Cover Page. The handle holds various files of this Leiden University dissertation.

Transcriptie

1 Cover Page The handle holds various files of this Leiden University dissertation. Author: Bruin, Sjoerd Cornelis Title: The role of clinical, pathological and molecular characteristics in colorectal cancer management Issue Date:

2 9

3 Nederlandse samenvatting

4 Chapter 9 Het colorectaal carcinoom (CRC) is wereldwijd de tweede vorm van kanker waaraan mensen komen te overlijden. Van alle patiënten met een CRC ontwikkeld 50% metastasen en is gemiddeld 60% na 5 jaar nog in leven. De meerderheid van patiënten overlijden aan de gevolgen van afstand metastasen. De meest voorkomende locaties van deze afstand metastasen zijn lever, longen en de vrije buikholte. Afhankelijk van het stadium waarin het CRC wordt gediagnosticeerd worden hoog risico patiënten behandeld met adjuvante chemotherapie. Het doel van deze therapie is het bewerkstelligen van een verbeterde overleving. Voor een geselecteerde groep van patiënten kan in geval van afstand metastasen worden overgegaan tot aanvullende specialistische chirurgie. Deze vorm van chirurgie gaat in veel gevallen gepaard met aanzienlijke mortaliteit en morbiditeit. Dat maakt dat de vraag die dient te worden beantwoord is wie er precies in aanmerking komt voor deze gespecialiseerde chirurgie. Decennia lang wordt gebruik gemaakt van klinisch pathologische factoren als gouden standaard voor het bepalen van risico profielen bij patiënten met een CRC. De laatste jaren echter, is er steeds meer kennis ontstaan op het gebied van moleculaire mechanismen die ten grondslag liggen aan de colorectale carcinogenese. Inzicht in deze carcinogenese leidt steeds meer tot de ontwikkeling van biomarkers die gebruikt kunnen worden voor het individualiseren van gespecialiseerde therapieën. Dit proefschrift onderzoekt de rol van klinisch, pathologisch en moleculaire factoren in relatie tot het CRC. Specifiek wordt gefocust op peritoneale metastasen (PM) en colorectale levermetastasen (CLM) met als doel het ontwikkelen van kennis die gebruikt kan gaan worden voor geïndividualiseerde behandelingsstrategieën. Hoofdstuk 1 geeft een algemene inleiding over het CRC. De klinisch, pathologische en moleculaire factoren van het CRC worden beknopt besproken. Hoofdstuk 2 beschrijft de relevantie van het categoriseren van PM van colorectale of appendix origine. Er worden hierbij verschillende specifieke prognostische subgroepen beschreven. Hoofdstuk 3 geeft een uitgebreid overzicht van de klinische entiteit pseudomyxoma peritonei (PMP), een zeldzame aandoening van intra-abdominale metastasen, gekenmerkt door een progressieve hoeveelheid mucineuze ascites. Hoofdstuk 4 beschrijft 214

