zur Navigation zum Inhalt
Abb.: Autoren
Abb. 1: Charakteristika der HER2-Expression bei Adenokarzinomen des oberen Gastrointestinaltraktes. a: Die Tumoren zeigen häufig eine heterogene HER2-Expression. Im Falle dieser diagnostischen Magenbiospien enthielten 3 Biopsiepartikel Ausläufer eines Mag
Abb.: Autoren

Abb. 2: Bedeutung hochwertiger immunhistochemischer Analytik. Dargestellt ist der Vergleich von zwei monoklonalen Antikörpern zur Beurteilung des HER2-Status. a: Serienschnitte einer Biopsie mit einem differenzierten Magenkarzinom vom intestinalen Typ wurden untersucht. b: Bei Verwendung des anti-HER2 Antikörpers SP3 zeigt das entsprechende Tumorareal nur eine sehr schwache Reaktion. Die Probe würde als HER2 1+ gewertet, der betroffene Patient erhielte nach den gängigen Empfehlungen keine Trastuzumab-Therapie. c: Dieselbe Probe beim Einsatz des anti-HER2 Antikörpers 4B5. Es zeigt sich eine starke, typisch basolaterale HER2-Expression. Die Probe würde als HER2 3+ gewertet. Die HER2-Genamplifikation wurde mittels In-Situ-Hybridisierung verifiziert. Der Patient erhielt schließlich Trastuzumab.

Abb.: Autoren

Abb. 3: Silber-In-Situ-Hybridisierung (SISH) zum Nachweis der HER2-Genamplifikation. a: Im Gegensatz zu Fluoreszenz-In-Situ-Hybridisierung (FISH) entstehen, mit dem Lichtmikroskop beurteilbare, Präparate, die eine schnelle Orientierung ermöglichen und dauerhaft archiviert werden können. Der Tumor ist anhand seiner ausgeprägten HER2-Genamplifikation bereits in der Übersicht erkennbar (Pfeile). b: Nicht-neoplastische Magenepithelzellen zeigen in den Zellkernen lediglich ein bis zwei rote Kontrollgen-Signale, die die Zentromere der beiden Chromosomen 17 markieren, und vereinzelt ein schwarzes Signal des HER2-Gens. c: Die Tumorzellen zeigen eine starke Überexpression von HER2-Genen, die mittels Silberpartikel schwarz markiert sind. Die HER2-Ratio dieses Tumors betrug 4,8. Die entspricht einer starken Genamplifikation des HER2-Gens.

 
Onkologie 8. September 2011

Wende in Diagnostik und Therapie von oberen GI-Karzinomen

HER2-basierte prädiktive Molekularpathologie: Sind wir reif für die Praxis?

Adenokarzinome des Magens, des gastro-ösophagealen Übergangs (gastro-esophageal junction, GEJ) und des Ösophagus zählen weltweit zu den häufigsten Krebserkrankungen. Die Inzidenz des Magenkarzinoms in Österreich nimmt seit geraumer Zeit ab und liegt derzeit bei 8,5 auf 100.000 (1). Die Häufigkeit von Adenokarzinomen des gastro-ösophagealen Überganges (GEJ) und des Ösophagus steigt gleichzeitig jedoch kontinuierlich an (1).

