Früherkennung von de-novo-Krebs bei Empfängern von Lebertransplantationen (DETECT)

HINTERGRUND Die Lebertransplantation ist ein komplexer chirurgischer Eingriff und die einzige heilende Behandlung für viele Patienten mit chronischer Lebererkrankung im Endstadium und akutem Leberversagen. Das kurzfristige Überleben von Lebertransplantatempfängern hat sich in den letzten Jahrzehnten mit einer 1-Jahres-Überlebensrate von 90 % deutlich verbessert[1]. Im Gegensatz dazu gab es im gleichen Zeitraum keine Verbesserung des Langzeitüberlebens, wobei nur 61-74 % der Empfänger einer Lebertransplantation 10 Jahre nach der Transplantation lebten [2, 3]. Und das, obwohl das Durchschnittsalter zum Zeitpunkt der Transplantation 48 Jahre beträgt. De-novo-Krebs nach Transplantation ist eine der Hauptursachen für späten Tod und ein unabhängiger Risikofaktor für die Mortalität nach Lebertransplantation [3, 4].

Die kumulative Inzidenz von De-novo-Krebs nach Lebertransplantation in der skandinavischen Bevölkerung beträgt 1 % nach 1 Jahr, 3 % nach 3 Jahren, 4 % nach 5 Jahren, 9 % nach 10 Jahren und 15 % nach 20 Jahren [5]. Das De-novo-Krebsrisiko für Empfänger von Lebertransplantaten ist doppelt so hoch wie das Krebsrisiko in der Allgemeinbevölkerung [5, 6] und sogar noch höher für Kinder und Jugendliche [3]. Darüber hinaus treten Krebserkrankungen in einem fortgeschritteneren Stadium auf [6]. Nach einer Lebertransplantation ist eine lebenslange immunsuppressive Behandlung notwendig, um eine Organabstoßung zu verhindern. Immunsuppression gilt als primärer Risikofaktor für De-novo-Krebs [7-10], wahrscheinlich aufgrund einer beeinträchtigten Krebsüberwachung [8].

Während es keine zuverlässigen Biomarker gibt, die den Status der Immunfunktion bei Empfängern von Lebertransplantaten widerspiegeln, haben sich opportunistische Infektionen mit dem Cytomegalovirus (CMV) und dem Torque-Teno-Virus (TTV) als Ersatz für eine Überimmunsuppression erwiesen. Im Gegensatz zum Epstein-Barr-Virus (EBV) und dem humanen Herpesvirus 8 (HHV8) sind CMV und TTV nicht direkt an der Pathogenese beteiligt, die zu Krebs führt, und diese Viren können daher als funktionelle Marker für das Ausmaß der Immunsuppression dienen [11- 13]. Der Zusammenhang zwischen opportunistischen Virusinfektionen und nicht virusassoziierten De-novo-Krebserkrankungen nach Lebertransplantation ist nicht ausreichend untersucht.

Aufgrund der hohen Krebsinzidenz kann ein Screening bei Empfängern von Lebertransplantaten relevant sein [14, 15]. Die Positronen-Emissions-Tomographie-Computertomographie (PET-CT) ist die Methode der Wahl, um De-novo-Krebs zu erkennen, aber die Modalität ist kostspielig und birgt das Risiko falsch positiver Ergebnisse [16]. Die Methode der genomweiten zellfreien DNA-Fragmentierung ermöglicht die Unterscheidung zwischen zellfreier DNA von gesunden Personen und Patienten mit Krebs [17]. In einer früheren Studie war die Früherkennung verschiedener Krebsarten mit hoher Genauigkeit (Fläche unter der Kurve (AUC) von 0,94) möglich. Darüber hinaus konnte Ursprungsgewebe anhand von Fragmentierungsprofilen identifiziert werden. Diese Methode wurde bei Lebertransplantatempfängern nicht untersucht und kann zum Screening von Empfängern verwendet werden, die von weiteren Untersuchungen wie PET-CT profitieren könnten.

