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Stintzing, Sebastian; Heinemann, Volker; Jung, Andreas; Moosmann, Nicolas; Hiddemann, Wolfgang; Kirchner, Thomas
Behandlung des kolorektalen Karzinoms mit monoklonalen Antikörpern: Bedeutung
der KRAS-Mutationsanalyse und des EGFR-Status
The Treatment of Colorectal Carcinoma With Monoclonal Antibodies - The Importance of KRAS Mutation Analysis and
EGFR Status
MEDIZIN: Übersichtsarbeit, DOI: 10.3238/arztebl.2009.0202
Medizinische Klinik und Poliklinik III, Klinikum der LMU München, Standort Großhadern: Dr. med. Stintzing, Prof. Dr. med. Heinemann, Dr. med. Moosmann,
Prof. Dr. med. Hiddemann
Pathologisches Institut der LMU München: PD Dr. med. Jung, Prof. Dr. med. Kirchner
Hintergrund: Der epidermale Wachstumsfaktorrezeptor (EGFR) ist ein wichtiges therapeutisches Ziel in der Behandlung des metastasierten
kolorektalen Karzinoms. Die Kombination von anti-EGFR-Antikörpern mit einer Chemotherapie hat zu einer Ansprechrate bestimmter Tumoren
und zu einer signifikanten Verlängerung des progressionsfreien Intervalls geführt. In einer durch den EGFR regulierten
Signaltransduktionskaskade ist das KRAS-Protein ein wichtiger Mediator, der in etwa 30 bis 49 % aller kolorektalen Karzinome mutiert ist.
Mutationen im KRAS-Gen können molekularpathologisch nachgewiesen werden und sind von entscheidender Bedeutung in der Wahl EGFRgezielter
molekularbiologischer Therapieoptionen.
Methodik: Selektive Literaturrecherche.
Ergebnisse: Patienten profitieren von einer Behandlung mit den EGFR-Antikörpern Cetuximab und Panitumumab nicht, wenn das KRAS-Gen
mutiert ist.
Schlussfolgerungen: Aktivierende Mutationen im KRAS-Gen sind Biomarker einer Resistenz gegen Cetuximab oder Panitumumab. Entsprechend
ist in der Zulassung der EGFR-gerichteten Therapien bei metastasierten kolorektalen Karzinomen eine Bestimmung des Mutationszustandes des
KRAS-Gens ein zwingender Schritt, weil eine Steigerung der Ansprechrate durch Kombination von Chemotherapie und EGFR-Antikörpern nur bei
Vorliegen eines KRAS-Wildtyps erwartet wird.
Dtsch Arztebl Int 2009; 106(12): 202–6
DOI: 10.3238/arztebl.2009.0202
Schlüsselwörter: Kolorektalkarzinom, Cetuximab, molekulare Medizin, Genmutation, Krebstherapie
Molekularbiologisch zielgerichtete Therapien des metastasierten kolorektalen Karzinoms haben durch die Entwicklung monoklonaler
Antikörper gegen den epidermalen Wachstumsfaktorrezeptor (EGFR) oder den vaskulären endothelialen Wachstumsfaktor (VEGF)
erheblich an Bedeutung gewonnen. So haben die gegen den EGFR gerichteten Antikörper Cetuximab und Panitumumab in zahlreichen
Studien ihre klinische Effektivität bewiesen. Die Kombination von Cetuximab mit Irinotecan erbrachte erstmals in der BOND-Studie
bei Irinotecan-vorbehandelten Patienten mit metastasiertem kolorektalem Karzinom eine signifikante Steigerung von Ansprechrate
und progressionsfreiem Überleben und induzierte eine nicht signifikant längere Überlebenszeit (1). Dabei ist das progressionsfreie
Überleben (PFS) als die Überlebenszeit definiert, in der es zu keiner Progression der Tumorerkrankung kommt.
Mehrere Studien, die überwiegend bei vorbehandelten Patienten durchgeführt wurden, zeigten, dass Mutationen des KRAS-Gens mit
einer Resistenz des Tumors gegen EGFR-Inhibitoren verbunden sind, weil KRAS-Mutationen zu einer intrinsischen Aktivierung der
EGFR-abhängigen Signaltransduktionskaskade führen. Diese Aktivierung ist unabhängig von der EGFR-Expression und kann durch
Medikamente, welche am EGFR selbst wirken, nicht gehemmt werden.
Im Folgenden soll ein Überblick über den Einfluss des KRAS(Kirsten-RAS)-Status auf die klinische Aktivität einer spezifisch gegen den
EGFR gerichteten Tumortherapie gegeben werden.
