Groeiprocessen borstkanker nader onderzocht: moleculaire/genetische subtypering met BluePrint test • Chirurg en Operatie

Onderzoek naar groeiprocessen borstkanker door analyse DNA-activiteit van diverse genen (genexpressie)

Inleiding

Komt de borstkanker nog ooit terug of blijft het weg?

We weten eigenlijk nog maar weinig over het biologisch gedrag van borstkanker. Tumorcelkenmerken zijn belangrijk om een uitspraak te kunnen doen over de prognose en anderzijds om te bepalen welke (aanvullende) medicijnbehandeling werkzaam kan zijn of niet.

Het borstkankerweefsel wat door de chirurg is verwijderd wordt na de operatie voor nader onderzoek opgestuurd naar het weefselonderzoeklaboratorium (Pathologisch Anatomisch (PA)-lab) van het ziekenhuis. Naast het onderzoek onder de microscoop om vast te stellen of de tumor geheel is verwijderd en bepaling van gradering, wordt ook onderzoek gedaan naar de zogenaamde tumorcelkenmerken: de meest gebruikte zijn hormoongevoeligheid (aanwezigheid van oestrogeen-receptor: aangeduid met ER) en de HER2-neu receptor (aangeduid met HER2).

Indeling borstkanker met behulp van klassieke kleuringen om receptoren op de cel aan te tonen

Borstkankers worden van oudsher ingedeeld op basis van de aanwezigheid (of afwezigheid) van specifieke receptoren op de celwand. Bij de bepaling van de kenmerken van een borstkankercel wordt gebruik gemaakt van speciale kleurstoffen – bijvoorbeeld speciaal gericht op hormoonreceptoren op de cel – die zich specifiek vasthechten aan aparte receptoren. De kleurstof maakt aanwezige cellen zichtbaar en de techniek wordt aangeduid met de term “immunohistochemie”.

De kleurstoffen gericht op de bepaling van de hormoongevoeligheid hechten zich vast aan oestrogeen-receptoren op de borstkankercel. Op deze wijze kan de patholoog – kijkend door de microscoop – een uitspraak doen of de tumor hormoongevoelig is.
Als een bepaalde receptor aanwezig is op de borstkankercel wordt dat aangeduid met een + achter de receptor; bijvoorbeeld ER+ wil zeggen dat de borstkankercel groeisignalen kan ontvangen van in het bloed circulerende vrouwelijke hormoon oestrogeen. De tumor is dan “hormoongevoelig”.

Met van behulp van weer andere kleuringen kan worden aangetoond of de HER2-neu (kortweg: HER2) receptor in overmaat op de borstkankercel aanwezig is. Dit wordt aangeduid als HER2+.
De borstkankercel kan dus via verschillende receptoren groeisignalen ontvangen van circulerende stimulerende groeihormonen in het bloed.

Onderverdeling van borstkanker op basis van genexpressie: moleculaire subtypering

De celreceptor op de celwand geeft informatie door naar het binnenste van de cel via een complex netwerk van eiwtschakelingen (“groeipaden”). Groeipaden en processen in de borstkankercel worden aangelegd vanuit het eigen DNA in de kern van de cellen.
(Nota bene: Dit heeft niks met erfelijkheid te maken!)

Tegenwoordig probeert men door onderzoek naar de activiteit van genen (regelunits) in het DNA van de borstkankercel meer informatie te krijgen of deze groeipaden zijn aangelegd en goed functioneren. Informatie (bijvoorbeeld een groeiprikkel door het oestrogeen-hormoon wat zich bindt aan de ER receptor) wordt via een receptor op de buitenkant van de cel via deze groeipaden doorgegeven aan de cel. Het al of niet functioneren van deze groeipaden levert informatie op over het biologisch gedrag/prognose.
Op deze manier herkent men 3 hoofdgroepen met elk een verschillende prognose:

het Basale type borstkanker
het ERBB2+ type borstkanker
het Luminale type borstkanker: onderverdeeld in Luminaal A type en Luminaal B type)

