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Ziel: Auswirkungen der strahlentherapeutischen Vorgehensweise, insbesondere der lokalen Dosisaufsättigung auf das kosmetische Langzeitergebnis und die Rezidivrate nach Brusterhaltender Therapie. Material und Methoden: In die Studie aufgenommen wurden 451 Patientinnen mit Mammakarzinom, die zwischen 1984-1994 in der Universitätsfrauenklinik und der Klinik und Poliklinik für Strahlentherapie der Universität Würzburg brusterhaltend therapiert wurden und bei denen Informationen zum kosmetischen Langzeitergebnis vorlagen. Behandlung: Alle Patientinnen unterzogen sich einer operativen Tumorentfernung und Axilladissektion, sowie einer Strahlenbehandlung. Die Strahlentherapie bestand aus einer homogenen Bestrahlug der betroffenen Brust (50Gy) und einer Tuorbettaufsättigung (20Gy), entweder als interstitieller Boost mit Ir-192 (77 Prozent) oder als Elektronenboost (16 Prozent). Ergebnisse: Die Überlebensrate betrug nach 5 und 10 Jahren 88 bzw. 73 Prozent. Die lokoregionäre Kontrollrate betrug nach 5 und 10 Jahren 90 und 75 Prozent. Es konnte kein statistisch signifikanter Zusammenhang mit der Art der angewandten Tumorbettaufsättigung festgestellt werden. Ein gutes bis exzellentes kosmetisches Ergebnis konnte bei 61 Prozent der Patientinnen erreicht werden. Auch hier besteht kein statistisch signifikanter Zusammenhang mit der gewählten Boostart.
Das duktale Carcinoma in situ (DCIS) der Mamma stellt eine Neoplasie mit sowohl heterogener Morphologie als auch variierendem biologischen Verhaltens dar. Dies führte in der Vergangenheit zur Etablierung zahlreicher pathohistologischer Klassifikationssysteme mit dem Ziel, das Risiko einer malignen Transformation in ein invasives Carcinom und die Wahrscheinlichkeit eines Lokalrezidivs nach Tumorektomie anhand histologischer Kriterien abzuschätzen. Zur Untersuchung solcher Klassifikationsparameter auf ihre Wichtigkeit sollte der genetische Hintergrund am Beispiel der chromosomalen Trisomie untersucht werden und mit diesen korreliert werden. Die Ergebnisse einer DNA-in situ-Hybridisierung an Paraffin-Material mit spezifischen Proben für die Chromosomen 1, 7, 8 und 18 zeigen, daß Trisomien in dieser Neoplasie ein häufiges Ereignis darstellen (56 Prozent aller Fälle) und daß diese mit den histologischen Parametern der Nekrose und einem hohen Kernatypiegrad korrelieren. Dieser Befund wird durch die Tatsache untermauert, daß solche Beziehungen sogar im gleichen Tumor gefunden werden, wenn dieser eine heterogene Morphologie aufwies. So läßt sich die große Bedeutung der Klassifikationsparameter Nekrose und Kern-Atypie auch durch die Ergebnisse der vorliegenden Arbeit unterstreichen. Eine Trisomie des Chromosoms 18 konnte nur in Fällen von einer Koinzidenz mit mikroinvasiven Herden detektiert werden. Dies deckt sich mit sämtlichen Angaben der Literatur, bei denen eine Trisomie 18 nie bei streng intraduktalem DCIS, sondern nur bei mikroinvasiven oder invasiven Mamma-Karzinomen gefunden wurde. Folglich wäre es wichtig, mit weiteren Untersuchungen die Bedeutung dieser Aberration im Invasionsgeschehen und in der Diagnosestellung einer Mikroinvasion des DCIS zu analysieren.
