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

Prof. Dr.

PD Dr. med.

NUR Wissenschaftliches Programm/ ONLY Scientific Program

Blutplättchen oder der Wolf im Schafspelz

Vortrag auf Einladung

Dr. med.

Prof.

Feasibility study OncSaliva – Non-invasive specimen for the detection of head and neck cancer via epigenetic biomarkers

Machbarkeitsstudie OncSaliva – Nicht-invasive Probennahme zum Nachweis von Kopf-Hals-Tumoren anhand epigenetischer Biomarker

Background: Head and neck squamous cell carcinoma (HNSCC) are mainly diagnosed at advanced tumor stage after the onset of symptoms. Timely detection could improve treatment outcome. In the current OncSaliva study we determine the clinical performance of five tumor-specific DNA methylation markers using non-invasive liquid biopsy specimen. Methods: Tumor marker detection is based on methylation-specific qPCR using bisulfite-treated DNA. The goal is to include 100 controls and 100 HNSCC patients, the latter with 2-year follow-up examination. Results: So far, we analyzed fresh-frozen tissue and saliva samples from 51 HNSCC patients and 33 controls. DNA methylation markers showed 75% sensitivity and 100% specificity, if three out of five markers were required to test positive in tissue. Single marker detection offered up to 83% sensitivity with 97% specificity. In saliva samples the best single marker resulted in 71% sensitivity and 82% specificity. With three out of five positive markers in saliva 63% sensitivity and 91% specificity were reached. Comparison of matching tissue and saliva sample pairs yielded 49% to 78% agreement in the HNSCC group and 73% to 100% agreement in the control group. Data from oral swab samples and individual patient follow-ups will be presented at the congress. Conclusion: Preliminary results support the study hypothesis that DNA methylation analysis can robustly detect HNSCC in both, tissue and saliva. Therefore, epigenetic markers may provide the basis for a promising novel approach within in vitro diagnostics aiming at secondary and tertiary prevention.Hintergrund: Kopf-Hals-Plattenepithelkarzinome (HNSCC) werden meist in fortgeschrittenen Tumorstadien nach Symptombeginn diagnostiziert. Eine Früherkennung könnte den Behandlungserfolg verbessern. Die Analyse von fünf epigenetischen Tumormarkern in der aktuellen OncSaliva-Studie soll deren klinische Leistung in nicht invasiven Flüssigbiopsieproben zeigen. Methoden: Der Tumormarkernachweis erfolgt durch methylierungsspezifische qPCR anhand Bisulfit-behandelter DNA. Ziel ist der Einschluss von 100 Kontrollen und 100 HNSCC-Patienten, letztere mit 2-jährigem Monitoring im Rahmen der Nachsorge. Ergebnisse: Bisher wurden Gewebe-Gefrierschnitte sowie Speichelproben von 51 HNSCC-Patienten und 33 Kontrollen analysiert. Die DNA-Methylierungsmarker zeigten eine Sensitivität von 75% und Spezifität von 100%, wenn drei von fünf Markern für einen positiven Test im Gewebe nachweisbar sein sollten. Einzelne Marker erzielten eine Sensitivität von bis zu 83% bei einer Spezifität von 97%. Die Analyse der einzelnen Marker in Speichelproben zeigte eine maximale Sensitivität von 71% und Spezifität von 82%. Bei drei von fünf positiven Markern in Speichelproben wurde eine Sensitivität von 63% und Spezifität von 91% erzielt. Der Vergleich von Gewebe- und Speichelprobenpaaren ergab eine Übereinstimmung von 49% bis 78% bei der HNSCC- und von 73% bis 100% bei der Kontrollgruppe. Auf dem Kongress werden Daten aus oralen Abstrichproben und der Patientennachsorge präsentiert. Schlussfolgerung: Die vorläufigen Studienergebnisse stützen die Hypothese, dass DNA-Methylierungsanalysen HNSCC in Gewebe und Speichel zuverlässig nachweisen können. Epigenetische Marker bilden die Basis für einen vielversprechenden Ansatz in der In-vitro-Diagnostik mit dem Ziel der Sekundär- und Tertiärprävention.A.-B. Hums, C. Hoyer, L. Wiehle, and M. Schmitz are employees of oncgnostics GmbH.

