University of Groningen
Discovery of prognostic markers in laryngeal cancer treated with radiotherapy
Bruine de Bruin, Leonie
DOI:
10.33612/diss.143832673
IMPORTANT NOTE: You are advised to consult the publisher's version (publisher's PDF) if you wish to cite from it. Please check the document version below.
Document Version
Publisher's PDF, also known as Version of record
Publication date: 2020
Link to publication in University of Groningen/UMCG research database
Citation for published version (APA):
Bruine de Bruin, L. (2020). Discovery of prognostic markers in laryngeal cancer treated with radiotherapy. University of Groningen. https://doi.org/10.33612/diss.143832673
Copyright
Other than for strictly personal use, it is not permitted to download or to forward/distribute the text or part of it without the consent of the author(s) and/or copyright holder(s), unless the work is under an open content license (like Creative Commons).
Take-down policy
If you believe that this document breaches copyright please contact us providing details, and we will remove access to the work immediately and investigate your claim.
Downloaded from the University of Groningen/UMCG research database (Pure): http://www.rug.nl/research/portal. For technical reasons the number of authors shown on this cover page is limited to 10 maximum.
Nederlandse samenvatting
SAMENVATTING
Hoofd-hals kanker is met 890.000 nieuwe patiënten per jaar de achtste meest voorkomende vorm van kanker in de wereld. Ongeveer 25% van alle hoofd-hals tumoren bevindt zich in het strottenhoofd en wordt larynxcarcinoom genoemd. In Nederland gaat het om 700 nieuwe patiënten met larynxcarcinoom per jaar. De behandeling van larynxcarcinoom bestaat uit chirurgie, radiotherapie (al dan niet gecombineerd) of chemoradiatie. In enkele gevallen van niet te opereren vergevorderd larynxcarcinoom waarbij chemoradiatie niet mogelijk is, is behandeling met de epidermal growth factor receptor (EGFR) remmer, cetuximab, in combinatie met radiotherapie een alternatief. Het tumorstadium en de lokalisatie van de tumor bepalen nu grotendeels de behandeling. Een groot deel
van de kleine larynxtumoren (stadium T1-T2) wordt behandeld met radiotherapie.
Helaas schommelt de kans dat de tumor weer terugkomt (lokaal recidief genoemd) ondanks de radiotherapie al jaren rond de 25%. Om de behandeling van dit type tumoren voor de individuele patiënt te optimaliseren, is het kunnen voorspellen van die patiënten die goed zullen gaan reageren op de radiotherapie aan de hand van zogenaamde prognostische markers noodzakelijk.
In dit proefschrift zijn verschillende tumormarkers onderzocht in relatie met de respons op radiotherapie bij patiënten met larynxcarcinoom. Hiervoor is in het eerste deel van dit proefschrift (hoofdstukken 2 en 3) de bruikbaarheid van een PET-scan in het aantonen van hypoxie onderzocht. In het tweede deel (hoofdstukken 4, 5 en 6) is de relatie onderzocht tussen enkele tumormarkers en
de respons op behandeling in een groep patiënten met T1-T2 larynxcarcinoom die
primair behandeld zijn met radiotherapie. Hiervoor is een database geconstrueerd met 1286 patiënten met larynxcarcinoom die tussen 1990 en 2008 behandeld zijn in het Universitair Medisch Centrum Groningen (UMCG) met hierin klinische-, pathologische, therapie- en follow-up gegevens. Patiënten zijn geselecteerd met een T1 of T2 larynxcarcinoom, zonder uitzaaiingen, behandeld met radiotherapie, niet eerder behandeld en waarvan stukjes tumorweefsel, verkregen voorafgaand aan de behandeling, beschikbaar waren in de archieven van de afdeling Pathologie van het UMCG.
Een typische eigenschap van veel tumoren, waaronder hoofd-hals tumoren, is een tekort aan zuurstof (hypoxie genoemd) in het tumorweefsel. Deze eigenschap wordt geassocieerd met een slechter ziekteverloop. Tumorhypoxie kan met polarografische zuurstofelektroden worden vastgesteld of histologisch worden
aangetoond met exogene of endogene immunohistochemische tumormarkers in verkregen tumorbiopten. Met deze methoden is het echter niet mogelijk de hele tumor in kaart te brengen. Dit is een nadeel omdat een tumor vaak een heterogeen beeld van hypoxie laat zien. Een alternatief en non-invasieve methode die mogelijk ook bruikbaar is bij de planning en monitoring van radiotherapie (bijvoorbeeld dosisescalatie op hypoxische gebieden), is nucleaire beeldvorming met een hypoxie-tracer. 18F-fluoroazomycinarabinoside (18F-FAZA) is een PET-scan tracer die ontwikkeld is om hypoxie aan te tonen.
