Prädisponierende Genveränderungen Prädisponierende Genveränderungen p gp gund Risikomodulatoren: BRCA1und Risikomodulatoren: BRCA1--3 3
und Zukunft !und Zukunft !
Projektgruppe Mammakarzinon Oktober 2010Projektgruppe Mammakarzinon Oktober 2010j g pp zj g pp z
Prof Dr Alfons MeindlProf. Dr. Alfons MeindlFrauenklinik am Klinikum rechts der Isar
Abt Gynäkologische TumorgenetikAbt.Gynäkologische TumorgenetikE-mail: [email protected]
Phone: 0049-89-4140-6750Phone: 0049 89 4140 6750
Häufigkeit des erblichen BrustkrebsesHäufigkeit des erblichen BrustkrebsesHäufigkeit des erblichen BrustkrebsesHäufigkeit des erblichen Brustkrebses
4000
4500
5000Früherkennung !!!!
PARP-Inhibítoren ?
3000
3500
4000
familiär
BRCA2
BRCA1
1500
2000
2500
500
1000
1500
0 erbl. MD
armL
ungeC
ervixN
HL
Leukä
HLFam. Mammakarzinom ist eine der
häufigsten Erberkrankungen !! MaC
am
e x-Ca
ämie
häufigsten Erberkrankungen !!
Ei hl ßk it i fü BRCA Di tikEinschlußkriterien für BRCA-Diagnostik:
1. Drei oder mehr Fälle an BC, 2 <51 (A = 35-40%)2 D i d h Fäll BC 1 51 (B 6 8%)2. Drei oder mehr Fälle an BC, 1<51 (B = 6-8%)3. Genau zwei Fälle an BC, 2<51 (C = 20-25%)4. Genau zwei Fälle an BC, 1<51 (D = 7-9%)
5. Mind. ein BC, mind. ein OC (E, H = 55-70%), ( , )6. Zwei oder mehr Fälle OC (F = 55%)
7 Ein Fall BC <36 (G = 8-10%)7. Ein Fall BC <36 (G = 8-10%)8. Eine Frau bil. BC, 1x <51 (I = 25-30%)
Monogene BrustkrebsMonogene Brustkrebs--assoziierte Geneassoziierte Gene
BRCA1
19941994
17q21
5589 bp5589 bp
1863 aa
BRCA2
1995
13q12
10254 b10254 bp,
3418 aa
B t ili t d DNS R tBeteiligt an ds-DNS-Reparatur
Jedoch: Familiäre Fälle von Brustkrebs Jedoch: Familiäre Fälle von Brustkrebs werden nur zum Teil durch Mutationen werden nur zum Teil durch Mutationen
in in BRCA1/2BRCA1/2 erklärt: erklärt: in in BRCA1/2BRCA1/2 erklärt: erklärt:
1 M h Fäll B tk b ( 3) d i 1. Mehrere Fälle an Brustkrebs (>3) davon zwei vor dem 51. Lebensjahr: appr. 35-40%
2 M h Fäll B t d Ei t k k b2. Mehrere Fälle von Brust- und Eierstockskrebs:appr. 55-70%
3 F ili it i d t i Fäll 3. Familien mit mindestens zwei Fällen von Eierstockskrebs: appr. 50%
4 F ili “ it i Fäll B tk b (1 51) 4. „Familien“ mit genau zwei Fällen Brustkrebs (1 vor 51) oder 1 Frau vor 36 erkrankt: ca. 8-10%
Paradigma der letzten Jahre:Paradigma der letzten Jahre:die familiären Fälle ohne BRCA1/2-Mutationenkönnen durch die kombinierte Wirkung von sog.
Niedrigrisikovarianten erklärt werden:Niedrigrisikovarianten erklärt werden:
G W i A i i S di-> Genom-Weite Assoziations-Studien:bis jetzt ca. 15 Varianten, davon aber vermutlich nur
vier bis fünf als „Modifier“ in Familien relevant-> mehrere Nat. Genet. Publikationen, z. T. unter > mehrere Nat. Genet. Publikationen, z. T. unter
Beteiligung deutscher Gruppen:FALSCH !FALSCH !