Epidermaler Wachstumsfaktor-Rezeptor
Der EGFR ist ein Transmembranprotein, das zu der Familie der Tyrosinkinase-Wachstumsfaktor-Rezeptoren gehört. Die EGFRabhängige
Signaltransduktion in Richtung Zellkern reguliert Prozesse wie Proliferation, Migration, Invasion, Angiogenese und
Apoptose (Grafik gif ppt).
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Beim metastasierten kolorektalen Karzinom kann eine EGFR-Expression bei etwa 70 % der Tumoren nachgewiesen werden und ist
mit einer schlechteren Prognose verbunden (2, 3). Der Grad der immunhistochemisch nachgewiesenen EGFR-Expression korreliert
nicht mit der Effektivität der anti-EGFR-Therapie (1, 4). Ein immunhistochemischer Nachweis von EGFR auf den Tumorzellen ist vor
Beginn einer anti-EGFR-Therapie daher nicht notwendig. Gründe hierfür können methodisch bedingt sein.
Der EGFR stellt die Verbindung zwischen dem extrazellulären Raum und der intrazellulären Signaltransduktion dar. Er besteht aus
dem extrazellulären Rezeptor, einer lipophilen Transmembran-Domäne, sowie einer intrazellulären Domäne mit den Eigenschaften
einer Tyrosinkinase. Die Aktivierung des EGFR erfolgt extrazellulär durch Liganden wie EGF (epidermaler Wachstumsfaktor) oder
TGF-a (transformierender Wachstumsfaktor-a) und führt zu einer Homodimerisierung des Wachstumsfaktor-Rezeptors. Die daraus
resultierende Autophosphorylierung der Rezeptor-Tyrosinkinase setzt in der Folge verschiedene Signalkaskaden in Gang, in denen
auch das KRAS-Protein eine wichtige Rolle spielt.
Aufgrund dieser Funktionen des EGFR wurden mehrere therapeutische Angriffspunkte definiert und spezifische Medikamente für eine
gezielte Therapie entwickelt. In Deutschland sind gegenwärtig zwei monoklonale Antikörper, welche gegen den EGFR gerichtet sind,
zugelassen. Cetuximab ist ein monoklonaler chimärer Maus/Mensch-Antikörper, der gegen die extrazelluläre Domäne des EGFR
gerichtet ist und zu einer Hemmung der Ligandenbindung führt. Durch zellkulturelle in-vitro-Experimente konnte nachgewiesen
werden, dass dies wiederum die Rezeptor-Tyrosinkinase und die davon abhängige Signaltransduktion inhibiert und es auf diese Weise
zu einer Hemmung von Proliferation und Migration sowie zu einer Steigerung der Apoptose von Tumorzellen kommt (5). Cetuximab
besitzt als IgG1-Antikörper die Fähigkeit, eine antikörperabhängige zellulär vermittelte Zelltoxizität zu induzieren, therapeutisch
scheint dieser Effekt aber von untergeordneter Bedeutung zu sein. Die wichtigste Nebenwirkung von Cetuximab ist ein bei etwa 70 %
der behandelten Patienten auftretendes akneiformes Exanthem, welches mit der Effektivität der anti-EGFR-Therapie korreliert. Dieses
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Exanthem ist mithilfe topischer Maßnahmen zum Beispiel durch den Einsatz von cortison- oder antibiotikahaltigen Cremes meist gut
behandelbar. Bei stärkerer Ausprägung ist eine orale systemische Antibiotikatherapie mit einem Tetracyclin (zum Beispiel
Monocyclin) hilfreich. Seltenere Nebenwirkungen, welche bei etwa 1 bis 10 % der Patienten auftreten, sind allergische
Infusionsreaktionen, Fatigue, Nausea, Fieber, Diarrhö und Mukositis. Panitumumab ist der zweite in Deutschland zugelassene, gegen
den EGFR gerichtete Antikörper und besitzt im Gegensatz zu Cetuximab als rein humaner IgG2-Antikörper keine antikörperabhängige
Zelltoxizität. Er verursacht bei Erstinfusion nur bei etwa 1 % der Patienten eine allergische Akutreaktion. Einzelne Todesfälle durch
anaphylaktische Reaktionen sind bis jetzt nur bei der Infusion von Cetuximab beschrieben worden.