(Met name voor professionals) Achtergrondinformatie: nieuwe indeling borstkanker

Met behulp van de klassieke weefselkleuringstechnieken worden de verschillende borstkankers ingedeeld in aparte groepen. Al deze groepen hebben min of meer eigen gedrag /prognose. De keuze voor een eventuele medicijnbehandeling (chemotherapie / anti-hormoontherapie / immuuntherapie) wordt hierop afgestemd: bijvoorbeeld doelgerichte/immuuntherapie bij HER2+ (HER2 receptor in overmaat aanwezig) tumoren in tegenstelling tot HER2- tumoren (geen afwijkende hoeveelheid HER2 receptoren):

In 2000 heeft een onderzoeksgroep onder leiding van collega Perou aan de Universiteit van Stanford in de USA baanbrekend werk verricht. Op basis van 211 geselecteerde genen werd een nieuwe indeling van borstkankers voorgesteld. Het biologisch gedrag (prognose) werd daarbij gekoppeld aan de activiteit (slapend of actief) van diverse genen (zogenaamde gen-expressie) uit het DNA van verschillende borstkankerpatiënten.
Door middel van een ingewikkeld proces van groepering konden uiteindelijk 4 tot 5 verschillende soorten borstkanker worden vastgesteld met elk een “eigen biologisch gedrag/prognose”.
De benaming is gebaseerd op 2 verschillende celtypes uit het slijmvlies (epitheel) van de bekleding van melkgangetjes in de borstklier: de luminale cellen en de basale cellen.

In de bijgaande figuur (klik er op om te vergroten) is op de verticale Y-as een rangschikking gemaakt van deze 211 genen op basis van overeenkomsten in gelijktijdige genexpresie. Op de X-as zijn vervolgens verschillende borstkankerpatiënten in groepen verdeeld op basis van overeenkomsten van genexpressie van DNA uit tumorweefsel : elke verticale kolom met groene en rode veldjes geeft de activiteit van deze 211 genen uit het DNA van 1 specifieke patiënt weer.

Elke regel horizontaal komt overeen met de activiteit voor 1 specifiek gen bij alle verschillende onderzochte borstkankers.
De activiteit (=expressie) van een gen (genexpressie) wordt weergegeven in kleuren: rood is actief / groen is slapend; grijs is onbekende waarde). Hoe roder, hoe actiever en andersom hoe groener hoe slapender).

Sommige groepen genen (Y-as) zijn vaak samen actief of niet (op de figuur omcirkeld). Dit is aangegeven met de gekleurde balken links op de verticale as. De daarbij horende borstkankers waarbij een bepaalde groep genen actief zijn vormen zo samen een apart subtype (X-as) met een eigen prognose.

De genetische subtypering bestaat uit 4 hoofdgroepen elk met een eigen biologisch gedrag/prognose:

het Basale type (op de figuur gekenmerkt door actieve genen in de rode cirkel)

het ERBB2+ type (op de figuur gekenmerkt door actieve genen in de paarse cirkel)

het Luminale type dat kan worden onderverdeeld in

het Luminaal A type (op de figuur gekenmerkt door actieve genen in de donkerblauwe cirkel)
het Luminaal B type (op de figuur gekenmerkt door actieve genen in de licht-blauwe cirkel)

Uitleg aan de hand van de figuur: de verhoogde activiteit van een groep genen (aangeduid met gekleurde staaf op de verticale as) komt voor in een aparte groep borstkanker met dezelfde prognose (horizontale gekleurde pijl en omcirkeld); de verticale pijl omhoog wijst een specifiek type borstkanker bij verschillende patiënten die allemaal dezelfde prognose hebben.
Voorbeeld: De rode pijl wijst een groep genen aan die actief zijn bij een aparte groep patiënten: dit type borstkanker wordt aangeduid als basaal type borstkanker.

