Ex-vivo-Kulturen humaner HNSCC Tumoren bestätigen eine eingeschränkte DNA-Doppelstrangbruch-Reparatur HPV-positiver OPSCC und weisen auf einen Defekt der ATM-abhängigen Schadensantwort hin

Stiftung Tumorforschung Kopf-Hals

HPV-positive (HPV+) OPSCC sind strahlensensibler als HPV-negative, die Mechanismen werden kontrovers diskutiert. Theorien sind eine erhöhte Strahlenempfindlichkeit als Folge eingeschränkter DNA Doppelstrangbruch(DSB)-Reparatur sowie eine erhöhte Immunogenität. Limitation der ersten Theorie ist die geringe Zahl verfügbarer HPV+ HNSCC Zelllinien. Wir untersuchten daher die DSB-Reparatur in HPV+ und HPV- HNSCC in 400µm dicken, aus Patientenmaterial gewonnenen Tumor-Gewebeschnitten, welche ex-vivo kultiviert, bestrahlt und nach 24h fixiert wurden. Die Quantifizierung residueller DSB erfolgte über 53BP1 Foci in Tumorzellkernen, identifiziert anhand ihrer Morphologie und p63-positiver Kofärbung. In HPV+ OPSCC (n = 5) zeigte sich im Durchschnitt eine im Vergleich zu HPV- OPSCC (n = 5) mehr als 5-fach erhöhte Zahl an 53BP1-Foci (Foci/Nukleus: 6,5 vs. 1,1; p<0,01; gezählte Zellkerne: 750). Larynxkarzinome wiesen bisher durchschnittlich 2,4 Foci/Zelle auf (n = 2). Die Inhibition der zentralen DNA-Reparaturkinase ATM führte bei HPV-Tumoren zu einem deutlichen Anstieg residueller Foci, nicht jedoch bei HPV+. Dazu passend zeigten HPV+ HNSCC Zelllinien eine geringere Radiosensibilisierung nach ATM-Inhibition (mittleres dose enhancement ratio: 3,24 vs. 2,11) und ebenfalls einen geringeren Effekt auf residuelle DSB. Unsere ex-vivo-Daten stellen den ersten experimentellen Beleg des DSB-Reparaturdefektes HPV+ OPSCC außerhalb etablierter Zelllinien dar und deuten zudem klar auf eine verringerte Effizienz der ATM-vermittelten DNA-Schadensantwort in diesen Tumoren hin. Klinisch könnte die ex-vivo Kultur zukünftig als prädiktiver Test individueller Strahlensensibilität verwendet werden, bspw. um die seltenen HPV+ Tumore mit intakter DNA-Reparatur von Therapie-Deeskalationen auszuschließen.

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Article published online:
10 June 2020