95. Jahresversammlung der Deutschen Gesellschaft für Hals-Nasen-Ohren-Heilkunde, Kopf- und Hals-Chirurgie

Prof. Dr.

NUR Wissenschaftliches Programm/ ONLY Scientific Program

Prof. Dr. med.

Impact of p16 status and tumor localisation on survival in oropharyngeal squamous cell carcinoma (OPSCC)

Einfluss des p16-Status und der Tumorlokalisation auf das Überleben bei Plattenepithelkarzinomen des Oropharynx (OPSCC)

Background: OPSCC may arise from lymphoepithelial tissue of the tonsil (TSCC) and base of tongue (BOTSCC), while others arise from the mucosa of the soft palate or the oropharnygeal wall. OPSCC are further differentiated by the underlying pathophysiology, most notably HPV-status, as assessed by p16-staining. Here, we examine the influence of subsite and p16-status as well as smoking and alcohol consumption on survival in OPSCC patients. Patients and methods: 247 OPSCC patients with known p16-status were included in the study. Epidemiological, clinical and histopathological data were collected by retrospective chart review. Chi-square-test was used to compare clinical characteristics between the OPSCC subgroups (HPV+ and HPV- TSCC and BOTSCC, soft palate and oropharyngeal wall carcinoma). Survival analysis was conducted using Kaplan-Meier curves. Results: p16+ TSCC/BOTSCC patients had significantly better overall survival (OS) compared to their p16- counterparts (p16+ TSCC 5-year OS 68% vs. p16- 39%; p&lt;0,001; p16+ BOTSCC 57%, p16- 28%; p=0,03). Among all p16- OPSCC patients, soft palate cancers had the highest overall 5-year survival (47%). p16+ TSCC patients were more often never drinkers than p16- ones (84% vs. 31%, p&lt;0,001). The same held true for smoking status (never smokers: 48% vs. 2 %, p&lt;0,001). Similarly, 79% p16+ of BOTSCC were never drinkers vs. 49% of HPV- (p=0,015) and 17% HPV+ BOTSCC are current smokers vs. 77% in HPV- (p&lt;0,001). Discussion: Our study confirms that HPV-association, as assessed by p16-staining, in TSCC and BOTSCC is associated with better overall survival. Further, among HPV- cancers, soft palate carcinomas showed the highest survival rate. Interestingly, there also is a stark difference in lifestyle choices within OPSCC. Hintergrund: OPSCC entstehen aus lymphoepithelialem Gewebe der Tonsillen (TSCC) und des Zungengrundes (BOTSCC) sowie aus der Schleimhaut des Weichgaumens oder der Oropharynxhinterwand. OPSCC werden anhand des HPV-Status weiter differenziert. Hier untersuchen wir den Einfluss der Sublokalisation im Oropharynx, des p16-Status sowie von Lebensstilfaktoren auf das Überleben von OPSCC-Patienten. Patienten und Methoden: 247 OPSCC-Patienten mit bekanntem p16-Status wurden in die Studie aufgenommen. Epidemiologische, klinische und histopathologische Daten wurden durch retrospektive Datenerhebung erfasst. Anhand des Chi-Quadrat-Tests wurden die klinischen Merkmale zwischen den OPSCC-Untergruppen (HPV+ und HPV- TSCC und BOTSCC, Weichgaumen- und Oropharynxhinterwandkarzinom) verglichen. Die Überlebensanalyse wurde mittels Kaplan-Meier-Kurven durchgeführt. Ergebnisse: p16+ TSCC/BOTSCC-Patienten hatten ein signifikant besseres Gesamtüberleben als die p16- Tumore (p16+ TSCC 5-J-Ü 68% vs. p16- 39%; p&lt;0,001; p16+ BOTSCC 57%, p16- 28%; p=0,03). Unter allen p16- OPSCC-Patienten hatten Weichgaumenkarzinome das höchste 5-J-Ü (47%). p16+ TSCC-Patienten waren häufiger keine Trinker als p16- Patienten (84% vs. 31%, p&lt;0,001). Das Gleiche galt für den Raucherstatus (keine Raucher: 48 % vs. 2 %, p&lt;0,001). 79 % der p16+ BOTSCC-Patienten waren keine Trinker und 49 % der p16- (p=0,015). 17 % der p16+ BOTSCC-Patienten waren aktuelle Raucher und 77 % der p16- Patienten (p&lt;0,001). Diskussion: Unsere Studie bestätigt, dass eine HPV-Assoziation bei TSCC und BOTSCC mit einem verbesserten Gesamtüberleben assoziiert ist. Die Weichgaumenkarzinome wiesen unter den HPV-negativen Karzinomen die höchste Überlebensrate auf. Bei den OPSCC gab es einen deutlichen Unterschied in Bezug auf Lebensstilfaktoren.Die Autorinnen/Autoren geben an, dass kein Interessenkonflikt besteht.

