Posterpreis – SPAG6, NKX2–6 und PER1 (SNP-Panel) als neuartige Methylierungs-spezifische Biomarker für die Flüssigbiopsie-basierte Brustkrebs-Früherkennung

Brustkrebs ist der häufigste diagnostizierte Krebs und führende Ursache der Krebstodesfälle bei Frauen [1]. Bildgebende Verfahren wie die Mammografie werden für die Brustkrebs-Früherkennung verwendet, wobei diese Technologie klare Einschränkungen zeigt [2]. Dahingegen bieten Blut-basierte Methoden ein innovatives, minimal-invasives Screening-Werkzeug zur Charakterisierung epigenetischer Veränderungen von Tumorsuppressorgenen [3]. Der Nachweis hypermethylierter zellfreier zirkulierender DNA (cfDNA) könnte ergänzend zur Mammografie als eine „Liquid Biopsy“ dienen [4].

Potenzielle Biomarker mit maximal diskriminatorischen CpG-Dinukleotiden zwischen Tumor- und Normalgeweben wurden anhand einer Datenbank-Analyse des „The Cancer Genome Atlas“ (TCGA) identifiziert [5]. Die CpG-Hypermethylierung der Kandidatengene wurde qualitativ und quantitativ in Brustkrebs-Zelllinien evaluiert. Nachfolgend wurde die Methylierungsfrequenz der Kandidaten in einem Gewebe- (n = 45) und Serum-Kollektiv (n = 135) untersucht.

Basierend auf einer TCGA-Datenanalyse wurden erstmalig SPAG6, NKX2–6 und PER1 als Kandidatengene mit einer hohen Methylierungsfrequenz in Brustkrebs- im Vergleich zu normalem Gewebe identifiziert. Diese Ergebnisse konnten durch Untersuchung eines eigenen Gewebe-Kollektivs bestätigt werden. Die Analyse der Serum-cfDNA von Brustkrebs-Patientinnen zeigte eine deutliche höhere Methylierungsfrequenz aller 3 potenziellen Biomarker im Vergleich zu gesunden Frauen. Bereits bei Patientinnen mit nicht-invasiven duktalen Karzinomen in situ (DCIS) ist die CpG-Hypermethylierung dieser Gene mit einer höheren Frequenz in der cfDNA nachzuweisen. Das 3-Gen-Panel SPAG6–NKX2-6–PER1 zeigte in DCIS-Patientinnen eine Detektionsrate (Sensitivität) von 51 % (AUC 0,81; p < 0,0001) bei 92 % Spezifität. Bei Patientinnen mit invasiven Tumoren betrug die Sensitivität bei gleicher Spezifität 49 % (AUC 0,74; p < 0,0001) (Abb. 1,  [Tab. 1]).

Zusammengefasst bietet die tumorspezifische Hypermethylierung von SPAG6, NKX2–6 und PER1 ein vielversprechendes Werkzeug für die Blut-basierte Brustkrebs-Früherkennung. Im nächsten Schritt wird die Validierung des SNP-Panels mit einem unabhängigen Serum-Kollektiv durchgeführt, um mittelfristig ein hochspezifisches und sensitives System für die Brustkrebs-Früherkennung zu entwickeln.

Tab. 1 Sensitivität und Spezifizität des SNP-Panels für DCIS und invasive Mammakarzinome: Nachweis in Abhängigkeit für die Methylierungsfrequenz.

	Methylierungsfrequenz (%)	Sensitivität (%)	Spezifizität (%)
DCIS
	0,1	92	36
	0,6	77	70
	0,9	59	88
	1,1	51	92
	1,6	38	94
	2,35	28	98
	3,8	18	100
Tumor
	0,1	88	36
	0,6	65	70
	0,9	51	88
	1,1	49	92
	1,6	37	94
	2,1	30	96
	2,9	21	100

Abb. 1 Sensitivität und Spezifizität für den Nachweis von DCIS und invasiven Mammakarzinomen mit dem SNP-Panel. Receiver Operating Curve (ROC) für DCIS (n = 39) und invasive Tumoren (n = 43). Das SNP-Panel hatte in DCIS-Patientinnen eine Sensitivität von 51 % (AUC 0,81; p < 0,0001), während die Sensitivität in Patientinnen mit invasiven Tumoren (AUC 0,74; p < 0,0001) 49 % betrug, jeweils bei einer Spezifizität von 92 %.

• Literatur

• 1 Siegel R, Ma J, Zou Z, Jemal A. Cancer statistics, 2014. CA Cancer J Clin 2014; 64: 9-29
• 2 Hooley RJ, Andrejeva L, Scoutt LM. Breast cancer screening and problem solving using mammography, ultrasound, and magnetic resonance imaging. Ultrasound Q 2011; 27: 23-47
• 3 Haber DA, Velculescu VE. Blood-based analyses of cancer: circulating tumor cells and circulating tumor DNA. Cancer Discov 2014; 4: 650-661
• 4 Brooks J, Cairns P, Zeleniuch-Jacquotte A. Promoter methylation and the detection of breast cancer. Cancer Causes Control 2009; 20: 539-550
• 5 Cancer Genome Atlas Network . Comprehensive molecular portraits of human breast tumours. Nature 2012; 490: 61-70