Hoofdstuk 2 geeft een uitgebreid literatuuroverzicht van verschillende
18F-FAZA PET-scan onderzoeken bij dieren en mensen, en het mogelijke gebruik
ervan voor de individuele behandeling bij patiënten met hypoxische hoofd-hals
tumoren. Uit onze analyse bleek 18F-FAZA een veelbelovend PET-radiofarmacon
voor de visualisatie van tumorhypoxie te zijn, hoewel klinische studies de klinisch
toepasbare rol van de 18F-FAZA PET-scan in de hoofd-hals oncologie nog moeten
bevestigen.
In Hoofdstuk 3 is de nauwkeurigheid van de 18F-FAZA-PET/CT-scan in
het aantonen van hypoxische gebieden binnen de tumor onderzocht met behulp van exogene (pimonidazole) en endogene (HIF1α, CA-IX en GLUT-1) immunohistochemische markers bij patiënten met larynxcarcinoom. Hiervoor
werd bij elf patiënten een 18F-FAZA-PET/CT-scan gemaakt voordat een totale
laryngectomie werd verricht waarbij het hele strottenhoofd operatief werd
verwijderd. Aan de hand van de hypoxische regio’s op de 18
F-FAZA-PET/CT-scan zijn vervolgens biopten uit het larynxpreparaat genomen. Hierop werd de eiwitexpressie van exogene (pimonidazole) en endogene (HIF1α, CA-IX en GLUT-1) hypoxiemarkers bepaald door middel van immuunhistochemie. Vervolgens is
onderzocht of er een relatie was met de resultaten van de 18F-FAZA-PET/CT-scan.
Inter- en intratumorale heterogeniteit van tumorhypoxie werd waargenomen op
de 18F-FAZA-PET-scans. Negen van de 11 tumoren werden hypoxisch bevonden met
18F-FAZA-PET. Hypoxie kon bij sommige tumoren ook worden aangetoond met
pimonidazole, HIF1α, CA-IX en GLUT-1 expressie. Er werd echter geen duidelijke
relatie gevonden tussen de 18F-FAZA opname en de expressie van hypoxiemarkers
in de hypoxische weefselgebieden geselecteerd met 18F-FAZA.
Activatie van de PI3K/AKT-eiwit signaalroute kan bijdragen tot het ontwikkelen van kanker en tot een slechtere prognose bij veel kankertypes, waaronder het larynxcarcinoom. Activatie van EGFR leidt tot activatie van deze PI3K/AKT-route. Een ander mechanisme voor activering van de PI3K/AKT-route is het verlies
Nederlandse samenvatting
van phosphatase and tensin homolog deleted on chromosome 10 (PTEN), een tumorsuppressorgen dat activering van de PI3K/AKT-route tegengaat. Hoge eiwitexpressie van EGFR en PTEN is eerder in verband gebracht met slechtere respons op behandeling bij patiënten met hoofd-hals kanker behandeld met radiotherapie. In hoofdstuk 4 is de prognostische waarde onderzocht van de eiwitexpressie van EGFR en PTEN van de respons op behandeling bij patiënten met larynxcarcinoom die met radiotherapie zijn behandeld. Hiervoor zijn 52 patiënten geselecteerd
uit onze database met een T1-T2 supraglottisch larynxcarcinoom behandeld met
radiotherapie tussen 1990 en 2008. Tumorbiopten die voorafgaand aan de behandeling met radiotherapie zijn genomen, werden immunohistochemisch gekleurd met antilichamen tegen EGFR en PTEN. Cox-regressieanalyse toonde een significant verband tussen PTEN-expressie en goede respons op behandelingen en tussen de lymfeklierstatus en goede respons op behandeling. Beiden waren onafhankelijke prognostische factoren in een multivariate analyse. Er was geen significante associatie tussen EGFR-expressie en respons op behandeling. Concluderend lijkt een hoge PTEN-expressie van prognostische waarde voor een slechtere respons op behandeling na radiotherapie in onze serie patiënten met
T1-T2 supraglottisch larynxcarcinoom. De slechtere respons op behandeling die
werd gevonden in gevallen met hoge PTEN-expressie suggereert het belang van de PI3K/AKT-onafhankelijke functies van PTEN, zoals herstel van DNA-schade tijdens radiotherapie. Daarom kan de PTEN-status wellicht een toegevoegde waarde hebben bij het bepalen van de prognose van supraglottisch larynxcarcinoom en kan deze worden gebruikt om patiënten te selecteren voor andere therapieën dan primaire radiotherapie.