Einfluss des p16-Status und der Tumorlokalisation auf das Überleben bei Plattenepithelkarzinomen des Oropharynx (OPSCC)

Aerodigestivtrakt / Laryngologie / Phoniatrie

Pharynx

Visual Abstract

PD Dr.

Limitation of the prognostic relevance of HPV in patients with oropharyngeal carcinoma and high substance abuse

Einschränkung der prognostischen Relevanz von HPV bei Patienten mit Oropharynxkarzinomen bei hohem Noxenkosum

Introduction: Due to the improved prognosis of human papillomavirus-associated (HPV+) oropharyngeal squamous cell carcinoma (OPSCC), deescalation strategies are increasingly being tested in clinical trials. Against this background, this study focuses on the prognostic significance of concomitant harmful substance use in patients with OPSCC. Material and methods: Retrospective cohort study (University Hospitals UL and HL) of 462 patients with OPSCC. Patients with a first diagnosis of OPSCC between 2005 and 2018 were included. Survival status was followed until 2020. Time of diagnosis, age, sex, use of noxious substances, HPV status (HPV+ = HPV-DNA+, p16+), tumour stage, recurrence and survival data were collected. Survival was analysed with respect to nicotine and alcohol consumption in relation to HPV status. Results: Of 462 patients, 159 were HPV+ and 238 were HPV- (65 patients with missing data). The median survival of patients with HPV+ OPSCC was 114 months (95% CI: 83 - 146 months), whereas it was only 105 months (95% CI: 52 - 159 months) for patients with HPV- OPSCC (p = 0.004). In patients with high nicotine consumption (≥75th percentile; 40 pack years; n = 121), there was no significant difference in overall survival according to HPV status (p = 0.2). Similarly, patients with a history of alcohol dependence or daily alcohol consumption (n = 135) no longer showed a significant difference (p = 0.2) in overall survival according to HPV status. Conclusion: When counselling patients and recommending treatment, it is important to consider whether HPV+ patients with high substance abuse benefit from deescalation models. An expansion of the sample seems necessary to clarify this issue.Einleitung: Aufgrund der besseren Prognose Humaner Papillomvirus assoziierter (HPV+) Oropharynxkarzinome (OPSCC) werden zunehmend Deeskalationsstrategien in klinischen Studien geprüft. Vor diesem Hintergrund fokussieren wir uns in dieser Arbeit auf die prognostische Bedeutung von begleitendem Noxenkonsum für Patienten mit OPSCC. Material und Methode: Retrospektive Kohortenstudie (Unikliniken UL und HL) von 462 Patienten mit OPSCC. Eingeschlossen wurden Patienten mit der Erstdiagnose eines OPSCC zwischen 2005 und 2018. Die Nachverfolgung des Überlebensstatus erfolgte bis 2020. Erhoben wurden Diagnosezeitpunkt, Alter, Geschlecht, Noxenkonsum, HPV-Status (HPV+ = HPV-DNA+, p16+), Tumorstadium, Rezidiv- und Überlebensdaten. Das Überleben der Patienten wurde bzgl. Nikotin- und Alkoholkonsum im Kontext des HPV-Status analysiert. Ergebnisse: Von 462 Patienten waren 159 HPV+ und 238 HPV- (65 Patienten mit fehlenden Daten). Das mediane Überleben der Patienten mit HPV+ OPSCC betrug 114 Monate (Mo) (95%-CI: 83 – 146 Mo), wohingegen es bei denen mit HPV- OPSCC nur 105 Monate (95%-CI: 52 – 159 Monate) betrug (p = 0,004). Bei Patienten mit hohem Nikotinkonsum (75. Perzentile; 40 Pack Years; n = 121) zeigte sich kein signifikanter Unterschied (p = 0,2) mehr im Gesamtüberleben abhängig vom HPV-Status. Ebenso zeigte sich bei Patienten mit der Vorgeschichte einer Alkoholabhängigkeit oder eines täglichen Alkoholkonsum (n = 135) kein signifikanter Unterschied (p = 0,2) mehr im Gesamtüberleben abhängig vom HPV-Status. Schlussfolgerung: Es gilt bei der Patientenberatung und Therapieempfehlung zu bedenken, ob HPV+ Patienten mit hohem Noxenkonsum von Deeskalationsmodellen profitieren. Eine Stichprobenausdehnung erscheint zur definitiven Klärung dieser Frage erforderlich.Simon Laban: Advisory Boards: Merck Sharp &amp; Dohme (M.S.D.), Bristol Myers Squibb (B.M.S.), Astra Zeneca (A.Z.). Honoraria: M.S.D., B.M.S., A.Z., Merck Serono. Thomas K. Hoffmann: Advisory Boards: M.S.D., B.M.S. Honoraria: M.S.D., B.M.S., Merck Serono. All other authors declared no project-related conflict of interests.