Machbarkeitsstudie OncSaliva – Nicht-invasive Probennahme zum Nachweis von Kopf-Hals-Tumoren anhand epigenetischer Biomarker

Experimentelle Onkologie

Kopf-Hals-Onkologie

Freier Vortrag

Dr. rer. nat.

Establishment of a tumor-informed cfDNA Methylation Signature for head and neck Squamous Cell Carcinoma (HNSCC)

Entwicklung eines cfDNA Methylierungsmusters für Plattenepithelkarzinome im Kopf-Hals-Bereich (HNSCC)

Introduction: As translational methods improve, liquid biopsies are becoming increasingly relevant in early detection, therapy monitoring, and tumor surveillance. CfDNA has been proposed as a potential analyte, however clinical translation has been limited by cost and technological constraints. Here, we evaluate a novel technology of reduced representation bisulfite sequencing for investigation of cfDNA methylation in HNSCC. Methods: A pan-cancer cfDNA methylation panel established by whole genome bisulfite sequencing was used to score cfDNA methylation in HNSCC patients. Tumor relevance of identified differential methylated positions (DMPs) was assessed by projecting to tumor data from the TCGA. Samples included n = 8 HNSCC (2x oral cavity, 2x laryngeal, 2x p16+ and 2x p16- oropharyngeal). Results: The Panel identified 1454 common hypermethylation sites between patient cfDNA and TCGA tissue data (15 entities). When these were applied to n = 8 HNSCC serum samples not included in the discovery cohort, distinctive cfDNA methylation patterns were nonetheless observed compared to healthy donor samples, such as cg151460939 and cg196978984 on chromosome 3 (p = 0.001 and p = 0.02, resp.). Further, specific DMPs not only differentiated between HNSCC and other tumor entities, but also between p16+ and p16- HNSCC, for example cg05756685 and cg03358154 (p = 0.017 and p = 0.019, resp.). Additionally, the certain DMPs such as cg02705958 and cg00472710, were prognostic for survival when tested in the TCGA dataset (low vs. high HR: 0.20, p = 0.027 and HR: 1.97, p = 0.013, resp.). Conclusion: This study contributes to a better understanding of cfDNA methylation in HNSCC and identifies DMPs that could be tested for their biomarker potential in future larger and prospective trials.Einleitung: Liquid Biopsies gewinnen an Relevanz für die Früherkennung, Therapie und Tumornachsorge. Die Analyse von cfDNA ist aussichtsreich, hat aber bisher kosten- und technikbedingt kaum klinische Anwendung gefunden. In der Studie wird die cfDNA-Methylierung bei HNSCC mit der neuen Technik reduced representation bisulfite sequencing untersucht. Methodik: Anhand eines mittels whole genome bisulfite sequencing entwickelten entitätsunspezifischen cfDNA-Methylierungs-Panels wurde die cfDNA-Methylierung bei HNSCC untersucht. Die Relevanz identifizierter abweichend methylierter Stellen (DMPs) wurde durch Abgleich mit Daten der TCGA beurteilt. Es wurden n = 8 Serumproben von Patienten mit HNSCC berücksichtigt (2x Mundhöhle, 2x Larynx, 2x p16+ und 2x p16- Oropharynx). Ergebnisse: Das Panel basiert auf cfDNA und TCGA-Gewebeproben von 15 Entitäten und umfasst 1454 entitätsunspezifische DMPs. Bei Anwendung des Panels bei den n = 8 HNSCC Serumproben, die nicht zur Entwicklung des Panels eingesetzt wurden, zeigten sich dennoch charakteristische cfDNA-Methylierungsmuster im Vergleich zu Gesunden, beispielsweise die DMPs cg151460939 und cg196978984 auf Chromosom 3 (p = 0,001 bzw. p = 0,02). Darüber hinaus differenzierten bestimmte DMPs nicht nur zwischen HNSCC und anderen Tumorentitäten, sondern auch zwischen p16+ und p16- HNSCC, etwa cg05756685 und cg03358154 (p = 0,017 bzw. p = 0,019). Einige DMPs wie cg02705958 und cg00472710 waren außerdem bei den TCGA-Gewebeproben prognostisch relevant für das Überleben (niedrig vs. hoch HR: 0,20, p = 0,027 bzw. HR: 1,97, p = 0,013). Fazit: Die Studie verbessert das Verständnis der cfDNA-Methylierung bei HNSCC und zeigt relevante DMPs, deren Potential für Biomarker in zukünftigen größeren und prospektiven Studien evaluiert werden könnte.Die Autorinnen/Autoren geben an, dass kein Interessenkonflikt besteht