De ATM-signaalroute speelt een cruciale rol in de DNA-schade-respons (DDR) betrokken bij de controle van de celcyclus, DNA-schade-reparatie en apoptose, allemaal veroorzaakt door bijvoorbeeld bestraling. Eiwitten betrokken bij de ATM-geassocieerde DDR-route (ATM, Chk2 en p53) zijn onderzocht in relatie met respons op behandeling in ons cohort larynxcarcinoom patiënten in hoofdstuk 5. Van 141
geselecteerde patiënten met T1-T2 larynxcarcinoom behandeld met radiotherapie
werden tumorbiopten immunohistochemisch gekleurd met antilichamen tegen de gefosforyleerde isoform van ATM (pATM), CHk2 (pChk2) en p53. Er werden Cox-regressieanalyses uitgevoerd om te onderzoeken of een hoog expressieniveau van markers geassocieerd was met een slechte respons op behandeling. Hoge pATM waarden waren geassocieerd met een significant slechte respons op behandeling. pChk2 en p53 expressie waren niet prognostisch voor goede respons op behandeling
in deze tumoren. De hoge expressie van pATM geassocieerd met slechte respons op behandeling suggereert een belangrijke rol voor de DDR-route in het voorspellen van de respons op radiotherapie bij larynxcarcinoom. Patiënten kunnen mogelijk gebaat zijn bij behandeling met nieuwe anti-kanker geneesmiddelen die ATM-activiteit remmen. Deze behandeling zou vooral kunnen leiden tot een hogere gevoeligheid voor radiotherapie waarmee patiënten met tumoren met een hoge pATM expressie beter zouden kunnen reageren op radiotherapie.
Methylering is een vorm van epigenetische regulatie van de expressie van relevante genen. Hypermethylatie leidt tot transcriptionele repressie en hypomethylering tot reactivering van gentranscriptie. De DNA-methyltransferasen (DNMT’s), waaronder DNMT1, DNMT3a en DNMT3b, spelen een essentiële rol in het methyleringsproces. Overexpressie van DNMT’s is geassocieerd met hypermethylering van bepaalde genen die belangrijk zijn bij de regulatie van celgroei in verschillende tumoren. Overexpressie van DNMT1 bleek te correleren met een slechter ziekteverloop in verschillende solide tumoren. In hoofdstuk 6 is de prognostische waarde van immunohistochemische expressie van DNMT1 onderzocht op dezelfde reeks van
125 patiënten met T1-T2 larynxcarcinoom behandeld met radiotherapie uit onze
database. Er werd een verband gezien tussen hoge DNMT1-expressie en respons op behandeling. De slechtere respons op behandeling die bij de gevallen met hoge DNMT1-expressie werd gezien, wijst mogelijk op het belang van DNA methylering bij tumorprogressie en radiorespons. Deze bevindingen suggereren dat de DNMT1-status een mogelijk prognostische waarde heeft bij larynxcarcinoom behandeld met radiotherapie. In de toekomst zou het interessant zijn om nieuwe innovatieve geneesmiddelen die DNMT remmen bij de behandeling van larynxcarcinomen te onderzoeken.
Hoofdstuk 7 geeft een samenvatting van de voorgaande hoofdstukken gevolgd door een algemene discussie. Hierna wordt afgesloten met enkele toekomstperspectieven.
PUBLICATIONS
1. Bruine de Bruin L, Schuuring E, de Bock GH, Slagter-Menkema L, Mastik MF, Noordhuis MG, Langendijk JA, Kluin PM, van der Laan BFAM. High pATM is associated with poor local control in supraglottic cancer treated with radiotherapy. Laryngoscope. 2020 Apr 10.
2. Bruine de Bruin L, Wachters JE, Schrijvers ML, Slagter-Menkema L, Mastik MF, Langendijk JA, van der Wal JE, Schuuring E, van der Laan BFAM. PTEN is associated with worse local control in early stage supraglottic laryngeal cancer treated with radiotherapy. Laryngoscope Investig Otolaryngol. 2019 Jun 12;4(4):399-404.