Einschränkung der prognostischen Relevanz von HPV bei Patienten mit Oropharynxkarzinomen bei hohem Noxenkosum

Kopf-Hals-Onkologie

Impact of comorbidity, smoking, and alcohol on therapy and survival in oropharyngeal carcinoma

Einfluss von Komorbidität, Rauchen und Alkohol auf die Therapie und das Überleben beim Oropharynxkarzinom

A retrospective analysis of 357 patients (pat.) with oropharyngeal carcinoma (OPCA) showed the unchanged positive role of surgery, even in the early stages and independent of HPV status. Disease-specific survival (DSS) was better than overall survival (OS) with a significant survival advantage of HPV+. The objective of this study is to determine whether the less favorable OS compared to DSS is due to age, comorbidity (CoMo), nicotine, or alcohol. Retrospectively, data from 357 OPCA pat. (249 m, 108 w, age Ø63.2 years) of all stages were examined, smoking behaviour, alcohol consumption, and CoMo were recorded, and statistically analyzed with therapy/progression and HPV status in relation to DSS and OS. 134 (42%) have CoMo, 141 (45,2%) actively smoke, 23,4% former, and 31,4% never smokers; 52 (16,7%) regularly drink alcohol, 17% no longer do. DSS: HPV+ survive significantly better. Non- and ex-smokers without CoMo also; with CoMo nonsmokers survive better than ex- and active smokers. Alcohol consumption has no influence. Regarding OS, HPV+ without CoMo survive best and HPV- with coMo survive worst. Smoking abrogates the positive effect of HPV; alcohol again has no influence. In the surgery +/- adjuvant group, nicotine, alcohol, and CoMo are without sgnificance for survival. In contrast, in the prim- RCT group DSS and OS of non- and ex-smokers is significantly better while that of patients with CoMo is less favorable. Regarding OS, non-smokers survive best and pat. with CoMo significantly worse. Alcohol has no influence. The results underline the influence of smoking and comorbidity on survival, which have a significant negative effect in primary RCT. This should be taken into account when recommending therapy. Eine retrospektive Analyse von 357 PatientInnen (Pat.) mit einem Oropharynxkarzinom (OPKA) zeigte die unverändert positive Rolle der Chirurgie, auch bei den Frühstadien und dies unabhängig vom HPV-Status. Das krankheitsspezifische Überleben (KSÜ) war insgesamt besser als das Gesamtüberleben (GÜ) mit einem signifikanten Überlebensvorteil der HPV+. Gegenstand dieser Untersuchung ist, ob das ungünstigere GÜ im Vergleich zum KSÜ auf Alter, Komorbidität (KoMo), Nikotin und Alkohol zurückzuführen ist. Retrospektiv wurden die Daten von 357 OPKA-Pat. (249 m, 108 w, Alter Ø63,2 Jahre) aller Stadien untersucht, Rauchlast, Alkoholkonsum und KoMo erfasst und mit Therapie/-verlauf und HPV-Status in Bezug auf KSÜ und GÜ statistisch ausgewertet.134 (42%) haben KoMo, 141 (45,2%) rauchen aktiv, 23,4% nicht mehr und 31,4% nie; 52 (16,7%) trinken regelmäßig Alkohol,17% nicht mehr, 66,3% gelegentlich. KSÜ: HPV+ überleben signifikant besser.Nicht- und Ex-Raucher ohne KoMo ebenfalls, mit KoMo überleben Nichtraucher besser als Ex- und aktive Raucher. Alkohol mit und ohne KoMo ist ohne Einfluss. Bezüglich GÜ überleben HPV+ ohne KoMo am besten und HPV- mit KoMo am schlechtesten. Rauchen hebt den positiven Effekt von HPV auf; Alkohol ist ohne Einfluss. In der Gruppe OP +/- Adjuvans sind Nikotin, Alkohol und KoMo für das Überleben ohne Signifikanz. Dagegen ist bei der prim. RCT das KSÜ und GÜ der Nicht- und Ex-Raucher signifikant besser, während das der Pat. mit KoMo ungünstiger ist. Beim GÜ überleben die Nichtraucher am besten und Pat. mit KoMo signifikant schlechter. Alkohol ist ohne Einfluss auf KSÜ und GÜ. Die Ergebnisse unterstreichen den Einfluss von Rauchen und Komorbidität auf das Überleben, welcher sich signifikant negativ bei der primären RCT auswirkt. Dies sollte Berücksichtigung finden bei der Therapieempfehlung.Die Autorinnen/Autoren geben an, dass kein Interessenkonflikt besteht.