5 Samenvatting de lange termijn resultaten van cytoreductieve chirurgie in combinatie met hyperthermale intraperitoneale chemotherapie (HIPEC) bij patiënten met PM van colorectale origine. Hoofdstuk 5 en 6 wordt het onderzoek naar chromosomale afwijkingen, mutaties in het zogeheten PI (3) K-netwerk en CpGisland methylator phenotype (CIMP), in het primaire colorectale carcinoom beschreven die van voorspellende waarde zijn voor het ontwikkelen van CLM. In Hoofdstuk 7 beschrijven we de resultaten van de studie waarbij we hebben onderzocht of er chromosomale veranderingen zijn in primaire colorectale carcinomen die van voorspellende waarde zijn of patiënten na resectie van CLM een recidief zullen ontwikkelen. Hoofdstuk 8 is een algemene discussie van dit proefschrift. Hoofdstuk 1 geeft een algemene inleiding over de rol van klinisch, pathologisch en moleculaire markers bij het ontstaan en de behandeling van het CRC. De laatste decennia heeft pathologisch en moleculair onderzoek steeds meer inzicht gegeven in de carcinogenese van het CRC. Gebleken is dat de transformatie van pluripotente stamcellen tot gedifferentieerde epitheliale cellen in de darm zorgvuldig wordt georkestreerd door biologische netwerken die betrokken zijn bij celproliferatie, differentiatie en migratie. Een opeenstapeling van mutaties in genen die betrokken zijn in deze netwerken, ook wel genetische instabiliteit, kan leiden tot de ontwikkeling van een maligniteit. Genetische instabiliteit in het CRC kan worden verklaard door drie destabiliserende routes: de chromosomale instabiliteit (CIN) route, de microsatelliet instabiliteit (MSI) route en de CpG eiland methylator fenotype (CIMP) route. Het is mogelijk dat een of meer van deze drie destabiliserende routes; CIN, MSI en CIMP tegelijk voorkomen in een CRC. Tot op de dag van vandaag is vooral het klinisch, pathologisch onderzoek van het CRC bepalend voor de ernst van de ziekte, de noodzaak voor adjuvante behandeling en het bepalen van de prognose van de individuele patiënt. Deze vorm van classificatie is echter onvoldoende in staat patiënten nauwkeurig te identificeren die het meeste voordeel hebben bij (neo-) adjuvante systemische therapie, het voorspellen van afstand metastasen, het bepalen van de meest waarschijnlijke locatie waar metastasen zich zullen gaan manifesteren en het bepalen van de beste chirurgische behandeling. Klinisch, pathologische factoren wat verder geïntegreerd wordt met moleculaire kennis van het CRC kan er toe leiden dat therapie wordt geoptimaliseerd voor de individuele patiënt. Chapter 9 215

6 Chapter 9 Hoofdstuk 2 geeft een classificatie van PM die veroorzaakt worden door colorectale of appendix tumoren. Tumoren die uit gaan van de appendix of het colorectum kunnen intra abdominaal metastaseren en leiden tot PM. In het algemeen worden PM altijd beschouwd als een ongeneeslijke vorm van metastasering, echter de laatste decennia is er vooruitgang geboekt in de behandeling van PM. Deze behandeling betreft chirurgische cytoreductie in combinatie met hyperthermale intra-peritoneale chemotherapie (HIPEC). Deze gespecialiseerde behandeling kent echter significante mortaliteit en morbiditeit. Dat maakt dat er voor elk individu een afweging moeten worden gemaakt tussen de risico s van de operatie ten opzichte van de eventuele winst in overleving. Een kritische patiënten selectie is dus van groot belang. Twee voorspellende factoren die van invloed zijn op de uitkomst van de HIPEC procedure zijn; het realiseren van een complete cytoreductie en het aantal aangedane intra abdominale segmenten. Verder is beschreven dat het histologisch classificeren van PM een element kan zijn waardoor een betere patiënt selectie kan worden uitgevoerd. Het probleem is echter dat er wereldwijd verschillende classificatie systemen door elkaar worden gebruikt wat maakt dat er geen uniform protocol is om PM te karakteriseren. Het gevolg hiervan is dat verschillende studies slecht met elkaar te vergelijken zijn. In onze studie hebben we de histologie van PM als gevolg van een appendix of colorectale tumor geclassificeerd door van elke laesie de volgende kenmerken te scoren: de mate van cel rijkdom, de mate van extra cellulair slijm, de mitotische activiteit en de mate van cel atypie. Het resultaat hiervan was dat, ongeacht de origine van de PM, de laesies in 4 verschillende subgroepen kunnen worden ingedeeld; de laag gradige, goed gedifferentieerd peritoneale adenomateuze mucineuze tumoren (DPAM), de intermediaire peritoneale mucineuze carcinomen (PMCA-i s), de hoog gradige peritoneale mucineuze carcinomen (PMCA) en de hoog gradige niet- mucineuze peritoneale carcinomen (PCA). Multivariate analyse resulteerde in een aantal factoren die van belang zijn voor de overleving na HIPEC procedure; histologische classificatie van de PM, geslacht van de patiënt, het aantal aangedane segmenten, de compleetheid van cytoreductie en de HIPEC als primaire behandeling. De 5-jaars overleving na cytoreductie en HIPEC was 64% voor de DPAM groep, 36% voor de PMCA-i/PMCA groep en 24% voor de PCA groep. Nadere analyse van de PMCA-i versus de PMCA groep resulteerde in een slechtere prognose in de PMCA-i groep. Naar aanleiding van de resultaten van deze studie hebben wij kunnen concluderen dat de prognose, voor zowel PM van appendix origine als die 216

