Das Team der AG Onkogenetik

Arbeitsgruppe Onkogenetik

Erbliche Krebserkrankungen

HBOC & DNA-Reparatur

BRCA1 und BRCA2 waren die ersten beiden Gene, die als Ursache für erblichen Brust- und Eierstockkrebs (HBOC) identifiziert wurden. Das Lebenszeitrisiko für Anlageträgerinnen in diesen Genen beträgt 40-80% für Brustkrebs und 11-40% für Eierstockkrebs. Die Penetranz, d.h. die Wahrscheinlichkeit, dass es zu einer Erkrankung kommt, beläuft sich für BRCA1 Mutationen auf 50-80% für Brustkrebs und für BRCA2 Anlageträgerinnen auf 40-70%. Die Penetranz kann zwischen Familien und auch in einzelnen Familien bei gleicher Mutation deutlich schwanken. Es wird angenommen, dass die Ursache für diese Schwankungen sowohl Umwelt- als auch genetische Faktoren sind. Mittels GWAS konnten bereits unterschiedliche Anlagen gefunden wurden, die mit hoher Wahrscheinlichkeit Einfluss auf das Erkrankungsalter haben, jedoch erklären diese Anlagen nur einen kleinen Teil der Unterschiede in der Penetranz. Mit Hilfe von Next-Generation-Sequencing (NGS) führen wir aktuell Untersuchungen an mehr als 310 Genen, die in der DNA-Reparatur eine Rolle spielen, durch, um Erkrankungswahrscheinlichkeiten vorherzusagen. Zwei Kohorten werden mit Unterstützung des deutschen Konsortiums für Familiären Brust- und Eierstockkrebs mit diesem Ansatz untersucht: 100 Patientinnen mit BRCA1/2 Mutation und einem frühen Krankheitsbeginn (< 35 Jahre) und 100 nicht- bzw. spät(> 60 Jahre) betroffenen Patientinnen mit BRCA1/2 Mutation. Ziel ist die Bestimmung einer individuellen Mutationslast unter Einbezug von Varianten, die nicht Teil der GWAS-Studien waren, um das Erkrankungsalter in den einzelnen Patienten vorhersagen zu können.

Somatische Tumorgenetik

In den letzten 20 Jahren hat sich durch die neuen Sequenziertechniken, namentlich Next-generation-sequencing, eine neue Herangehensweise bei der Therapie bei Krebspatienten entwickelt. Das massive Sequenzieren hat dazu geführt, das wir heute eine Art Landkarte des Krebsgenoms besitzen (Vogelstein et al., 2013), die es uns möglich macht gezielt die genetischen Veränderungen, sozusagen genetische Biomarker, zu nutzen um eine effektive, patientenspezifische Therapie zu entwickeln. Klassische Beispiele für die Nutzung von genetischen Biomarkern wären die gezielte Behandlung mit Tyrosinkinaseinhibitoren, wie Vemurafenib bei Melanompatienten oder die EGFR-Inhibitoren Gefitinib und Erlotinib bei Patienten mit einem Kolonkarzinom.

Charakterisierung von bösartigen Tumorerkrankungen

Bösartige Tumorerkrankungen sind das Resultat von somatischen Mutationen, die der Zelle eine Wachstums, Überlebens- und Vervielfältigungsvorteil gegenüber den umliegenden Zellen verschaffen. Wir haben es uns zum Ziel gesetzt diese somatischen Veränderungen zu identifizieren und wenn möglich anhand dieser Veränderungen eine Strategie für eine gezielte Therapie zu entwickeln. Aktuell werden in mehreren Kooperationen verschiedene Strategien zur Identifikation von genetischen Biomarkern verfolgt. Zum einen verwenden wir die Whole Exome Sequenzierung zur Bestimmung von somatischen Veränderungen in Patienten mit einem fortgeschrittenen Hepatozellulären Karzinom oder Patienten mit einer c-ALL. Zum anderen wird bei Patienten mit einem fortgeschrittenen Kopf-Hals-Plattenepithelkarzinom ein eigenes Panel verwendet, speziell zugeschnitten für diese Tumorentität, um die somatischen Veränderungen zu definieren und sie auf ihre Therapierelevanz bzw. biologischen Mechanismus hin zu überprüfen.

