] sind aber eher enttäuschend verlaufen. Ursache hierfür sind vermutlich die fehlende Möglichkeit am Tumorgewebe überhaupt eine Sequenzierung durchführen zu können, die Testgenauigkeit und die Identifikation des optimalen Medikamentes. Weitere Studien zu diesem Thema stehen an und sind eng mit der Etablierung sog. molekularer Tumorboards verknüpft. Derzeit werden bereits kommerzielle Testungen angeboten, wie z. B. FoundationOne® (FoundationMedicine) (Abb. 2).
Fazit für die Praxis
Diagnostische molekulare Tests sind in der gynäkologischen Onkologie inzwischen zentraler Bestandteil der pathologischen Diagnostik. Es gibt prädiktive, prognostische und diagnostische Indikationen für solche Tests, die für jede Patientin im Kontext der klinisch-pathologischen Daten gestellt werden müssen. Nach der aktuellen S3-Leitlinie sollen bereits an der Stanzbiopsie die Hormonrezeptoren und der HER2-Status bestimmt werden. Die Proteinexpression von Estrogen- und Progesteronrezeptoren wird mittels semi-quantitativer Immunhistochemie bestimmt und ist prädiktiv für eine antihormonelle Therapie. Die Bestimmung von HER2 ist die Voraussetzung für die Gabe gegen HER2 gerichtete Antikörper. Beim Ovarialkarzinom sind PARP-Inhibitoren seit 2015 als Monotherapie bei Platin-sensitiven Rezidiven eines high-grade serösen Ovarialkarzinoms zugelassen. Die für die Prognose wichtigen Mutationen in BRCA1 und BRCA2 verteilen sich über die gesamte Nukleinsäurensequenz der beiden Gene, sodass hier eine Analyse durch Next Generation Sequencing indiziert ist. Die Studienlandschaft, aus der die klinisch relevante Datenlage bestimmt werden muss, entwickelt sich mit rasanter Geschwindigkeit. Das macht die enge Kooperation zwischen Pathologen und Klinikern notwendig, um unseren Patientinnen eine optimale und bezahlbare onkologische Behandlung zukommen zu lassen.
Der Autor
Prof. Dr. med. Achim Rody
Universitätsklinikum
Schleswig-Holstein
Ratzeburger Allee 160, Haus 40
23538 Lübeck
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