Wat is de relatie van deze genetische/moleculaire subtypen met de klassieke indeling

Basale type: gekenmerkt door basale cellen vertoont overeenkomsten met de zogenaamde triple negatieve borstkanker met als klassieke kenmerken ER- PR- HER2-: zij heeft een wat grotere neiging tot latere terugkomst

ERBB2+ type: deze borstkanker vertoont overeenkomsten met de HER2+ klasse: wat agressiever maar goed behandelbaar met immuuntherapie (bijvoorbeeld trastuzumab)

2 Luminale types: gekenmerkt door luminale cellen die overeenkomsten vertoont met de klassieke kenmerken ER+ HER2- klasse : relatief milder gedrag.

Dit genetische type wordt op basis van deze genen onderverdeeld in:

Luminal A (mildste type)
Luminal B

(+ = positief/aanwezig ; – = negatief/afwezig)

Opmerking bij onderstaande figuur: Van deze 211 genen (138+23+9+41) is een selectie van 50 genen (41+9) gemaakt als testkit en bekend onder de naam PAM-50/Prosigna test. Hiermee kan dus een test op een borstkanker worden uitgevoerd om uit te zoeken met welke aparte groep en prognose we te maken hebben.

Bepaling van het biologisch gedrag van de tumorcel op basis van DNA-activiteit (genexpressie) in plaats van de kleuringstechniek van de receptor

Receptoren – aanwezig op de buitenkant van een cel – functioneren als een soort antennes waarmee de cel groeisignalen kan ontvangen. Groeireceptoren spelen een belangrijke rol bij de groei en de prognose van een bepaald type borstkanker.
Het biologisch gedrag van tumoren lijkt onder andere te berusten op het slecht/ongecontroleerd functioneren van genen (stukjes DNA) die de regie voeren over een keten van schakelingen in het binnenste van de tumorcel.
Een voorbeeld van een regelproces is de signaaloverdracht vanaf de oestrogeenreceptor. Als een deel van het DNA (enkele genen) verantwoordelijk voor het regelproces vanaf de oestrogeen receptor naar het binnenste van de cel niet goed werkt, dan functioneert deze schakeling niet. Anti-hormoon therapie die de oestrogeen receptor blokkeert heeft dan dus geen nut als behandeling. Ondanks het feit dat in het weefselonderzoek aanwezigheid van de oestrogeenreceptor wordt vastgesteld als ER+ zal de cel zich gedragen als een ER-. Hormoon-ongevoelige borstkanker (ER-) gedraagt zich anders en moet op een andere manier worden bestreden/behandeld.

Het is dus zinvol om te weten of een aangetoonde receptor op de borstkankercel (bijvoorbeeld oestrogeenreceptor) ook echt werkt. Er zijn inmiddels testen op de markt waarmee men door middel van analyse van de expressie van meerdere genen in het DNA van de borstkankercel, een uitspraak kan doen over het daadwerkelijk functioneren van bijvoorbeeld de ER receptor of de HER2 receptor.

De meerwaarde van dergelijke testen in vergelijking met de “klassieke laboratorium kleuringstesten” wordt zoals gebruikelijk kritisch vergeleken met de jarenlange ervaringen met behulp van klassieke weefselkleuringen. De ervaring hiermee is nog beperkt en worden in Nederland nog niet standaard uitgevoerd.

Een voorbeeld van zo’n DNA test is de in Nederland ontwikkelde BluePrint-test. Door middel van de analyse van de activiteit van 80 specifieke genen in het DNA kan men een uitspraak doen over het functioneren van zowel de hormoonreceptor ER alsook de HER2 receptor. Bij de ontwikkeling van de BluePrint is bij de onderverdeling in verschillende genetische types borstkanker uitgegaan van de overeenkomsten met de tumorkenmerken op basis van de klassieke weefselkleuringen en de aanwezigheid van messenger-RNA (boodschap-eiwit van DNA naar de cel). Dit verschilt dus iets met het uitgangspunt van de Amerikaanse onderzoekers die prognose als startpunt namen.

