Old Drupal 7 Site

Egenskaper ved kreftcellenes DNA påvirker prognosen

Wanja Kildal, Manohar Pradhan, Karolina Cyll, Jørn E. Jacobsen, Gunnar B. Kristensen, Håvard E. Danielsen Om forfatterne
Artikkel

Genominstabilitet er et av kjennetegnene ved maligne svulster. Aneuploiditet, tilstedeværelsen av celler som inneholder en unormal DNA-mengde, indikerer nåværende eller tidligere genominstabilitet.

Genominstabilitet kjennetegnes ved at dattercellene ikke får overført identisk genetisk materiale som morcellen ved celledeling. De genetiske endringene kan bestå av alt fra endringer i basepar til endringer på kromosomnivå.

Genominstabilitet deles ofte inn i to hovedgrupper: mikrosatellittinstabilitet og kromosominstabilitet (ramme 1). Kromosominstabilitet kjennetegnes ved at en celle har endret kromosomantall eller -struktur og forbindes med majoriteten av humane svulster. Endringene kan være gevinst og/eller tap av hele eller deler av kromosomer samt strukturelle forandringer.

Ramme 1 Genominstabilitet, DNA-ploiditet og prognostisering ved kreft. Definisjoner

Genominstabilitet Kjennetegnes av at dattercellene ikke får overført identisk genetisk materiale som morcellen ved celledeling

Kromosominstabilitet Kjennetegnes av tap og/eller gevinst av deler av eller hele kromosomer ved celledeling

Mikrosatellittinstabilitet Feil i repeterende DNA-sekvenser (mikrosatellitter). Identifikasjon av disse feilene benyttes som indikasjon på feil i reparasjonssystemet

Mitotisk sjekkpunkt Sjekkpunkt som hindrer overgang fra metafase til anafase før alle kromosomene er bundet til mikrotubuli

DNA-ploiditet Relativt DNA-innhold i en cellepopulasjon

  1. Diploid – Celler som inneholder DNA tilsvarende to kromosomsett (2n). Den tilsvarende relative DNA-mengden benevnes 2c

  2. Tetraploid – Celler som inneholder DNA tilsvarende fire kromosomsett (4n). Den relative DNA-mengden benevnes 4c

  3. Aneuploid – Celler som ikke inneholder en eksakt multiple av det haploide kromosomantall

De fleste kromosominstabile svulster er aneuploide. Mens aneuploiditet definerer et øyeblikksbilde av et unormalt DNA-innhold, er kromosominstabilitet definert som forandring fra én celle til neste cellegenerasjon (1). Som regel er aneuploiditet en god surrogatmarkør for kromosominstabilitet (1).

Genominstabilitet er i dag akseptert som et av kjennetegnene ved humane solide svulster (2), og kromosominstabilitet er foreslått som en av flere faktorer som kan initiere og drive kreftutvikling (3). Hvilken rolle kromosominstabilitet/aneuploiditet har i kreftutvikling og årsakene til avviket i antall kromosomer i aneuploide svulster, er under kartlegging. Defekter i prosessene som regulerer og kontrollerer celledelingen er klare kandidater, for eksempel defekter i mitotisk sjekkpunkt, feil ved merotelisk binding, aneuploidisering via et tetraploid intermediat og monopolare spindler (3).

I hovedvekten av nyere publiserte arbeider om kromosomale endringer ved kreft presenteres analyser utført på gennivå. Nyere studier viser imidlertid stor grad av intratumorheterogenitet (4), noe som gjør identifikasjon av universelle biomarkører utfordrende. Det er vist at DNA-ploiditet er en av de minst heterogene biomarkørene (4). DNA-ploidianalyser benyttes for å detektere større genomiske endringer (mer enn 5 % av total DNA-mengde) i en cellepopulasjon, og det er vist at metoden gir prognostisk informasjon for en rekke krefttyper (58).

Danielsen og medarbeidere (5) har nylig foretatt en grundig gjennomgang av nytten av DNA-ploidianalyser for mange krefttyper og tilstander. I denne oversiktsartikkelen har vi valgt å legge vekt på de vanligste krefttypene og de krefttypene der vi mener metoden har best potensial som prognostisk markør.

Målet med denne artikkelen er å gi en oversikt over genominstabilitet ved kreftsykdom målt ved DNA-ploidianalyse samt presentere en gjennomgang av den prognostiske verdien av slike analyser for pasienter med eggstokk-, endometrie-, prostata- og kolorektalkarsinom.