Einfluss von Komorbidität, Rauchen und Alkohol auf die Therapie und das Überleben beim Oropharynxkarzinom

Klinische Studien / Immunonkologie

Dr. med.

Analysis of the progression-free survival rate of patients with high-risk HPV DNA-positive oropharyngeal carcinomas depending on the detected HPV type

Analyse des progressionsfreien Überlebens von Patienten mit high-risk-HPV- DNA-positiven Oropharynxkarzinomen in Abhängigkeit des nachgewiesenen HPV-Typen

Background Worldwide epidemiological studies show that a total of 16 different high-risk HPV types are associated with HPV-induced carcinogenesis [1]. To date, however, it is unclear whether there are differences in prognosis for patients with HPV-DNA-positive oropharyngeal carcinomas (OSCC) depending on the high-risk HPV type detected. Material and methods A total of 83 patients with high-risk HPV DNA-positive OSCC were included in our retrospective study. All patients were treated in the ENT clinic at the University Hospital of Münster between 11/2018 and 10/2023 with a primarily curative therapy goal. The HPV-specific DNA was extracted from the tumor tissue and typed using a multiplex polymerase chain reaction (HPVType 3.5 LCD array kit, Chipron GmbH, Berlin). Progression-free survival (PFS) was calculated using the Kaplan-Meier method and the log-rank test. Results HPV type 16 was detected in the absolute majority of HPV DNA-positive OSCC (85.5% (n=71)). Type 33 was diagnosed in 4.8% (n=4), types 58 and 18 in 2.4% (n=2), and HPV types 31, 35, 56 and 73 were detected in 1.2% (n=1) cases. However, patients with HPV type 16 positive OSSC showed a 44.4% better 2-year PFS compared to patients in whom another HPV type was detected (77,8% vs. 33.4%), however in the observed period without statistical significance (p=0.20). Conclusion HPV DNA-positive OSCC with detection of HPV type 16 appears to be associated with better PFS compared to HPV DNA-positive OSCC in which another high-risk HPV type was detected. However, a longer observation period is still necessary in order to be able to make sufficient statements regarding statistical significance. [1] Li Y, Xu C. Human Papillomavirus-Related Cancers. Adv Exp Med Biol. 2017;1018:23-34.Hintergrund Weltweite epidemiologische Studien zeigen, dass insgesamt 16 verschiedene high-risk-HPV-Typen mit HPV-induzierter Karzinogenese in Verbindung gebracht werden [1]. Material und Methoden In unsere Untersuchung wurden 83 Patienten mit high-risk-HPV-DNA-positiven OSCC eingeschlossen. Alle Patienten wurden in der HNO-Klinik am Universitätsklinikum Münster im Zeitraum von 11/2018 bis 10/2023 behandelt. Aus dem Tumorgewebe wurde die HPV-spezifische DNA mittels Multiplex Polymerase Kettenreaktion extrahiert und typisiert (HPVType 3.5 LCD-Array-Kit, Chipron GmbH, Berlin). Die Berechnung des progressionsfreien Überlebens (PFÜ) erfolgte mittels der Kaplan-Meier-Methode und des Log-Rank-Tests. Ergebnisse Bei absoluter Mehrheit der HPV-DNA-positiven OSCC (85,5% (n=71)) wurde der HPV-Typ 16 nachgewiesen. Bei 4,8% (n=4) wurde Typ 33, bei jeweils 2,4% (n=2) Typ 58 und Typ 18, sowie jeweils bei 1,2% (n=1) HPV-Typen 31, 35, 56 und 73 in Tumorbiopsien nachgewiesen. Patienten mit HPV-Typ 16 positivem OSSC zeigten ein um 44,4% besseres 2-Jahres PFÜ im Vergleich zu Patienten, bei den ein anderer high-risk-HPV-Typ im Tumorgewebe nachgewiesen wurde (77,8% vs. 33,4%), jedoch in dem beobachteten Zeitraum ohne statistische Signifikanz (p=0,20). Schlussfolgerung Ein HPV-DNA-positives OSCC mit Nachweis von HPV-Typ 16 scheint mit einem besseren PFÜ assoziiert zu sein im Vergleich zu OSCC, bei den ein anderer high-risk-HPV-Typ nachgewiesen wurde. Ein längerer Beobachtungszeitraum ist jedoch noch notwendig, um eine ausreichende Aussage bezüglich der statistischen Signifikanz treffen zu können. [1] Li Y, Xu C. Human Papillomavirus-Related Cancers. Adv Exp Med Biol. 2017;1018:23-34.Die Autorinnen/Autoren geben an, dass kein Interessenkonflikt besteht.