Wichtiges Forschungsthema der letzten Jahre war die Entwicklung eines prädiktiven Testsystems zur Bestimmung der individuellen Strahlenempfindlichkeit von Tumorpatienten im Vorfeld einer Strahlentherapie. Ziel ist eine individuelle Dosisanpassung mit möglichst effizienter Tumorzerstörung bei maximaler Schonung des Normalgewebes. Standardmethode zur Messung der zellulären Strahlenempfindlichkeit ist der Koloniebildungstest, der sich jedoch für eine prädiktive Testung nicht eignet, da es mehrere Wochen, wenn nicht Monate dauert, bis die Resultate vorliegen. In dieser Arbeit sollte untersucht werden, ob der Comet Assay als prädiktiver Test zur Erfassung der Strahlenempfindlichkeit normaler Gewebe geeignet ist. Dazu wurden bestrahlte Hautfibroblasten und periphere Blutlymphozyten von 30 Brustkrebspatientinnen im Comet Assay analysiert und die Resultate mit den akuten radiogenen Hautreaktionen der Patientinnen verglichen. Vor allem die Versuche mit Lymphozyten ergaben eine gute Korrelation zwischen initialem DNS-Schaden bzw. Schaden nach 40minütiger Reparatur und den klinisch beobachteten frühen Normalgewebsnebenwirkungen. Anhand der in vitro-Ergebnisse konnte klar zwischen durchschnittlich und überdurchschnittlich strahlenempfindlichen Patientinnen unterschieden werden. Bei den Fibroblasten waren die Patientinnen mit durchschnittlichen Reaktionen und die mit stärkeren radiogenen Nebenwirkungen nur im Initialschaden deutlich voneinander verschieden. Der Comet Assay scheint demzufolge ein günstiger Test zu sein, um eine erhöhte Strahlenempfindlichkeit zu erfassen, vor allem wenn Lymphozyten aus dem peripheren Blut analysiert werden. Er kann schnell und mit wenigen Zellen durchgeführt werden und ist bei standardisierten Versuchsbedingungen gut reproduzierbar. Mit dem Comet Assay ist es möglich, in kurzer Zeit mehrere Malignompatienten auf ihre Radiosensitivität hin zu untersuchen, wobei diese nur eine Blutprobe zur Lymphozytenisolation abgeben müssen. Im Hinblick auf die Anwendung als prädiktiver Test im klinischen Alltag ist die Kombination mit anderen Methoden wie z. B. dem Mikronukleus-Test und der FISH-Technik empfehlenswert, was die Zuverlässigkeit und Aussagekraft der Resultate noch steigern würde.
Im Mittelpunkt der Diskussion zur Nachsorge des Mammakarzinoms stehen das intensive Nachsorgeregime mit klinischer Untersuchung und routinemäßigem Gebrauch von bildgebenden Suchverfahren (Röntgenaufnahmen, Szintigraphie, Sonographie) sowie laborchemischer Untersuchungen einschließlich Tumormarker gegenüber dem minimalen Nachsorgeregime mit klinischer Untersuchung, routinemäßiger Mammographie und Gebrauch weiterer apparativer Verfahren nur bei symptomatischen Patienten oder klinischem Tumorverdacht. Anhand von 701 Patientinnen mit Brustkrebs und beendeter Primärtherapie sowie Metastasenfreiheit zu Studienbeginn wurden in der vorliegenden prospektiven Arbeit die einzelnen klinischen, bildgebenden und laborchemischen Untersuchungen in der Nachsorge hinsichtlich ihrer Effizienz bei der Entdeckung einer Reaktivierung bewertet. Allgemeine Ergebnisse waren, dass nur wenige Patientinnen von sich aus Beschwerden angaben. Schon deshalb sollte großer Wert auf die Anamnese und die klinische Untersuchung gelegt werden. Die Beschwerden waren nur für 1/3 der Patientinnen ein Grund, sich frühzeitig vorzustellen. Die Patientinnen sollten ermuntert werden, Auffälligkeiten dem Arzt mitzuteilen und in diesem Fall nicht bis zum nächsten vorgegebenen Nachsorgetermin warten. Ein lokoregionales bzw. kontralaterales Rezidiv wurde bei insgesamt 43 Patientinnen nachgewiesen. Zu 88% konnte das Rezidiv durch Auffälligkeiten in der klinischen Untersuchung vermutet und mit nachfolgenden weiterführenden Untersuchungen gesichert werden. Bei 5 Patientinnen (12% der Rezidive) wurde das Rezidiv allein durch die routinemäßig durchgeführte Mammographie erkannt. Von den 48 Patientinnen mit Metastasierung wurde die Reaktivierung bei 58% durch entsprechende Symptome der Patientinnen oder durch die klinische Untersuchung vermutet und in weiterführenden Untersuchungen gesichert. Durch Untersuchungen, die aufgrund erhöhter Tumormarker, aufgrund