RICHTIG:1. Polygene Vererbung:
d t t t M t ti d i lmoderat penetrante Mutationen und vieleNiedrigrisikovarianten)Niedrigrisikovarianten)
2. Extreme monogenetische Heterogenitäthochpenetrante Mutationen in noch
unbekannten Genen und wenigeunbekannten Genen und wenigeNiedrigrisikovarianten („Modifier“)
Neu:Neu: Höhere ORs für moderat penetrante Höhere ORs für moderat penetrante Neu:Neu: Höhere ORs für moderat penetrante Höhere ORs für moderat penetrante Mutationen im familiären Kontext: Mutationen im familiären Kontext:
(2.34 vs. 4.8)(2.34 vs. 4.8)
Mutationen im CHEK2-Gen:1 1100d lC 10 9/5161. 1100delC = exon 10: 9/516
2. del exon 9-10: 5/5163. IVS2+1g->a: 2/516
4 mehrere missense mutations“ (UVs) 4. mehrere „missense mutations“ (UVs) in exon 3: 7/516
Protein-truncating and „missense mutations“ in PALB2
X C f
s 15
X
38X
(2x
) *
9I f
s 1X
(3x
) *
3X (
3x)
*
C fs
29X
(3x
) *
X(2
x) *
H fs
10X
I fs
7X
X(2
x)
Q fs
9X
fs
99X
L fs
4X
I fs
13X
1 2 53 4 6 98 107 11 12 13 3‘UTR5‘UTR
ATG TAA
G79
6X
A99
5C
W10
3N
1039
Y11
83
L53
1C
Q25
1X
Q35
0HK
353I
Q77
5X
T84
1Q
C77
V
Exon:
X
published trunc. mutations:
V23
3L
R17
0I
R41
4X
D71
5E fs
1X
novel trunc and ms mutations:
L11
43P
screened by sequencing (108 fam):
R75
3X
Q98
8X
novel trunc. and ms mutations:
G10
43A
screened by dHPLC (710 fam):
R Q
novel trunc. and ms mutations:
_M10
67
26X
3X
screened by dHPLC (820 spo):
Del
L10
40_
T11
36K
fs
P11
53T
fs
novel trunc. and ms mutations:
T10
30I
screened by dHPLC (820 spo):
(Hellebrand et al., Manuscript submitted)
1b1b NiedrigrisikovariantenNiedrigrisikovarianten1b.1b. NiedrigrisikovariantenNiedrigrisikovarianten
Kollaborationen mit Kollaborationen mit BCACBCAC und und CIMBACIMBA::CC ::
Bis jetzt, konnten 14 unterschiedliche Bis jetzt, konnten 14 unterschiedliche Niedrigrisikovarainten gefunden werden z B ein Niedrigrisikovarainten gefunden werden z B ein Niedrigrisikovarainten gefunden werden, z. B. ein Niedrigrisikovarainten gefunden werden, z. B. ein
intronischer SNP im intronischer SNP im FGFR2FGFR2--Gen:Gen:
a)a) Higher OR in familial casesHigher OR in familial casesb) Modifier in b) Modifier in BRCA1/2BRCA1/2 mutation carriersmutation carriers
Niedrigrisikovarianten in FamilienNiedrigrisikovarianten in FamilienNiedrigrisikovarianten in FamilienNiedrigrisikovarianten in Familienund Mutationsträgerinnen:und Mutationsträgerinnen:
E. g. FGFR2 (German GWAS):H t t P l 1 24E 12 OR 1 43 (1 26)Heterozygot: P-value: 1.24E-12; OR=1,43 (1,26)Homozygot: P-value: 2.33E-12; OR=2,05 (1,63)
E TNRC9 (CGEMS)E. g. TNRC9 (CGEMS):Heterozygot: P-value: 1,54E-07; OR=1,33 (1,20)H t P l 1 00E 04 OR 1 63 (1 39)Homozygot: P-value: 1,00E-04; OR=1,63 (1,39)
Wi hti FGFR2 h M difi “ i BRCA2Wichtig: FGFR2 auch „Modifier“ in BRCA2-Mutations-trägerinnen (Antoniou et al. and
GCHBOC, AJHG, 2008)
Weitere „Modifier“:Weitere „Modifier“:
BRCA1-Modifier:GWA-Studie: 1193 BRCA1-Mutation carrier vs. 1190
gesunden Kontrollen: 19p13 mit drei Genen (OR = 1,26, P-value = 2.3 x 10-9): ABHD8, ANKLE1, C19orf62 !!!
Aber: Letzteres kodiert für MERIT40 (Mediator of Rap80 Interactions and Targeting 40 kb): Bestandteil des
BRCA1-Komplexes und assoziiert mit triple-negativen Tumoren !