Klinischer Hintergrund

Da Symptome meist spät auftreten, werden die Erkrankungen häufig erst spät und in fortgeschrittenen Stadien diagnostiziert. Die Sterblichkeitsrate ist hoch. Die 5-Jahres-Überlebensraten bei fortgeschrittenem bzw. metastasiertem Stadium liegt bei etwa fünf bis 20 Prozent, das mediane Gesamtüberleben bei lediglich knapp zwölf Monaten (2). In den vergangenen Jahren wurden in der Chemotherapie dieser Tumoren nur bescheidene Fortschritte erzielt. Ein entscheidender Durchbruch scheint sich jetzt jedoch mit der Einführung von Trastuzumab (Herceptin®) abzuzeichnen. In der kürzlich durchgeführten ToGA-Studie konnte nachgewiesen werden, dass Patienten mit HER2-positiven fortgeschrittenen Adenokarzinomen des Magens und gastro-ösophagealen Übergangs bei zusätzlicher Gabe des monoklonalen Antikörpers Trastuzumab zur Chemotherapie eine signifikante Verlängerung des medianen Gesamtüberlebens zeigen (3). Das mediane Gesamtüberleben verlängerte sich von 11,1 Monaten unter Standardchemotherapie um fast drei Monate auf 13,8 Monate und in Fällen einer starken HER2-Überexpression der Tumoren sogar um vier Monate! Dies entspricht einer um 24 bis 36 Prozent verlängerten Überlebenszeit bei gleichzeitig verbesserter Lebensqualität. Auf Basis dieser Daten wurde Herceptin® daher im Januar 2010 von der Europäischen Arzneimittelbehörde (EMEA) in Kombination mit Capecitabin oder 5-Fluorouracil und Cisplatin zur Therapie HER2-positiver, metastasierender Adenokarzinome des Magens und gastro-ösophagealen Übergangs zugelassen (4). Jüngste Beobachtungen deuten darauf hin, dass auch HER2-positive Adenokarzinome des Ösophagus in gleicher Weise auf eine Trastuzumabtherapie ansprechen (5, 6).

Prädiktive Molekularpathologie für Gastro-ösophageale Adenokarzinome

Für Pathologen ergibt sich damit die Herausforderung den HER2-Status dieser Tumoren als prädiktiven molekularpathologischen Marker in höchster Qualität zu erfassen. Erfahrungen zur HER2-Analytik mittels Immunhistochemie (IHC) und In-situ-Hybridisierungstechniken (ISH) liegen für das Mammakarzinom seit vielen Jahren vor. Inwieweit diese Erfahrungswerte aber auf Karzinome des Gastrointestinaltraktes übertragen werden können, ist bislang nicht ausreichend sicher geklärt und derzeit Ziel intensiver Forschungsbemühungen (7). Während die Wirkungsmechanismen von Trastuzumab bei Adenokarzinomen des oberen Gastrointestinaltraktes zumindest in den Grundzügen jenen beim Mammakarzinom entsprechen dürften (Tab. 1), zeigen sich zumindest zwei fundamentale Unterschiede in der Art und Weise der HER2-Expression:

  • Adenokarzinome des Magens und der gastro-ösophagealen Junktion zeigen, im Vergleich zum Mammakarzinom, eine wesentlich ausgeprägtere Heterogenität der HER2-Expression.
  • Auf zellulärer Ebene erfolgt die Expression des HER2-Proteins durch die Tumorzellen nicht zirkumferentiell wie beim Mammakarzinom, sondern ausschließlich an der basolateralen Plasmamembran.

Aufgrund dieser pathobiologischen Unterschiede, wurde für die Erfassung des HER2-Status bei Karzinomen des Magens ein eigenes, immunhistochemisches Scoring-System entwickelt (8). In leicht modifizierter Form kam dieses Scoring-System auch bei der ToGA-Studie zum Einsatz (Tab. 2) (9, 10). In die entsprechende Bewertung fließen dabei die Färbeintensität (schwach-stark) der Tumorzellen und die Quantität gefärbter Tumorzellen ein. Bezüglich der geforderten Zahl positiver Tumorzellen wurde für die Beurteilung von Operationspräparaten ein unterer Grenzwert von zumindest zehn Prozent positiver Tumorzellen festgelegt, für diagnostische Biopsien ein Schwellenwert von lediglich fünf positiven Tumorzellen. Abbildung 1 veranschaulicht Beispiele mit starker und schwacher HER2-Proteinexpression. Eine HER2-Gen-Amplifikation liegt in der Regel dann vor, wenn sich mittels in-situ-Hybridisierung zumindest doppelt so viele HER2-Signale nachweisen lassen als Kontroll-Gen-Signale der Zentromerregion des Chromosoms 17. Für Magenkarzinome wurde der untere Grenzwert dieses Gen-Expressions-Verhältnisses (Ratio) auf 2.0 festgelegt (3, 9, 11). Für Mammakarzinome wird eine etwas höhere Ratio von 2.2 empfohlen.