Analyse des progressionsfreien Überlebens von Patienten mit high-risk-HPV- DNA-positiven Oropharynxkarzinomen in Abhängigkeit des nachgewiesenen HPV-Typen

Experimentelle Onkologie

Combined treatment of HPV-positive HNSCC cells with Xevinapant, Tuvusertib and ionizing radiation

Kombinationsbehandlung HPV-positiver HNSCC Zellen mit Xevinapant, Tuvusertib und ionisierender Strahlung

Introduction: Recently, a combination of the pro-apoptotic SMAC mimetic xevinapant and radiochemotherapy (RCT) was the first study arm ever to show superiority over RCT alone in HNSCC. The proportion of HPV-pos. patients in this randomized phase 2 trial was only 8% and there are very limited preclinical data on radiosensitization of HPV-pos. HNSCC. Since further clinical trials with xevinapant are currently being initiated that also include HPV-pos. HNSCC we are performing thorough preclinical analyses on the radiosensitization of HPV-pos. HNSCC cells through xevinapant alone, as well as the combination with another promising substance, the ATR-inhibitor tuvusertib. Materials and Methods: Assessment of sole inhibitor treatment through proliferation and colony formation assays. Assessment of radiosensitization through analysis of colony formation after sole and dual inhibition in combination with X-irradiation. Analysis of apoptosis induction through staining of activated caspase 3 and caspase 3 substrate assay. Results: Tuvusertib conferred profound radiosensitization in all 5 HPV+ HNSCC cell lines tested so far. Sensitivity towards xevinapant varied with different strains demonstrating either resistance, moderate radiosensitization or high sensitivity already under single treatment. Interestingly, sensitivity and radiosensitization were not always accompanied with caspase 3 activity. Combined treatment was highly toxic in all cell lines tested so far. Conclusion: Sensitivity of HPV+ HNSCC cells towards xevinapant varies and prospective biomarkers would be desirable. ATR-inhibition results in profound radiosensitization and the combination of both agents appears highly promising. Mechanisms of cell death induction through xevinapant warrants further investigations.Die Autorinnen/Autoren geben an, dass kein Interessenkonflikt besteht.

Kombinationsbehandlung HPV-positiver HNSCC Zellen mit Xevinapant, Tuvusertib und ionisierender Strahlung

Multiple mutations – A genetic marker for extracapsular growth in Oropharyngeal Carcinoma

Mehrfachmutationen – Ein genetischer Marker für extrakapsuläres Wachstum bei Oropharynxkarzinomen