7 Samenvatting van colorectale origine, sterk afhangt van de histologische classificatie. Deze protocollaire vorm van classificeren van PM zal een belangrijke bijdrage leveren aan een geïndividualiseerde behandelingsstrategie voor patiënten met PM. In het spectrum van PM kennen we ook de klinische entiteit, pseudomyxoma peritonei (PMP). Hoofdstuk 3 geeft een uitgebreid overzicht van deze ziekte die zich kenmerkt als een zeldzame aandoening van de intra-abdominale metastasen gekenmerkt door grote hoeveelheden mucineuze ascites. De oorsprong van deze ziekte is in de meeste gevallen gelegen in een mucineuze epitheliale tumor van de appendix. Voor het stellen van de diagnose PMP is de combinatie van kliniek met de histologische kenmerken van de PM bepalend. In dit hoofdstuk wordt het hele spectrum van de pathogenese, diagnose, behandeling en prognose van PMP besproken. Er wordt een overzicht gegeven dat gebruikt kan worden voor de besluitvorming in de dagelijkse praktijk. Hoofdstuk 4 beschrijft de lange termijn resultaten van de enige gerandomiseerde studie die aantoont dat de HIPEC behandeling een significante verbetering in overleving laat zien voor mensen met een peritoneaal gemetastaseerd colorectaal carcinoom. In de eerste trial werd de standaard behandeling; chemotherapie en chirurgie waar nodig, vergeleken met de experimentele arm, cytoreductieve chirurgie in combinatie met HIPEC gevolgd door adjuvante chemotherapie. De mediane ziekte vrije overleving was 12,6 maanden in de controle arm versus 22,2 maanden in de HIPEC arm. Van alle patiënten waarbij een R1 resectie had plaatsgevonden waren 45% nog in leven na 5 jaar. Op basis van de lange termijn resultaten van deze studie kan worden aangenomen dat het waarschijnlijk is dat na complete cytoreductie 50% van de patiënten na 5 jaar nog in leven is. In Hoofdstuk 5 wordt het onderzoek beschreven naar chromosomale afwijkingen die van voorspellende waarde kunnen zijn voor orgaan specifieke metastaserings patronen. Van het colorectale carcinoom is bekent dat de meeste mensen uiteindelijk overlijden aan afstand metastasen gelokaliseerd in de lever. In deze studie tonen wij aan dat CLM kunnen worden voorspeld door specifieke chromosomale aberraties in de primaire colorectrale tumor. Op basis van deze chromosomale aberraties hebben wij een tweetal classifiers ontwikkeld. Een classifier die predictief is in het voorspellen van CLM en één voor PM. Deze classifiers waren in staat om in een zogeheten cross-validatie procedure Chapter 9 217