Kunnskapsgrunnlag

Bakgrunnsmaterialet for artikkelen er basert på følgende søk i engelskspråklige artikler i PubMed «DNA ploidy AND prognosis AND (ovarian OR endometrial OR prostate OR colon OR colorectal) NOT review», begrenset til humant vev, for tidsrommet 1.1.2000 – 31.5.2016. Søket resulterte i 308 artikler.

Inklusjonskriterier var artikler/studier hvor man hadde utført overlevelsesanalyse med DNA-ploidistatus for pasienter med eggstokk-, endometrie-, prostata- og kolorektalkarsinomer, arbeider med > 200 pasienter og artikler/studier hvor DNA-ploidianalyser var utført på hele enkeltkjerner. Oversiktsartikler ble kun benyttet som supplement.

Artiklene ble først vurdert på bakgrunn av tittel og sammendrag, deretter lest i fulltekst der dette var nødvendig. 33 arbeider oppfylte inklusjonskriteriene – tre med pasienter med eggstokkarsinom, 14 med pasienter med endometriekarsinom, syv med pasienter med prostatakarsinom og ni med pasienter med kolorektalkarsinom.

Resultater

Eggstokkarsinom

De tre artiklene som oppfylte inklusjonskriteriene for denne oversiktsartikkelen, viser at aneuploiditet er signifikant assosiert med dårligere sykdomsoverlevelse for pasienter med eggstokkarsinom (911), (tab 1). Lassus og medarbeidere fant at DNA-aneuploiditet er en signifikant prediktor for dårlig prognose hos 440 pasienter med serøse karsinomer (hasardratio 1,79) (10).

Tabell 1

Oversikt over arbeider der man har studert prognostisk verdi av DNA-ploidianalyser i svulster fra pasienter med eggstokkarsinom (2000 – 16). Forkortelser: ICM – bildecytometri, FCM – væskestrømscytometri (flow cytometry), FIGO – International Federation of Gynecology and Obstetrics. Univariat og multivariat henviser til statistiske analyser

Førsteforfatter

År

Antall pasienter

Metode DNA-ploidi

DNA-ploidiklassifisering

Histologisk typer

FIGO—stadium

Prognostisk informasjon

Paulsen T (11)

2011

279

ICM

Diploid, tetraploid, aneuploid

Serøs, mucinøs, endometrioid, klarcellet

I

Univariat og multivariat

Lassus H (10)

2011

440

FCM

Diploid, aneuploid

Serøs

I–IV

Univariat og multivariat

Kristensen GB (9)

2003

284

ICM

Diploid, tetraploid, polyploid, aneuploid

Serøs, endometrioid, mucinøs, klarcellet, blandet, småcellet

I

Univariat og multivariat

For eggstokkarsinom i tidlig stadium fant vi ved undersøkelse av svulster fra 284 pasienter at de med diploide svulster hadde signifikant høyere tiårsoverlevelse enn de med aneuploide svulster (9). DNA-ploiditet var den beste prognostiske variabelen i multivariatanalyser, og det ble konkludert med at DNA-ploidianalyser kan benyttes for å avgjøre hvilke pasienter med eggstokkarsinom i tidlig stadium som bør få tilleggsbehandling med kjemoterapi etter kirurgi (9).

Kvinner i fertil alder med diploid borderline eggstokktumor som ikke har fått ønsket antall barn, kan få foretatt fertilitetsbesparende kirurgi (12).

Endometriekarsinom

Vi fant 14 arbeider (> 7 300 svulster) der man har studert sammenhengen mellom DNA-ploiditet og prognose i svulster fra pasienter med endometriekarsinom (1326) (tab 2). Med kun ett unntak (25) var det klar sammenheng mellom DNA-ploiditet og prognose i disse arbeidene, og denne sammenhengen er også poengtert i oversiktsartikler (6, 8).

