Pathologie: herkennenvan kanker

Han van Krieken, patholoog

Universitair Medisch Centrum St. Radboud

Nijmegen

Pathologie: herkennenvan kanker

•Definitie

•Moleculaire basis

•Morfologie en aanvullende technieken

•Criteria

•Statement

Definitie

Kanker is gedefinieerd als een proces dat

als gevolg van genetische veranderingen

gestoorde groeiregulatie heeft en dat via

invasieve groei en uitzaaiingen kan leiden

tot het overlijden van de patiënt.

Hanahah and Weinberg, Cell 2000 Hallmarks of Cancer

Hanahah and Weinberg, Cell 2011

Morfologie

• Kanker wordt meestal gediagnostiseerd op basis van weefselonderzoek door een patholoog

• Morfologie

• Immuunhistochemie

• En steeds meer: moleculair

Criteria

• belangrijkste biologische criterium: uitzaaiing, metastase (vrijwel nooit doorslaggevend voor de patholoog)

• afgeleide criteria:

- (solide tumoren) invasieve groei

- cellulaire veranderingen (cel- en kernpolymorfie, atypie)

- veranderde architectuur (cribriforme of solide groei)

Criteria, vervolg

Uitzonderingen: carcinoid

Problemen ‘low malignant potential’, ‘borderline’,

‘atypisch’ of ‘tumor’

Conclusie: ga niet alleen op de naam van een

proces af, maar ga na welke ziekte-entiteit door

een bepaalde diagnose wordt gerepresenteerd.

Meer problemen

Voorspellen/ behandeling

Grijs gebied

Toetsbaar

Conclusie: de grens tussen goed- en kwaadaardig

is niet scherp, de voorspelling is niet absoluut.

Meer problemen: Sampling

Klein biopt

Tumoren zijn vaak heterogeen

Conclusie: als de pathologische diagnose onverwacht is, niet past bij het klinische vermoeden, denk dan altijd aan de mogelijkheid van sampling error.

Nog meer problemen: Definiëren

Definities veranderen

Voorbeeld: MALT-lyfoom van de maag

Extranodaal marginale zone lymfoom

• Primair maag lymfoom large cell

• Pseudolyfoom small cell

• Clonaliteit, MALT-lymfoom small/large

• Rol Helicobacter pylori

• Marginale zone lymfoom small cell

• Extranodaal marginale zone lymfoom

De klinisch patholoog

• Makroskopie• Mikroskopie• Immunohistochemie• Enzymhistochemie• Electronen microscopie• Moleculaire pathologie

• Onderdeel van het multidisciplinair team

Macroscopische en microskopische beoordeling

mesorectummesorectum

CRMCRM

distal

margin

Macroscopie

Compleet mesorectum:

Onverwacht positieve marge

Microscopie

Weinig stromareactie

Moleculaire pathologie: EGFreceptor blokkade

Head and NeckLungColorectal

Epidermal Growth Factor Receptor (EGFR) in Colorectal Cancer

• EGFR can be overexpressed in colorectal cancer

• Tumor cell proliferation and growth can result from EGFR-mediated signals

• In vitro and in vivo data suggest that preventing the binding of natural ligands to EGFR may result in inhibition of tumor cell growth and lead to cancer cell death

• Monoclonal antibodies can inhibit the binding of ligands such as EGF, TGF-, and other ligands to EGFR

Herbst RS, Shin DM. Cancer. 2002;94(5):1593-1611.

ExtracellularDomain

TransmembraneDomain

IntracellularTK Domain

ErbB1

(EGFR)ErbB2

(HER2/neu)

ErbB3

(HER3)

ErbB4

(HER4)

EGFR Belongs to the ErbB Family of Cell Surface Receptors

Angiogenesis

CellSurvival

MetastaticSpread

EGFR Activation

Tumor

Tumor

BloodVessel

BloodVessel

EGFR Activation Enhances Pathways Important for Tumor Cell Growth

Proliferation

EGFr- expression: normal, adenoma, carcinoma

EGFr expression: heterogeneity

Inhibition of EGFR dimerisation and downstream

signalling that includes RAS proteins

Yang XD, et al. Cancer Res 1999; 59:1236-43; Foon KA, et al. Int J Radiat Oncol Biol Phys 2004; 58:984-90;

Hecht JR, et al. Proc Am Soc Clin Oncol 2004; 22:A3511; Crawford J, et al. Proc Am Soc Clin Oncol 2004; 22:A7083.©2007 Amgen Inc. All rights reserved

EGFREGFR Homodimer

RASGTP RAS

GDPRAF

MEK

ERK

ElkMyc

JNK

Jun

JNKK

PAK

Nck

Rac

PLCγ

PKC

PTEN

PI3K

S6K

AKT

mTOR

ProliferationAnti-apoptosisAngiogenesisSurvivalMetastasis

Fos

EGF

TGF-α Panitumumab

EGFR

KRAS Is Important in Growth and Cell Division—Mutations Can Cause Cancer

• Ras proteins are GTPases• Ras family members include:

KRAS, NRAS, and HRAS• Normal cycle occurs between a

GDP-bound (inactive) and a GTP-

bound (active) form of Ras• Specific mutations in the KRAS

gene result in a constitutively

active protein

GDP

GTP

inactive

active

GDP

GTP

inactive

active

GDP

GTP

inactive

active

*

GDP

GTP

inactive

active

*Schubbert S, et al. Nature Rev Cancer. 2007;7:295-308.