Neben den aktuellen Forschungsprojekten arbeiten wir eng mit allen onkologischen Abteilungen zusammen und bieten in Kooperationen mit Ihnen die Sequenzierung von Tumorbiopsien bei Patienten an, die bereits alle gängigen Therapieoptionen ausgeschöpft haben. In diesen Fällen können wir den Kollegen mit Hilfe unseres Cancer Panels (336 Tumor-assoziierte Gene) zu Seite stehen und im interdisziplinären Tumorboard Lösungsansätze, basierend auf dem genetischen Profil des Tumors, anbieten.

Zirkulierende Tumor-DNA

Bisher wurden somatischen Mutationen generell anhand von Tumorbiopsien nachgewiesen. Allerdings sind die genetischen Biomarker auch im Blut, genauer Blutplasma nachweisbar. Durch den hohen Turn-over an Zellen im Tumorgewebe, wird permanent zellfreie Tumor-DNA (ctDNA) in die Blutbahn abgegeben, die dann durch hoch sensitive Labormethoden nachweisbar ist. Ein wenig invasiver Eingriff der sich hervorragend für die verschiedensten Kontrolluntersuchungen eignet, vom Präscreening auf bestimmte Mutationen über die Feststellung von erworbenen Resistenzen durch neue Mutationen bis hin zur Kontrolle auf Progression oder Regression schlicht über die Menge an zellfreier Tumor DNA (ctDNA). Auf der Suche nach einem minimal invasiven Test, der sich sowohl zur Prädiktion und Prognose als auch zur Therapieentscheidung bei Patienten und Patientinnen mit einem bösartigen Tumor eignet, kamen mehrere Forschergruppe auf die Idee der „liquid biopsy“. Unter diesem Oberbegriff versteht man sowohl, vom Tumor freigesetzte, im Plasma zirkulierenden Tumorzellen (DTCs) (Pantel & Brakenhoff 2004, Alix-Panabières & Pantel 2013) als auch zellfreie DNA (cfDNA) (Crowley et al. 2013, Diaz & Bardelli 2014, Bettegowda et al. 2014]. Erstmals beschrieben wurde die cfDNA bereits in den 50iger Jahren des 20. Jahrhunderts (Schwarzenbach et al. 2011, Alix-Panabières et al. 2012). Es konnte gezeigt werden, dass durch verschiedenste Prozesse (chronische Entzündungsreaktionen, Herzinfarkt, Operationen oder eine Schwagerschaft) DNA in die Zirkulation freigesetzt wird, die auch detektierbar ist. Wir in der AG Onkogenetik legen einen Schwerpunkt auf die Detektion und genetische Analyse der zellfreien zirkulierenden Tumor-DNA (ctDNA). Im Rahmen von mehreren Studien testen wir die Machbarkeit der ctDNA als prognostischen und prädiktiven Biomarker in der Onkologie. Zum Einsatz kommen hier Techniken wie Safe-SeqS (Kinde et al. 2011, Wang et al. 2015), Panelsequenzierung, MIPs und die reine Quantifikation und Fragmentlängenbestimmung der ctDNA.

Tumorvakzinierung

Im Rahmen der Entwicklung von Strategien um eine Tumorerkrankung erfolgreich unter Kontrolle zu bringen oder sogar zu heilen, will man sich das Immunsystem zu Nutze machen. Genetisch falsche Proteine, die in den Tumorzellen gebildet werden, werden auch in Ihnen über das Endoplasmatische Retikulum abgebaut. Diese Prozessierten „mutierten“ Proteine werden dann über die Oberflächenmoleküle (MHC) den Zellen des Immunsystems präsentiert. Diese Mechanismus möchten wir uns in interdisziplinärer Zusammenarbeit mit den Kollegen der Klinik, Pathologie, Immunologie und Bioinformatik Nutze machen und eine Vakzinierung zur Behandlung des Tumors durchführen.

 

E-Mail Kontakt:

Christopher Schroeder, Franz-Joachim Hilke

 

Literatur:

Vogelstein, B., Papadopoulos, N., Velculescu, V. E., Zhou, S., Diaz, L. a, & Kinzler, K. W. (2013). Cancer genome landscapes. Science (New York, N.Y.), 339, 1546-58. doi:10.1126/science.1235122