Tabell 2

Oversikt over arbeider der man har studert prognostisk verdi av DNA-ploidianalyser i svulster fra pasienter med endometriekarsinom (2000 – 16). Forkortelser: ICM – bildecytometri, FCM – væskestrømscytometri (flow cytometry), FIGO - International Federation of Gynecology and Obstetrics. Univariat og multivariat henviser til statistiske analyser

Førsteforfatter

År

Antall pasienter

Metode

DNA-ploidiklassifisering

Histologiske typer

FIGO-stadium

Prognostisk informasjon

Sorbe B (24)

2016

373

FCM

Diploid, ikke-diploid

Ikke-endometrioid

I–IV

Univariat og multivariat

Green RW (14)

2015

1 140

FCM

Diploid, ikke-diploid

Endometrioid

I

I univariat, men ikke i multivariat

Njølstad TS (21)

2015

785

ICM

Diploid, ikke-diploid

Endometrioid og ikke-endometrioid

I–III

I univariat, men ikke i multivariat

Pradhan M (22)

2012

937

ICM

Diploid, tetraploid, aneuploid

Endometrioid

I–II

I univariat, men ikke i multivariat

Steinbakk A (25)

2012

224

ICM

Diploid, aneuploid

Endometrioid

I

Ikke signifikant

Song T (23)

2011

217

FCM

Diploid, aneuploid

Endometrioid og ikke-endometrioid

I

Univariat og multivariat

Lindahl B (16)

2009

1 396

Ikke spesifisert

Diploid, ikke-diploid

Endometrioid

I–II

Univariat og multivariat

Wik E (26)

2009

363

FCM

Diploid, aneuploid

Endometrioid og ikke-endometrioid

I–IV

Univariat og multivariat

Mangili G (20)

2008

222

ICM

Diploid, ikke-diploid

Endometrioid

I

Univariat og multivariat

Lundgren C (18)

2004

284

ICM

Diploid, aneuploid

Endometrioid og ikke-endometrioid

I

Univariat og multivariat

Hogberg T (15)

2004

335

FCM

Diploid, ikke-diploid

Endometrioid og ikke-endometrioid

I–II

Univariat og multivariat

Baak JP (13)

2003

463

FCM

Diploid, tetraploid, aneuploid

Endometrioid og ikke-endometrioid

I–IV

I univariat, men ikke i multivariat

Mangili G (19)

2002

203

FCM

Diploid, aneuploid

Ikke spesifisert

I–III

Univariat og multivariat

Lundgren C (17)

2002

376

ICM

Diploid, aneuploid

Endometrioid og ikke-endometrioid

I–IV

Univariat

I en studie som inkluderte 937 pasienter med endometrioide adenokarsinomer i FIGO-stadiene I-II (International Federation of Gynecology and Obstetrics, FIGO), ble det vist at risikoen for tilbakefall var signifikant høyere for pasienter med aneuploide svulster (27). I en studie med 1 140 pasienter observerte man signifikant sammenheng mellom DNA-ploidistatus og prognose i univariate overlevelsesanalyser, mens kun andelen celler i delingsfase hadde uavhengig prognostisk verdi i multivariatanalyser (14).

DNA-ploidianalyser er blitt benyttet til å identifisere pasienter som har høy risiko for tilbakefall av kreftsykdom og som dermed kan ha nytte av tilleggsbehandling – og ikke minst for å prøve å unngå overbehandling av dem som har lav risiko for tilbakefall (15, 16, 20). I en slik studie fant man at ved endometriekarsinom i tidlig stadium som ble risikovurdert basert på DNA-ploiditet, var femårsoverlevelsen 95 % både for lavrisikogruppene som kun fikk kirurgisk behandling og for høyrisikogruppen som i tillegg fikk adjuvant vaginal radioterapi (28). Når DNA-ploidianalyse ble benyttet for å skille ut høyrisikopasienter, ble tilleggsbehandling kun gitt til 30,6 % av dem med endometriekarsinom FIGO-stadium IC, uten at dette førte til dårligere overlevelse (20). Tilsvarende kunne man med DNA-ploiditet skille ut lavrisikopasienter med FIGO-stadium I-II-endometriekarsinom, som uten å få tilleggsbehandling hadde 96 % femårsoverlevelse (15).

Anbefalingen fra de nevnte studiene er at man bør benytte DNA-ploidianalyser til å identifisere høyrisikopasienter som bør ha tilleggsbehandling og for å unngå overbehandling av pasienter med lavrisikotumor. I det norske handlingsprogrammet for gynekologisk kreft blir DNA-ploiditet beskrevet som en etablert og veldokumentert prognostisk markør som anbefales brukt for pasienter med noen typer endometriekarsinom (29).