Normal:

– Growth

– Proliferation

– Differentiation

ABNORMAL:

– Growth

– Proliferation

– Differentiation

KRAS & NRAS mutation hotspots

EXON 2 EXON 3 EXON 4EXON 1

12 13 61 117 146

EXON 2 EXON 3 EXON 4EXON 1

12 13 61 117 146

40% 5% 6%

4% 4% 0%

59

59

Among WT KRAS exon 2 patients, an additional 17% of tumours with RAS mutations were found

12 13 61 117 14659

12 13 61 117 14659

NRAS

KRAS

Sequence

Conventional ‘Sanger’ sequencing

KRAS TP53BRAFEGFR

PCR

Next generation sequencing

KRAS

TP53

BRAF

EGFR

PCR

Sequence

OncoNetwork Consortium: 8 experienced labs

in colon and lung cancer diagnosis

Dr. Nicola Normanno

Centro Ricerche Oncologiche

Mercogliano, Italy

Prof. Orla Sheils

Trinity College Dublin, Ireland

Dr. Marjolijn Ligtenberg & Dr. Bastiaan Tops

Radboud University

Nijmegen Medical Centre

The Netherlands

Prof. Ian Cree

Warwick Medical School

United Kingdom

Prof. Pierre Laurent Puig

Université Paris Descartes,

France

Dr. Ludovic Lacroix

Institut Gustave Roussy

Paris, FranceProf. Aldo Scarpa

ARC-NET University of

Verona Italy

Dr. Cristoph Noppen &

Dr. Henriette Kurth

VIOLLIER AG Basle, Switzerland

Alain RicoRosella Petraroli

Proof of principle

• 90 amplicons; 22 genes

• RTKs:EGFR, ERBB2, ERBB4, MET, ALK

FGFR1, FGFR2, FGFR3, DDR2

• RTK pathway:KRAS, NRAS, PIK3CA, BRAF,

PTEN, MAP2K1, AKT1, STK11

• Other cancer genes: TP53, CTNNB1, SMAD4, FBXW7,

NOTCH1RTKs, receptor tyrosine kinases

10 ng FFPE derived DNA in 1 reaction

(N.B. no complete gene coverage)

ER HER2

KIT EGFR

HER-2 amplified breast carcinoma

Conclusie

De diagnostiek beweegt zich in de richting van het definiëren van ziekte entiteiten en het bijhorend klinisch-pathologisch spectrum.

Een simpele indeling kanker versus niet kanker kent de natuur niet.

Case history

•Female (13-09-46)

•1994: histologically proven celiac disease

•2000: in spite of diet return of symptoms

•biopsy 00-13423: histology almost normal

•no treatment

•2001: twice new biopsies

Further studies

• Flow-cytometry (April 2001): loss of surface CD3

• Southern-blotting: the same clonal result for TCR in submitted biopsy and in September 2001

Summary & Diagnosis

• Ongoing clinical deterioration

• Histology normal

• Aberrant phenotype

• Persistent clone

• High risk refractory celiac disease

Clonality analysis in celiac disease (Biomed 2 primers)

• Clonal results in:

• Enteropathy associated T-cell NHL 4/4

• Refractory celiac disease 10/18

• Untreated celiac disease 4/10

• Dyspepsia, diarrhoea 3/9

Conclusion

• Histology alone is not sufficient

• Clonality analysis needs to be interpreted with care and in the right clinicopathologic setting

• Treatment in controlled trial

Statement: Refractaire coeliakie is een vorm van kanker

Patiënten met coeliakie:verhoogd risico op T-cel lymfomen.

Dit zijn agressieve lymfomen waartegen geen behandeling mogelijk is en waaraan patiënten meestal binnen enkele maanden overlijden.

Er komt bij patiënten met coeliakie ook een situatie voor waar zij niet meer reageren op dieettherapie: refractaire coeliakie.

Morfologisch is er dan niet veel te zien. Met technieken als flow-cytometrie en moleculaire biologie kan een aberrante T-cel populatie worden gevonden, een echt lymfoom kan de patholoog morfologisch niet diagnosticeren.

De meerderheid van de patiënten in deze situatie ontwikkelt later een lymfoom.