Pään ja kaulan alueen syöpien ennustetekijät

Taustaa tutkimukselle

Pään ja kaulan alueen syövät ovat maailmanlaajuisesti kuudenneksi yleisimpiä pahanlaatuisia kasvaimia. Viisivuotiseloonjäämisennuste tautia sairastavilla on parantunut viimeisen kolmenkymmenen vuoden aikana, mutta on edelleen heikko johtuen taudinkulun ennustamisen vaikeudesta. Mikäli taudin luonnetta kyettäisiin arvioimaan diagnoosihetkellä esim. tietyillä merkkiaineilla, hoito voitaisiin räätälöidä tarkemmin ja tämä vaikuttaisi positiivisesti taudin ennusteeseen.

Osatyö I - Ihmisen papilloomavirus (HPV) pään ja kaulan alueen syövissä

Keskeinen tavoite pään ja kaulan syöpien hoidossa on löytää uusia, TNM (tuumori, nodus, metastaasi) -luokitusta tarkempia ja luotettavampia ennustetekijöitä. Sellaisiksi saattaisivat aiempien tutkimustulosten perusteella osoittautua mm. ihmisen papilloomavirukset (HPV), joiden on havaittu aiheuttavan kohdunkaulan syöpää. Tarkoituksenamme oli tutkia HPV:n esiintyvyyttä pään ja kaulan alueen levyepiteelisyövissä (HNSCC) sekä tutkia näiden tuumoreiden kasvu- ja metastasointialttiutta. Ensimmäisessä työssä 61 pään ja kaulan alueen syöpäpotilaan näytteistä etsittiin HPV-DNA:ta polymeraasiketjureaktion (PCR) avulla käyttäen hyväksi kahta PCR-alukeparia, sekä PCR tuotetta hyödyntävää hybridisaatio-menetelmää. HPV-positiivisista syöpänäytteistä määritettiin HPV-DNA:n sijainti epiteelisoluissa sekä viruksen rakenneproteiinien ilmentyminen kudosleikkeissä immunovärjäyksen avulla. Tässä tutkimuksessa HPV DNA:ta oli 61 %:ssa (37/61) syöpänäytteistä; yleisin oli tyyppi 16 ja HPV DNA oli useimmiten (11/23) integroituneena solun genomiin. HPV:n kuoriproteiinia ei löydetty tuumorinäytteistä.

Osatyö II - Kurkunpäänkasvainten riskitekijät

Keräsimme monikeskustutkimuksena yhdessä Tukholman Karoliinisen instituutin ja Oslon Rikshospitaletin kanssa 108 kurkunpäänsyöpäpotilaan kasvainten tuorenäytteet. Lisäksi potilailta kyseltiin anamnestiset tiedot hoidon aloitushetkellä. HPV-analyysiin otettiin mukaan sellaiset tuumorinäytteet, jotka sisälsivät yli 20 % poikkileikkauspinta-alaltaan syöpäkudosta. HPV DNA määritettiin käyttämällä MY09/11 ja GP5+/6+ -alukepareja sekä lisäksi näytteet analysoitiin vielä SPF-LiPA (Short Pcr Fragment-Line Probe Assay) -menetelmällä. Vain kolme näytettä 70:stä osoittautui HPV-positiivisiksi. Tämä tukee jo aiemmin raportoituja tuloksia kurkunpään syöpänäytteiden alhaisesta HPV-esiintyvyydestä. Tutkimme lisäksi myös anamneesikaavakkeiden avulla eräiden tekijöiden vaikutusta syövän kehittymiseen ja taudin kulkuun. Krooninen laryngiitti ja refluksitauti olivat harvinaisia potilasmateriaalissamme. Alkoholin riskikuluttajilla oli suurentunut kuolemanvaara alkoholia alle riskirajan kuluttaviin nähden.

Osatyö III - Veri ja imusuonitiheys pään ja kaulan alueen syövissä

Pään ja kaulan alueen kasvaimista äänihuulisyövillä on paras eloonjäämisennuste. Ilmiötä on selitetty olettamuksella, että veri-ja imusuoniverkosto on erittäin harva äänihuulten alueella. Tätä teoriaa ei kuitenkaan ole asianmukaisesti kudostasolla todistettu. Tutkimme veri- ja imusuonitiheydet 60 pään ja kaulan alueen syöpäpotilaan aineistossa, joka sisälsi 22 äänihuulisyöpää. Käyttämällä uutta imusuonille spesifistä vasta-ainetta LYVE-1:ä (lymphatic vessel endothelial hyaluronan receptor-1) todistimme äänihuulisyöpien sisältävän merkittävästi harvemman imu- sekä verisuoniverkoston. Lisäksi havaitsimme veri- ja imusuoniverkoston tiheyden korreloivan keskenään voimakkaasti.

Osatyö IV - HLA-luokka II assosiaatiot pään ja kaulan alueen syövissä

HLA-järjestelmä toimii tärkeänä osana immuunipuolustusta kehon torjuessa infektioita. HLA-järjestelmä vastaa myös elimistön omien solujen tunnistamisesta. Tiettyjen HLA-alleelien on osoitettu olevan yliedustettuina esimerkiksi kohdunkaulan syövissä. Myös taudilta suojaavia alleeleja on löydetty. Pään ja kaulan alueen syövissä HLA-alleelien osuutta on tutkittu melko vähän ja voi olla että jotkut alleelit voisivat osoittautua ennusteellisiksi myös näissä taudeissa. Määritimme 162 pään ja kaulan syöpäpotilaidaan lymfosyyteistä eräiden HLA-DRB1* ja -DQB1* -alleelien esiintyvyyden ja keskeisimpänä tuloksena olivat DRB1*03,04,08,13 -alleelien liittyminen hyviin ennusteellisiin merkkeihin syöpäkasvaimen hoitoa ajatellen.

