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

Mammakarzinom – eine systemische Erkrankung Most of the breast cancer patients have local disease as you see in the mammogram, however, breast cancer ist understood as a systemic disease since tumor cell dissemnination occurs already at an early stage. 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%

Positivitätsraten CTCs Primär Methode N % positiv Autor Cellsearch 1767 10% Rack `07 Adnagen 90 9% Fehm `07 60 8% Müller `05 431 13% Fehm `09 Cell Search 1591 21% Rack `10 Metastasiert 63 40% Müller `05 177 49% Cristofanilli `04 133 43% Budd `06 225 39% CellSearch 119 64% Nakamura `09 185 62% Dawood ´08 Mo The positivity rates for DTC and CTC differs in metastatic and primary breastc ancer. M1 Mo:  20% M1:  40%

Sind CTCs tatsächlich CTCs? Total n=134 ZTZ Diploid 18 (13%) Aneuploid 116 (87%) - Monosomie 4 (3%) - Polysomie 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: 16% Type of surgical procedure no influence (p=0.264) Banys M, Fehm T et al. Breast Cancer Res Treat 2009 6

Führen alle CTCs zu einer Metastasierung? Primary tumor CTC Apoptosis Metastases ? Dormancy Fehm, Uhr, Solomayer et al. Cytotherapy 2005

Apoptose - CTCs % Clearence of CTCs Surgery 100 80 60 40 20 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 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 OP OP Surgery BE R Randomization BE R BE OP BE CTC Determination BE OP Chemotherapy (Her-2/neu positiv plus Trastuzumab) CTC - determination before and after therapy Mueller et al. Clinical Cancer Research 2007

Riethdorf et al. Clinical Cancer Research 2010 CTC Nachweis Keine Korrelation zu: Tumorgröße Lymphknotenstatus Therapieansprechen CTCs haben nicht die gleiche Chemosensitivität wie der Primärtumor N=216 Mammakarzinompatientinnen Riethdorf et al. Clinical Cancer Research 2010

Monitoring neoadjuvante Chemotherapie Vor Chemo: CTC positiv 23% Nach Chemo: 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 n=431 Mammakarzinome Positivitätsrate: 58 von 431 (13%) Konkordanz: ER: 29% PR: 25% HER2: 53 % Fehm,Kasimir-Bauer et al. BCR 2009

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 Prognosefaktor Aggressiveres Therapieschema Früherkennung von Therapieversagern Umstellung der Therapie? Reevaluierung therapierelevanter Marker? Modifikation des Therapieschemas?

CTC – ein Prognosemarker Autor Jahr N Methode Positivität Prognose Nieto 2004 111 Cellsearch 16% EFS Cristofanilli 2005 83 52% PFS, OS Hayes 2006 177 Celllsearch 54% Fehm 2011 252 CellSearch 50% OS 49% Dawood 2008 185 61% Budd 138 43% Bidard 37 41% Nole 49 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 Prognosefaktor Aggressiveres Therapieschema Früherkennung von Therapieversagern Umstellung der Therapie? Reevaluierung therapierelevanter Marker? Modifikation des Therapieschemas?

Therapiemonitoring: Bildgebung versus ZTZ N=138 metastasierte Mammakarzinompatientinnen Therapieansprechen 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 N 1 year survival PR / 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

SWOG 0500 <5CTC ≥5CTC 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 <5CTC ≥5CTC Group B - Randomized N = 104 Arm 2 – Δ Therapy N = 52 Arm 1- same therapy End Therapy / Final Blood draw Recruitement achieved in 2012 Analysis & Report 1º End Points = PFS (Progression / RECIST) & OS (12 month follow-up) 2º End point = QOL (SWOG Method)

Zirkulierende Tumorzellen – Bedeutung für die metastasierten Situation Prognosefaktor Aggressiveres Therapieschema Früherkennung von Therapieversagern Umstellung der Therapie? -> SWOG-S0500 Reevaluierung therapierelevanter Marker? Modifikation des Therapieschemas?

CTCs - Reevaluierung prädiktiver Marker Tumorbiologie ändert sich im Krankheitsverlauf -> Biopsie der Metastase ER: ~ 11-30% HER2: ~ 5-30% CTCs als „Real-time“-Biopsie Reevaluierung HER2 Status reflektiert den Phänotyp der Metastasen wiederholbar unter laufender Therapie Profitieren diese von einer HER2 zielgerichteten Therapie? Meng S, Fehm T et al. PNAS 2004 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

metastatic breast cancer, Determination of HER2 status on CTC Tumor: hormone receptor positive CTC+ [HER2-] n=339 Everolimus + Chemo- or endocrine therapy A CTC+ [HER2-] n=485 B Tumor: triple-negative CTC+ [HER2-] n=146 Screening-Phase n=1426 metastatic breast cancer, 1st-3rd line, HER2-negative primary tumor* Determination of HER2 status on CTC CTC-determination CTC+ [HER2+] n=228 DETECT III Trial CTC-negative n=713 Not eligible in D III or D IV * including HER2-negative metastatic disease in case a biopsy was performed

Nachweis von PI3K-Mutationen

ZTZ und metastasiertes Mammakarzinom 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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