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Klinik und Poliklinik fr Urologie Medizinische Fakultt der TU Dresden Susanne Schneider Biomolekulare Detektion des Prostatakarzinoms an minimalen Prostata-Gewebeproben (Biopsien) S. Schneider, J. Seifert, S. Voigt, A. Lohse-Fischer, R. Fhrer, S. Tomasetti, S. Fssel, M. Haase 2, R. Koch 3, G.B. Baretton 4, M.-O. Grimm 1, M. P. Wirth 1 Klinik fr Urologie, Universittsklinikum der TU Dresden 2 OncoRay, Zentrum fr Medizinische Strahlenforschung in der Onkologie, Dresden 3 Institut fr Medizinische Informatik und Biometrie, TU Dresden 4 Institut fr Pathologie, TU Dresden

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Klinik und Poliklinik fr Urologie Medizinische Fakultt der TU Dresden Susanne Schneider Transkriptquantifizierung ausgewhlter Markergene 1. Etablierung von qPCR-Assays 2. Analysen an gepaarten RPE-Gewebeproben (Tu&Tf) - Auswertung als Einzelmarker - Markerkombination (3-, 4- & 5-Gen-Modell) - Follow-up (prognostische Aussagen mglich?) 3. bertragung auf minimale Prostatagewebeproben (RPE-Biopsien und diagnostische Biopsien)

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Klinik und Poliklinik fr Urologie Medizinische Fakultt der TU Dresden Susanne Schneider RPE-Biopsien: 47 Patienten (215 RPE-Biopsien) - medianes Alter: 64 Jahre (47 76 J.) - medianer pr-OP-PSA-Wert: 6,93 ng/ml (1,5 96,09 ng/ml) - histopath. Begutahtung (RPE-Explantat): OCD: 34 Patienten; NOCD: 13 Patienten; 42 pN0, 5 pN1 - gengend RNA aus einer Hlfte der Biopsie: 11 Markergene und TBP (Ref.-Gen) Auswertung: a) Einzelmarker b) Marker-Kombinationen

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Klinik und Poliklinik fr Urologie Medizinische Fakultt der TU Dresden Susanne Schneider RPE-Biopsien: Relatives Expressionslevel (zmol / zmol TBP) Marker- gene malignant (Tu) n = 76 median tumorfrei (Tf) n = 140 medianP-values(unpairedt-test) mediane ber- expression (Tu vs. Tf) (Tu vs. Tf) PCA3AMACRPSGR 54.8 (0 to 181.6) 54.8 (0 to 181.6) 775.6 (45.2 to 4800.2) 775.6 (45.2 to 4800.2) 34.4 (0.4 to 228.8) 34.4 (0.4 to 228.8) 0.3 (0 to 81.9) 0.3 (0 to 81.9) 26.1 (9.0 to 640.2) 26.1 (9.0 to 640.2) 1.3 (0 to 313.4) 1.3 (0 to 313.4) < 0.001 172 30 30 27 27 HepsinPSMATRPM8PDEFEZH2PSAAndr.R 0.5 (0 to 2.6) 0.5 (0 to 2.6) 14.8 (0 to 221.5) 14.8 (0 to 221.5) 34.1 (0 to 218.0) 34.1 (0 to 218.0) 23.7 (5.1 to 125.6) 23.7 (5.1 to 125.6) 0.5 (0 to 1.8) 0.5 (0 to 1.8) 394.8 (88.1 to 1994.6) 394.8 (88.1 to 1994.6) 6.1 (1.8 to 31.8) 6.1 (1.8 to 31.8) < 0.1 (0 to 1.0) 1.6 (0 to 72.6) 1.6 (0 to 72.6) 6.8 (0 to 145.9) 6.8 (0 to 145.9) 9.0 (0.3 to 89.4) 9.0 (0.3 to 89.4) 0.2 (0 to 6.8) 0.2 (0 to 6.8) 200.7 (0.7 to 10308.1) 4.7 (1.1 to 18.7) 4.7 (1.1 to 18.7) < 0.001 0.542 0.542 < 0.001 10 10 9 5 2 2 2 1 Prostein 5.2 (0.6 to 56.8) 5.2 (0.6 to 56.8) 5.1 (0 to 45.3) 5.1 (0 to 45.3) 0.378 0.378 1