Basierend auf den hier beschriebenen diagnostischen Standards betrug der Anteil an HER2-positiven (HER2-Protein-Überexpression und/oder HER2-Genamplifikation) Magenkarzinomen bzw. Karzinomen des gastro-ösophagealen Übergangs in der ToGA-Studie 22,1 Prozent. Bei Magenkarzinomen zeigten sich dabei deutliche Unterschiede in Abhängigkeit vom Histotyp nach Lauren. Rein intestinal differenzierte Typen sind mit 16 bis 34 Prozent häufiger positiv als gemischte Typen mit fünf bis 20 Prozent. Die geringste Rate an HER2-Positivität zeigt sich beim diffusen Typ des Magenkarzinoms mit zwei bis sieben Prozent (10). Die HER2-Positivitätsrate für Adenokarzinome des gastro-ösophagealen Übergangs liegt bei 24 bis 35 Prozent (10). In derselben Größenordnung dürften die Ergebnisse auch beim Adenokarzinom des Ösophagus liegen (6). In der ToGA-Studie wurde der Hercep-Test® zur immunhistochemischen Testung eingesetzt.

Aus der ToGA-Studie wurde schließlich ein diagnostisch-therapeutischer Algorithmus abgeleitet wonach Patienten mit immunhistochemisch 3+-positiven Tumoren mit Trastuzumab behandelt werden sollen, 2+-positive Tumoren vor einer Therapieentscheidung einer „bestätigenden“ In-situ-Hybridisierung zugeführt werden sollen, und Patienten mit 1+-positiven oder als immunhistochemisch völlig negativ beurteilten Tumoren nicht für eine Trastuzumab-Therapie in Fragen kommen (10). Nach den aktuellen S3-Leitlinien in Deutschland wird HER2-Positivität somit als IHC 3+ oder IHC 2+/ISH+ definiert (2). Damit wird die immunhistochemische Analyse als primärer und letztlich entscheidender Test für die Therapieentscheidung empfohlen. Der von Rüschoff und Mitarbeitern empfohlene Algorithmus muss in der derzeitigen Form jedoch kritisch hinterfragt werden. Verschiedene Publikationen zur HER2-Expression des Magenkarzinoms deuten auf eine erhebliche Schwankungsbreite immunhistochemisch ermittelter Positivitätsraten hin. Der Prozentsatz HER2-positiver Magenkarzinome schwankte dabei von Studie zu Studie zwischen fünf und 30 Prozent (11). Die Daten sind nur bedingt vergleichbar, da in diesen Studien zum einen Biopsien, zum anderen Operationspräparate untersucht wurden, unterschiedliche immunhistochemische Analyseprotokolle und Antikörper zum Einsatz kamen und unterschiedliche Kriterien zur Interpretation verwendet wurden. Dennoch reflektieren sie ein Grundproblem der Immunhistochemie: Die semi-quantitative Beurteilung diagnostisch bzw. therapeutisch relevanter Proteinmengen. Potentielle Fallstricke betreffen dabei das Sampling (wurde ausreichend biopsiert?), die Interpretation der immunhistochemischen Färbungen, vor allem aber auch die Präanalytik und Analytik. Tabelle 3 fasst wichtige Parameter zusammen, die das Ergebnis des immunhistochemischen HER2-Tests bei Proben aus dem oberen Gastrointestinaltrakt entscheidend beeinflussen können. Abbildung 2 veranschaulicht diese Problematik anhand des Vergleiches der zwei diagnostisch weit verbreiteten, kommerziell erhältlichen anti-HER2-Antikörper SP3 und 4B5 (11). Beide Antikörper sind für die Analytik des HER2-Status bei Mammakarzinomen seit Jahren im Einsatz und haben sich hier auch bei internationalen Ringversuchen bewährt (12). Bei Proben aus dem Gastrointestinaltrakt zeigten sich in unserem Labor jedoch Unterschiede, die bei Anwendung des oben beschriebenen Algorithmus und der S3 Leitlinien zu völlig unterschiedlichen therapeutischen Entscheidungen führen würden (Abb. 2). Nach entsprechenden Evaluierungsuntersuchungen ziehen wir und andere Labors für Proben aus dem Gastrointestinaltrakt nun den Klon 4B5 vor (13).