Zusammenfassend lässt sich sagen, dass zur Verringerung der krebsbedingten Sterblichkeit bei Empfängern von Lebertransplantationen neue Instrumente erforderlich sind, um Empfänger mit erhöhtem Risiko für die Entwicklung von De-novo-Krebs zu identifizieren. Insbesondere werden neue Werkzeuge benötigt, die die Diagnose von De-novo-Krebs zu einem frühen Zeitpunkt ermöglichen, der eine kurativ beabsichtigte Intervention ermöglicht. Die Studie hat das Potenzial, Informationen zu liefern, um wichtige Wissenslücken zu schließen und die Prognose bei Lebertransplantatempfängern zu verbessern.

ZIELE

Das übergeordnete Ziel der vorliegenden Studie ist es, die De-novo-Krebssterblichkeit bei Empfängern von Lebertransplantationen zu reduzieren. Um dieses Ziel zu erreichen, werden wir:

I. Bestimmung der Prävalenz und Inzidenz von De-novo-Krebs bei Empfängern von Lebertransplantationen in Skandinavien und Entwicklung eines Algorithmus zur Identifizierung von Personen mit hohem Risiko. Untersuchen Sie, ob opportunistische Virusinfektionen (als Ersatz für eine übermäßige Immunsuppression) mit den nicht virusassoziierten De-novo-Krebserkrankungen assoziiert sind III. Untersuchen Sie, ob zellfreie DNA-Fragmentierung verwendet werden kann, um Lebertransplantatempfänger mit De-novo-Krebs zu identifizieren und um Krebs in einem asymptomatischen Stadium zu identifizieren

METHODEN Diese Studie ist eine multizentrische Fall-Kontroll-Querschnittsstudie an Lebertransplantatempfängern im Alter zwischen 20 und 100 Jahren aus fünf skandinavischen Lebertransplantationszentren (Kopenhagen, Oslo, Göteborg, Stockholm, Helsinki). Diese Zentren arbeiten in der Organaustauschorganisation Scandiatransplant mit dem Ziel zusammen, die Forschung zu fördern und die Organspende, -verteilung und -transplantation zu entwickeln. In den letzten zehn Jahren wurden 3628 Lebertransplantatempfänger in der Scandiatransplant-Datenbank registriert, und alle werden in die Studie aufgenommen [18, 19, 20].

Plasma-, Serum- und Vollblutproben, die vor der Lebertransplantation und sequenziell während der Nachsorge nach der Lebertransplantation gesammelt wurden, von Empfängern in Skandinavien wurden in einer speziellen Biobank im Rigshospitalet (n = 932) gelagert. Die Aufnahme ist im Gange und wir gehen davon aus, zum Zeitpunkt der vorgeschlagenen Analysen zusätzlich 300 Patienten eingeschlossen zu haben.

Aus lokalen Krebsregistern werden Krebstyp und Diagnosedatum registriert, und aus der Scandiatransplant-Datenbank und den elektronischen Aufzeichnungen werden klinische Variablen abgerufen. Dazu gehören Alter, Geschlecht, immunsuppressives Regime und Dauer inkl. Tacrolimusspiegel, akute Abstoßungsreaktionen, Leberbiopsiebefunde, Indikation zur Lebertransplantation, Alkohol- und Raucheranamnese und Komorbidität.

CMV & TTV In einer eingebetteten Fall-Kontroll-Studie mit 67 Lebertransplantatempfängern mit Krebs und 207 Lebertransplantatempfängern ohne Krebs wurden Blutproben auf TTV-DNA und CMV-DNA als unabhängige Risikofaktoren für Krebs nach Lebertransplantation untersucht. Frühere Studien haben gezeigt, dass die TTV-Viruslast mit der Intensität der Immunsuppression assoziiert ist [11, 13], weshalb die TTV-Viruslast als Marker für die Immunsuppression verwendet werden kann. Obwohl mehr als 80 % der Erwachsenen CMV-seropositiv sind, ist eine nachweisbare CMV-Virusreplikation seltener. Für CMV werden wir die nachweisbare CMV-Replikation als Marker für eine Überimmunsuppression verwenden [12, 21]. Der Nachweis und die Quantifizierung von CMV-DNA im Blut erfolgt als Routineanalyse im Department of Clinical Microbiology, Rigshospitalet unter CE-IVD auf der Roche cobas 6800-Plattform und wird extern qualitätsgesichert und nach dem internationalen Standard der WHO kalibriert. Für den Nachweis und die Quantifizierung von TTV-DNA wird der Biomerieux Argene TTV R-GENE Assay verwendet: Die DNA wird auf Qiagen Qiacube gereinigt und eine Echtzeit-PCR wird auf Agilent AriaMx durchgeführt. Die Messung der TTV-DNA wird nur zu Forschungszwecken durchgeführt, da sich die Analyse noch nicht im Routinebetrieb etabliert hat. Nikolai Kirkby ist verantwortlich für die Durchführung und Qualitätssicherung der Analysen auf CMV/TTV-DNA.