eines Anstiegs der alkalischen Phosphatase oder anderer Enzyme bzw. aufgrund eines Lokalrezidivs zur Fernmetastasensuche veranlasst wurden, konnten 42% der Metastasierungen gesichert werden. Bei Betrachtung der einzelnen Untersuchungen lässt sich bezüglich ihrer Effizienz, eine Reaktivierung zu entdecken, folgendes feststellen: Von den Untersuchungen, die ohne klinische Selektion routinemäßig oder bei Symptomen zusätzlich durchgeführt wurden, zeigte die Röntgenaufnahme des Thorax die größte Effizienz, gefolgt von den klinischen Untersuchungen der Brust/ Brustwand bzw. der Axilla und der Mammographie. Von den Laborparametern war das CA 15-3 am effizientesten. Insgesamt war die Effizienz der Laborparameter jedoch gering. Einschränkend ist zu sagen, dass alle Patientinnen mit Metastasierung im Thoraxbereich auch entsprechende Befunde/ Symptome hatten, die Anlass zur Röntgenaufnahme des Thorax gaben. Von den Untersuchungen, die nur nach klinischer/ radiologischer/ laborchemischer Selektion und zum Teil in sehr seltenen Fällen durchgeführt wurden, waren die Punktionszytologien/ Stanzbiopsien am effizientesten, gefolgt von der Skelettszintigraphie und dem CT. Diesen folgten die Lebersonographie, die Sonographie der Mamma, Röntgenaufnahmen des Skeletts und das Blutbild. Den Ergebnissen dieser Untersuchung zufolge scheint beim Mammakarzinom eine Nachsorge, die auf einer sorgfältigen Anamnese, eingehender Beurteilung des lokoregionären Bereichs, gründlicher körperlicher Untersuchung und routinemäßigem Einsatz der Mammographie beruht, gerechtfertigt. Nur bei sich daraus ergebendem klinischen Verdacht auf eine Reaktivierung erscheinen weiterführende Untersuchungen indiziert, da – unselektioniert eingesetzt- ihre Effizienz gering ist.
Diese Arbeit vergleicht verschiedene Methoden zur Berechung der Lebenserkrankungswahrscheinlichkeit bei familiärem Brustkrebs. Dabei handelt es sich um Tabellen von Chang-Claude und die Computerprogramme Cyrillic Version 2.1 sowie IBIS Breast Cancer Risk Evaluation Tool. Es stellte sich heraus, dass sich die Ergebnisse der Modelle nicht wesentlich voneinander unterscheiden.
Introduction:
Proteins encoded by Fanconi anemia (FA) and/or breast cancer (BrCa) susceptibility genes cooperate in a common DNA damage repair signaling pathway. To gain deeper insight into this pathway and its influence on cancer risk, we searched for novel components through protein physical interaction screens.
Methods:
Protein physical interactions were screened using the yeast two-hybrid system. Co-affinity purifications and endogenous co-immunoprecipitation assays were performed to corroborate interactions. Biochemical and functional assays in human, mouse and Caenorhabditis elegans models were carried out to characterize pathway components. Thirteen FANCD2-monoubiquitinylation-positive FA cell lines excluded for genetic defects in the downstream pathway components and 300 familial BrCa patients negative for BRCA1/2 mutations were analyzed for genetic mutations. Common genetic variants were genotyped in 9,573 BRCA1/2 mutation carriers for associations with BrCa risk.
Results:
A previously identified co-purifying protein with PALB2 was identified, MRG15 (MORF4L1 gene). Results in human, mouse and C. elegans models delineate molecular and functional relationships with BRCA2, PALB2, RAD51 and RPA1 that suggest a role for MRG15 in the repair of DNA double-strand breaks. Mrg15-deficient murine embryonic fibroblasts showed moderate sensitivity to g-irradiation relative to controls and reduced formation of Rad51 nuclear foci. Examination of mutants of MRG15 and BRCA2 C. elegans orthologs revealed phenocopy by accumulation of RPA-1 (human RPA1) nuclear foci and aberrant chromosomal compactions in meiotic cells.
However, no alterations or mutations were identified for MRG15/MORF4L1 in unclassified FA patients and BrCa familial cases. Finally, no significant associations between common MORF4L1 variants and BrCa risk for BRCA1 or BRCA2 mutation carriers were identified: rs7164529, Ptrend = 0.45 and 0.05, P2df = 0.51 and 0.14, respectively; and rs10519219, Ptrend = 0.92 and 0.72, P2df = 0.76 and 0.07, respectively.