International werden derzeit verschiedenste immunhistochemische HER2-Test-Systeme, basierend auf monoklonalen oder auch polyklonalen Antikörpern eingesetzt. Tendenziell scheinen jedoch monoklonale Kaninchen-Antikörper wie z. B. 4B5 für die Testung bedeutsamer zu werden (12, 13). Aufgrund der Komplexität der immunhistochemischen Analytik ist die regelmäßige Qualitätssicherung der HER2-Testung für den richtigen und auch kosteneffizienten Einsatz der Trastuzumab-Therapie von ausschlaggebender Bedeutung. Die Teilnahme an zertifizierten, externen Ringversuchen zur HER2-Testung sollte somit für jedes Labor, das dieses prädiktive Testverfahren anbietet, zur Selbstverpflichtung werden. Für zertifizierte Tumorzentren sollten in unseren Augen verpflichtende, regelmäßig erfolgreich zu absolvierende externe Qualitätssicherungsmaßnahmen zu HER2-Testung vorgesehen werden (12, 14). Die Ergebnisse des letzten NordicQ-Ringversuchs zur immunhistochemischen HER2-Testung verdeutlichen die Notwendigkeit dieser Forderungen: Von 189 Labors, die am HER2-Ringversuch teilnahmen, lieferten 34 (18%) keine ausreichende Testqualität (12).

Das Prinzip der zielgerichteten Therapie kann nur funktionieren, wenn das Ziel zweifelsfrei und sicher erkannt ist. Im Verhältnis zu den sehr hohen Kosten der Therapie ist der finanzielle Aufwand für die Diagnostik sehr gering. Die Mehrkosten für Ringversuche sind somit unbedingt gerechtfertigt. Ringversuche für prädiktive molekularpathologische Tests werden von UK Neqas, NordicQ und in zunehmendem Maß von der Deutschen und auch Europäischen Gesellschaft für Pathologie organisiert.

Stellenwert der In-Situ-Hybridsierung

In der Diagnostik des HER2-Status beim Mammakarzinom ist die In-Situ-Hybridsierung als Gold-Standard, vor allem bei Fällen mit schwacher HER2-Proteinexpression etabliert. Bei Tumoren des oberen Gastrointestinaltraktes steht diese Methode derzeit (noch) im Hintergrund und wird in erster Linie zur Überprüfung von Tumorproben mit mittelgradiger HER2-Expression (HER2+) empfohlen (2, 9, 10). Nach den bislang vorliegenden Befunden der ToGA-Studie scheinen Patienten, die zwar eine HER2-Genamplifikation aber keine HER2-Protein-Überexpression (Immuno-Score 0 oder 1+) aufweisen, nicht von einer Therapie mit Trastuzumab zu profitieren. Ob dieser Schluss aus einer einzigen Studie und vor dem Hintergrund der oben beschriebenen Fallstricke der Immunhistochemie zu ziehen ist, ist allerdings mehr als fraglich. Aufgrund der Tragweite der Entscheidung und der oben beschriebenen, nur zum Teil beeinflussbaren Variablen der immunhistochemischen Analytik, halten wir eine klare therapierelevante Grenzziehung zwischen immunhistochemisch HER2 1+ und HER2 2+ Tumoren nicht für vertretbar und setzen bei all diesen Fällen zur Absicherung die In-Situ-Hybridisierung ein. Durch die Einführung neuer Hellfeld-basierter Verfahren, wie der Chromogenen In-situ Hybridisierung (CISH) und Silber-In-Situ-Hybridiserung (SISH) ist dies im Vergleich zur koventionellen Fluoreszenz-In-Situ-Hybridisierung (FISH) wesentlich einfacher geworden (Abb. 3). Auch für die Analytik mittels In-Situ-Hybridisierung sind externe Ringversuche zu fordern (14).