Prostatakarsinom

I en konsensusrapport fra 2000 som omhandler prognostiske faktorer for prostatakreftpasienter, ble DNA-ploiditet valgt som en kategori II-markør, det vil si «faktorer som er godt studert både biologisk og klinisk, men som bør valideres i statistisk robuste studier» (30). Siden den gang er det utført syv store studier, som til sammen inkluderer over 7 000 svulster fra pasienter med prostatakarsinom hvor relasjonen mellom DNA-ploiditet og prognose er undersøkt (3137) (tab 3).

Tabell 3

Oversikt over arbeider der man har studert den prognostiske verdien av DNA-ploidianalyser for pasienter med prostatakarsinom (2000 – 16). Forkortelser: ICM – bildecytometri, FCM – væskestrømscytometri (flow cytometry), TNM – Tumor-Nodes-Metastasis. Univariat og multivariat henviser til statistiske analyser

Førsteforfatter

År

Antall pasienter

Metode

DNA-ploidiklassifisering

Gleason- skår

TNM-stadium

Prognostisk informasjon

Tollefson MK (37)

2014

451

ICM

Diploid, ikke-diploid

6 – 9

T1–T3

I univariat, men ikke i multivariat

Thompson RH (36)

2007

2 728

FCM

Diploid, tetraploid, aneuploid

2 – 10

T2–Tx

Univariat og multivariat

Bahn DK (31)

2004

447

FCM

Diploid, tetraploid, aneuploid

2 – 10

T1–T4

Ikke signifikant

Lau WK (34)

2002

407

Ikke spesifisert

Diploid, tetraploid, aneuploid

≥ 8

T2, T3 og TxN+

I univariat, men ikke i multivariat

Lau WK (35)

2001

263

Ikke spesifisert

Diploid, tetraploid, aneuploid

3 + 4, 4 + 3

T2a–T3b

Univariat og multivariat

Blute ML (32)

2001

2 518

FCM

Diploid, tetraploid, aneuploid

2 – 10

T2, T3

Univariat og multivariat

Cheng L (33)

2000

212

FCM

Diploid, tetraploid, aneuploid

6 – 10

T2a–T3b

Ikke signifikant

De fleste av disse studiene (fem av syv) viste at aneuploide svulster er assosiert med dårligere prognose (32, 3437), mens i to studier så man ingen sammenheng mellom aneuploiditet og sykdomsoverlevelse (31, 33). I de arbeidene som inkluderte flest pasienter (n > 2 500), ble det observert en signifikant sammenheng mellom DNA-ploiditet og prostatakreftresidiv (32, 36). Pasienter med aneuploide svulster fikk signifikant oftere tilbakefall av sykdom enn pasienter med diploide svulster (henholdsvis 60 % og 81 % progredieringsfri femårsoverlevelse) (32, 36).

Siden DNA-ploidistatus er en prognostisk markør for pasienter med prostatakarsinom, også innenfor gruppen av pasientene med Gleason-skår 7 (35, 38), mener vi at DNA-ploiditet i større grad kan bli tatt i bruk for å identifisere pasienter med lite aggressive tumorer. Pasienter med et lite aggressivt prostatakarsinom kan antagelig ha best utbytte av aktiv overvåkning.

Kolorektalkarsinom

Vi fant ni arbeider hvor man har studert sammenhengen mellom DNA-ploiditet i svulster fra pasienter med kolorektalkarsinom og prognose (3947) (tab 4). Samtlige arbeider som tilfredsstilte inklusjonskriteriene viser at det er en sammenheng mellom aneuploiditet og dårlig prognose for denne pasientgruppen.

Tabell 4

Oversikt over arbeider der man har studert den prognostiske verdien av DNA-ploidianalyse for pasienter med tykktarmskarsinom (2000 – 16). Forkortelser: ICM – bildecytometri, FCM – væskestømscytometri (flow cytometry), TNM – Tumor-Nodes-Metastasis. Univariat og multivariat henviser til statistiske analyser

Førsteforfatter

År

Antall pasienter

Metode DNA-ploidianalyser

DNA-ploidiklassifisering

Stadium

Prognostisk verdi

Hveem TS (44)

2014

579

ICM

Diploid, ikke-diploid

TNM I–III

Univariat og multivariat

Bondi J (39)

2009

219

ICM

Euploid, aneuploid

Dukes A–D

Univariat og multivariat

Buhmeida A (40)

2009

253

ICM

Diploid, tetraploid, aneuploid, multiploid

TNM II

Univariat og multivariat

Sun XF (47)

2006

278

FCM

Diploid, tetraploid, aneuploid

Dukes A–D

Univariat og multivariat

Sinicrope FA (46)

