Einfluss von EMT auf CTCs und Krankheitsprogression bei Prostatakrebs

Das Vorhandensein zirkulierender Tumorzellen (CTCs) im Blut von Prostatakrebspatienten hat sich als wichtiger Indikator für eine metastasierende Erkrankung und eine schlechte Prognose erwiesen. Darüber hinaus wurde gezeigt, dass Veränderungen der CTC-Zahl während der Behandlung das Ansprechen auf die Therapie widerspiegeln. Obwohl diese Zellen sehr selten sind (~1 CTC pro 105-107 Leukozyten), haben jüngste technologische Fortschritte nun die empfindliche Zählung und Charakterisierung von CTCs erleichtert. Techniken zur Anreicherung und Analyse von CTCs umfassen größen- und/oder dichtebasierte Trennung und antikörperbasierte Techniken mit/ohne Hilfe von Mikrofluidik, während Nachweistechniken fast ausschließlich auf Protein- (Immunfluoreszenz/Durchflusszytometrie) oder Nukleinsäure-basierten ( RT-PCR/qRT-PCR)-Assays. Allerdings ist CellSearch® (Menarini-Silicon Biosystems) derzeit die einzige von der FDA und Health Canada zugelassene CTC-Plattform und gilt daher als aktueller „Goldstandard“ für die klinische CTC-Analyse.

CellSearch® verwendet einen epithelbasierten Markeransatz für die immunmagnetische Anreicherung, Isolierung und quantitative Immunfluoreszenz von CTCs. Mit diesem Assay wurde gezeigt, dass CTCs bei ~65 % der Patienten mit kastrationsresistentem Prostatakrebs (CRPC) leicht nachweisbar sind und dass das Vorhandensein von ≥ 5 CTCs in 7,5 ml Blut auf eine fortschreitende metastasierende Erkrankung und ein reduziertes Gesamtüberleben hinweist . Bemerkenswerterweise sind CTCs bei etwa 35 % der metastasierten CRPC-Patienten nicht nachweisbar. Dies deutet darauf hin, dass beide CTCs bei >1/3 der Patienten mit fortgeschrittener metastasierter Erkrankung tatsächlich nicht vorhanden sind; und/oder dass CTCs vorhanden, aber nicht nachweisbar sind, da sie nicht der standardmäßigen CellSearch®-Definition von CTCs (EpCAM+/Cytokeratin 8/18/19 [CK]+/DAPI+/CD45-) entsprechen. Angesichts der sich häufenden Beweise, dass Prostatakrebszellen epitheliale Eigenschaften verlieren können, wenn sie sich zu einem metastatischeren Phänotyp entwickeln, glauben die Forscher, dass das letztere Szenario am wahrscheinlichsten ist.

Der Übergang vom Epithel zum Mesenchym (EMT) ist ein kritischer Prozess während der Embryonalentwicklung und der Metastasierung von Krebs. Die Aktivierung von EMT führt zu tiefgreifenden phänotypischen Veränderungen, die zu einem Verlust der Zellpolarität, einem Verlust der Zell-Zell-Adhäsion, Resistenz gegen Apoptose und dem Erwerb von Migrations-/Invasionseigenschaften führen. Es wurde auch vorgeschlagen, dass Tumorzellen (über den Übergang von Mesenchym zu Epithel [MET]) zu einem epithelialen Phänotyp zurückkehren können, um das metastatische Wachstum an sekundären Stellen zu erleichtern, was darauf hindeutet, dass die phänotypische Plastizität während der Metastasenprogression eine Rolle spielt. Auf molekularer Ebene wird EMT durch eine verminderte Expression von Epithelproteinen (E-Cadherin, CK, EpCAM) vermittelt; sowie entsprechende Erhöhungen der mesenchymalen Faktoren (N-Cadherin, Vimentin, Twist, Zeb), wobei MET durch die gegenteiligen Veränderungen vermittelt wird.

Klinisch kann die Gleason-Einstufung wohl als morphologischer Beweis für EMT angesehen werden, da ein zunehmender Gleason-Score mit einem fortschreitenden Verlust der Epithelarchitektur, einem Verlust definierter Basalmembran/Zellpolarität und einer erhöhten Invasion verbunden ist. Studien haben gezeigt, dass eine verringerte Expression von E-Cadherin oder eine erhöhte Expression von mesenchymalen Markern (Vimentin, N-Cadherin, SNAIL) in primären Prostatatumoren mit fortgeschrittenem Gleason-Score, Metastasierung und/oder schlechter Prognose assoziiert ist. Obwohl die Rolle der Androgenrezeptor (AR)-Signalübertragung bei der EMT kaum verstanden wird, haben Studien auch gezeigt, dass die EMT durch Androgenentzug, Kastrationsresistenz und/oder Unterbrechung der Androgen-Signalübertragung erleichtert werden kann.

Wichtig ist, dass mehrere klinische Studien gezeigt haben, dass CTCs mit einem rein mesenchymalen Phänotyp von CellSearch® nicht nachweisbar sind, dass das Vorhandensein einer mesenchymalen Markerexpression auf CTCs mit einem hybriden epithelial-mesenchymalen Phänotyp jedoch auf eine schlechte Prognose hinweist. Darüber hinaus haben frühere vorklinische Daten aus dem Allan-Labor gezeigt, dass Prostatakrebs mit einem mesenchymalen Phänotyp in Tiermodellen eine größere Anzahl von CTCs schneller und mit größerer Metastasierungskapazität abgibt als diejenigen mit einem epithelialen Phänotyp. Bemerkenswerterweise erfasste der klinisch eingesetzte CellSearch®-basierte Assay die Mehrheit der CTCs, die im Frühstadium der Erkrankung in vivo ausgeschieden wurden, und erst nach der Etablierung von Metastasen war eine signifikante Anzahl nicht nachweisbarer CTCs vorhanden. Dies deutet darauf hin, dass derzeitige klinische Assays die Möglichkeit einschränken, das volle Potenzial von CTCs auszuschöpfen, und dass ein besseres Verständnis der CTC-Biologie erforderlich ist, um die zukünftige Technologieentwicklung und -überführung in die Klinik zu steuern.