Offene Fragen

Viele Fragen sind im Detail noch nicht ausreichend sicher beantwortet: Wie ist erklärbar, dass fortgeschrittene Tumoren, die biologisch sehr heterogen sind und manchmal nur eine fokale HER2-Positivität der Gesamttumormasse zeigen, auf die Therapie mit Trastuzumab ansprechen? Sollen bevorzugt Biopsien oder Operationspräparate nach chirurgischen Resektionen analysiert werden? Reicht aufgrund der Heterogenität, besonders der Magenkarzinome, die Testung einer einzigen Gewebeprobe aus? Sollten nicht in erster Linie Metastasen getestet werden? Wie korrelieren die HER2-Genamplifikations-Ratios mit der HER2-Proteinexpression? Kann man Patienten, deren Tumoren eine HER2-Genamplifikation, aber immunhistochemisch nur einen HER2 1+ Score zeigen, die Trastuzumab-Therapie tatsächlich vorenthalten? Ist der Nachweis einer HER2-Genamplifikation allein nicht doch biologisch relevant und ausreichend für eine Entscheidung zur Trastuzumab- Therapie? Wirkt Trastuzumab, wie vermutet, auch tatsächlich beim Adenokarzinom des Ösophagus?

Fazit für die Praxis

Die HER2-Testung und der darauf basierende Einsatz von Trastuzumab für Patienten mit metastasierenden Adenokarzinomen des oberen Gastrointestinaltraktes markieren eine Wende in der Diagnostik und Therapie dieser Tumoren. Tatsächliche Vorteile für unsere Patienten und weitere Fortschritte in unserem Verständnis zur Wirkung der Therapie sind allerdings nur zu erwarten, wenn die prädiktive, molekularpathologische Analytik in höchster Qualität angeboten wird.

1 Statistik Austria. http://www.statistik.at/web_de/statistiken/gesundheit/index.html

2 Höhler T, Rüschoff J, Ridwelski K, Moehler M (2010) HER2-Diagnostik und zielgerichtete Therapie beim fortgeschrittenen Magenkarzinom. Onkologie 33:26–30

3 Bang Y, Cutsem E, Feyereislova A, Chung H, Shen L, Sawaki A, Lordick F, Ohtsu A, Omuro Y, Satoh T, Aprile G, Kulikov E, Hill J, Lehle M, Rüschoff J, Kang Y (2010) Trastuzumab in combination with chemotherapy versus chemotherapy alone for treatment of HER-2 positive advanced gastric or gastro-oesophageal junction cancer (ToGA): a phase 3, open-label, randomised controlled trial. Lancet 376:659–660

4 EMEA. http://www.ema.europa.eu/docs/en_GB/document_library/EPAR_-_Assessment_Report_-_Variation/human/000278/WC500074921.pdf

5 Lange T, Nentwich MF, Lüth M, Yekebas E, Schumacher U (2011) Trastuzumab has anti-metastatic and anti-angiogenic activity in a spontaneous metatasis xenograft model of esophageal adenocarcinoma. Cancer Lett 308:54–61

6 Langer R, Rauser S, Feith M, Nährig JM, Feuchtinger A, Friess H, Höfler H, Walch A (2011) Assessment of ErbB2 (Her2) in oesophageal adenocarcinomas: summary of a revised immunhistochemical evaluation system, bright field double in situ hybridisation and fluorescence in situ hybridisation. Mod Pathol (Epub ehead of print)

7 Ross J, Mulcahy M (2010) HER2 testing in gastric/gastroesophageal junction adenocarcinomas: Unique features of a familiar test. Gastrointest Cancer Res: 4:62–66

8 Hofmann M, Stoss O, Shi D, Büttner R, van de Vijer M, Kim W, Ochiai A, Rüschoff J, Henkel T (2008) Assessment of a HER2 scoring system for gastric cancer: results from a validation study. Histopathology 52:797–805

9 Rüschoff J, Dietel M, Baretton G, Arbogast S, Walch A, Monges G, Chenard M, Penault-llorca F, Nagelmeier I, Schlake W, Höfler H, Kreipe H (2010) HER2 diagnostics in gastric cancer-guideline validation and development of standardized immunohistochemical testing. Virchow Arch 457: 299–307

10 Rüschoff J, Nagelmeier I, Baretton G, Dietel M, Höfler H, Schildhaus H, Büttner R, Schlake W, Stoss O, Kreipe H (2010) Her2-Diagnostik beim Magenkarzinom. Was ist anders im Vergleich zum Mammakarzinom? Pathologe 31: 208–217