Zellfreie DNA-Fragmentierung In einer Fall-Kontroll-Studie werden Blutproben aus der Biobank bei 67 lebertransplantierten Empfängern mit Krebs und 207 gematchten Kontrollen auf zellfreie DNA-Fragmentierung untersucht. Zellfreie DNA im Plasma wird durch Shallow Whole Genome Sequencing und DELFI (DNA Evaluation of Fragments for Early Interception) analysiert. DELFI ist ein maschineller Lernalgorithmus, der von Mitgliedern der Projektgruppe entwickelt wurde. Es wird verwendet, um Krebs und das Gewebe, aus dem der Krebs stammt, zu erkennen, indem die Fragmentgröße und das Muster der zellfreien DNA untersucht werden [17]. Bei Empfängern, bei denen ein Krebssignal gemessen wird, werden Blutproben vor der Krebsdiagnose analysiert, um zu untersuchen, ob das Verfahren in der Lage ist, Krebs vor klinischen Symptomen zu erkennen. Zellfreie DNA-Fragmentierungsanalysen werden am Institut für Molekulare Medizin der Universität Aarhus von Claus Lindberg Andersen durchgeführt.

STATISTIK Die Prävalenz und Inzidenz von De-novo-Krebs bei Empfängern von Lebertransplantaten wird bestimmt. Zur Bewertung von Risikofaktoren wird die multivariate Cox-Regressionsanalyse mit der Zeit bis zur ersten De-novo-Krebsdiagnose nach einer Lebertransplantation als abhängige Variable angewendet.

Um einen Algorithmus zu etablieren, der das Risiko von De-novo-Krebs nach Lebertransplantation widerspiegelt, werden Hazard Ratios (HR) von signifikanten Variablen in der multivariaten COX-Regression mit natürlichem Logarithmus transformiert, um eine Addition zu ermöglichen. Die Punktzahl wird durch die Exponentialfunktion dieser Summierung ausgedrückt (d. h. exp [ln (HR 1) + ln (HR 2) + ln (HR n)]).

Wir werden die Standardabweichungen von zellfreien DNA-Fragmentierungsprofilen zwischen Fällen und Kontrollen durch einen Wilcoxon-Rangsummentest vergleichen.

POWER Bei lebertransplantierten Empfängern nahm die TTV-Virämie drei Monate nach der Lebertransplantation mit zunehmender Immunsuppression zu [13]. Die Virämie stieg von 5,8 log10 Kopien/ml bei niedrig dosierter Immunsuppression als Monotherapie auf 7,3 log10 Kopien/ml bei der Kombinationsbehandlung. Bei einem Alpha von 0,05 und einer Power von 0,90 bei 67 Fällen und 201 Kontrollen beträgt der minimal nachweisbare Unterschied in der TTV-Virämie 0,4 log10 Kopien/ml (G*Power, Version 3.1.9.3).

In einer früheren Studie wurden 73 % der Krebsfälle mit DELFI identifiziert und ein Krebssignal wurde nur bei 1,9 % der gesunden Kontrollen gesehen [17]. Allerdings sind Krebspatienten und gesunde Kontrollpersonen in Bezug auf DELFI-Analysen möglicherweise nicht mit Lebertransplantatempfängern vergleichbar. Aufgrund des Entzündungs-/Abstoßungsrisikos vermuten wir in der Kontrollgruppe ein höheres Risiko für ein Krebssignal. Bei einem Alpha von 0,05 und einer Power von 0,90 bei 67 Fällen und 201 Kontrollen beträgt der minimal erkennbare Unterschied im Verhältnis 21 % (73 % bei den Fällen und 52 % bei den Kontrollen) (G*Power, Version 3.1.9.3). Die mittlere Zeit von der Blutentnahme bis zum Einfrieren unserer Plasmaproben beträgt weniger als 3 Stunden, was für zellfreie DNA-Fragmentierungsanalysen akzeptabel ist.