Neben der Blockade der extrazellulären EGFR-Domäne ist auch die Hemmung der Tyrosinkinaseaktivität durch
Tyrosinkinaseinhibitoren wie Erlotinib möglich. Allerdings wurde Erlotinib beim metastasierenden kolorektalen Karzinom bislang nur in
frühen Studienphasen getestet. Die Zulassung beschränkt sich daher aktuell auf die Behandlung des metastasierten
Pankreaskarzinoms und des nicht kleinzelligen Bronchialkarzinoms.
RAS-Proto-Onkogene und KRAS-Mutation
Die ras(rat sarkoma)-Proto-Onkogen-Familie besteht aus kleinen GTP-bindenden-Proteinen (G-Proteine) mit einem molekularen
Gewicht von 21 kDa. Drei verschiedene RAS-Proteine (HRAS [Harvey-RAS], KRAS [Kirsten-RAS] und NRAS [Neuroblastom-RAS])
sind heute bekannt, ihre Expression ist gewebsspezifisch (6, 7). Das für den EGFR wichtige KRAS-Protein ist an der inneren
Plasmamembran lokalisiert und besitzt GTPase- Aktivität (8). Die Aktivierung des KRAS-Proteins ist der Phosphorylierung der EGFR-
Tyrosinkinase nachgeordnet. Die Signaltransduktion erfolgt im Weiteren über Raf („root abundant factor“), MEK (MAP-Kinase-ERK-
Kinase) und ERK (extracellular regulated MAP-Kinase) und führt letztendlich zur Transkription von Genen im Zellkern, die zur
malignen Progression der Tumoren führen.
Onkogene KRAS-Mutationen werden in etwa 40 % der nicht familiär bedingten kolorektalen Karzinome (90 % aller kolorektalen
Karzinome) gefunden (6, 7, 9). Untersuchungen an Familien mit HNPCC („hereditary non polyposis colorectal carcinoma“) zeigten,
dass Mutationen im KRAS-Gen unabhängig vom Nachweis einer Mikrosatelliteninstabilität sind (10) und dass die Häufigkeit einer
KRAS-Mutation beim hereditär bedingten Kolonkarzinom vergleichbar mit sporadisch auftretenden Kolonkarzinomen war (11). Die
onkogenen Punktmutationen des KRAS-Gens findet man zu 98,4 % in Codon 12 und 13, weit weniger häufig in den Codon 61 und 63
(12) und sie führen zu einer dauerhaften Autoaktivierung des dem KRAS-Protein nachgeschalteten Signalweges (Grafik).
Für den molekularpathologischen Nachweis der KRAS-Mutation wird im Regelfall asserviertes und archiviertes Gewebematerial
eingesetzt. Da in den verschiedenen Studien Primärtumoren und die Codons 12 und 13 untersucht wurden, wird in den
molekularpathologischen Routineuntersuchungen genauso verfahren. Zum einen finden sich in über 98,4 % der Fälle Mutationen in
den beiden Codons 12 und 13, zum anderen weisen Metastasen kolorektaler Karzinome mit einer hohen Konkordanz dieselben
Mutationen auf wie ihre zugehörigen Primärtumore. Der Nachweis der KRAS-Mutation erfolgt mithilfe verschiedener PCR-basierter
Methoden, wie Didesoxy-Sequenzierung, Pyro-Sequenzierung, ARMS(„amplification refractory mutation system“)-PCR,
mutationsspezifische Hybridisierung, Schmelzpunktanalyse u.a.m. Bisher zeigte kein Verfahren gegenüber einem anderen einen
Vorteil (eigene Untersuchungen) sodass jedes Labor die Qualität seines molekularpathologischen KRAS-Mutationsnachweises testen
und validieren lassen sollte. Dazu bieten die Deutsche Gesellschaft für Pathologie zusammen mit dem Bundesverband Deutscher
Pathologen einen Ringversuch im Rahmen der Qualitätssicherungsmaßnahme QuIP (Qualitätssicherungsinitiative Pathologie) an.
Bislang wurden zwei QuIP Ringversuche durchgeführt, aufgrund deren 49 Institutionen für Pathologie in Deutschland die erfolgreiche
und zuverlässige Durchführung des molekularpathologischen KRAS-Mutationstests bescheinigt werden konnte (www99.mhhannover.de/
institute/pathologie/dgp/).