Conclusions:
While the present study expands on the role of MRG15 in the control of genomic stability, weak associations cannot be ruled out for potential low-penetrance variants at MORF4L1 and BrCa risk among BRCA2
mutation carriers.
Brustkrebs ist gegenwärtig die häufigste bösartige Erkrankung der Frau weltweit und verantwortlich für 15 % der Krebs¬todes-ursachen in der westlichen Welt. Maligne Erkrankungen in metastasierten Stadien gelten generell als unheilbar mit einem medianen Überleben von wenigen Jahren. Das LIM und SH3 Domänen Protein (LASP-1) ist ein spezielles fokales Ad¬hä¬sions-protein, das an den Vorgängen der Zellproliferation und -migration beteiligt ist. Der Knockdown von LASP-1 in metastatischen Brust- und Eier¬stock¬krebs-zelllinien führt zu einer starken Hemmung der Zellmigration und -proliferation. Um¬ge-kehrt kommt es nach Überexpression des Proteins in nicht neoplastischen Zellen zu einer erhöhten Migration. Bei den von uns untersuchten Patientinnen mit Brust- oder Eierstockkrebs korreliert die Überexpression des Proteins mit fortgeschrittener Tumor-größe und Lymphknoten-Metastasierung. Die genetische Analyse von 63 mikrodissektierten histologischen Brust-krebs-Schnittpräparaten mit anschließender qRT PCR auf LASP-1 ergab (mit nur einer positiven Probe; 1,6 %) allerdings keine Amplifikation des Gens. Es scheint, dass die LASP 1 Proteinüberexpression als aktiver Prozess in der Tumorgenese aufgefasst werden kann und in der Mehrheit der Brustkrebsfälle bevorzugt durch trans¬krip-tionelle Regulation als durch Gen¬amplifi¬ka-tion hervorgerufen wird. LASP-1 ist nicht ausschließlich ein zytosolisch lokalisiertes Protein, sondern in malignen Zellen außerdem im Zellkern nachweisbar. In einer Langzeitstudie (Januar 1985 – Dezember 2007) wurde anhand anti-LASP-1 gefärbter histologischer Schnittpräparate die LASP Expression bestimmt und mit dem Patienten-Überleben korreliert. Patientinnen mit nukleärer LASP-1-Lokalisation zeigen, im Vergleich zu nukleär-LASP-1 negativen Schnitten, ein signifikant (p = 0,0250) reduziertes Langzeitüberleben. Mit diesen Ergebnissen lassen sich zukünftig vielleicht prognostische Aussagen über die Auswirkungen der LASP-1-Expression für den einzelnen Patienten treffen.
The majority of breast cancer patients will require radiation therapy at some time during the course of their disease. An estimated 30–50% of all radiation treatments are of palliative nature, either to alleviate symptoms or prophylactic to prevent deterioration of quality of life due to locally progressive disease. Radiotherapy is a locally effective tool, and typically causes no systemic and mostly mild acute side effects. The following article provides an overview of options and decision-making in palliative radiotherapy for symptom control.
