The Prognostic and Treatment Predictive Value of Proliferation and TIMP-1 in Breast Cancer

• Breast cancer is the most common tumour form and the second leading cause of death in solid tumours in women in the Western world. Despite improvements in the treatment, a considerable number of patients will relapse and die from their breast cancer. At the same time, a substantial number of patients will be over-treated, as they would have been cured by surgery and radiotherapy alone. In the metastatic setting, only 50% of patients will respond to chemotherapy, but there are no established factors predictive of response to chemotherapy. Therefore there is a need for identification of new prognostic and treatment predictive factors. In paper I, the chemotherapy predictive value of Tissue Inhibitor of Metalloproteinases-1 (TIMP-1) was assessed in 162 metastatic breast cancer patients. It was found that increasing tumour levels of TIMP-1, reaching borderline significance, were associated with a decreasing probability of response to CMF or anthracycline-containing chemotherapy. Proliferation, either in the form of single factors or as the main common denominator in different genetic profiles, has been shown to be of independent prognostic value in addition to the already established prognostic factors. In papers II, and IV the proliferation factors Ki67, Mitotic Activity Index (MAI), Phosphohistone H3 (PPH3), cyclin B1, and cyclin A were found to add prognostic value in a retrospective cohort of 237 node-negative premenopausal breast cancer patients, specifically in estrogen receptor (ER) positive patients, and in patients with histological grade 2. Also, in paper IV, when combining two proliferation factors, when either one or two factors were high, the prognostic value was strengthened. Paper III is a prospective Swedish multicenter validation study assessing the prognostic value of an index composed of the proliferation factor S-phase fraction (SPF), progesterone receptor status (PgR), and tumour size. 576 T1-2N0 breast cancer patients were included. High-risk was defined as ≥2 of the following: 1. tumour size >20mm, 2. PgR-negativity (in the absence of PgR-status, ER-negativity), and 3. high SPF (in the absence of SPF; Bloom-Richardson histological grade 3). High-risk patients had an almost five-fold risk of dying of breast cancer the first 5 years, and an increased risk of breast cancer death even after 15 years. Interestingly, an additional low-risk group was identified, 37% of the patients with no risk factors, who had an excellent 15-year survival rate. The index could therefore be helpful in decisions on risk and choice of adjuvant medical treatment.