Johtopäätökset

Ihmisen papilloomavirus (HPV) on todennäköisesti etiologinen tekijä ainakin tietyissä pään ja kaulan alueen syövissä, kuten nielurisasyövässä. HPV:n rooli muissa tämän alueen kasvaimissa on todennäköisesti pienempi. Pään ja kaulan alueen syövät ovat heterogeeninen ryhmä kasvaimia, ja näiden eri ryhmien kasvaimien kasvutaipumukset ovat erilaisia. Kasvaimet, jotka ovat peräisin anatomisesti eri alueilta, voivat poiketa käytökseltään merkittävästi toisistaan. Tutkimukset, joissa keskityttäisiin yhden anatomisen alueen kasvaimiin antaisivat tarkempaa tietoa juuri näiden kasvainten luonteesta ja mahdollisten ennustetekijöiden merkityksestä kyseisessä kasvaintyypissä.

Prognostic markers in head and neck carsinoma

Head and neck squamous cell carcinoma (HNSCC) is the sixth most common cancer worldwide. Overall survival of the disease has improved, but is still low especially in developing countries. One reason for this is the often advanced stage of the disease at diagnosis, but also lack of reliable prognostic tools to enable individualized patient treatment to improve outcome. To date, the TNM classification still serves as the best disease evaluation criterion, although it does not take into account the molecular basis of the tumor. The need for surrogate molecular markers for more accurate disease prediction has increased research interests in this field.

We investigated the prevalence, physical status, and viral load of human papillomavirus (HPV) in HNSCC to determine the impact of HPV on head and neck carcinogenesis. HPV DNA was detected in 61% of tumor specimens. Oncogenic HPV-16 was the most common type, and coinfections with other oncogenic and benign associated types also existed. HPV-16 viral load was unevenly distributed among different tumor sites; the tonsils harbored significantly highest load of virus. Episomal location of HPV-16 was associated with large tumors.

In addition, we investigated the prevalence and genotype of HPV in laryngeal carcinoma patients in a prospective Nordic multicenter study based on fresh-frozen laryngeal tumor samples. These patients were also examined and interviewed at diagnosis for known risk factors, such as tobacco smoking and alcohol consumption, and for several other habituations to elucidate their effects on patient survival. Only 4% of the specimens harbored HPV DNA. Heavy drinking was associated with poor survival. Heavy drinking patients were also younger than nonheavy drinkers and had a more advanced stage of disease at diagnosis. Heavy drinkers had worse oral hygiene than nonheavy drinkers; however, poor oral hygiene did not have prognostic significance. History of chronic laryngitis, gastroesophageal reflux disease, and orogenital sex contacts were rare in this series.

To clarify why vocal cord carcinomas seldom metastasize, we determined tumor lymph vessel (LVD) and blood vessel (BVD) densities in HNSCC patients. We found carcinomas of the vocal cords to harbor less lymphatic and blood microvessels than carcinomas arising from sites other than vocal cords. High BVD was strongly correlated with high LVD.

The immune system plays an important role in tumorigenesis, as neoplastic cells have to escape the cytotoxic lymphocytes in order to survive. We determined HLA-DRB1* and -DQB1* alleles in HNSCC patients. Healthy organ donors served as controls. No single haplotype was found to be predictive of either the risk for head and neck cancer, or the clinical course of the disease. However, alleles observed to be prognostic in cervical carcinomas showed a similar tendency in our series. DRB1*03 was associated with node-negative disease at diagnosis. DRB1*08 and DRB1*13 were associated with early-stage disease; DRB1*04 had a lower risk for tumor relapses. However, these associations reached only borderline significance in our series.

Osajulkaisut:

I Koskinen WJ, Chen RW, Leivo I, Mäkitie A, Bäck L, Kontio R, Suuronen R, Lindqvist C, Auvinen E, Molijn A, Quint WG, Vaheri A, Aaltonen L-M. Prevalence and physical status of human papillomavirus in squamous cell carcinomas of the head and neck. Int J Cancer 2003; 107: 401-6.

II Koskinen WJ, Brøndbo K, Mellin Dahlstrand H, Luostarinen T, Hakulinen T, Leivo I, Molijn A, Quint WG, Røysland T, Munck-Wikland E, Mäkitie AA, Pyykkö I, Dillner J, Vaheri A, Aaltonen L-M. Alcohol, smoking and human papillomavirus in laryngeal carcinoma: a Nordic prospective multicenter study. Submitted.

III Koskinen WJ, Bono P, Leivo I, Vaheri A, Aaltonen L-M, Joensuu H. Lymphatic vessel density in vocal cord carcinomas assessed with LYVE-1 receptor expression. Radiother Oncol 2005; 77: 172-5.

IV Koskinen WJ, Partanen J, Vaheri A, Aaltonen L-M. HLA-DRB1, -DQB1 alleles in head and neck carcinoma patients. Tissue Antigens 2006; 67: 237-40.

Väitöskirjatyötä on tuettu Hammaslääkäriseura Apollonian, Syöpätautien tutkimussäätiön, Korvatautien tutkimussäätiön, Biomedicum Helsinki säätiön, ja HYKS EVO rahoituksella.