In bijgaande figuur ziet u dat er een overlap van 32 genen (23+9) bestaat tussen de genen die zijn geselecteerd door de Amerikaanse onderzoekersgroep uit Stanford (gele cirkel).

Hoe gaan we met deze genetische (moleculaire) subtypering om in de praktijk

Een voorbeeld van zo’n genexpressietest is de in Nederland ontwikkelde BluePrint-test. De uitslag van de BluePrint test en indeling op basis van moleculaire/genetische subtypen geeft informatie over het functioneren hormoonreceptoren (ER en PR) en HER2-receptoren en de onderliggende groeipaden. Typering op basis van genexpressietesten wordt in Nederland (nog) niet standaard gedaan. Deze genexpressietesten zijn in het algemeen duurder dan de klassieke weefselkleuringstechnieken.
In de huidige situatie wordt in het PA-lab met behulp van de klassieke weefselkleuringstechnieken (immunohistochemie) vastgesteld of deze receptoren op de borstkankercel van een patiënt aanwezig zijn. Het aantonen van deze receptoren wil nog niet altijd zeggen dat de onderliggende schakeling in de cel ook echt werkt. Gelukkig is dat in het algemeen wel het geval.
Genetische subtypering daarentegen wordt nog niet veel toegepast. Het lijkt er op dat indeling op basis van genexpressie kan bijdragen aan een nog betere inschatting van het biologisch gedrag. Om de beide manieren van indeling enigszins met elkaar te kunnen vergelijken wordt in de dagelijkse praktijk soms een soort van “schijn-indeling van de immunohistochemische subtypen” (na klassieke weefselkleuring) gemaakt die in zekere mate vergelijkbaar is met de genetische subtypering.

Klassieke kleuringstechniek (immunohistochemie)	Lijkt op genetisch subtype
ER- PR- HER2-	Basale subtype
HER2+ (ER+ of ER-)	ERBB2 subtype
ER+ PR+ HER2- Graad I	Luminaal A subtype
ER+ PR+ HER2- Graad II-III	Luminal B subtype
(+ = positief/aanwezig ; – = negatief/afwezig)

Functioneren hormoonreceptor of HER2 receptor aanvullend bepaald door genexpressietesten

Als door middel van weefselkleuringstechnieken (immunohistochemie) de aanwezigheid van hormoonreceptoren wordt aangetoond (=hormoongevoelige tumor) wil dat vrijwel altijd zeggen dat deze receptor ook echt werkt.
Als de hormoonreceptor echter niet kan worden aangetoond (hormoonongevoelig heeft het dus geen zin om anti-hormoon behandeling voor te schrijven want deze zal niet helpen om onverhoopte terugkeer van de borstkanker te voorkomen.

Aangezien diverse medicijn behandelingen (anti-hormoontherapie / immuuntherapie) bijwerkingen hebben zou het goed zijn om te weten of de therapie niet “voor niks” wordt gegeven. Over het algemeen is het gelukkig zo dat een tumor die door het weefsellaboratorium als bijvoorbeeld HER2+ of ER+ wordt afgegeven inderdaad ook zo functioneert. Dat laatste kunnen we afleiden uit wetenschappelijk onderzoek: bijvoorbeeld de toevoeging van doelgerichte therapie – in dit geval bijvoorbeeld trastuzumab bij HER2+ – leidt tot een lagere kans op terugkeer van de ziekte bij HER2+borstkanker en dus een betere prognose voor de deze hele groep patiënten.