11 Moelans CB, van Diest PJ, Milne ANA, Offerhaus GJA (2010) HER-2/neu testing and therapy in gastroesophageal adenocarcinoma. Pathol Res Int Article ID 674182

12 http://www.nordiqc.org/ERFA/NordiQC-ERFA10.pdf

13 Boers JE, Meeuwissen H, Methorst N (2011) HER2 status in gastro-oesophageal adenocarcinomas assessed by two rabbit monoclonal antibodies (SP3 and 4B5) and two in situ hybridization methods (FISH and SISH). Histopathology 58: 383–394

14 Bartlett J, Ibrahim M, Jasani B, Morgan JM, Ellis I, Kay E, Conolly Y, Campbell F, O’Grady A, Barnett S, Miller K (2009) External quality assurance of HER2 FISH and ISH testing: three years of the UK national external quality assurance scheme. Am J Clin Pathol 131: 106–111

Tabelle 1 Wirkungsmechanismen von Trastuzumab (Herceptin®) bei Karzinomen des oberen Gastrointestinaltraktes
  • Hemmung der HER2-mediierten intrazellulären Signalkaskade (Hemmung von Proliferation, Angiogenese, Invasion)
  • Hemmung der HER2-Aktivierung durch Blockade der Abspaltung extrazellulärer Rezeptor-Domänen
  • Aktivierung der Antikörper-abhängigen zellulären Zytotoxizität
Tabelle 2 Modifiziertes HER2-Immuno-Scoring für Adenokarzinome des Magens und des gastro-ösophagealen Übergangs
Färbeintensität IHC-Score Resektate Biopsien HER2-Status
0 Keine Reaktivität oder Membranfärbung in <10 % der Tumorzellen Keine Reaktivität oder Membranfärbung in keiner (oder < 5) der Tumorzellen Negativ
1+ Sehr schwache Membranfärbung in mindestens 10 % der Tumorzellen Sehr schwache Membranfärbung in Tumorzellgruppen unabhängig vom Prozentsatz (mindestens 5 Tumorzellen) Negativ
2+ Schwache bis mittelgradige, komplette, basolaterale oder nur laterale Membranfärbung in mindestens 10 % der Tumorzellen Schwache bis mittelgradige, komplette, basolaterale oder nur laterale Membranfärbung unabhängig vom Prozentsatz (mindestens 5 Tumorzellen)

Grenzwertig
(ISH-Über-prüfung erforderlich)

3+ Starke komplette, basolaterale oder nur laterale Membranfär-bung in mindestens 10 % der Tumorzellen Starke komplette, basolaterale oder nur laterale Membranfärbung unabhängig vom Prozentsatz (mindestens 5 Tumorzellen) Positiv
Modifiziert nach Hofmann et al. 2008
Tabelle 3 Ursachen von Abweichungen bei der immunhistochemischen HER2-Testung von Karzinomen des oberen Gastrointestinaltraktes
  • Repräsentativität des Gewebes (Endoskopische Expertise, Sampling)
Präanalytik
  • Fixationsart (Temperatur, Formalingehalt, Puffersysteme)
  • Fixationszeit
  • Gewebeentwässerung (Alkohol, Xylol, Ultraschall-gestützt)
  • Schnittqualität (Schnittdicke)
Analytik
  • Validierung des Tests
  • Gerätekalibrierung (Immunhistochemieroboter, Färbung von Hand)
  • Fach-Kompetenz der BMA und Ärzte/Innen
  • Art der Antigendemaskierung (Mikrowelle, Dampfdruck, Trypsin)
  • Qualität der Testreagenzien (Lagerung, Ablaufdatum)
  • Art und Qualität der Antikörper
  • Kontrollen
  • Digitale Bildanalyse
Post-Analytik
  • Interpretationskriterien
  • Scoring-Systeme
  • Fachkompetenz (Gastrointestinale Pathologie)

St. Spreitzer, R. Stockinger, W. Sterlacci, Z. Jasarevic und F. A. Offner, Wiener Klinisches Magazin 4/2011

Zu diesem Thema wurden noch keine Kommentare abgegeben.

Mehr zum Thema

<< Seite 1 >>

Medizin heute

Aktuelle Printausgaben