Knochensialoprotein (BSP) ist ein Protein der extrazellulären Matrix im Knochen und mineralisierten Geweben, wird aber auch von verschiedenen Tumorzellen exprimiert (Bellahcene et al., 1994, 1997, 1998). Dies ist assoziiert mit einer schlechten Prognose und einem erhöhten Risiko für eine spätere Entwicklung von Knochenmetastasen. Diel et al. (1999) konnte zeigen, dass ein erhöhter Serum-BSP-Wert bei Patientinnen mit Mammakarzinom zu einem gehäuften Auftreten von Knochenmetastasen im Laufe der Erkrankung führt. BSP scheint ein Marker für die Entstehung von Knochenmetastasen zu sein. In der Literatur ist ein Antikörper beschrieben, der ein Epitop des BSP erkennt, welches im BSP aus Tumorzellen nicht glykosyliert ist, im BSP aus mineralisiertem Gewebe allerdings schon (Armbruster et al., 2009). Im Tiermodell konnte gezeigt werden, dass Knochenmetastasen verhindert werden können bei gleichzeitiger Gabe von Tumorzellen und Antikörpern gegen BSP beziehungsweise, dass bei vorhandenen Knochenmetastasen eine Behandlung der Tiere mit einem Anti-BSP-Antikörper die Metastasen zurückbildet (Bäuerle et al., 2005, 2006). In der aktuellen Arbeit wird die Expression von BSP an menschlichem Gewebe von Knochenmetastasen mit unterschiedlichen Primärtumoren mittels Immunhistochemie untersucht. Insgesamt wurden 35 Fälle von Knochenmetastasen mit Primärtumor eines Mammakarzinoms untersucht, wobei 22,9% eine BSP Expression aufweisen, davon 5,7% eine starke. Knochenmetastasen mit dem Primärtumor Prostatakarzinom sind mit 8 Fällen repräsentiert, wobei 75% positiv für BSP sind, davon 25% stark positiv. Die einzelnen Fälle zeigen eine starke BSP Expression im Stroma und eine schwache BSP Expression der Tumorzellen. Diese Ergebnisse des Antikörpers gegen normal glykosyliertes BSP wurden verglichen mit dem Antikörper gegen nicht glykosyliertes BSP. Der Nachweis von BSP in Tumorzellen zeigt dasselbe Ergebnis, BSP im Stroma wird durch den Antikörper gegen nicht- glykosyliertes BSP intensiver dargestellt. Daraus lässt sich folgern, dass der Antikörper gegen nicht- glykosyliertes BSP nicht spezifisch für die Isoform des BSP aus Tumorzellen ist, sondern gleichermaßen in der Routinediagnostik von BSP eingesetzt werden kann. Die Untersuchung könnte sogar darauf hinweisen, dass dieser Antikörper die nicht- glykosylierte Isoform im Stroma erkennt und damit bei Untersuchung des Stromas die bessere Alternative darstellt.
Background: Recently published results of quality of life (QoL) studies indicated different outcomes of palliative radiotherapy for brain metastases. This prospective multi-center QoL study of patients with brain metastases was designed to investigate which QoL domains improve or worsen after palliative radiotherapy and which might provide prognostic information.
Methods: From 01/2007-01/2009, n=151 patients with previously untreated brain metastases were recruited at 14 centers in Germany and Austria. Most patients (82 %) received whole-brain radiotherapy. QoL was measured with the EORTC-QLQ-C15-PAL and brain module BN20 before the start of radiotherapy and after 3 months.
Results: At 3 months, 88/142 (62 %) survived. Nine patients were not able to be followed up. 62 patients (70.5 % of 3-month survivors) completed the second set of questionnaires. Three months after the start of radiotherapy QoL deteriorated significantly in the areas of global QoL, physical function, fatigue, nausea, pain, appetite loss, hair loss, drowsiness, motor dysfunction, communication deficit and weakness of legs. Although the use of corticosteroid at 3 months could be reduced compared to pre-treatment (63 % vs. 37 %), the score for headaches remained stable. Initial QoL at the start of treatment was better in those alive than in those deceased at 3 months, significantly for physical function, motor dysfunction and the symptom scales fatigue, pain, appetite loss and weakness of legs. In a multivariate model, lower Karnofsky performance score, higher age and higher pain ratings before radiotherapy were prognostic of 3-month survival.
Conclusions: Moderate deterioration in several QoL domains was predominantly observed three months after start of palliative radiotherapy for brain metastases. Future studies will need to address the individual subjective benefit or burden from such treatment. Baseline QoL scores before palliative radiotherapy for brain metastases may contain prognostic information.
Introduction: Oncolytic viruses show promise for treating cancer. However, to assess therapy and potential toxicity, a noninvasive imaging modality is needed. This study aims to determine the in vivo biodistribution, and imaging and timing characteristics of a vaccinia virus, GLV-1h153, encoding the human sodium iodide symporter (hNIS.
Methods: GLV-1h153 was modified from GLV-1h68 to encode the hNIS gene. Timing of cellular uptake of radioiodide \(^{131}\)I in human pancreatic carcinoma cells PANC-1 was assessed using radiouptake assays. Viral biodistribution was determined in nude mice bearing PANC-1 xenografts, and infection in tumors confirmed histologically and optically via Green Fluorescent Protein (GFP) and bioluminescence. Timing characteristics of enhanced radiouptake in xenografts were assessed via \(^{124}\)I-positron emission tomography (PET). Detection of systemic administration of virus was investigated with both \(^{124}\)I-PET and 99m-technecium gamma-scintigraphy.