3. Bruine de Bruin L, Bollineni VR, Wachters JE, Schuuring E, van Hemel BM, van der Wal JE, Slagter-Menkema L, de Bock GH, Steenbakkers RJ, Langendijk JA, Pruim J, van der Laan BF, Halmos GB. Assessment of hypoxic subvolumes in laryngeal
cancer with 18F-fluoroazomycinarabinoside (18F-FAZA)-PET/CT scanning and
immunohistochemistry. Radiother Oncol. 2015 Oct;117(1):106-12.
4. Halmos GB, Bruine de Bruin L, Langendijk JA, van der Laan BF, Pruim J,
Steenbakkers RJ. Head and neck tumor hypoxia imaging by 18
F-fluoroazomycin-arabinoside (18F-FAZA)-PET: a review. Clin Nucl Med. 2014 Jan;39(1):44-8. 5. Melchers LJ, Bruine de Bruin L, Schnell U, Slagter-Menkema L, Mastik MF,
de Bock GH, van Dijk BA, Giepmans BN, van der Laan BF, van der Wal JE, Roodenburg JL, Schuuring E. Lack of claudin-7 is a strong predictor of regional recurrence in oral and oropharyngeal squamous cell carcinoma. Oral Oncol. 2013 Oct;49(10):998-1005.
6. Bruine de Bruin L, Blom HM. [A woman with sinusitis]. Ned Tijdschr Geneeskd. 2011;155(18):A1880.
DANKWOORD
Dit proefschrift is tot stand gekomen met de hulp van vele anderen die ik graag wil bedanken, een aantal van hen in het bijzonder.
Dank aan de patiënten die bereid waren deel te nemen aan de PET studie door extra onderzoeken te ondergaan in een toch al zware tijd.
Prof. dr. B.F.A.M. van der Laan, beste Bernard, bedankt dat je me in 2010 de kans hebt gegeven een promotieonderzoek te doen en KNO-arts te worden. Je hebt het vrij basale onderwerp van dit promotieonderzoek klinisch relevant voor me weten te houden. Dankzij jouw rol als opleider en enorme kundigheid als Keel-, Neus- en Oorarts/hoofd-hals chirurg ben ik een breed opgeleide en zelfverzekerde Keel,- Neus- en Oorarts geworden. Ik wens je het allerbeste in je verdere carrière in Den Haag.
Prof. dr. E. Schuuring, beste Ed, jij hebt mij als dokter veel bijgebracht over de biologische achtergrond van tumoren. Jouw motto is de arts-promovendi zo veel mogelijk zelf de proeven te laten uitvoeren zodat ze in de kliniek beter begrijpen en waarderen wat er achter de schermen afspeelt bij een pathologie-aanvraag. Hoewel dit door de tijdsinspanning soms frustrerend was, is jouw motto in mijn geval geslaagd. Jouw begeleiding (kritisch, geen behoefte snel te scoren, altijd bezig extra proeven te verzinnen die de resultaten nog verder kunnen onderbouwen) heeft mij wetenschappelijk gevormd en onze artikelen verbeterd. Bedankt voor de goede en fijne begeleiding.
Dr. G.B. Halmos, beste Gyuri, ik weet zeker dat jouw enthousiasme voor de wetenschap ertoe heeft geleid dat dit proefschrift is afgekomen. Hoewel soms irritant dat jij altijd druk achter onze stukken zette, heeft dit gemotiveerd door te zetten.
Dr. B. van der Vegt, beste Bert, soms was het zoeken naar dat laatste beetje plaveiselcelcarcinoom aanwezig op een coupe. Fijn dat ik laagdrempelig bij je kon aankloppen voor vragen. Bedankt voor je pathologische kijk op het finale manuscript.
Dankwoord
De leden van de leescommissie, prof. dr. S.M. Willems, prof. dr. F.K.L. Spijkervet en prof. dr. M.W.M. van den Brekel, hartelijk bedankt voor het beoordelen van het manuscript.
Dr. J.E. van der Wal, Jacqueline, Prof. dr. P.M. Kluin, Philip en dr. B.M. van Hemel, Bettien, bedankt voor de pathologische begeleiding die jullie in de verschillende fasen van mijn promotieonderzoek op jullie hebben genomen en dank jullie wel voor de bijdrage aan de verschillende papers.
Prof. dr. G.H. de Bock, Truuske, bedankt voor de begeleiding in het statistisch deel van het onderzoek.