Under the 8th edition of the TNM classification, in addition to HPV status, extracapsular growth (ECS) plays an important role in the classification of the UICC stage of oropharyngeal carcinomas. Both factors could be associated with different mutation profiles. Therefore, the aim of this study was to identify genetic markers for ECS and to identify differences between HPV-positive and HPV-negative patients. We sequenced 99 samples of operable oropharyngeal carcinomas using targeted next-generation sequencing and determined the HPV status. Clinical data including tobacco and alcohol consumption, UICC stage, ECS and overall survival (OS) were analyzed retrospectively. The study included 55 HPV-positive and 44 HPV-negative patients. The groups differed significantly in the distribution of gender (p=0.006), alcohol consumption (p=0.001), UICC stage (p&lt;0.001), TP53 mutation (p&lt;0.001) and tended to differ in FGFR3 (p=0.068). Predictors of survival were young age at initial diagnosis (p=0.026), no invasion of the vein (p=0.048) or perineural region (p=0.008), a small primary tumor (p&lt;0.001), no ECS (p=0.026) and potentially the absence of a TP53 mutation (p=0.088). Grading (p=0.031) and the presence of a residual tumor after surgery (R1; p=0.017) influenced OS only in the HPV-positive group. Multiple mutations occurred in 32% of HPV-positive patients with ECS and only in 9% without ECS (p=0.029). Mutations in PIK3CA were detected in 26 patients. The mutation occurred significantly more frequently in non-smokers (p=0.003). Mutations in PTEN only occurred in HPV-positive tissues, where disease-free survival was significantly reduced (p=0.027). Overall, the presence of multiple mutations in oropharyngeal carcinomas is associated with ECS.Seit der 8. Auflage der TNM-Klassifikation spielt neben dem HPV-Status auch das extrakapsuläre Wachstum (ECS) eine wichtige Rolle bei der Einteilung des UICC-Stadiums bei Oropharynxkarzinomen. Beide könnten mit unterschiedlichen Mutationsprofilen verbunden sein. Unser Ziel war daher einerseits, genetische Marker für ECS herauszufinden, und andererseits Unterschiede je nach HPV-Status zu identifizieren. Wir unterzogen 99 Proben operabler Oropharynxkarzinome einer gezielten Next-Generation-Sequenzierung und bestimmten den HPV-Status. Tabak- und Alkoholkonsum, UICC-Stadium, ECS und das Gesamtüberleben (OS) wurden retrospektiv ausgewertet. Die Studie umfasste 55 HPV-positive und 44 HPV-negative Patienten. Die Gruppen unterschieden sich signifikant in der Verteilung von Geschlecht (p=0,006), Alkoholkonsum (p=0,001), UICC-Stadium (p&lt;0,001), TP53-Mutation (p&lt;0.001) und tendenziell in FGFR3 (p=0,068). Prädiktoren für das Überleben waren ein niedriges Alter (p=0,026), keine Invasion der Vene (p=0,048) oder der perineuralen Region (p=0,008), ein kleiner Primärtumor (p&lt;0,001), kein ECS (p=0,026) und potenziell das Fehlen der TP53-Mutation (p=0,088). Das Grading (p=0,031) und ein postoperativer R1-Status (p=0,017) beeinflussten das OS nur in der HPV-positiven Gruppe. Mehrfachmutationen traten in 32% der Patienten mit ECS und in 9% ohne ECS auf (p=0,029). Bei 26 Patienten wurden Mutationen in PIK3CA festgestellt. Die Mutation trat signifikant häufiger bei Nichtrauchern auf (p=0,003). Mutationen in PTEN traten nur in HPV-positiven Geweben auf, hier war das krankheitsfreie Überleben signifikant reduziert (p=0,027). Insgesamt zeigt sich, dass Mehrfachmutationen bei Oropharynxkarzinomen mit ECS assoziiert sind.Die Autorinnen/Autoren geben an, dass kein Interessenkonflikt besteht.

Mehrfachmutationen – Ein genetischer Marker für extrakapsuläres Wachstum bei Oropharynxkarzinomen

Tumormarker

Evaluation of oxidative and glycolytic energy production in HPV positive and negative HNSCC cell lines after photon-based irradiation

Bewertung der oxidativen und glykolytischen Energieproduktion in HPV-positiven und -negativen HNSCC-Zelllinien nach photonenbasierter Bestrahlung

Background: Tumor cells, able to provide sufficient ATP in response to irradiation, promote DNA damage repair and are therefore likely to survive the therapy. The aim of the present study was to better understand the metabolic energy response of HNSCC (head and neck squamous cell carcinoma) cells to irradiation, which could help to identify therapeutic weak points. Material and methods: Three HPVneg and three HPVpos HNSCC cell lines were evaluated regarding their metabolic response after irradiation with photons. For this, mitochondrial (mito) and glycolytic (glyco) ATP production as well as the mito/glyco ATP ratio were evaluated with the Seahorse XFe96 Extracellular Flux Analyzer 2, 6, 10 and 24h after irradiation with 4 and 8 Gy. Results: Irradiation of all 6 HNSCC cell lines with 8 Gy photons, resulted in a significant drop of mitoATP production at 2h, followed by a significant rise at 6 and 10h and a subsequent drop at 24h. The mito/glyco ATP ratio at 8 Gy exhibited a rise until 6h with a subsequent drop until 24h after irradiation. When comparing HPVneg with HPVpos HNSCC cell lines, both groups responded with an early drop in mitoATP production at 2h, a prominent elevation at 6 and 10h and a strong drop below control levels at 24h. Relevant changes in glycoATP production were only noted in the HPVneg but not HPVpos group. Accordingly, the mito/glyco ATP ratio was significantly higher in the HPVpos group after irradiation with 8 Gy. Discussion: Similarly to our previous observations on non-irradiated HNSCC cells, irradiated HPVpos cells, in sharp contrast to irradiated HPVneg cells, use significantly more oxidative phosphorylation (mito) over glycolysis (glyco) for energy production, which could make HPVpos cells particularly sensitive to hypoxic conditions.Die Autorinnen/Autoren geben an, dass kein Interessenkonflikt besteht.

