CTC characterization in metastatic breast cancer

Abstract

Background: Breast cancer is the second most common cause of cancer related death among women in the developed world. Around 30% of patients diagnosed with primary breast cancer will develop metastatic breast cancer. It is believed that the tumor cells found in the blood, termed Circulating tumor cells (CTCs), could serve as a prognostic marker for this disease as it progresses.
Objectives: To study CTCs potential as a biomarker predictive of the expression of ER and HER2 in the metastases and primary tumor. The objective is to do this using immunocytochemistry on blood samples collected before the start of therapy in patients with MBC.
Patients and methods: The CellSearch system was used to capture and enumerate CTCs from blood samples collected from patients suffering from metastatic breast cancer. Immunocytochemistry was used to characterize and enumerated the CellSearch enriched samples to study the ER and HER2 expression of the CTCs.
Results: 5 or more CTCs per 7.5ml of whole blood at baseline is predictive of a shorter PFS and OS. The presence of ER-positive CTCs was not significantly predictive of a shorter or longer PFS or OS. There is a significant discordance of ER expression between the CTCs, the primary tumor and the metastases. No HER2-positive CTCs were found in any samples. ER-positive CTCs were found in 17 out of 50 samples which were from patients with ER-positive primary tumors.
Conclusions: 5 or more CTCs per 7.5ml of whole blood is at baseline predictive of a shorter PFS and OS. The expression of ER and HER2 on the CTCs are not predictive for the expression of either the PT or the metastases. This discordance could be explained by plasticity. One process which might cause this is EMT, which is a process closely connected to the loss of the ER.
Keywords: Estrogen receptor, Human Epidermal Growth Receptor 2, breast cancer, plasticity

Popular Abstract (Swedish)

Mellan metastas och primärtumör – karaktärisering av cirkulerande tumörceller

Bröstcancer är idag en av de vanligaste och den typ av cancer som leder till näst flest dödsfall bland kvinnor idag. Det uppskattas att ungefär 30% av alla som lider av primär bröstcancer till slut utvecklar metastatisk bröstcancer (MBC), detta betyder att cancer spridit sig till andra delar av kroppen. MBC går idag inte att bota, behandlingarna som används är riktade mot att bromsa sjukdomsförloppet och att lindra symptomen. Målet är att genom att fånga upp cancerceller som färdas i blodet ta reda på hur cancern utvecklas under MBC.

Ett centralt problem med att behandla MBC är att alla cancercellerna inte alltid är mottagliga för samma behandling detta görs ännu värre genom att de hela tiden delar sig och muterar. Det leder till en situation där läkarna har svårt att bestämma vad för slags behandling som skulle vara mest effektiv. Det kan till och med leda till att patienter får fel behandling när rätt behandling fanns tillgänglig. Det är här cirkulerande tumörceller (CTC) kommer in. När cancern sprider sig i kroppen gör den det genom att släppa ut tumörceller i blodet. Dessa celler färdas genom blodbanan till de antingen dör eller tills de lyckas ta sig ut i vävnaden igen där de sedan börjar dela sig och bilda nya tumörer.

Under projektet har blodprov från ca 150 patienter med MBC samlats in, ur detta blod har vi sedan med hjälp av en maskin kallad CellSearch, separerat ut de cancercellerna som färdats i blodet. Dessa celler vill vi sedan använda för att följa cancerns utveckling utan att behöva ta prover ur själva tumörerna, eftersom den typen av test ofta är problematiska eller direkt omöjliga beroende på var dessa metastaser befinner sig. Om vi kan uppnå samma kännedom om cancern genom ett blodprov som man vanligtvis får genom en biopsi från metastaserna skulle det låta läkarna bättre skräddarsy en behandling beroende på hur patientens cancer utvecklas.

Vilka behandlingar som skulle fungera på en viss cancer kan man till viss del bestämma genom att ta reda på vilka typer av signalmottagningsmolekyler som den producerar. Dessa mottagare kallas för receptorer, jag har studerat två olika receptorer i de CTC som hittades i patientproven. Dessa två är östrogen receptorn (ER) och ”the human epidermal growth factor receptor 2” som brukar kallas för HER2. Jag har med hjälp av antikroppar färgat dessa receptorer och några andra mål på cellerna för att kunna räkna och ta reda på om dessa celler producerar någon av receptorerna. Vi har sedan jämfört resultaten med prover tagna från primärtumör och metastaser hos patienterna för att se hur bra det stämde överens. Resultaten har även jämförts med hur länge patienterna överlevde eller levde utan att deras cancer förvärrades.

Vi fann att patienter med 5 eller flera CTC i sitt blodprov hade en signifikant kortare överlevnad och tid tills att deras cancer förvärrades. Vi fann även att CTCs till stor grad inte hade samma närvaro av ER och HER2 som både deras primärtumör och deras metastaser hade. Detta kan betyda att cellerna, antingen ändrar vilka protein de producerar när de lämnar sin tumör eller medan de cirkulerar i blodet. Det är sedan möjligt att de på nytt börjar uttrycka dessa ursprungsprotein (som t.ex. ER och HER2) när de bildar nya tumörer på andra platser i kroppen. Vilken process som leder till denna förändring är inte känt men genom vidare studier av CTC skulle kunna avslöja nya möjligheter till att behandla och diagnosticera MBC.

Master’s Degree Project in Molecular Biology 60 credits 2018
Department of Biology, Lund University

Advisors: Kristina Aaltonen and Charlotte Levin Tykjaer Jörgensen
Advisors Unit/Department: The division of Translational Cancer Research and The oncology and pathology division

• author: Moberg, Eric
• supervisor: Kristina Aaltonen; Charlotte Levin Tykjaer Jörgensen
• organization: Degree Projects in Molecular Biology
• course: MOBN03 20172
• year: 2018
• type: H2 - Master's Degree (Two Years)
• subject: Biology and Life Sciences
• language: English
• id: 8966339
• date added to LUP: 2019-01-11 11:57:37
• date last changed: 2019-01-11 11:57:37