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Klinik und Poliklinik fr Urologie Medizinische Fakultt der TU Dresden Susanne Schneider Cut-Off 0,65 4-Genmodell 5-Genmodell Sensitivitt:83% 79% Spezifitt:89% 91% PPV:81% 82% NPV:91% 89% p < 0,001

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Klinik und Poliklinik fr Urologie Medizinische Fakultt der TU Dresden Susanne Schneider 3-Genmodell: - neues Modell Hepsin, PCA3 und PSA Cut-off = 1,00: Sensitivitt: 89 % Spezifitt:81 % PPV:71 % NPV:93 % p = 0,151

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Klinik und Poliklinik fr Urologie Medizinische Fakultt der TU Dresden Susanne Schneider GSTP1-Methylierungsstatus: - 59 Tu- und 108 Tf-RPE-Biopsien - DNA-Isolation und spezifische Umschreibung - Messung von GSTP1 und -Actin als Referenzgen (qPCR) - Auswertung: Cut off = 0,20 GSTP1-Methylierung Sensitivitt: 88 % Spezifitt:98 % PPV:96 % NPV:94 % p < 0,001

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Klinik und Poliklinik fr Urologie Medizinische Fakultt der TU Dresden Susanne Schneider Studienpatienten: 64 Patienten mit PCa-Verdacht + 4 Studienbiopsien - 22 Patienten (34%) mit histologisch gesichertem PCa Therapie:RPE: 15 Patienten OCD: 10 ( pT2c) NOCD: 5 (pT3a pT4) Chemoth.: 1 Patient; Brachyth.: 2 Patienten; 4 unbekannt Prostatabiopsien: 237 Feinnadelbiopsien 151 BPH-PB 75 Tf-PB aus PCa-Patienten 11 Tu-PB

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Klinik und Poliklinik fr Urologie Medizinische Fakultt der TU Dresden Susanne Schneider Einzelmarker: (105 PB aus 28 Patienten) Marker- gene relatives Expressionslevel (zmol / zmol TBP) med. berexpr. Tu vs. Tf (x-fach) Mann-Whitney- U-Test two-tailed maligne Biopsien (n = 32) BPH-Biopsien (n = 73) PCA3 PSGR PSA PSMA AMACR PDEF EZH2 TRPM8 AR Prostein Hepsin 0,91 [0-50] 3,73 [0-44] 580,56 [34-1735] 4,83 [0-39] 50,47 [17-466] 18,37 [2-51] 0,18 [0-1] 19,69 [5-66] 6,05 [2-11] 13,37 [2-41] 0,03 [0-1] 0,13 [0-9] 1,97 [0-48] 320,13 [0-2514] 2,74 [0-35] 31,91 [5-183] 12,34 [0-79] 0,13 [0-1] 14,71 [0-81] 5,16 [0-12] 11,70 [0-56] 0,00 [0-1] 7 1,9 1,8 1,6 1,5 1,4 1,3 1,2 1,1 n.d. < 0,01 0,44 0,08 0,1 < 0,01 0,01 0,57 0,11 0,20 0,48 0,09

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Klinik und Poliklinik fr Urologie Medizinische Fakultt der TU Dresden Susanne Schneider Markerkombinationen: (4- und 5-Genmodell) Cut-off 0,25 Markerkombinationen: (cut-off 0,25) 4-Gene 5-Gene Sensitivitt: 61% 58% Spezifitt: 75% 88% PPV: 58% 74% NPV: 77% 79%

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Klinik und Poliklinik fr Urologie Medizinische Fakultt der TU Dresden Susanne Schneider Markerkombinationen: (3-Genmodell) Markerkombination: mit Cut-off = 0,3 3-Gene Sensitivitt:58 % Spezifitt:72 % PPV:54 % NPV:75 % cut-off = 0,3 p = 0,032