2006

528

FCM

Diploid, tetraploid, aneuploid

TNM II og III

Univariat og multivariat

Chang SC (41)

2006

213

FCM

Diploid, aneuploid

TNM I–IV

Univariat og multivariat

Garrity MM (43)

2004

366

FCM

Diploid, ikke-diploid

Dukes B–C

Univariat og multivariat

Chen HS (42)

2002

666

FCM

Diploid, aneuploid

Dukes A–C

Univariat

Purdie CA (45)

2000

256

FCM

Diploid, aneuploid

Dukes A–C

Univariat

I tillegg er det i tre store metaanalyser, som alle inkluderte over 5 000 pasienter (7, 48, 49), konkludert med at pasienter med aneuploide svulster har signifikant lavere femårsoverlevelse (hasardratio 1,45) enn pasienter med diploide svulster (48, 49). Videre er det observert en mortalitetsreduksjon på >15 % for pasienter med diploide svulster (48) og sammenheng mellom aneuploiditet og mer avanserte kreftstadier (7).

Walther og medarbeidere (49) påpeker at metoden er spesielt lovende for pasienter med sykdom i TNM-stadium II-III hvor man vurderer tilleggsbehandling. De anbefaler å utføre kliniske studier hvor man benytter DNA-ploiditet (diploid versus aneuploid) som prognostisk markør (49).

Diskusjon

30 av 33 arbeider som oppfylte inklusjonskriteriene for denne oversiktsartikkelen, konkluderer med at DNA-ploidiundersøkelser gir prognostisk informasjon for pasienter med eggstokk-, endometrie-, prostata- og kolorektalkarsinom. Imidlertid kan ulik konklusjon angående prognostisk verdi av analysene blant annet skyldes heterogenitet i inkluderte pasienter i forhold til histologiske undergrupper og stadier eller ulike metoder for DNA-ploidipreparering og -klassifisering.

Den prognostiske verdien av DNA-ploidiundersøkelser synes å være best når det gjelder tidlige stadier av kreftsykdom (5). Videre er bildecytometri bedre enn væskestrømscytometri, fordi man i førstnevnte kan identifisere små aneuploide kjernepopulasjoner og fordi antallet konkluderende analyser er høyere (50).

Gjennomgang av de senere års publikasjoner om DNA-ploidiundersøkelser ved eggstokk-, endomerie-, prostata- og kolorektalkarsinom viser at disse pasientgruppene kan ha nytte av DNA-ploidimålinger når det gjelder veiledning for videre behandling.

For pasienter med eggstokkarsinom i tidlige stadier anbefaler Nasjonalt handlingsprogram for gynekologisk kreft at DNA-ploidianalyser benyttes for å avgjøre behovet for tilleggsbehandling og til veiledning i valg av fertilitetsbevarende kirurgi (29).

Kliniske studier viser at DNA-ploidianalyser har potensial for risikovurdering av pasienter med endometriekarsinom – man kan identifisere høyrisikopasienter som bør ha tilleggsbehandling og unngå overbehandling av pasienter med lavrisikotumor (15, 16, 20, 28). Nasjonalt handlingsprogram for gynekologisk kreft anbefaler også bruk av DNA-ploidianalyser for risikostratifisering av pasienter med noen typer endometriekarsinom (29).

Prostatakarsinom er den vanligste krefttypen hos menn i Norge, og overlevelsen er relativt god (51). I og med at bivirkningene av radikal behandling av prostatakarsinom kan være store (inkontinens og erektil dysfunksjon), er dette en pasientgruppe som vil kunne ha spesiell nytte av prognostiske markører, som for eksempel DNA-ploiditet, som kan forutsi aggressiviteten til den enkelte svulsten – slik at man kan unngå overbehandling.

Vår litteraturgjennomgang viser at DNA-ploiditet er en lovende klinisk markør for pasienter med kolorektalkarsinom og at metoden bør inkluderes i kliniske studier for å bekrefte klinisk nytte.

DNA-ploidianalyser gir et grovt mål på kromosomale avvik, og metoden er en generell prognostisk markør for pasienter med karsinom. Totalt sett vil DNA-ploidianalyser kunne bidra til økt kunnskap om hvilken behandling pasienten vil ha nytte av. Dermed kan man sikre pasienten adekvat behandling uten å overbehandle.

Vi takker Marte Avranden Kjær og Kari Anne Risan Tobin for innspill til manuskriptet.

Anbefalte artikler