Results: GLV-1h153 successfully facilitated time-dependent intracellular uptake of \(^{131}\)I in PANC-1 cells with a maximum uptake at 24 hours postinfection (P < 0.05). In vivo, biodistribution profiles revealed persistence of virus in tumors 5 weeks postinjection at 10\(^9\) plaque-forming unit (PFU)/gm tissue, with the virus mainly cleared from all other major organs. Tumor infection by GLV-1h153 was confirmed via optical imaging and histology. GLV-1h153 facilitated imaging virus replication in tumors via PET even at 8 hours post radiotracer injection, with a mean % ID/gm of 3.82 \(\pm\) 60.46 (P < 0.05) 2 days after intratumoral administration of virus, confirmed via tissue radiouptake assays. One week post systemic administration, GLV1h153-infected tumors were detected via \(^{124}\)I-PET and 99m-technecium-scintigraphy.
Conclusion: GLV-1h153 is a promising oncolytic agent against pancreatic cancer with a promising biosafety profile. GLV-1h153 facilitated time-dependent hNIS-specific radiouptake in pancreatic cancer cells, facilitating detection by PET with both intratumoral and systemic administration. Therefore, GLV-1h153 is a promising candidate for the noninvasive imaging of virotherapy and warrants further study into longterm monitoring of virotherapy and potential radiocombination therapies with this treatment and imaging modality.
p53 protects us from cancer by transcriptionally regulating tumor suppressive programs designed to either prevent the development or clonal expansion of malignant cells. How p53 selects target genes in the genome in a context-and tissue-specific manner remains largely obscure. There is growing evidence that the ability of p53 to bind DNA in a cooperative manner prominently influences target gene selection with activation of the apoptosis program being completely dependent on DNA binding cooperativity. Here, we used ChIP-seq to comprehensively profile the cistrome of p53 mutants with reduced or increased cooperativity. The analysis highlighted a particular relevance of cooperativity for extending the p53 cistrome to non-canonical binding sequences characterized by deletions, spacer insertions and base mismatches. Furthermore, it revealed a striking functional separation of the cistrome on the basis of cooperativity; with low cooperativity genes being significantly enriched for cell cycle and high cooperativity genes for apoptotic functions. Importantly, expression of high but not low cooperativity genes was correlated with superior survival in breast cancer patients. Interestingly, in contrast to most p53-activated genes, p53-repressed genes did not commonly contain p53 binding elements. Nevertheless, both the degree of gene activation and repression were cooperativity-dependent, suggesting that p53-mediated gene repression is largely indirect and mediated by cooperativity-dependently transactivated gene products such as CDKN1A, E2F7 and non-coding RNAs. Since both activation of apoptosis genes with non-canonical response elements and repression of pro-survival genes are crucial for p53's apoptotic activity, the cistrome analysis comprehensively explains why p53-induced apoptosis, but not cell cycle arrest, strongly depends on the intermolecular cooperation of p53 molecules as a possible safeguard mechanism protecting from accidental cell killing.
Breast cancer is the most common cancer among women worldwide. Every year, nearly 1.4 million new cases of breast cancer are diagnosed, and about 450.000 women die of the disease. Approximately 15-25% of breast cancer cases exhibit increased quantities of the trans-membrane receptor tyrosine kinase human epidermal growth factor receptor 2 (HER2) on the tumor cell surface. Previous studies showed that blockade of this HER2 proto-oncogene with the antibody trastuzumab substantially improved the overall survival of patients with this aggressive type of breast cancer. Recruitment of natural killer (NK) cells and subsequent induction of antibody-dependent cell-mediated cytotoxicity (ADCC) contributed to this beneficial effect. We hypothesized that antibody binding to HER2-positive breast cancer cells and thus ADCC might be further improved by synergistically applying two different HER2-specific antibodies, trastuzumab and pertuzumab. We found that tumor cell killing via ADCC was increased when the combination of trastuzumab, pertuzumab, and NK cells was applied to HER2-positive breast cancer cells, as compared to the extent of ADCC induced by a single antibody. Furthermore, a subset of \(CD44^{high}CD24^{low}HER2^{low}\) cells, which possessed characteristics of cancer stem cells, could be targeted more efficiently by the combination of two HER2-specific antibodies compared to the efficiency of one antibody. These in vitro results demonstrated the immunotherapeutic benefit achieved by the combined application of trastuzumab and pertuzumab. These findings are consistent with the positive results of the clinical studies, CLEOPATRA and NEOSPHERE, conducted with patients that had HER2-positive breast cancer. Compared to a single antibody treatment, the combined application of trastuzumab and pertuzumab showed a stronger ADCC effect and improved the targeting of breast cancer stem cells.
