Evaluation von Biomarkern im Formalin-fixierten, Paraffin-eingebetteten Gewebe zur Prädiktion von Prognose und Therapieansprechen des Ovarial- und Mammakarzinoms

Abstract

Ungeachtet mancher neuen therapeutischen Ansätze haben Ovarialkarzinome immer noch eine sehr ungünstige Prognose. Neue Forschungsergebnisse zeigen die molekulare Heterogenität dieser Tumoren auf; dies kann in der Zukunft zu einer weiteren Differenzierung der therapeutischen Strategien führen. Diese molekulare Differenzierung ist für das Mammakarzinom bereits klinische Realität, hier stellen vor allem die prognostisch ungünstigen Subgruppen ein Problem dar. Für beide Tumorentitäten werden zusätzliche Biomarker zur Definition von therapeutisch relevanten Subgruppen benötigt. Für das Mammakarzinom konnte in den hier zusammengefassten Arbeiten gezeigt werden, dass durch eine standardisierte Tumortypisierung mittels Analyse der Expression von Östrogen- und Progesteronrezeptoren (ER, PR) sowie HER2 Subgruppen definiert werden, die sich in Prognose und Ansprechen auf eine neoadjuvante Chemotherapie deutlich unterschieden. In der Subgruppe der HER2-positiven Tumoren bestehen deutliche Unterschiede bei Tumoren mit und ohne Ko-Expression von Hormonrezeptoren. In der prognostisch ungünstigen Gruppe der tripel negativen Mammakarzinome konnten wir in einer systematischen Screening-, Training- und Validierungsstudie Thymosin beta 15 A als neuen molekularen Marker für das Ansprechen auf eine neoadjuvante Chemotherapie identifizieren. Unsere Ergebnisse vertiefen das Wissen über die Chemosensitivität der molekularen Mammakarzinom-Subtypen und könnten die Grundlage für neue Ansätze zur Indikationsstellung für eine neoadjuvante Chemotherapie bilden. Die molekularen Marker werden derzeit in klinischen Studienkohorten weiter validiert. Für das Ovarialkarzinom war ein wesentliches Element unserer Untersuchungen die Schaffung von Strukturen, die - analog zum Mammakarzinom - die Biomarkerevaluation in klinischen Kohorten ermöglichen. Parallel zu den Untersuchungen beim Mammakarzinom haben wir auch im Ovarialkarzinom die Expression des Östrogenrezeptors untersucht. Hier zeigt die quantitative Bestimmung auf mRNA Ebene mittels qRT-PCR deutliche Vorteile gegenüber der klassischen Bestimmung mittels Immunhistochemie. Mit der qRT-PCR konnten wir somit eine neue Methode etablieren, die prognostisch relevante Unterschiede in der ER-Expression detektieren konnte, die mit der Immunhistochemie nicht nachgewiesen werden konnten. Als weitere Marker wurden beim Ovarialkarzinom in den hier vorgestellten Arbeiten die Lysophosphatidylsäure-Acyl-Transferase beta (LPAAT-β), Aldehyd-Dehydrogenase 1 (ALDH1) sowie Komponenten des kanonischen nuclear factor kappa B (NF- κB)-Pathway im Gewebe von primären Ovarialkarzinomen auf Protein- und teils auch auf mRNA-Ebene untersucht. Hier konnte unter anderem gezeigt werden, dass Karzinome mit Ko-Expression von ALDH1 und epidermal growth factor receptor (EGFR) eine Subgruppe mit extrem schlechter Prognose darstellen, die möglicherweise einer Therapie mit EGFR-Inhibitoren zugänglich sein könnte. Unsere Ergebnisse bilden die Grundlage für die weitere Evaluierung der untersuchten Proteine als therapeutische Zielmoleküle und schaffen eine methodische Basis für neue prädiktive Tests für zielgerichtete Therapien.

Despite some novel therapeutic options ovarian carcinoma is still a poor- prognosis cancer. Recent data point to a molecular heterogeneity of those tumors; this might finally result into a further differentiation of therapeutic strategies. A molecular-based tumor classification of breast cancer is already clinical reality. Here, subgroups with dismal prognosis are a problem. For both tumor entities additional biomarkers for the definition of therapeutically relevant subgroups are warranted. The results presented here show that in breast cancer a standardized classification based on the expression analysis of estrogen and progesterone receptors (ER, PR) as well as HER2 defines tumor subtypes with significantly different prognosis and response to neoadjuvant chemotherapy. The behavior and therapy response of HER2 positive carcinomas differ in dependence of the co-expression of hormone receptors. In a systematic screening, training, validation study we identified thymosin beta 15 A mRNA expression as a novel molecular marker for response to neoadjuvant chemotherapy in the aggressive subgroup of triple negative carcinomas. Our results add further insight into the mechanisms of chemosensitivity of molecular breast cancer tumor subtypes and might add tools for the selection of patients for neoadjuvant chemotherapy. The biomarkers described here are further investigated in independent breast cancer study cohorts to date. For ovarian carcinoma, one of our major aims was to establish structures that enable the evaluation of biomarkers within the setting of clinical studies, similarly to breast cancer. Here, we also investigated the expression of ER, and found that mRNA levels as determined by qRT-PCR had advantages over protein levels as determined by immunohistochemistry. We thereby established qRT-PCR as a method that was able to detect biologically relevant ER levels. Further markers that we analyzed on the mRNA and protein level in ovarian carcinoma were lysophosphatidic acid acyltransferase beta (LPAAT-β), aldehyde dehydrogenase 1 (ALDH1), and components of the classical nuclear factor kappa B (NF-κB) pathway. For instance, we showed that ovarian carcinomas with co-expression of ALDH1 and epidermal growth factor receptor (EGFR) constitute a subgroup with a very unfavorable prognosis, suggesting that for those tumors EGFR inhibition might be a therapeutic option. Our data constitute a basis for the further validation of the respective biomarkers in breast and ovarian carcinoma and provide a methodological basis for novel predictive tests.