(Antoniou A, several authors, Schmutzler RK, Wappenschmidt B, Engel C, Meindl A Preisler-Adams S Arnold N Niederacher D Sutter C Meindl A, Preisler-Adams S, Arnold N, Niederacher D, Sutter C,
several authors, Nat. Genet. October 2010).
18. April 2010
Novel gene: „Novel gene: „BRCA3BRCA3““
• Mutiert in BC und OvCafamilien (6 in 480)• Mutiert in BC- und OvCafamilien (6 in 480)• Hoch penetrant, aber evtl. milderer Verlauf• Tumor-Suppressor-Gen mit LOH Tumor-Suppressor-Gen mit LOH • Histologie ähnlich zu BRCA2• Moderat penetrante „Missense“-Mut. (16 in 480)ode at pe et a te „ sse se ut. ( 6 80)
Supplementary Figure 4A Multiple Sequence Alignment of RAD51C: G125V+A126T L138F D159N V169A Homo sapiens 82 HKKCTALELLEQEHTQGFIITFCSALDDILGGGVPLMKTTEICGAPGVGKTQLCMQLAVDVQIPECFGGVAGEAVFIDTEGSFMVDRVVDLATACIQHLQ 181 Pan troglodytes 127 RKKCTALELLEQEHTQGFIITFCSALDDILGGGVPLMKTTEICGAPGVGKTQLCMQLAVDVQIPECFGGVAGEAVFIDTEGSFMVDRVVDLATACIEHLQ 226 Canis lupus fam 73 GKKCTALELLEQEHTQSFIITFCSALDNILGGGIPLTKTTEICGVPGVGKTQLCMQLAVDVQIPECFGGVEGEAVFIDTEGSFMVDRVVDLATACIQHLH 172 Bos taurus 197 GRKCTALELLEQEHTQNFIITFCSALDNILGGGIPLTKTTEICGAPGVGKTQLCMQLAIDVQIPECFGGVEGEAVFIDTEGSFMVDRVVDLATACIQHLQ 296 M l 73 NEKCTALELLEQEHTQGFIITFCSALDNILGGGIPLMKTTEVCGVPGVGKTQLCMQLAVDVQIPECFGGVAGEAVFIDTEGSFMVDRVVSLATACIQHLH 172Mus musculus 73 NEKCTALELLEQEHTQGFIITFCSALDNILGGGIPLMKTTEVCGVPGVGKTQLCMQLAVDVQIPECFGGVAGEAVFIDTEGSFMVDRVVSLATACIQHLH 172 Rattus norvegicus 109 NKKCTALELLEQEHTQGFIITFCSALDNILGGGIPLMKTTEVCGVPGVGKTQLCMQLAVDVQIPECFGGVAGEAVFIDTEGSFMVDRVVSLATACIQHLH 208 Gallus gallus 73 TRKCTALELLEEEQTQGFIITFCSALDNILGGGVQLTKITEICGAPGVGKTQLCMQLAVDVQIPECFGGVAGEAVFIDTEGSFMVDRAADIATACVRHCQ 172 Danio rerio 71 ---VTALDLLHQEQTLGSIVTFCSGLDDAIGGGVPVGKTTEICGAPGVGKTQLCMQLAVDVQIPVFFGGLGGKALYIDTEGSFLVQRVADMAEAAVQHCT 167 Arabidopsis thaliana 90 K---NAWDMLHEEESLPRITTSCSDLDNILGGGISCRDVTEIGGVPGIGKTQIGIQLSVNVQIPRECGGLGGKAIYIDTEGSFMVERALQIAEACVEDME 186 Oryza sativa 75 Q---NAWDMLSDEQSRRHINTGSADLNNILGGGIHCKEVTEIGGVPGVGKTQLGIQLAINVQIPVEYGGLGGKAVYIDTEGSFMVERVYQIAEGCISDIL 171 G264V+ R258H G264S T287A Homo sapiens 242 DGIAFPFRHDLDDLSLRTRLLNGLAQQMISLANNHRLAVILTNQMTTKIDRNQALLVPALGESWGHAATIRLIFHWDRKQRLATLYKSPSQKECTVLFQI 341 Pan troglodytes 327 DGIAFPFRHDLDDLSLRTRLLNGLAQQMISLANNHRLAVILTNQMTTKIDRNQALLVPALGESWGHAATIRLIFHWDRKQRLATLYKSPSQKECTVLFQI 426 Canis lupus fam 227 --------------------------------------VLLTNQMTTKIDRNQALLVPALGESWGHAATIRLIFHWDQKQRLATLYKSPSQKESTVLFQI 288 Bos taurus 357 DGIAFPFRHDLDDLSLRTRLLNGLAQQMISLANNHRLAVILTNQMTTKFDRNQALLVPALGESWGHAATIRLIFHWDQKQRLATLYKSPSQKESTVPFQI 456 Mus musculus 233 DGIAFPFRHDLEDLSLRTRLLNGLAQQMISLANNHRLAVILTNQMTTKIDKNQALLVPALGESWGHAATIRLIFHWEQKQRFATLYKSPSQKESTIPFQI 