Untersuchung der intratumoralen Heterogenität des klarzelligen Nierenzellkarzinoms mittels Fluoreszenz-in-situ-Hybridisierung

Abstract

Die Prognose des klarzelligen Nierenzellkarzinoms (kNZK) wird maßgeblich von dessen Metastasierungsverhalten bestimmt. Während Patienten mit lokal begrenzten Tumoren eine 5-Jahres-Überlebensrate von über 90 % haben, sinkt bei vorhandenen Fernmetastasen das Überleben auf 12 % (SEER Cancer Statistics Review). Primär lokal begrenzte Tumoren entwickeln in 20–30 % metachrone Metastasen (Dabestani et al., 2018). Diese Patienten haben ein durch klinische Kriterien nur unzureichend vorhersehbares Metastasierungsrisiko. Daher ist die Entwicklung molekularer Prognosemarker für die Verbesserung der Therapie des kNZK von großer Bedeutung. Durch neue Techniken und sinkende Kosten in genetischen Analyseverfahren konnten in den vergangenen Jahren erhebliche Fortschritte im Verständnis der Tumorgenetik gemacht werden. Eine dieser Erkenntnisse ist, neben einer genetischen Heterogenität des kNZK zwischen verschiedenen Patienten, die genetische Heterogenität innerhalb eines Tumors. (McGranahan and Swanton, 2017; The Cancer Genome Atlas Research Network, 2013) Viele Autoren sehen die Entwicklung von Biomarkern im Zusammenhang mit dieser Beobachtung als problematisch an. Sie argumentieren, dass Tumoranalysen, die auf Einzelproben basieren, der intratumoralen Heterogenität (ITH) im kNZK nur unzureichend gerecht werden. (Turajlic et al., 2018a; Lubbock et al., 2017; Gerlinger et al., 2014a; Gulati et al., 2014; Martinez et al., 2013) Ein potentieller genetischer Prognosemarker, der in unserer Arbeitsgruppe entwickelt wurde, ist die Gesamtzahl spezifischer Aberrationen (Total Number of Specific Aberrations TNSA). In ihr werden Kopienzahlvariationen (Copy Number Variations CNVs) der vier prognostisch relevanten chromosomalen Regionen 1q21.3, 7q36.3, 9p21.3p24.1 und 20q11.21q13.32 miteinander vereint (Sanjmyatav et al., 2014, 2011). Die TNSA konnte bereits erfolgreich zusammen mit weiteren klinischen Daten in ein Modell zur Prognosebewertung des klarzelligen Nierenzellkarzinoms eingearbeitet werden (Grimm et al., 2019). Jedoch können die Erkenntnisse zur intratumoralen Heterogenität im kNZK nicht unberücksichtigt bleiben. Daher war es Ziel dieser Arbeit, die beschriebene Heterogenität und deren Auswirkungen auf die TNSA zu untersuchen. Dazu wurden parallel jeweils drei Tumorareale von 20 Patienten mit gesichertem kNZK untersucht. Das operativ gewonnene Probenmaterial bestand aus Formalin-fixiertem und in Paraffin-eingebettetem (FFPE) Tumorgewebe. Dieses wurde mittels Fluoreszenz-in-situ-Hybridisierung (FISH) hinsichtlich Kopienzahlveränderungen in den vier genannten chromosomalen Regionen ausgewertet. In 40 % der untersuchten Patienten war dabei eine Heterogenität zu beobachten, die das Prognosemodell beeinflusste. Damit muss den Argumenten aus der Literatur zugestimmt werden, dass die genetische Heterogenität innerhalb eines Tumors Probleme bei der Entwicklung von Biomarkern verursachen kann. In dieser Arbeit ließen sich jedoch ebenfalls durch das Prognosemodell, trotz bestehender Heterogenität, 78 % der metastasierten Hochrisikopatienten mit einer einzelnen Gewebeprobe identifizieren. Durch eine geringe Steigerung des Probenumfangs wurde dieser Wert auf beinahe 99 % erhöht. Bei der Auswertung von 100 Zellkernen pro Tumorareal betrug die durchschnittliche Standardabweichung der gezählten Aberrationen zwischen den drei Arealen eines Patienten nur 12,21. Damit scheint die FISH eine sehr robuste Methode zu sein, um CNVs in einem Tumor trotz vorhandener Heterogenität bzgl. der diagnostischen und prognostischen Wertigkeit zu bestimmen. Die erbrachten Daten deuten weiter darauf hin, dass die intratumorale Heterogenität mit der Tumorgröße positiv korreliert (r = 0,581; p = 0,007). Ebenso war bei erhöhter intratumoraler Heterogenität eine Assoziation zur Metastasierung gegeben (p = 0,007) und zwischen Patienten mit niedriger und hoher Heterogenität ließen sich signifikante Unterschiede im Gesamtüberleben darstellen (Log-Rank-Test: p = 0,012). Diese Beobachtungen lassen sich in Einklang mit dem derzeitigen Verständnis von Tumorevolution und -progression bringen. Als weitere Erkenntnis dieser Arbeit könnte der Multiprobenansatz, der primär zur Untersuchung der Heterogenität genutzt wurde, auch das Einzelproben-basierte Prognosemodell weiter verbessern. Durch Verwendung des Modalwertes der TNSA aus den drei untersuchten Arealen eines Primärtumors stieg die Sensitivität des Prognosemodells, eine Metastasierung vorherzusagen, auf 90 % an. Diese Arbeit stellt eine der wenigen Untersuchungen dar, die sich den Effekten der ITH auf genetische Prognosemodelle im kNZK widmen. Die erbrachten Daten dienen so dem langfristigen Ziel der Etablierung eines molekularen Biomarkers für die Routinediagnostik. So können die Erkenntnisse dieser Arbeit genutzt werden, um der beschriebenen Heterogenität im kNZK zu begegnen und deren Einflüsse zu berücksichtigen. Auch wenn Prognosemodelle immer nur einen Versuch darstellen, Vorgänge in der Natur zu vereinfachen und deren Komplexität nur schwer gerecht werden, so sind sie doch ein wichtiges Hilfsmittel für den praktizierenden Arzt in der Therapie von malignen Erkrankungen.