Prognostische Relevanz der KRAS-Mutation
Berichte über den Einfluss von KRAS-Mutationen auf die Prognose des kolorektalen Karzinoms sind uneinheitlich. Einige Studien
weisen auf die negative prognostische Bedeutung der KRAS-Mutation für das Gesamtüberleben hin (15). So konnte im Rahmen einer
Multivariatanalyse von über 2 400 Patienten, welche Patientenalter, Dukes-Stadium und Codon 12-KRAS-Mutationen korrelierte, eine
signifikant schlechtere Prognose bei KRAS-mutierten Patienten belegt werden. Eine signifikante Reduzierung des krankheitsfreien
Intervalls und des Gesamtüberlebens wurde nur bei Dukes C- und Dukes-D-Tumoren, nicht jedoch im Stadium Dukes B gefunden
(16). So war die Wahrscheinlichkeit, innerhalb einer medianen Beobachtungszeit von 4,7 Jahren nach Operation zu versterben, im
Dukes C-Stadium 2,8-mal und im Dukes D-Stadium 11,2-mal höher bei Nachweis einer KRAS-Mutation im Vergleich zum KRAS-
Wildtyp. Andere Studien konnten diesen Effekt nicht nachweisen (17).
Einfluss der KRAS-Mutation auf die Therapie
Studien, die bei vorbehandelten Patienten mit metastasierendem kolorektalem Karzinom durchgeführt wurden, weisen darauf hin,
dass eine Behandlung mit Cetuximab oder Panitumumab bei Vorliegen einer KRAS-Mutation ineffektiv ist (Tabelle 1 gif ppt) (13,
18–23). Auf der letztjährigen Jahrestagung der Amerikanischen Gesellschaft für klinische Onkologie (ASCO) wurden mehrere
randomisierte Studien vorgestellt, welche die Aktivität Cetuximab-basierter Kombinationstherapien in der Erstlinientherapie in
Abhängigkeit vom KRAS-Status untersuchten. Die CRYSTAL-Studie verglich eine Chemotherapie mit 5-Fluorouracil und Irinotecan
(FOLFIRI) plus Cetuximab mit einer alleinigen Chemotherapie. Bei 540 der 1 198 Patienten konnte eine KRAS-Analyse durchgeführt
werden, die bei 36 % der untersuchten Patienten zu dem Befund einer KRAS-Mutation führte. Während die Zugabe von Cetuximab zu
FOLFIRI bei KRAS-Wildtyp-Patienten eine signifikante Steigerung von Remissionsrate (59 % versus 43 %) und progressionsfreiem
Überleben (PFS; progression free survival) (8,7 versus 9,9 Monate) induzierte, wurde bei Patienten mit einer KRAS-Mutation keine
Wirkung beobachtet (Tabelle 2 gif ppt). Vergleichbare Ergebnisse wurden auch in der OPUS-Studie
erzielt, die eine Oxaliplatin-basierte Chemotherapie (FOLFOX) plus Cetuximab mit einer
alleinigen FOLFOX-Behandlung verglich. Auch diese Studie zeigte, dass die Kombination von
Cetuximab mit einer Erstlinien-Chemotherapie nur bei KRAS-Wildtyp zu einer
Effektivitätssteigerung beiträgt. Dagegen wurde bei Patienten mit KRAS-mutierten Tumoren bei
Zugabe von Cetuximab eine deutlich niedrigere Remissionsrate (33 versus 49 %) und eine
signifikant niedrigere PFS (5,5 versus 8,6 Monate; p = 0,0192) gefunden als unter der
alleinigen Chemotherapie (Tabelle 2). Eine aktuelle retrospektive Untersuchung (24) konnte
zeigen, dass auch Mutationen im B-RAF (v-raf murine sarcoma viral oncogene homolog B1),
einem dem KRAS nachgeschalteten Protein (Grafik), zu einer Einschränkung der EGFRgerichteten
Antikörpertherapie führen kann. Inwieweit diese Erkenntnis klinische Relevanz
bekommen wird, ist aktuell noch nicht einzuschätzen.
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Im Gegensatz zu Cetuximab und Panitumumab zielt die Behandlung mit Bevacizumab nicht auf
den EGFR, sondern auf VEGF ab, sodass Bevacizumab auch bei KRAS-mutierten Patienten
wirksam ist. Bei primär antiangiogenetisch wirksamen Therapieansätzen ist daher eine
Bestimmung des KRAS-Mutationsstatus nicht erforderlich (25).