Anti-hormoon therapie, bijvoorbeeld tamoxifen, remt de groei door de oestrogeenreceptor op de tumorcel te blokkeren. Toch kan het heel soms gebeuren dat bijvoorbeeld anti-hormoon therapie niet werkt terwijl de borstkanker wel hormoongevoelig is. In deze uitzonderingsgevallen kan het zo zijn dat een borstkankercel die door middel van weefselkleuring op het laboratorium als “hormoongevoelig” wordt afgegeven (de aanwezigheid van hormoonreceptor wordt met weefselkleuring aangetoond) in werkelijkheid toch niet hormoongevoelig is.

Een mogelijke verklaring zou kunnen zijn dat alhoewel de hormoonreceptor aanwezig is, deze niet goed functioneert. Met andere woorden: de schakeling naar het binnenste van de cel werkt niet. Dat laatste betekent dat het biologisch gedrag van die borstkanker anders zou kunnen zijn dan verwacht. Genexpressietesten, die het functioneren van de onderliggende groeiprocessen (“de schakelingen”) in de borstkankercel kunnen analyseren, zouden hierbij kunnen helpen.

Verandering van klassieke borstkanker subtype na BluePrint genexpressie test: moleculaire subtypering

De uitslagen van de klassieke kleuringstechnieken (immunohistochemie) komen niet 100% overeen met genetisch subtypereren.

Vanuit diverse onderzoekersgroepen is onderzoek gedaan naar de overeenkomsten en verschillen tussen de 2 verschillende wijzen van groepering van verschillende typen borstkanker. Men kan zich voorstellen dat op basis van genexpressietest dus een nauwkeurigere indeling zou kunnen worden verricht: op die manier krijg je dus wellicht een betere inschatting van de prognose en of een borstkanker al of niet gevoelig is voor een bepaalde medicijnbehandeling.
Resultaten van diverse (o.a. Amerikaanse) studies laten zien dat ongeveer 1 op de 5 patiënten – het is niet zeker of dat ook voor de Nederlandse Pathologie laboratoria geldt – in een andere groep (re-classificering) wordt ingedeeld indien men moleculaire subtypering uitvoert. Dat laatste zou wellicht van belang kunnen zijn en mogelijks kunnen gaan leiden tot aanpassing van de medicijnbehandeling.

In onderstaande taartfiguren (uit een onderzoeksgroep vanuit Milaan) ziet u voorbeelden van verschil tussen indeling in groepen borstkanker op basis van klassieke laboratorium-pathologie kleuringstesten (immunohistochemie) of op basis van de BluePrint genexpressietest .

In de zogenaamde “Luminal A-like groep” op basis van klassieke kleuringstechnieken zou ongeveer 1 op de 10 patiënten in feite een genetisch Luminal B type (donkerblauw taartpunt) kunnen zijn of soms (1%) zelfs basale type (rood). Met name de laatste patiënten komen eerder in aanmerking voor chemotherapie als aanvullende behandeling.
Anderzijds komt de meerderheid (bijna 90%) overeen met de klassieke indeling en is ook na genexpressietest een “echt” Luminaal A type borstkanker(lichtblauwe deel)

In de zogenaamde “Luminal B-like groep” op basis van klassieke kleuringstechnieken zou meer dan de helft na BluePrint genexpressietest in een andere groep worden ingedeeld. In dit onderzoek wordt ruim 54% als Luminaal A (lichtblauw) gescoord waarbij chemotherapie wellicht minder noodzakelijk zou kunnen zijn.
Slechts 40% komt overeen met de inschatting op basis van klassieke indeling: een genetisch Luminal B type (donkerblauw).
Een heel klein gedeelte (4%) zou zelfs het genetisch basale type (rood) kunnen zijn en dus hormoon-ongevoelig ondanks de aanwezigheid van hormoonreceptoren op de cel. Een minsicuul deel (minder dan 1%) is eigenlijk HER2+(geel)

In de figuur links zagen onderzoekers in hun studie dat bijna 40% van de patiënten die nu worden ingedeeld in de “HER2 positieve borstkanker (HER2+)” na genetische typering met BluePrint NIET als HER2+type worden geclassificeerd.
maar als Luminaal type. Als dat werkelijk zo is dan zouden deze patiënten geen doelgerichte therapie – in dit geval bijvoorbeeld trastuzumab – hoeven te krijgen(?).
Een gedeelte blijkt genetisch een Luminaal A of B type(lichtblauw/donkerblauw).
Een kleiner gedeelte zou op basis van deze genexpressietest als basaal type borstkanker kunnen worden geclassificeerd.