332 Rattus norvegicus 269 DGIAFPFRHDLDDLFLRTRLLNGLAQQLISLANKHRLAVILTNQMTTKIDKNQASLVPALGESWGHAATIRLIFHWEQKQRFATLYKSPSQKESTVPFQI 368 Gallus gallus 233 DGIAFPFRHDFEDLSLRTRLLNGLAQQLIIIANDHKSAVVLTNQMTTRFGQNQSMLVPALGESWGHAATVRLIFHWDNTQRLATLYKSPSQKESTIPYNI 332 Danio rerio 225 DSIAFPFRHDFEDLSQRTRLLNGLAQQLIQLATQHRVAVVLTNQMTTRVSNGQSKLVPALGESWGHAATQRLILHWEGQRRLASLYKSPSQMEATVQYQI 324 Arabidopsis thaliana 246 DSITFHFRQDYDDLAQRTRVLSEMALKFMKLAKKFSLAVVLLNQVTTKFSEGSFQLALALGDSWSHSCTNRVILYWNGDERYAYIDKSPSLPSASASYTV 345 Oryza sativa 231 DSVTFHFRQDFDDMALRTRVLSGLSLKLMKLSKAYNLAVVLLNQVTTKFTEGSFQLTLALGDSWSHSCTNRLILYWNGNERYGFLDKSPSLPVASAPYAV 330 R366QQHomo sapiens 342 KPQGFRDT----VVTSACSLQTEGSLSTRKRSRDPEEEL---- 376 Pan troglodytes 427 KPQGFRDT----VVTSACSWQTEGSLSTRKRSRDPEEEL---- 461 Canis lupus fam 289 TPQGFRDA----VVVTACSLQTEGSLNSRKRSRESEEEQESKD 327 Bos taurus 457 TPQGFRDA----IVATAYSLQTEGSLNSRKRSRDSEEEQESKD 495 Mus musculus 333 TPQGFRDA----VVTAASS-QTESSLNFRKRSREPEEEC---- 366 Rattus norvegicus 369 TPQGFRDA----VVTAASS-QTESSLNFRKRSREPEEEC---- 402 Gallus gallus 333 TPQGFRDV----QPPPVTQNAEGTEMNPRKRPRREEEK----- 366Gallus gallus 333 TPQGFRDV QPPPVTQNAEGTEMNPRKRPRREEEK 366 Danio rerio 325 TVQGFRDSPDEPRPTFDPSEVSSPSANHSKRPRLEDLS----- 362 Arabidopsis thaliana 346 TSRGLRNS-----------------SSSSKRVKMM-------- 363 Oryza sativa 331 TVKGVRDA----------------VNSNSKRVRVM-------- 349 Legend: Multiple sequence alignments of the RAD51C protein homologues from different species (indicated left). The conservation of identified missense mutations is demonstrated by shading in different colours: red shaded: pathogenic mutations and the UCV D159N, which is also partially conserved in the paralogues (see Suppl. Fig. 4b);
h d d t ti b i i t ll h d d i t di t l t ti i DT40 ll h l G264S d R366Q i ht f d t tgreen shaded: putative benign variants; yellow shaded: intermediate complementation in DT40 cells, however only G264S and R366Q might confer moderate penetrance; turquoise shaded: pathogenic mutation from Vaz et al.5. The G3R variant is located in the N-terminal part of RAD51C poorly conserved in the RAD51C protein homologues.
FA-BRCA DNA repair pathway
Levy-Lahad, Nature Genetics, 5: 368f, 2010 Editorial
Proof of principle for the existence of further high risk genes
Neues zu RAD51CNeues zu RAD51C
• Interaktion von RAD51C auch mit CHEK1 und e a o vo C auc C u d CHEK2 -> damit auch an der Initiation der DNS-Reparatur beteiligtReparatur beteiligt
• Mutationen nicht in allen Populationen (z. B. Frankokanadier)
• RAD51C-Mutationen aber in der spanischen und RAD51C Mutationen aber in der spanischen und in der australischen Population, dort auch neue Mutationen !Mutationen !
