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 CellSearch-Assay

Immunomagnetische Aufreinigung Immunomagnetische Aufreinigung Magnetic incubation Nachweis epithelspezifischer Marker mittels RT-PCR Nachweis von Zytokeratinexpression mittels Antikörper Positivitätsrate: Primär: 10-25% Metastasiert: 60-80%

Primär

Mo

Metastasiert

Positivitätsraten CTCs

Methode

Cellsearch Adnagen Cellsearch Adnagen Cell Search

N

1767 90 60 431 1591

% positiv

10% 9% 8% 13% 21%

Autor

Rack `07 Fehm `07 Müller `05 Fehm `09 Rack `10 M1 Cellsearch Cellsearch Cellsearch Adnagen CellSearch CellSearch 63 177 133 225 119 185 40% 49% 43% 39% 64% 62% Mo:  20% M1:  40% Müller `05 Cristofanilli `04 Budd `06 Fehm `07 Nakamura `09 Dawood ´ 08

Sind CTCs tatsächlich CTCs?

Total Diploid Aneuploid n=134 ZTZ 18 (13%) 116 (87%) - Monosomie - Polysomie 4 (3%) 96 (85%) - Kombination 16 (12%) Identifikation 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: Type of surgical procedure 16% 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

Grewal , Dürr-Störzer, Fehm et al. 2006

Surgery

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

14 Days

Krag et al. 1999

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 R BE OP BE OP R OP Surgery BE Randomization CTC Determination BE 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 N=216 Mammakarzinompatientinnen

CTCs haben nicht die gleiche Chemosensitivität wie der 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?

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

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

78 71 38 25 2 16 ER PR

Fehm,Kasimir-Bauer et al. BCR 2009

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

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 CD44

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

Nieto Cristofanilli Hayes Fehm Cristofanilli Dawood Budd Bidard Nole

Jahr

2004 2005 2006 2011 2004 2008 2008 2008 2008

N

111 83 177 252 177 185 138 37 49

Methode

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

Positivität Prognose

16% EFS 52% 54% 50% 49% PFS, OS PFS, OS OS OS 61% 43% 41% 61% OS OS OS PFS

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 Evaluation nach 1 Monat Therapy response PR / SD PD N 1 year survival 96 30 46% 20% Therapy response < 5 CTC >= 5 CTC N 1 year survival 103 35 62% 16%

Budd et al. Clin Cancer Res 2006

SWOG 0500 Metastatic Breast Cancer Starting 1 st Line Chemotherapy N = 350 *Baseline blood draw / begin new therapy End 1 st cycle / blood draw 5-7 days prior to next cycle Group A – Same Therapy N = 246 <5CTC ≥5CTC Group B - Randomized N = 104 Arm 1- same therapy N = 52 Arm 2 – Δ Therapy N = 52 End Therapy / Final Blood draw Analysis & Report 1º End Points = PFS (Progression / RECIST) & OS (12 month follow-up) 2º End point = QOL (SWOG Method) Recruitement achieved in 2012

Zirkulierende Tumorzellen – Bedeutung für die metastasierten Situation 1. Prognosefaktor Aggressiveres Therapieschema 2. Früherkennung von Therapieversagern

Umstellung der Therapie? -> SWOG-S0500

3. Reevaluierung therapierelevanter Marker?

Modifikation des Therapieschemas?

CTCs - Reevaluierung prädiktiver Marker Tumorbiologie ändert sich im Krankheitsverlauf -> Biopsie der Metastase ER: HER2: ~ 11-30% ~ 5-30% CTCs als „Real-time “ -Biopsie Reevaluierung HER2 Status - reflektiert den Phänotyp der Metastasen - wiederholbar unter laufender Therapie

Meng S, Fehm T et al. PNAS 2004

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 CTC+ [HER2-] n=485 Screening-Phase n=1426 metastatic breast cancer, 1st-3rd line, HER2-negative primary tumor*

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

CTC+ [HER2+] n=228 CTC-negative n=713

B

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