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Klinik und Poliklinik fr Urologie Medizinische Fakultt der TU Dresden Susanne Schneider Zusammenfassung: - Hlfte einer Biopsie zur Transkriptquantifizierung von 11 Genen weiteres Material fr z.B. Methylierungsuntersuchungen - Markerkombinationen liefern hhere Wahrscheinlichkeiten zur PCa-Vorhersage - 4 Markergene + 1 Referenzgen fr zustzliche biomolekulare PCa-Diagnostik Ausblick: - biomolekulare PCa-Detektion auf Urinproben bertragen - Korrelation der Expressionsdaten mit Follow-up

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Klinik und Poliklinik fr Urologie Medizinische Fakultt der TU Dresden Susanne Schneider MuMa (gepaarte Gewebeproben) - Follow-up-Daten: (168 MuMa-Patienten 2 unbekannt verzogen) - 2 Hauptgruppen: a) ohne Rezidiv b) mit Rezidiv Rezidiv: PSA > 0,2 ng / ml; PSA-Verdopplg. < 10 Monate - Zeit bis Rezidiv (PSA-Anstieg mit nachfolgender Therapie)

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Klinik und Poliklinik fr Urologie Medizinische Fakultt der TU Dresden Susanne Schneider MuMa-Gewebeproben (Follow-up) a)ohne Rezidiv (95 Patienten; 4 verstorben nicht an PCa!) - medianes Alter: 65 Jahre (48 78 J.) - medianes Follow-up: 56 Monate (19 116 M.) - medianes pr-OP-PSA: 8,85 ng/ml (0,24 57,24 ng/ml) - medianes post-OP-PSA: 0,04 ng/ml (0 2,81 ng/ml) - 68 OCD (72%) und 27 NOCD (28%)

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Klinik und Poliklinik fr Urologie Medizinische Fakultt der TU Dresden Susanne Schneider MuMa-Gewebeproben (Follow-up) b) Rezidiv (73 Patienten; 8 (11%) verstorben 5 an PCa!) - medianes Alter: 64 Jahre (49 75 J.) - medianes Follow-up: 57 Monate (7 124 M.) - medianes pr-OP-PSA: 9,70 ng/ml (0,92 113 ng/ml) - medianes post-OP-PSA: 0,08 ng/ml (0 2,91 ng/ml) - 23 OCD (32%) und 50 NOCD (68%) - mediane Zeit bis Rezidiv: 5 Monate (0 96 M.)

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Klinik und Poliklinik fr Urologie Medizinische Fakultt der TU Dresden Susanne Schneider Follow-up in Korrelation mit Expressionsdaten I Tf - Kontroll- gewebeTf-MuMa Nicht- RezidivRezidiv p-Werte (2-teil. t-Test) Tu- Quotient (Rez./ N.Rez.) AMACR16,2082,521372,52967,740,600,71 AR2,927,858,869,170,541,03 BCL22,101,150,810,870,451,08 BCLXl16,9312,4214,9114,460,660,97 D-GPCR-1,222,873,590,751,25 EZH20,170,390,800,880,351,10 Hepsin0,000,070,590,510,990,88 Ki670,770,320,580,800,011,39 PCA30,000,5143,5023,700,110,54

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Klinik und Poliklinik fr Urologie Medizinische Fakultt der TU Dresden Susanne Schneider Follow-up in Korrelation mit Expressionsdaten II Tf - Kontroll- gewebeTf-MuMa Nicht- RezidivRezidiv p-Werte (2-teil. t-Test) Tu- Quotient (Rez./ N.Rez.) PCGEM10,110,690,810,400,230,50 PDEF2,5712,4424,7021,570,020,87 Prostein1,6411,0015,4712,400,000,80 PSA36,83194,35342,97262,280,030,76 PSGR0,115,9642,2643,720,521,03 PSMA0,284,1224,6829,490,151,19 Survivin0,610,150,180,270,031,51 TRPM86,927,5935,8828,570,150,80 XIAP13,1914,7020,9317,470,080,83

