1
Molekylær kreftdiagnostikk i modernekreftbehandling
Bioingeniørkongressen 2016
Hege G. RussnesSeksjonsleder, molekylær diagnostikk, avd. for patologi
ogForsker, avd. for kreftgenetikk, Institutt for
KreftforskningOslo Universitetssykehus
Kreftdiagnose
• Vevsbiopsi er avgjørende for de fleste kreftdiagnoser
• Kreft – ikke kreft
• Type kreft og undergrupper
• Biomarkører for behandlingsvalg
2
Kreftdiagnostikk, eksempel brystkreft
Størrelse, LN, metastaserTNM
AlderHistologisk grad ER, PgR, Ki67, HER2
Grade 1
Grade 2
Grade 3Estrogen receptor, ER
HER2/erbB2
HER2/erbB2
Norske retningslinjer for adjuvant systemisk behandling av brystkreft 01.09.15
3
Kreftdiagnostikk, eksempel hematopatologi
Benmargs biopsi
Blodutstryk
Klinisk informasjon samt mikroskopisk undersøkelse eravgjørende for valg av tilleggsanalyser
TilleggsanalyserFenotype: Flowcytometri, IHC
Genomiske endringer: Molekylærpatologi
Strukturelle genetiskeendringer: FISH, Cytogenetikk
4
Cell
Cell nucleus
Cell cytoplasm
Modified from http://nobelprize.org
DNA endringer; mutasjoner, translokasjoner kopitallsendringerm.fl.
RNA endringer, ekspresjon, degradering, spleice varianter m.fl.
Protein variasjoner, endret protein, ekspresjon, modifiseringer
DNA endringer; epigenetiskemodifikasjoner
Molekylære forandringer
“Enkle” tilleggsanalyser
Analyser kan gi informasjon om:
• Klassifisering (leukemier, lymfomer, sarkomer)
• Prediksjon av behandlingsrespons (HER2, PML-RARA, BCR-ABL, KRAS, BRAF...etc)
• Prognose
In situ analyser er også molekylære teknikker! (IHC, FISH)
5
IHC FISH PCR Microarrays
Few proteins
Visual interpretation,-simple-correlation with type of cell, histology
Variation between interpretators
Easy to integrate
Low cost
RNADNAProtein DNA, RNA, protein
Few genes
Visual interpretation,-simple-correlation with type of cell, histology
Variation between interpretators
Easy to integrate
Low cost
Single genes/subsets
Automatizedinterpretation,-dependent on software-No correlation with type of cell, histology
Company based, difficult to integrate
Costly
Multiple
Automatizedinterpretation,-dependent on software-No correlation with type of cell, histology
Company based, difficult to integrate
Costly
Sequencing
DNA, RNA
Single genes-whole genome
Automatizedinterpretation,-dependent on software-No correlation with type of cell, histology
From easy to difficult to integrate
From low cost to costly
Meyerson M, Nature Rev Genet 2010
Massiv parellell sekvensering
ÉN analyse kan erstatte multiple enkelt analyserGenpaneler kan standardiseres
DNA, RNAInnen proteomics ser man en tilsvarende teknologisk
revolusjon
ÉN analyse kan erstatte multiple enkelt analyserGenpaneler kan standardiseres
DNA, RNAInnen proteomics ser man en tilsvarende teknologisk
revolusjon
6
Persontilpasset medisin
“I helsetjenesten beskriver begrepet persontilpasset medisin en medisinsk modell der helsetilbudet tilpasses eller skreddersys individet i diagnostikk, behandling og forebygging.
Målsettingen er å kunne tilby den enkelte en bedre behandling med færre bivirkninger, bygget på pasientens særegne biologiske egenskaper“
Fra rapporten “Persontilpasset medisin i helsetjenesten”, Okt. 2014Helse og Omsorgsdepartementet
OSBREAC cohort studierMultiple cohorter fra normal-preinvaisv-invasiv-avansert sykdom. Totalt mer enn 4000 patienter inkludert
Multidisciplinary -Oslo BREAst cancer Consortium (OSBREAC)
Multilevel -OMICS
7
Kan man klassifisere svulster ved detaljertesekvensdata?
• Kopitallsendringer/translokasjonstyper (“arkitektur”)• Mutasjonsmønstre• Fortsatt begrenset antall sekvenserte svulster
internasjonalt, men dette endres dramatisk nå!
• Svulsttyper og subtyper karakteriseres ikke bare ved DNA forandringer men også ved epigenetiske, RNA og proteinforandringer
Signaturer TCGA: http://cancergenome.nih.govICGC: https://icgc.org
8
Alexandrov et al. Nature 2013
2013
9
Fra store cohort studier til diagnostikk…
Utredning og behandling
Undersøkelser BehandlingOppfølgning
Radiologi
Klinisk undersøkelse
Vevsundersøkelser
Blodprøver
10
Forskning
Ny diagnostikk,prospektive studier
Endret klinisk praksis
Basal
Translasjonell
Klinisk
Molekylærdiagnostikk
Undersøkelser BehandlingOppfølgning
Klinisk undersøkelse, blodprøver, vevsprøver, radiologi etc.
Basal – Translasjonell – KliniskKREFTFORSKNING
11
Status Nov. 2016: EMIT ‐ PAM50Phase 1
Analysis at OUS in ”Clinical mode”
ROR-scoreIntrinsic subtype
Standardhistopatology
g j
Behandling ettergjeldende
retningslinjer
“Parallel” testing av PAM50, sammenligning av behandlingsvalg basert påmolekylære analyser vs standard markører
“Parallel” testing av PAM50, sammenligning av behandlingsvalg basert påmolekylære analyser vs standard markører
Other primarytumor analyses in parallel
Feasibility ofPAM50 in routine setting
Testing of logistics, questionnaires, health economyparameters/analyses
PAM50 RORanalysis
Hvem får “endret” behandlings kategori?Hva vil konsekvensene være?
...men arbeidet foregår mye merintegrert
MolPat (Validation)
IonTorrentFISH
Final pathology reportFinal molecular report
Tumor Board(week 2 - 2.5)
Preliminarcytology report
Comparison with primary tumor histopathology
Molecular Board(week 1.5)
12
• Vis flytskjema fra nasjonal rapport
Fra helsedirektoratets “Strategi for persontilpasset medisin”
13
“Moderne” kreftbehandling…
Kornelia PolyakVanessa Almendro
Hege Russnes’ prosjektgruppe:Inga H. RyeBente RisbergHelen VålerhaugenArne V. PladsenMy Anh Tu
Anne-LiseBørresen-Dale
Universitetet i Oslo: Ole CHr. Lingjærde, Arnoldo FrigessiOSBREAC: Kristine Kleivi Sahlberg, Rolf Kåresen, Bjørn Naume, Anne-Lise Børresen-Dale, Vessela N. Kristensen, ØysteinFodstad, Jahn M. Nesland, Torill Sauer, Jon Lømo, Øystein Garred, Gunhild Mælandsmo, Tone Baaten, Helle Skjerven, Jurgen Geissler, Britt Fritzmann, Ellen Schlichting, Olav Engebråten, Solveig Hofvind, Elin Borgen, Gry GeitvikHans Kristian M. Vollan, Åslaug Helland, Anna Sætersdal, Therese Sørlie
Anders ZetterbergMichael WiglerJames Hicks
Carlos CaldasSarah-Jane DawsonFlorian Markowetz
Michael StrattonPeter CampbellDavid Wedge
Peter Van LooPer Eystein LønningStian Knappskog