Preanalytical variables and performance of diagnostic RNA-based gene expression analysis in breast cancer

Prognostic multigene expression assays have become widely available to provide additional information to standard clinical parameters and to support clinicians in treatment decisions. In this study, we analyzed the impact of variations in tissue handling on the diagnostic EndoPredict test results. EndoPredict is a quantitative reverse transcription PCR assay conducted on RNA from formalin-fixed, paraffin-embedded (FFPE) tissue that predicts the likelihood of distant recurrence in patients with ER-positive/HER2-negative breast cancer. In this study, we performed a total of 138 EndoPredict assays to study the effects of preanalytical variables such as time to fixation, fixation time, tumor cell content, and section storage time on the EndoPredict test results. A time to fixation of up to 12 h and fixation of up to 5 days did not affect the results of the gene expression test. Paired samples of FFPE sections with tumor cell content ranging from 15 to 95 % and tumor-enriched samples showed a correlation coefficient of 0.97. Test results of tissue sections that have been stored for 12 months at +4 or +20 °C showed a correlation of 0.99 when compared to results of nonstored sections. In conclusion, preanalytical tissue handling is not a critical factor for diagnostic gene expression analysis with the EndoPredict assay. The test can therefore be easily integrated into the standard workflow of molecular pathology

Poly(Adenosine Diphosphate-Ribose) Polymerase-1 and gene expression analyses for characterization of breast cancer

Für die Therapie des Mammakarzinoms sind in den letzten Jahren zunehmend die molekularen Subtypen (luminal, HER2-positiv, triple negativ) relevant. Trotz der multimodalen Therapiemöglichkeiten des Mammakarzinoms existiert weiterhin ein Bedarf für zielgerichtete Therapien. Insbesondere die Tumore von Patientinnen mit einem triple negativen, evtl. zusätzlich BRCA-mutierten Mammakarzinom zeigen oft einen besonders aggressiven Verlauf. Bei Patientinnen mit luminalen Tumoren sollte man hingegen durch eine adäquate Risikostratifizierung eine Übertherapie vermeiden, um diesen eine unnötige Chemotherapie zu ersparen. In der hier vorliegenden Habilitationsschrift haben wir prädiktive und prognostische Marker des Mammakarzinoms sowohl auf Protein-, als auch auf mRNA-Ebene untersucht. Eine starke Expression der PARP-1 war signifikant mit einem aggressiveren Tumortyp assoziiert. Diese war in unserem Kollektiv zusätzlich prädiktiv für das Ansprechen auf eine neoadjuvante Chemotherapie und stellte sich als negativer prognostischer Faktor bezogen auf das rezidivfreie Überleben und das Gesamtüberleben dar. Bei Patientinnen mit BRCA-Mutation im Vergleich zu Patientinnen mit sporadischen Tumoren beobachteten wir eine stärkere PARP-Expression. Dies unterstützt die Hypothese der synthetischen Letalität der PARP-Inhibitoren. Unsere Ergebnisse sind die Basis für weitere Studien mit PARP-Inhibitoren im Mammakarzinom, u. a. für die geplante neoadjuvante GeparOla- Studie. Der Östrogen- und Progersteronrezeptor sind zusammen mit HER2 relevante prognostische und prädiktive Faktoren im Mammakarzinom. Für eine quantitative Bestimmung dieser führten wir ergänzende Untersuchungen auf mRNA-Ebene mittels einer neuen, Xylol-freien roboterbasierten Methode durch. Wir konnten zeigen, dass die Bestimmung dieser Faktoren auch noch in 21 Jahre altem FFPE-Gewebe möglich ist und eine gute Konkordanz mit den immunhistochemischen Ergebnissen, dem aktuellen Goldstandard in der Bestimmung, zeigt. Genexpressionstests haben zur Risikobewertung insbesondere bei den luminalen Tumoren als Ergänzung zu den übrigen klinisch-pathologischen Parametern in der klinischen Praxis an Bedeutung gewonnen. Durch Verzicht auf eine adjuvante Chemotherapie können mit Hilfe der Genexpressionstests Übertherapien vermieden, andererseits jedoch auch besonders aggressive Tumore identifiziert und ergänzend therapiert werden. Für den EndoPredict®-Test konnten wir in unserer Studie eine hohe Konkordanz zwischen der dezentralen und zentralen Bestimmung der für den Test relevanten Genexpressionen zeigen. Alle teilnehmenden pathologischen Institute ordneten die Proben der korrekten Risikogruppe zu. Ergänzend untersuchten wir die Auswirkungen des EndoPredict®-Tests auf die Therapieentscheidung. Das Ergebnis des EndoPredict®-Test war in unserer Arbeit mit einem deutlichen Einfluss auf die Therapieentscheidung assoziiert. Zusammenfassend haben wir die Grundlage für neue Therapieansätze mit der PARP-1 durch die immunhistochemischen Untersuchungen mit diesem Enzym erweitert. Weiterhin zeigten wir mit Hilfe eines standardisierten Genexpressionstests die Auswirkungen dieser neuen Methode auf die Therapieentscheidung durch die bessere Risikostratifizierung.The molecular subtypes (luminal, HER2-positive, triple negative) are considerable factors for therapy decisions in breast cancer patients. There is a need to newer, targeted therapies despite the multifaceted therapy options. Especially the tumors of patients with a triple negative breast cancer often exhibit a particular aggressive progress. On the other hand, one should avoid overtherapy with an adequate risk estimation especially in patients with luminal tumors to prevent these patients from an unnecessary chemotherapy. Here, we evaluated predictive and prognostic factors in breast cancer on protein as well as on mRNA-level. A strong expression of PARP-1 was significant associated with an aggressive tumortype. Furthermore, these tumors showed a higher response to neoadjuvant chemotherapy but also a reduced disease-free and overall survival. Patients with BRCA-mutated tumors revealed a stronger PARP-expression compared with patients with sporadic tumors. This supports the hypothesis of synthetic lethality of PARP-inhibitors. Our results are the basis of further studies with PARP-inhibitors in patients with breast cancer, e.g. for the planned GeparOla study. The estrogen and progesterone receptor as well as HER2 are important predictive and prognostic factors in breast cancer. We did an additional study on mRNA-level to achieve a quantitative result with a new, fully automated and xylene-free method. We could show that RNA isolation was even sufficient in 21 years old formalin- fixed, paraffin embedded tissue and PCR analyses for the three factors were successful. Additionally, we showed a good concordance with the immunohistochemistry results. Gene expression analysis are more and more important for therapy decisions in clinical routine beside the known clinical and pathological parameters in patients with luminal breast cancers. By disclaiming an adjuvant chemotherapy on the one hand, overtherapies will be avoided. On the other hand, very aggressive tumors could be detected and could undergo an intensive chemotherapy. We could show a high concordance for the EndoPredict®-test between central and decentral analysis. All participating institutes made a correct risk classification of the samples. Furthermore, we analyzed the decision impact of the EndoPredict®-test. The result of the EndoPredict®-test was associated with a considerable influence on therapy decision in our study. In summary, we expanded the basis for new therapy approaches with PARP-1 by our immunohistochemistry results. Additionally, we showed with a standardized gene expression analyses the decision impact across better risk stratification