Mechanism of PARPinhibition in BRCA1depleted cells
BRCA1 deficient cells plus C de c e t ce s p usPARPi accumulate DNA repair defects which lead to apoptosis
- PARPi
+ PARPiC ll i l
Clark-Knowles et al., 2009
Cell survival
Latest studies with PARPisLatest studies with PARPis• Audeh, MW et al. Lancet 376: 245-251: Oral poly(ADP-ribose) polymerase
inhibitor olabarip in patients with BRCA1 or BRCA2 mutations and recurrent inhibitor olabarip in patients with BRCA1 or BRCA2 mutations and recurrent ovarian cancer: a proof-of-concept trial:
• -> Objective tumor response rate in 33% with 400 mg olaparib twice daily.• -> mild to moderate adverse events.
• Tutt A et al. Lancet 376: 235-244: Oral poly(ADP-ribose) polymerase inhibitor p y( ) p yolabarip in patients with BRCA1 or BRCA2 mutations and advanced breast cancer: a proof-of-concept trial:
• -> Objective tumor responses in 41% of the patients> Objective tumor responses in 41% of the patients• -> also high tolerability
• Now: Clinical phase III studies !!!!
Zusammenfassung Zusammenfassung
• 5,0% aller Brustkrebsfälle sind durch Mutationen in den ,Genen BRCA1 und BRCA2 verursacht.
• Weitere 5,0% entstehen durch Mutationen in „mehreren“ Weitere 5,0% entstehen durch Mutationen in „mehreren BRCA3-Genen, wie z. B. RAD51C !
• Weitere 10% an Brustkrebsfällen sind das Resultat der • Weitere 10% an Brustkrebsfällen sind das Resultat der kombinierten Aktion einer moderat penetranten Mutation (PALB2 ATM CHEK2 BRIP1) und wenigen Mutation (PALB2, ATM, CHEK2, BRIP1) –und wenigen Niedrigrisikovarianten -> höhere ORs für beide in familiären Fällen !!!familiären Fällen !!!
• Klinischer Nutzen: a) Intensivierte Früherkrennung• b) mittelfristig: PARP-Inhibitoren !!!
Zukunft = 2011Zukunft = 2011--2012 2012
• Weitere prädisponierende Gene für Brust-und/oder p pEierstockskrebs können schnell und kostengünstig durch „Exomic Sequencing“ ermittelt werden (sowohl moderate „ q gwie hochpenetrante Mutationen).
• Favorisierte Hypothese ist, dass sich dabei die meisten Favorisierte Hypothese ist, dass sich dabei die meisten Mutationen in weiteren Genen aus dem DNS-Reparatur-Weg finden befinden.Weg finden befinden.
• Ermöglicht individualisierte Therapien, z.B. PARPis !Ab 2015 ( d h ) ti äßi S “ ll • Ab 2015 (oder eher) routinemäßiges „Screenen“ aller 30.000 Gene -> Bioinformatik, Validierung: Abrechnen i l G h i ti h ! einzelner Gene anachronistisch !
AcknowledgementsAcknowledgements
• Deutsches Konsortium für Erbliches Mamma- und Ovarialkarzinom ( i f S ) i i f(Koordinator: Prof. R. K. Schmutzler) Unterstützt durch die Deutsche Krebshilfe
• Frauenklinik am Klinikum rechts der Isar, Abt. Gynäkologische Tumorgenetik: H H ll b d S E D J R D E G D A B D H. Hellebrand, S. Engert, Dr. J. Ramser, Dr. Eva Gross, Dr. A. Baumgärtner, Dr. K. Pfeifer, Prof. M. Kiechle
• Frauenklinik der Ludwig-Maximilians-Universität: Dr. Nina Ditsch, Dr. Ina Rühl Prof Dr Klaus FrieseRühl, Prof. Dr. Klaus Friese
• Universitätsklinik Düsseldorf: Prof. Dr. H. Hanenberg, Prof. Dr. Heiner Schaal• Institut für Humangenetik Würzburg: Prof. Dr. Schindler, C. Neveling
U i i ä f kli ik Dü ld f D D Ni d h E H i h• Universitätsfrauenklinik Düsseldorf: Dr. D. Niederacher, E. Honisch• Universitätsfrauenklinik Köln: Dr. B. Wappenschmidt, Prof. R. Schmutzler• Universitätsfrauenklinik Kiel: Prof. Dr. N. Arnold• Institut für Humangenetik Heidelberg; Dr. C. Sutter, Prof. C. R. Bartram