Metastatic tumor cells in body fluids are important targets for treatment, and critical surrogate markers for evaluating cancer prognosis and therapeutic response. Here we report, for the first time, that live metastatic tumor cells in blood samples from mice bearing human tumor xenografts and in blood and cerebrospinal fluid samples from patients with cancer were successfully detected using a tumor cell-specific recombinant vaccinia virus (VACV). In contrast to the FDA-approved CellSearch system, VACV detects circulating tumor cells (CTCs) in a cancer biomarker-independent manner, thus, free of any bias related to the use of antibodies, and can be potentially a universal system for detection of live CTCs of any tumor type, not limited to CTCs of epithelial origin. Furthermore, we demonstrate for the first time that VACV was effective in preventing and reducing circulating tumor cells in mice bearing human tumor xenografts. Importantly, a single intra-peritoneal delivery of VACV resulted in a dramatic decline in the number of tumor cells in the ascitic fluid from a patient with gastric cancer. Taken together, these results suggest VACV to be a useful tool for quantitative detection of live tumor cells in liquid biopsies as well as a potentially effective treatment for reducing or eliminating live tumor cells in body fluids of patients with metastatic disease.
The antibody trastuzumab (Herceptin) has substantially improved overall survival for patients with aggressive HER2-positive breast cancer. However, about 70% of all treated patients will experience relapse or disease progression. This may be related to an insufficient targeting of the CD44(high)CD24(low) breast cancer stem cell subset, which is not only highly resistant to chemotherapy and radiotherapy but also a poor target for trastuzumab due to low HER2 surface expression. Hence, we explored whether the new antibody-drug conjugate T-DM1, which consists of the potent chemotherapeutic DM1 coupled to trastuzumab, could improve the targeting of these tumor-initiating or metastasis-initiating cells. To this aim, primary HER2-overexpressing tumor cells as well as HER2-positive and HER2-negative breast cancer cell lines were treated with T-DM1, and effects on survival, colony formation, gene and protein expression as well as antibody internalization were assessed. This revealed that CD44(high)CD24(low)HER2(low) stem cell-like breast cancer cells show high endocytic activity and are thus particularly sensitive towards the antibody-drug conjugate T-DM1. Consequently, preexisting CD44(high)CD24(low) cancer stem cells were depleted by concentrations of T-DM1 that did not affect the bulk of the tumor cells. Likewise, colony formation was efficiently suppressed. Moreover, when tumor cells were cocultured with natural killer cells, antibody-dependent cell-mediated cytotoxicity was enhanced, and EMT-mediated induction of stem cell-like properties was prevented in differentiated tumor cells. Thus our study reveals an unanticipated targeting of stem cell-like breast cancer cells by T-DM1 that may contribute to the clinical efficacy of this recently approved antibody-drug conjugate.
Single Nucleotide Polymorphisms (SNPs) in genes involved in the DNA Base Excision Repair (BER) pathway could be associated with cancer risk in carriers of mutations in the high-penetrance susceptibility genes BRCA1 and BRCA2, given the relation of synthetic lethality that exists between one of the components of the BER pathway, PARP1 (poly ADP ribose polymerase), and both BRCA1 and BRCA2. In the present study, we have performed a comprehensive analysis of 18 genes involved in BER using a tagging SNP approach in a large series of BRCA1 and BRCA2 mutation carriers. 144 SNPs were analyzed in a two stage study involving 23,463 carriers from the CIMBA consortium (the Consortium of Investigators of Modifiers of BRCA1 and BRCA2). Eleven SNPs showed evidence of association with breast and/or ovarian cancer at p<0.05 in the combined analysis. Four of the five genes for which strongest evidence of association was observed were DNA glycosylases. The strongest evidence was for rs1466785 in the NEIL2 (endonuclease VIII-like 2) gene (HR: 1.09, 95% CI (1.03-1.16), p = 2.7x10(-3)) for association with breast cancer risk in BRCA2 mutation carriers, and rs2304277 in the OGG1 (8-guanine DNA glycosylase) gene, with ovarian cancer risk in BRCA1 mutation carriers (HR: 1.12 95% CI: 1.03-1.21, p = 4.8x10(-3)). DNA glycosylases involved in the first steps of the BER pathway may be associated with cancer risk in BRCA1/2 mutation carriers and should be more comprehensively studied.