Bewertung der oxidativen und glykolytischen Energieproduktion in HPV-positiven und -negativen HNSCC-Zelllinien nach photonenbasierter Bestrahlung

Univ.-Prof. Dr. med. Dr. rer. nat.

PD Dr. med.

Differentiation of cells from head and neck squamous cell carcinoma that are positive for human papillomavirus

Differenzierung humaner Papillomavirus-positiver Plattenepithelkarzinom-Zellen des Kopfes und Halses

Head and neck squamous cell carcinoma (HNSCC) is a highly malignant disease, death rates have remained at around 50%. Therefore, new treatment strategies are urgently needed. In a previous study, we investigated the differentiation of human papillomavirus (HPV)-negative HNSCC cells through cornification and discovered that cell malignancy was lost due to epigenetic factors. Understanding the mechanisms underlying HNSCC cell differentiation can help identify targets for anti-tumor therapy. We created an HNSCC differentiation model in HPV-positive tumor cells. Observed a loss of malignant characteristics in HPV-positive cell cultures similar to HPV-negative cells. This included irregular enlarged cell morphology, cell cycle arrest with Ki67 downregulation, and reduced cell viability. Although cornification was detected in HPV-positive tumor cell cultures and HPV-positive FFPE tumor tissue sections, it was not induced during HPV-positive cell differentiation. Instead, RNA-seq and subsequent gene ontology analysis showed myocyte-like differentiation with upregulation of markers of myofibril assembly, including TPM1, TAGLN, and ACTA1. Immunofluorescence staining of primary HPV-positive HNSCC cells confirmed the upregulation of these markers and the formation of parallel actin fibers, reminiscent of myoblast-lineage cells. Moreover, multi-marker immunofluorescence analysis of HPV-positive tumor tissue sections revealed areas of cells co-expressing markers of myofibril assembly, HPV surrogate marker p16, and stress-associated basal keratinocyte marker KRT17. This indicates that the observed myocyte-like differentiation also occurred in human tissue.Das Plattenepithelkarzinom (HNSCC) ist eine hochgradig bösartige Erkrankung, bei der die Sterblichkeitsrate bei etwa 50 % liegt. Daher sind neue, auf den Tumor ausgerichtete Behandlungsstrategien dringend erforderlich. In einer früheren Studie untersuchten wir die Differenzierung von humanen Papillomavirus (HPV)-negativen HNSCC-Zellen durch Verhornung und entdeckten, dass die Malignität der Zellen durch epigenetische Faktoren verloren geht. Das Verständnis der Mechanismen, die der Differenzierung von HNSCC-Zellen zugrunde liegen, kann dazu beitragen, Angriffspunkte für eine Anti-Tumor-Therapie zu identifizieren. Unter Verwendung von Tumorzellen, die von Patienten stammen, haben wir ein HNSCC-Differenzierungsmodell in HPV-positiven Tumorzellen etabliert. Wir beobachteten bei HPV-positiven Zellkulturen einen Verlust maligner Eigenschaften, ähnlich wie bei HPV-negativen Zellen. Dazu gehörten eine unregelmäßig vergrößerte Zellmorphologie, ein Zellzyklusarrest mit heruntereguliertem Ki67 und eine verringerte Lebensfähigkeit der Zellen. Obwohl die Verhornung in HPV-positiven Tumorzellkulturen und HPV-positiven FFPE-Tumorgewebeschnitten nachgewiesen wurde, konnte diese während der HPV-positiven Zelldifferenzierung nicht induziert werden. Stattdessen zeigten RNA-seq und anschließende Gen-Ontologie-Analysen eine myozytenähnliche Differenzierung mit einer Hochregulierung von Markern für den Aufbau von Myofibrillen, darunter TPM1, TAGLN und ACTA1. Die Immunfluoreszenzfärbung von primären HPV-positiven HNSCC-Zellen bestätigte die Hochregulierung dieser Marker und die Bildung paralleler Aktinfasern, die an Zellen der Myoblasten-Linie erinnern.Die Autorinnen/Autoren geben an, dass kein Interessenkonflikt besteht.