Bij de zogenaamde “basal-like” triple-negatieve borstkanker (ER-/PR- en HER2-) komt de klassieke indeling op basis van weefselkleuringen vrij goed overeen met het basale type op basis van de BluePrint genexpressietest. In deze groep heeft deze genexpressietest dus zeer waarschijnlijk weinig meerwaarde.

Nota bene: Niet alle borstkankers moeten ook aanvullend worden behandeld met medicijnen.
Maar als na genetische testen een borstkanker eigenlijk andere kenmerken heeft zou dat dus gevolgen kunnen hebben voor de keuze van medicijnbehandeling. Het is echter nog de vraag of het op basis van deze genetische subtypering veilig en geoorloofd is om medicijnbehandeling te wijzigen!
Pas wanneer dit soort bevindingen door meerdere onderzoekers zullen worden gemeld, kunnen we vaststellen wat de klinische waarde hier van is. En vervolgens of we zo ver mogen gaan om op basis van de genetische subtyperingstest bij patiënten te gaan besluiten tot een andere medicijnbehandeling dan dat we in feite al jaren doen op basis van de klassieke kleuringstechnieken. Met behandeling van borstkanker op basis van klassieke kleuringstechnieken worden namelijk al jaren lang goede resultaten bereikt.

Prognose per subgroep

Het belang van een nauwkeurigere onderverdeling (typering) van borstkanker is niet alleen nuttig om een betere keuze te maken in de medicijnbehandeling (of eventueel om daar van af te kunnen zien) maar ook om de prognose nog beter in te schatten.

In bijgaande figuur is het verschil in de prognose per subgroep (aantal patiënten dat na verloop van tijd nog in leven is) afgebeeld in de loop van de jaren.
Hoe minder de naar rechts lopende dalende lijn zakt hoe beter de prognose in vergelijking met de andere subgroepen. In het algemeen kan op basis van deze grafiek worden gesteld dat patiënten met Luminale A type borstkanker een betere overlevingskans hebben in vergelijking tot de HER2+ type of het Basale type borstkanker (de lichtblauwe lijn daalt veel minder dan de gele of de rode).

(Nota bene: het gaat hier niet om de absolute getallen maar de onderlinge verschillen! Een unieke patiënt kan hier niet direct uit concluderen dat zij “dus sowieso” slechter af is. De prognose is immers van vele factoren en behandelingen afhankelijk.)

Bronvermelding:

Perou CM, Sørlie T, Eisen MB et al (2000) Molecular portraits of human breast tumours. Nature 406(6797):747–752
Sørlie T, Tibshirani R, Parker J et al (2003) Repeated observation of breast tumor subtypes in independent gene expression data sets. Proc Natl Acad Sci USA 100(14):8418–8423
Krijgsman O, Roepman P, Zwart W et al (2012) A diagnostic gene profile for molecular subtyping of breast cancer associated with treatment response. Breast Cancer Res Treat 133(1):37–47
Gl¨ck S, De Snoo F, Peeters J, Stork-Sloots L, Somlo G. Molecular subtyping of early-stage breast cancer identifies a group of patients who do not benefit from neo-adjuvant chemotherapy. Breast Cancer Res Treat. 2013;139(3):759–67.
G. Viale, F. A. de Snoo, L. Slaets et al (2018) Immunohistochemical versus molecular (BluePrint and MammaPrint) subtyping of breast carcinoma. Outcome results from the EORTC 10041/BIG 3-04 MINDACT trial. Breast Cancer Res Treat 167, 123–131.