The skeleton is a preferred homing site for breast cancer metastasis. To date, treatment options for patients with bone metastases are mostly palliative and the disease is still incurable. Indeed, key mechanisms involved in breast cancer osteotropism are still only partially understood due to the lack of suitable animal models to mimic metastasis of human tumor cells to a human bone microenvironment. In the presented study, we investigate the use of a human tissue-engineered bone construct to develop a humanized xenograft model of breast cancer-induced bone metastasis in a murine host. Primary human osteoblastic cell-seeded melt electrospun scaffolds in combination with recombinant human bone morphogenetic protein 7 were implanted subcutaneously in non-obese diabetic/severe combined immunodeficient mice. The tissue-engineered constructs led to the formation of a morphologically intact 'organ' bone incorporating a high amount of mineralized tissue, live osteocytes and bone marrow spaces. The newly formed bone was largely humanized, as indicated by the incorporation of human bone cells and human-derived matrix proteins. After intracardiac injection, the dissemination of luciferase-expressing human breast cancer cell lines to the humanized bone ossicles was detected by bioluminescent imaging. Histological analysis revealed the presence of metastases with clear osteolysis in the newly formed bone. Thus, human tissue-engineered bone constructs can be applied efficiently as a target tissue for human breast cancer cells injected into the blood circulation and replicate the osteolytic phenotype associated with breast cancer-induced bone lesions. In conclusion, we have developed an appropriate model for investigation of species-specific mechanisms of human breast cancer-related bone metastasis in vivo.
Merkel cell carcinoma (MCC) is an aggressive, virus-associated, neuroendocrine tumor of the skin mainly affecting immunocompromised patients. Higher intratumoral infiltration with CD3 and CD8 positive T-cells is associated with a better prognosis, highlighting the relevance of the immune system for MCC development and progression. In this study 21 primary MCCs were stained with immune cell markers including CD3, CD4, CD8, CD68, CD20, and S100. Furthermore, tumor-infiltrating neutrophils, tertiary lymphoid structures and PD-L1 expression were analyzed and correlated with overall and recurrence free survival. All MCCs were Merkel Cell Polyomavirus positive. Overall and recurrence-free survival did not correlate with intra-and peritumoral CD3 and CD8 T-cell infiltration. In addition, no significant association regarding prognosis was found for tumor-associated neutrophils, tumor-associated macrophages or PD-L1 positivity in MCCs. Interestingly, the presence of tertiary lymphoid structures (TLS) in the tumor microenvironment significantly correlated with recurrence-free survival (P=0.025). In addition, TLS were significantly associated with a higher CD8/CD4 ratio in the tumor periphery (P=0.032), but not in the center of the tumor (P > 0.999). These results demonstrate for the first time that TLS, easily assessed in paraffin-embedded tissue in the tumor periphery of MCCs, may be a valuable prognostic factor indicating prolonged recurrence free survival.
Bone metastasis is a frequent and life-threatening complication of breast cancer. The molecular mechanisms supporting the establishment of breast cancer cells in the skeleton are still not fully understood, which may be attributed to the lack of suitable models that interrogate interactions between human breast cancer cells and the bone microenvironment. Although it is well-known that integrins mediate adhesion of malignant cells to bone extracellular matrix, their role during bone colonization remains unclear. Here, the role of β1 integrins in bone colonization was investigated using tissue-engineered humanized in vitro and in vivo bone models. In vitro, bone-metastatic breast cancer cells with suppressed integrin β1 expression showed reduced attachment, spreading, and migration within human bone matrix compared to control cells. Cell proliferation in vitro was not affected by β1 integrin knockdown, yet tumor growth in vivo within humanized bone microenvironments was significantly inhibited upon β1 integrin suppression, as revealed by quantitative in/ex vivo fluorescence imaging and histological analysis. Tumor cells invaded bone marrow spaces in the humanized bone and formed osteolytic lesions; osteoclastic bone resorption was, however, not reduced by β1 integrin knockdown. Taken together, we demonstrate that β1 integrins have a pivotal role in bone colonization using unique tissue-engineered humanized bone models.