Periphere Tumorzellen (CTC) – Ready for prime time?

Tanja Fehm Universitätsfrauenklinik Tübingen

Tumorzelldissemination – bereits in den Frühstadien(minimale Resterkrankung)

Pantel K. et al. Nat Rev Cancer 2004 Paget S. 1889: Seed & Soil Theorie

Mammakarzinom – eine systemische Erkrankung

Magnetic incubation

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

AdnaTest Breast Cancer

Nachweis einer Tumorzelldissemination im Blut(CTC=circulating tumor cells)

Nachweis epithelspezifischer Marker mittels RT-PCR

CellSearch-Assay

Nachweis von Zytokeratinexpression mittels Antikörper

Immunomagnetische AufreinigungImmunomagnetische Aufreinigung Immunomagnetische AufreinigungImmunomagnetische Aufreinigung

Positivitätsraten CTCs

Mo

M1

Primär 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

Metastasiert

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

Mo: 20% M1: 40%

Fehm T, Uhr J et al., Clin Cancer Res 2002

Total n=134 ZTZ

Diploid 18 (13%)

Aneuploid 116 (87%)

- Monosomie 4 (3%)

- Polysomie 96 (85%)

- Kombination 16 (12%)

Sind CTCs tatsächlich CTCs?

Nachweis numerischer Aberrationen=Nachweis von Malignität

Tumorzelle mit numerischen Aberrationen

Identifikation Malignität

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

Metastases

Apoptosis

Dormancy

CTCPrimary tumor

?

Führen alle CTCs zu einer Metastasierung?

Fehm, Uhr, Solomayer et al. Cytotherapy 2005

Apoptose - CTCs

0

20

40

60

80

100

0 0,1 1 2 7 14

Surgery

Days

%

Clearence of CTCs

Krag et al. 1999Grewal , Dürr-Störzer, Fehm et al. 2006

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

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“

Schlafende Tumorzellen

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 - schlechtePrognose

ieeiee

CTCs – prognostisch relevant?

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

Chemotherapy(Her-2/neu positiv plus Trastuzumab)

BE

BE

BE

BE

OP

OP

OP

R

n=400

Randomization

CTC Determination

SurgeryOP

R

BE

CTC - determination before and after therapy

Mueller et al. Clinical Cancer Research 2007Mueller et al. Clinical Cancer Research 2007

Riethdorf et al. Clinical Cancer Research 2010

N=216 Mammakarzinompatientinnen

Keine Korrelation zu:- Tumorgröße- Lymphknotenstatus- Therapieansprechen

CTC Nachweis

CTCs haben nicht die gleiche

Chemosensitivität wie der

Primärtumor

N=118Neoadjuvante Chemotherapie

Vor Chemo: CTC positiv 23%Nach Chemo: CTC positiv 17%

Tumorzellpersistenz korreliert nichtmit Tumortherapieansprechen

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

Monitoring neoadjuvante Chemotherapie

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

252

38

78 71

160

10

20

30

40

50

60

70

80

90

ER PR HER2

CTC PT n=431 MammakarzinomePositivitätsrate: 58 von 431 (13%)

Fehm,Kasimir-Bauer et al. BCR 2009

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

• N=274 MammaCa

• CTC-Positivität: 23%

• RT-PCR: 73% ALDH1 Expression

Expression von ALDH1 in CTCs

Kasimir-Bauer S, Fehm T et al. Breast Cancer Res 2012Balic M et al. Clin Cancer Res 2006Panayiotis A et al. Cancer Letters 2010Aktas B et al. Clin Cancer Res 20010

Cytokeratin ALDH1 CD44

Zirkulierende Tumorzellen exprimieren Stammzellmarker

• 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?

Zusammenfassung: CTCs in der Adjuvanz

Zirkulierende Tumorzellen – Bedeutung für die metastasierten Situation

1. PrognosefaktorAggressiveres Therapieschema

2. Früherkennung von TherapieversagernUmstellung 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. PrognosefaktorAggressiveres Therapieschema

2. Früherkennung von TherapieversagernUmstellung 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

Therapy response N 1 year survivalPR / SD 96 46%PD 30 20%

Therapy response N 1 year survival < 5 CTC 103 62%>= 5 CTC 35 16%

Budd et al. Clin Cancer Res 2006

Therapiemonitoring: Bildgebung versus ZTZ

Evaluation nach 3 Monate Evaluation nach 1 Monat

SWOG 0500Metastatic Breast Cancer

Starting 1st Line ChemotherapyN = 350

Metastatic Breast CancerStarting 1st Line Chemotherapy

N = 350

End 1st cycle / blood draw 5-7 days prior to next cycleEnd 1st cycle / blood draw 5-7 days prior to next cycle

Group B - RandomizedN = 104

Group B - RandomizedN = 104

End Therapy / Final Blood drawEnd Therapy / Final Blood draw

Analysis & Report1º End Points = PFS (Progression / RECIST) & OS (12 month follow-up)2º End point = QOL (SWOG Method)

Analysis & Report1º End Points = PFS (Progression / RECIST) & OS (12 month follow-up)2º End point = QOL (SWOG Method)

Arm 2 – Δ TherapyN = 52

Arm 2 – Δ TherapyN = 52

Arm 1- same therapyN = 52

Arm 1- same therapyN = 52

Group A – Same Therapy N = 246

Group A – Same Therapy N = 246

<5CTC ≥5CTC

Recruitement achieved in 2012

Zirkulierende Tumorzellen – Bedeutung für die metastasierten Situation

1. PrognosefaktorAggressiveres Therapieschema

2. Früherkennung von TherapieversagernUmstellung der Therapie? -> SWOG-S0500

3. Reevaluierung therapierelevanter Marker?Modifikation des Therapieschemas?

CTCs als „Real-time“-Biopsie

- reflektiert den Phänotyp der Metastasen- wiederholbar unter laufender Therapie

Meng S, Fehm T et al. PNAS 2004

ER: ~ 11-30%HER2: ~ 5-30%

CTCs - Reevaluierung prädiktiver Marker

Tumorbiologie ändert sich im Krankheitsverlauf-> Biopsie der Metastase

Profitieren diese von einer HER2 zielgerichteten Therapie?

Reevaluierung HER2 Status

Fehm T et al. BCRT 2009

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

DETECT III

Studiendesign DETECT III

CTC+ [HER2-]n=485

Not eligible in D III or D IV

CTC-

dete

rmin

ation

Det

erm

inati

on o

f HER

2 st

atus

on

CTC

Screening-Phasen=1426

metastatic breast cancer,1st-3rd line, HER2-negative primary tumor*

CTC-negative n=713

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

CTC+ [HER2+]n=228

DETECT III Trial

Tumor: hormone receptor

positiveCTC+ [HER2-] n=339

Tumor: triple-negativeCTC+ [HER2-]n=146

B

AEverolimus

+Chemo- or

endocrine therapy

Nachweis von PI3K-Mutationen

• 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

Zusammenfassung: ZTZ und metastasiertes Mammakarzinom

www.ago-online.de