Prof. dr. J.A. Langendijk, Hans, hartelijk dank voor je kritische beoordeling van de papers.
Prof. dr. Pruim, beste Jan, de beoordeling van de FAZA-PET beelden was een uitdaging. Bedankt voor de hulp en bijdrage aan de FAZA papers.
Dr. R.J.H.M. Steenbakkers, beste Roel en beste Vikram Bollineni, bedankt voor jullie bijdrage aan de FAZA papers.
Onderzoekerzoeksgroep hoofd-halsoncologie: Michiel Schrijvers, Jasper Wachters, Lieuwe Melchers en Martijn Clausen bedankt voor de inspiratie, ondersteuning en gezelligheid.
Lorian Slagter-Menkema en Mirjam Mastik. Jullie zijn onmisbaar geweest in de praktische uitvoering van het onderzoek. Veel dank voor het snijden van de coupes, de hulp met de kleuringen en het scoren van de coupes. Jullie hebben me de fijne kneepjes van de immunohistochemie geleerd. Jullie gaven mij de ruimte zoveel mogelijk zelf te doen, maar waren ook bereid zaken over te nemen toen ik eenmaal was begonnen aan mijn opleiding tot KNO-arts. Vele uren hebben we samen achter de microscoop gezeten om de kleuringen te scoren. Dank jullie wel voor de prettige samenwerking.
Ook dank aan de andere analisten en de archiefmedewerkers van de afdeling pathologie die hebben geholpen met het opzoeken, snijden en kleuren van alle coupes.
Medewerkers nucleaire geneeskunde, bedankt voor jullie begrip en flexibiliteit bij het uitdagende FAZA-protocol.
Alle (oud) arts-assistenten van de afdeling KNO, bedankt voor de vriendschappen, de uitlaatklep, maar vooral de enorme gezelligheid al die jaren.
Stafleden afdeling KNO, ik heb enorm veel van jullie mogen leren tijdens mijn opleiding. Ik heb het laagdrempelige opleidingsklimaat en de persoonlijke interesse enorm gewaardeerd.
Vakgroepgenoten Ziekenhuis St Jansdal, gelukkig is de productiedaling gedurende de Coronacrisis toch nog ergens goed voor geweest.
Krista en Eline, ik ben zo blij met onze hechte zussenband. Het is mij een eer dat jullie mijn paranimfen willen zijn.
Familie en vrienden, bedankt voor de jarenlange belangstelling. Ik ben blij dat we deze mijlpaal samen kunnen vieren.
Papa, bedankt voor je vertrouwen. Jammer dat mama dit niet heeft mogen meemaken.
Lieve Leon, bedankt voor je begrip en steun. Ingmar en Casper, mama hoeft op zondag niet meer naar de bibliotheek (of anders alleen voor boekjes voor jullie).
CURRICULUM VITAE
Leonie Bruine de Bruin werd op 11 augustus 1984 in Amersfoort geboren. In 2002 behaalde zij haar VWO diploma op de S.G. de Amersfoortse Berg in Amersfoort. Na de middelbare school studeerde zij Geneeskunde aan de Universiteit Leiden. In 2008 behaalde zij haar artsexamen, waarna zij startte als ANIOS Heelkunde in het Hagaziekenhuis, Den Haag. Van 2009 tot 2010 was ze werkzaam als ANIOS op de afdeling Keel-, Neus- en Oorheelkunde van het Hagaziekenhuis. Daarna startte ze met haar promotieonderzoek: “Discovery of prognostic markers in laryngeal cancer treated with radiotherapy” binnen de afdeling Keel,- Neus- en Oorheelkunde en Pathologie van het Universitair Medisch Centrum Groningen (UMCG) onder begeleiding van prof. dr. B.F.A.M. van der Laan en prof. dr. E. Schuuring. In 2012 werd gestart met de opleiding tot Keel-, Neus- en Oorarts in het UMCG onder leiding van prof. dr. B.F.A.M. van der Laan. De perifere stages werden gevolg in het Martini Ziekenhuis. Ze ronde haar opleiding tot Keel-, Neus- en Oorarts af op 6 april 2018 waarna ze haar carrière als Keel-, Neus- en Oorarts begon als chef de clinique in het ziekenhuis Rijnstate in Arnhem. Vanaf april 2019 werkt ze als Keel-, Neus- en Oorarts in het Ziekenhuis St Jansdal Harderwijk/Lelystad. Leonie woont samen met Leon Ziengs en ze hebben samen twee zoons, Ingmar en Casper.