Differenzierung humaner Papillomavirus-positiver Plattenepithelkarzinom-Zellen des Kopfes und Halses

Studies on the expression of the GSH/GSSG redox system in HNSCC cells under consideration of the HPV status

Untersuchungen zur Expression des GSH/GSSG-Redoxsystems in HNSCC-Zellen unter Berücksichtigung des HPV-Status

Introduction: Head and neck squamous cell carcinomas (HNSCC) are the most prevalent malignancies of the upper aero-digestive tract. Resistance of HNSCC to radiotherapy hampers the efficacy of tumor treatment. The GSH/GSSG cellular redox buffer system is capable of neutralizing radicals such as radiation-induced reactive oxygen species thereby helping to protect tumor cells from therapy induced cell death. Material and methods: Three HPV negative and three HPV positive HNSCC cell lines were deployed in the study. HNSCC cells were photon-irradiated with 4 Gy. Measurement of total as well as reduced (GSH) and oxidized (GSSG) glutathione was done with the GSH/GSSG Glo™ Assay. MK571, an inhibitor of the glutathione transporter ABCC1, was applied in a concentration of 50 µmol/L. Results: A strong heterogeneity regarding the glutathione levels was noted between the individual cell lines, independent of irradiation, with on average, but not significantly, lower glutathione levels in the HPVpos group. The HPV positive cell line UM-SCC-47 exhibited conspicuously low GSSG levels, which increased after treatment of cells with MK571. UT-SCC-26A, a known cisplatin resistant cell line, exhibited the highest amount of GSSG. The irradiated cell group exhibited significantly lower levels of total, reduced (GSH) and oxidized (GSSG) glutathione, whereas the GSH/GSSG ratio did not change significantly. Conclusion/Discussion: The observations point to major differences in the capability of HNSCC cells to fend of cytotoxic radicals, which are in accordance with our previous reports (Tonigold et al., J Cancer Res Clin Oncol, 2014). Further studies are needed to evaluate the interconnection of the GSH/GSSG redox system with ABC transporters such as ABCC1 and its role in therapy resistance.Die Autorinnen/Autoren geben an, dass kein Interessenkonflikt besteht

Untersuchungen zur Expression des GSH/GSSG-Redoxsystems in HNSCC-Zellen unter Berücksichtigung des HPV-Status

Prof., Dr.

Prof.

Priv.-Doz. Dr. rer. nat.

Analysis of oxidative stress and metabolic reprogramming in HPV positive HNSCC

Head and neck squamous cell carcinoma (HNSCC) associated with human papillomavirus (HPV) infection display altered energy metabolic pathways due to numerous oncogenic events activated by viral oncoproteins (E6 and E7) and their splice variants. A subgroup of HNSCC presents with high expression levels of HPV16-E6*I, the major splice variants of HPV16-E6, and correlates with oxidative and metabolic stress pathways signatures and unfavorable prognosis. Here, we aimed to understand the effects of HPV16-E6*I overexpression on oxidative stress (OS) defense and metabolic pathways. Stable clones of HEK-293 cells overexpressing HPV16-E6*I-GFP, -E6-GFP, and control vector constructs were established and subjected to in vitro characterization by mimicking the atmospheric O2 conditions of the tumor tissue (5% O2 normoxia and 2% O2 hypoxia). The effects of E6 and E6*I on OS defense pathway components and metabolic reprogramming were studied by monitoring the expression and subcellular localization of fluorescence-tagged viral proteins, immunofluorescence, live-cell imaging, ddPCR and protein expression analysis of key energy metabolic enzymes as well as cell metabolic assays. Particularly, under hypoxic conditions, overexpression of E6*I was associated with increased proliferation, increased expression of OS defense components, and altered glycolysis and OXPHOS activity. In summary, in vitro analysis of HPV16-E6*I overexpression revealed signatures of OS defense and metabolic reprogramming, which were also observed in a subset of patients with E6*I overexpression, viral host genome integration, and unfavorable prognosis. Testing for E6*I expression in patient samples could be of interest in the future to determine prognostically and therapeutically relevant subgroups.The authors declare that there is no conflict of interest

Graphical Glimpse 22
Kopf-Hals-Onkologie – Oropharynxkarzinome & HPV

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