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Klinik und Poliklinik fr Urologie Medizinische Fakultt der TU Dresden Susanne Schneider Biopsie-Entnahme: Routine: i. R. 12 bis 24 Biopsien bei PCa-Verdacht 1.) Biopsien aus Poliklinik (Haus 28; Endo-Saal) Re- /Biopsien; Anruf, wenn Patient zugestimmt hat zustndig: Dr. Heberling, Hr. Rentschler, Dr. Rippel 2.) Biopsien aus Haus 8 (TUR- oder Saal 4 [Rntgen]) meist Re- und Sttigungsbiopsien, auch in Narkose Anruf, wenn Patient zugestimmt hat und bereit ist zustndig: meist Fr. Voigt

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Klinik und Poliklinik fr Urologie Medizinische Fakultt der TU Dresden Susanne Schneider - unter Trans-Rektalem-UltraSchall (TRUS) 12er Biopsie-Schema: (12 Kassetten) 1.) rechts apikal zentral 2.) rechts apikal peripher 3.) rechts Mitte zentral 4.) rechts Mitte peripher 5.) rechts basal Mitte 6.) rechts basal peripher 7.) links apikal zentral 8.) links apikal peripher 9.) links Mitte zentral 10.) links Mitte peripher 11.) links basal zentral 12.) links basal peripher

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Klinik und Poliklinik fr Urologie Medizinische Fakultt der TU Dresden Susanne Schneider - unter Trans-Rektalem-UltraSchall (TRUS) 12er Biopsie-Schema: (12 Kassetten) 1.) rechts apikal zentral 2.) rechts apikal peripherStudienbiopsie 3.) rechts Mitte zentral 4.) rechts Mitte peripher 5.) rechts basal Mitte 6.) rechts basal peripherStudienbiopsie 7.) links apikal zentral 8.) links apikal peripherStudienbiopsie 9.) links Mitte zentral 10.) links Mitte peripher 11.) links basal zentral 12.) links basal peripherStudienbiopsie

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Klinik und Poliklinik fr Urologie Medizinische Fakultt der TU Dresden Susanne Schneider Prostatabiopsie von Nadel auf Filterpapier ziehen, ggf. Lage korrigieren (planar, gerade) in fl. Stickstoff tauchen, dann ins Rhrchen legen (wiederum in fl. Stickstoff) - Stickstoffbehlter + 4 zustzliche Biopsien und Routinebiopsien mit (unterschriebenen) Patho-Anforderungsschein mitnehmen - Lagerung bei -80 C bis Kryoschneiden - ein Patho-Eingang: Routine-Biopsien + Mappe mit 4 OT (je 6 Schnitte)

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Klinik und Poliklinik fr Urologie Medizinische Fakultt der TU Dresden Susanne Schneider Statistik: (diagnostische Prostatabiopsien) Stand 21.Mai 2008 - Beginn der Studie: Juni 2006 - aktuelle Anzahl: 71 Patienten Jahr 2006: 19 Patienten 18 Pat. ohne Elastographie 1 Pat. mit Elastographie gekoppelt Jahr 2007: 46 Patienten 18 Pat. ohne Elastopraphie 28 Pat. mit Elastographie gekoppelt Jahr 2008: 6 Patienten 6 Pat. mit Elastographie gekoppelt

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Klinik und Poliklinik fr Urologie Medizinische Fakultt der TU Dresden Susanne Schneider Statistik: (Urinproben) Stand 21.Mai 2008 - Beginn der Studie: 28.April 2008 - aktuelle Anzahl: 26 Patienten 1.Woche: 5 Patienten vor RPE 2.Woche: 8 Patienten vor RPE 3.Woche:3 Patienten vor RPE 4.Woche:8 Patienten vor RPE

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Klinik und Poliklinik fr Urologie Medizinische Fakultt der TU Dresden Susanne Schneider nur PCA3: RPE-Biopsien: Sensitivitt: 87% Spezifitt: 88% PPV: 79% NPV: 93%

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Klinik und Poliklinik fr Urologie Medizinische Fakultt der TU Dresden Susanne Schneider nur PCA3: diagnost. Biopsien: Sensitivitt: 61% Spezifitt: 73% PPV: 57% NPV: 76%