• Popular Abstract in Swedish Varje år insjuknar mer än 8000 kvinnor i Sverige i bröstcancer, och 5 år efter diagnos är nära 90% fortfarande i livet. Trots att prognosen för majoriteten av patienterna är god, dör 1400 kvinnor årligen av bröstcancer. Till följd av detta pågår mycket forskningsarbete för att finna faktorer som bättre kan förutsäga prognos, prognostiska studier, men även för att finna faktorer som bättre förutsäger svar på specifika behandlingar för att rätt patient skall få rätt behandling, behandlingsprediktiva studier. Därutöver pågår många studier för att finna nya läkemedel och kombinationer av läkemedel. Idag rekommenderas användande av ett antal patient- och tumörberoende prognostiska faktorer i klinisk rutin. Dessa är ålder, tumörstorlek, förekomst av körtel- eller fjärrmetastaser (TNM-stadium), östrogen- och progesteronreceptorstatus (ER och PgR), histologisk grad, samt förekomst av tillväxtfaktorreceptorn human epidermal growth factor receptor 2 (HER2). Utifrån dessa variabler bestäms vilken behandling som skall ges i tillägg till kirurgi, som är den huvudsakliga botande behandlingen för bröstcancer. Kirurgin består antingen av mastektomi, dvs borttagande av hela bröstet och lymfkörtlar i armhålan, eller sektorresektion där man enbart tar bort en del av bröstet. Samtidigt med en sektorresektion tar man antingen bort alla lymfkörtlar i armhålan, eller så görs en undersökning av vaktpostkörteln, sentinel nodebiopsi, där enbart en eller några körtlar opereras bort. Lymfa från bröstet dräneras via en eller några få vaktpostkörtlar, och endast om man vid operationen finner att dessa vaktpostkörtlar innehåller metastaser, behöver man fortsätta och göra en utrymning av ett större antal körtlar i armhålan. I stort sätt alla patienter som genomgått en sektorresektion erbjuds tilläggsbehandling i form av strålbehandling mot kvarvarande bröst och eventuellt lymfkörtlar i armhålan, eftersom detta visat sig minska risken får återfall i bröstet och armhålan. Har man genomgått modifierad radikal mastektomi rekommenderas strålbehandling mot bröstkorgsväggen och/eller lymfkörtelstationer särskilt vid stora tumörer, eller vid spridning till körtlar i armhålan. Utöver strålbehandling erbjuds medicinsk tilläggsbehandling till majoriteten av patienterna beroende på patientens och tumörens riskfaktorer i övrigt, för att minska risken för återfall. Om tumören har ett uttryck av östrogen- och progesteronreceptorer erbjuds patienten 5 års endokrin behandling som avser att antingen minska nivåerna av östrogen i kroppen, eller binda in till östrogenreceptorerna, vilket i sin tur förhindrar östrogen att binda in till östrogenreceptorerna. Om risken för återfall bedöms som hög, t.ex. vid låg ålder, stor tumör, avsaknad av uttryck av östrogen- eller progesteronreceptorer, hög histologisk grad (vilket är ett tecken på snabbt växande tumör), spridning till många lymfkörtlar, eller överuttryck av tillväxtfaktorreceptorn HER2, kan patienten erbjudas ytterligare mer intensiv tilläggsbehandling i form av cytostatika och/eller målriktad behandling mot tillväxtfaktorn HER2. Dessa behandlingar har visat sig ytterligare minska risken för återfall i bröstcancer, men cytostatikabehandlingar ger betydligt mer biverkningar än enbart endokrin behandling. Cytostatika ges som regel 6 gånger var tredje vecka, och målriktad behandling mot HER2 var tredje vecka under totalt 1 års tid. Man räknar med att majoriteten av patienterna i dagsläget skulle botas enbart av kirurgi och strålbehandling, men för att minska återfallen ges till majoriteten av patienterna också medicinsk tilläggsbehandling. Trots att så många patienter får tilläggsbehandling, dör 1400 patienter varje år av bröstcancer i Sverige, och mycket forskning ägnas därför åt att förbättra diagnostiken för att bättre kunna skräddarsy behandlingar till patienter. Det finns ett behov att hitta ytterligare faktorer som kan bättre identifiera vilka patienter som har hög risk för återfall, och som är i störst behov av mer extensiv tilläggsbehandling, s.k. prognostiska faktorer. Utöver detta behövs ytterligare faktorer för att identifiera vilka patienter som kommer att svara på vilken behandling, s.k. behandlingsprediktiva faktorer, för att inte ge behandlingar som inte är effektiva och dessutom för att undvika mycket biverkningar. Studier har visat att bara 50% av patienterna med spridd bröstcancer svarar på cytostatikabehandling, och ungefär lika många svarar på endokrin behandling. Idag har man tillgång till två etablerade behandlingsprediktiva faktorer. Förekomst av östrogenreceptorer i tumören förutsäger om patienten kommer att svara på endokrin behandling, och överuttryck av tillväxtfaktorreceptorn HER2 förutsäger svar på målriktad behandling med trastuzumab, pertuzumab, eller lapatinib som alla riktar sig mot HER2. Det finns idag ingen faktor som används i klinisk rutin som förutsäger eller predikterar för svar på cytostatikabehandlingar. I det första delarbetet, studerade vi en faktor, TIMP-1 (tissue inhibitor of metalloproteases 1) som uttrycks både av tumörceller och omgivande bindvävsceller. Denna faktor förhindrar framförallt nedbrytning av den normala bindväven som omger tumören, och det är en förutsättning för att förhindra att celler ska kunna sprida sig vidare in i omgivande vävnad. Men man har sett att den paradoxalt nog också har tumörstimulerande effekter, bl.a. har den visats skydda mot den programmerade celldöd, apoptos, som cytostatikabehandling orsakar, samt öka kärlnybildningen, vilket behövs när en tumör tillväxer. Tidigare studier har kunnat visa att patienter med tumörer som har ett högt uttryck av TIMP-1 har sämre prognos än de med lågt uttryck. Vidare har man i en dansk studie kunnat visa att patienter med spridd bröstcancer och tumörer med högt uttryck av TIMP-1 inte alls svarar på den vanligaste sortens kemoterapi. Vi gjorde därför en studie för att bekräfta dessa fynd i en ny patientserie, och kunde finna att det fanns ett liknande samband med högt uttryck av TIMP-1 och sämre svar på cytostatikabehandlingar. Detta talar för att TIMP-1 skulle kunna användas för att finna patienter som inte svarar på den vanligaste sortens behandlingar, och för dessa patienter istället erbjuda annan behandling som skulle kunna vara mer verksam. I de andra tre arbetena som ingår i avhandlingen studerades prognostiska markörer som anger hur snabbt tumören delar sig och tillväxer, s.k. proliferationsmarkörer, hos patienter som vid operationen hade bröstcancer utan spridning till lymfkörtlarna. I delarbete två har vi fokuserat på en proliferationsfaktor, Ki67, och funnit att högt uttryck av Ki67 är en markör för återfall och död i bröstcancer, även när man tar hänsyn till andra redan kända prognostiska faktorer. Detta gäller fram för allt för patienter som också uttrycker östrogen- och progesteronreceptorer. Det kan tala för att just patienterna med östrogenreceptorpositiva tumörer och högt Ki6 och högre risk för återfall skulle vara betjänta av att man utöver endokrin behandling även ger tilläggsbehandling med cytostatika. I delarbete tre har vi redovisat resultat från en svensk studie som initierades av Svenska Bröstcancergruppen på nittiotalets början och inkluderade patienter från Uppsala-Örebro samt de Södra och Norra Sjukvårdsregionerna. Studien lades upp för att bekräfta data från en tidigare studie där man genom att se tillbaka på tidigare opererade bröstcancerpatienter funnit att ett prognostiskt index, som bestod av de tre faktorerna tumörstorlek, progesteronreceptorstatus och proliferationsfaktorn S-fas, kunde förutsäga återfall och död i bröstcancer 4 år efter operation. I den grupp som bedömdes som högrisk var dödligheten i bröstcancer 5 gånger högre 5 år efter operation än för lågriskgruppen. Studien som ingår i mitt avhandlingsarbete är en prospektiv, framåtsyftande studie, och data från denna studie har kunnat bekräfta och stärka resultaten från den föregående studien. Patienterna med hög risk för återfall har nästan fem gånger ökad dödlighet i bröstcancer efter 5 år, och även efter 15 år är fortfarande dödligheten i bröstcancer nästan dubbelt så hög i högriskgruppen jämfört med lågriskgruppen. Dessa högriskpatienter bör också erbjudas mer extensiv tilläggsbehandling utöver endokrin behandling efter operation. Vi fann också att de patienter som inte har någon av de tre riskfaktorerna hade en mycket bra prognos, då enbart 11 % dött i bröstcancer efter 15 år, trots att majoriteten av dem inte fått någon medicinsk behandling, inte ens endokrin behandling. Denna grupp bör kunna besparas tyngre tilläggsbehandling. I det sista delarbetet studerades det prognostiska värdet av fem proliferationsfaktorer, mitotic activity index (MAI), phosphohistone H3 (PPH3), cyklin B1, cyklin A och Ki67 en och en samt i olika kombinationer. Både PPH3 och MAI är mått inte bara på om tumörcellerna delar sig fort och tillväxer, utan framför allt på slutresultatet av tillväxt, celldelning (mitos), dvs. hur många celler som faktiskt slutligen delar sig och bildar nya dotterceller. Tidigare studier har visat att alla dessa faktorer är starka prognostiska faktorer för bröstcancer. Alla faktorer har när de skall bedömas sina för- och nackdelar. PPH3 har fördelen att infärgningen i tumörvävnad är mycket tydlig och kontrastrik till skillnad från exempelvis Ki67, vilket gör den lätt att bedöma och dessutom ger god samstämmighet mellan olika bedömare. MAI har fördelen att den redan används i modifierad form i klinisk rutin som en del av histologisk gradering. I denna studie fann vi att högt uttryck av

Ämnesord

MEDICIN OCH HÄLSOVETENSKAP  -- Klinisk medicin -- Cancer och onkologi (hsv//swe)

MEDICAL AND HEALTH SCIENCES  -- Clinical Medicine -- Cancer and Oncology (hsv//eng)

Nyckelord

Breast cancer

predictive marker

resistance

prognostic factor

proliferation

prospective

TIMP-1

Ki67

S-phase

MAI

PPH3

cyclin B1

cyclin A

node-negative

validation

Publikations- och innehållstyp

dok (ämneskategori)

vet (ämneskategori)