8 Chapter 9 de locatie van afstand metastasen met een nauwkeurigheid van 80% en 90%, respectievelijk te voorspellen. Verder hebben we aangetoond dat primaire colorectale tumoren die een CLM ontwikkelen worden gekenmerkt door een amplificatie van chromosoom 20q. In Hoofdstuk 6 gaan we dieper in op de moleculaire afwijkingen in primaire colorectale carcinomen die een CLM ontwikkelen. We onderzochten daarvoor de rol van chromosomale abberaties, mutaties in het PI (3) K-netwerk en het CpG-eiland methylator fenotype (CIMP). We vonden daarbij in de primaire colorectale carcinomen, niet alleen een significant groter deel aan amplificaties van het chromosoom 20q, maar ook significant lager aantal mutaties in het PI (3) K-netwerk en nagenoeg geen methylering van CpG-eiland methylator fenotype (CIMP low). Er was sprake van een tegengestelde relatie tussen amplificaties van 20q versus mutaties in het PI (3) K-netwerk. Voor de toekomst zou dit kunnen betekenen dat patiënten waarbij spraken is van een amplificatie van chromosoom 20q in combinatie met afwezigheid van mutaties in het PI (3) K-netwerk in combinatie met een low CIMP kan wijzen op een CRC dat een groot risico heeft op het ontwikkelen van CLM. Deze groep patiënten zou dan mogelijk in aanmerking komen voor een aangepast, geïndividualiseerd behandel traject in tegenstelling tot grote chirurgische interventies. In Hoofdstuk 7 hebben we onderzocht of aan de hand van een chromosomaal profiel in het primaire CRC, te voorspellen is of een patiënt na operatie van CLM een extra hepatisch recidief zal ontwikkelen. We weten uit onderzoek naar de carcinogenese van het CRC dat er specifieke locaties zijn in het genoom die een rol spelen bij maligne degeneratie van een tumor. Tot op heden is er nog geen wetenschappelijk onderzoek bekent waarmee te voorspellen is of een patiënt na operatie van CLM een extra hepatisch recidief zal ontwikkelen. In dit hoofdstuk beschrijven we een genomische classifier die instaat is om in een cross-validatie procedure met een nauwkeurigheid van 70% te voorspellen of een patiënt binnen 5 jaar na operatie van CLM een extra hepatisch recidief zal ontwikkelen. In deze classifier kwam naar voren dat het gen FOXM1 moegelijk een belangrijke rol speelt in de pathogenese van het ontwikkelen van extra hepatische metastasen. Dit gen zou in de toekomst een target kunnen zijn voor geïndividualiseerde behandel strategieën waar verder onderzoek naar moet worden gedaan. Op basis van de studie resultaten hebben wij geconcludeerd dat patiënten die in 218

9 Samenvatting een laag risico profiel werden geclassificeerd voor het ontwikkelen van extra hepatische metastasen het meeste baat hebben bij een operatieve behandeling van hun CLM. Waarbij patiënten met een hoog risico profiel mogelijk het meest gebaad zijn bij agressieve chemo- en of radiologische interventie therapie. Op deze manier zou een deel van de patiënten een grote chirurgische resectie worden bespaard. Hoofdstuk 8 vormt een algemene discussie van dit proefschrift. Concluderend vormt dit proefschrift verder inzicht in de klinisch, pathologisch en moleculaire karakteristieken voor de behandeling van het colorectale carcinoom. Verdere validatie van de beschreven bevindingen zal moeten plaatsvinden om aan te tonen welke klinische consequenties voort kunnen komen die leiden tot een betere individualisering van de zorg voor patiënten met een colorectaal carcinoom. In dit proefschrift hebben wij aangetoond dat histologische classificatie van PM van significante waarde is in het voorspellen van de prognose na cyoreductie en HIPEC. Door deze classificatie zijn we nauwkeuriger instaat om individuele patiënten in te lichten over de prognose van PM. We weten echter nog onvoldoende wat de relatie is tussen de verschillende histologische subgroepen en alternatieve behandelingen, zoals het uitvoeren van meerdere cytoreducties en moderne systemische chemotherapie. Het is daarom van groot belang om te exploreren wat de beste therapie is in verschillende subgroepen. Chapter 9 219

10