Fazit
Bisher waren die therapeutischen Entscheidungen in der Behandlung des metastasierten
kolorektalen Karzinoms abhängig vom Stadium, der Progressionskinetik oder der Symptomatik
der Erkrankung. Die aktuellen Therapiestudien führen zu einer neuen Entscheidungsebene auf
dem Boden der molekularbiologischen Charakteristika des Tumors. Da eine Wirksamkeit der
anti-EGFR-Strategie nur bei Tumoren mit einem KRAS-Wildtyp erwartet werden kann, ist die
primäre Analyse des KRAS-Mutationsstatus eine unabdingbare Voraussetzung für eine adäquate
Therapieentscheidung. Der Einsatz von Cetuximab oder Panitumumab bei Vorliegen einer KRAS-
Mutation birgt das Risiko der Nebenwirkungen und unnötiger Kosten ohne einen nachweisbaren
Nutzen in Aussicht stellen zu können.
Die Relevanz der Studiendaten wird allerdings dadurch eingeschränkt, dass die KRAS-Analysen
bisher nur in retrospektiven Untersuchungen durchgeführt wurden und daher nur in
Subpopulationen zur Verfügung stehen. Überzeugend ist aber die hohe Konsistenz der
Ergebnisse.
Die prädiktive Bedeutung des KRAS-Mutationsstatus für die Effektivität einer anti-EGFR-
Therapie konnte bisher durch andere Parameter der Tumorbiologie nicht erreicht werden. Als
weiterer wichtiger prädiktiver/prognostischer Faktor bleibt jedoch die Hautreaktion unter der
anti-EGFR-Therapie bestehen. So kann davon ausgegangen werden, dass Patienten mit einem
KRAS-Wildtyp, die unter der Behandlung ein akneiformes Exanthem entwickeln, am meisten
von der anti-EGFR-Therapie profitieren.
Die Bestimmung des KRAS-Mutationsstatus ist technisch aufwändig und hat zur Etablierung
einer von den beteiligten Pathologischen Instituten ausgehenden Qualitätssicherung geführt.
Die Kosten, welche durch die Testung entstehen, werden durch die gezielte Vermeidung eines
ineffektiven Behandlungsansatzes und der damit verbundenen Nebenwirkungen mehr als
ausgeglichen.
Interessenkonflikt
Prof. Heinemann hat finanzielle Unterstützung für klinische Studien von Merck, Roche, Grenzach
sowie Honorare für wissenschaftliche Vorträge von Merck, Roche und AMGEN erhalten.
Dr. Moosmann erhielt Vortragshonorare von Merck.
Prof. Kirchner gibt finanzielle Verbindungen zu AMGEN, Merck-Sorono und Roche Diagnostics
an.
PD Dr. Jung gibt finanzielle Verbindungen zu AMGEN und Merck-Sorono an.
Prof. Hiddemann und Dr. Stintzing erklären, dass kein Interessenkonflikt im Sinne der
Richtlinien des International Committee of Medical Journal Editors besteht.
Manuskriptdaten
eingereicht: 24. 7. 2008, revidierte Fassung angenommen: 19. 11. 2008
Anschrift für die Verfasser
Prof. Dr. med. Volker Heinemann
Medizinische Klinik und Poliklinik III
Klinikum der LMU München
Großhadern
Marchioninistraße 15
81377 München
E-Mail: Volker.Heinemann@med.uni-muenchen.de
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Summary
The Treatment of Colorectal Carcinoma With Monoclonal Antibodies—The Importance of KRAS
Mutation Analysis and EGFR Status
Background: The epidermal growth factor receptor (EGFR) is an important target in the
treatment of metastatic colorectal carcinoma (mCRC). The combination of anti-EGFR antibodies
with chemotherapy has led to a higher response rate of certain kinds of tumor as well as a
significant prolongation of the progression-free interval. The KRAS protein is an important
mediator in the signal transduction cascade regulated by the EGFR. A KRAS mutation is present
in 30 % to 49 % of all colorectal carcinomas. Mutations in the KRAS gene can be demonstrated
by the methods of molecular pathology and are a very important factor in the selection of
molecular biological treatment options targeted against EGFR.
Methods: Selective literature review.
Results: Patients bearing mutations of the KRAS gene do not benefit from treatment with the
EGFR antibodies cetuximab and panitumumab.
Conclusions: Activating mutations of the KRAS gene are biomarkers for resistance to cetuximab
or panitumumab. Thus, anti-EGFR therapies are approved for the treatment of metastatic
colorectal carcinoma only on condition that the mutation state of the KRAS gene is determined
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first, because the combination of chemotherapy with anti-EGFR is expected to increase the
response rate only in patients with the wild-type KRAS gene.
Dtsch Arztebl Int 2009; 106(12): 202–6
DOI: 10.3238/arztebl.2009.0202
Key words: colorectal carcinoma, cetuximab, molecular medicine, gene mutation, cancer
therapy
The English version of this article is available online:
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