Entwicklung eines cfDNA Methylierungsmusters für Plattenepithelkarzinome im Kopf-Hals-Bereich (HNSCC)

cand. med.

Analysis of exosomal miRNA in HNSCC in the blood – Possible liquid biomarkers for HPV+ HNSCC?

Analyse exosomaler miRNA bei HNSCC im Blut – Mögliche Flüssigbiomarker für HPV+ HNSCC?

Introduction: The determination of exosomal miRNA (miR) as part of a liquid biopsy could be a new promising marker in the medical treatment of HNSCC in the future. Material and methods: In the period from June 2021 to August 2022, 66 patients (50 HNSCC/16 cancer free) were acquired at the ENT clinic at UKM. As part of the panendoscopy and 12 months after the initial diagnosis, a blood sample was taken from the tumor population. The exosomal miRNA load for miR-21, miR-1246, miR-let7a, miR-181a, and miR-26a was determined using rt-PCR. The expression ratios of the six miRNAs in reference to the tumor-free normal population were examined using mixed linear models for relationships with clinical parameters (UICC, smoking and alcohol behavior, HPV status) and type of therapy. Results: Exosomal miR-21 and miR-let7a were on average three times higher expressed in HPV/p16+ HNSCC at initial diagnosis than in HPV/p16- HNSCC (p=&lt;0.001; p=0.003). In comparison, exosomal miR-181a was increased by an average of 2.4-fold (p=0.008). After 12 months, HPV/p16+ HNSCC showed half the reduced expression of exosomal miR-21 than in HPV/p16- patients (p=0.028). Conclusion / Discussion: Exosomal miR-21, miR-let7a and miR-181a are significantly upregulated in HPV+ HNSCC compared to HPV- HNSCC at initial diagnosis in our study, so that these specific exosomal miRNAs can be attributed a possible association as HPV+ HNSCC liquid biomarkers.Einleitung: Die Bestimmung exosomaler miRNA (miR) im Rahmen einer liquid biopsy könnte zukünftig ein neuer vielversprechender Marker in der medizinischen Behandlung von HNSCC sein. Material und Methoden: Im Zeitraum von 06/2021 bis 08/2022 wurden 66 Patienten (50 HNSCC/16 Kontrollen) an der HNO-Klinik des UKM akquiriert. Im Rahmen der Panendoskopie und 12 Monate nach Erstdiagnose erfolgte im Tumorkollektiv eine Blutentnahme. Die exosomale miRNA-Last für miR-21, miR-1246, miR-let7a, miR-181a und miR-26a wurde mithilfe von rt-PCR bestimmt. Die Expressionsverhältnisse der sechs miRNAs in Referenz zum tumorfreien Normalkollektiv wurden mittels gemischt linearer Modelle auf Zusammenhänge mit klinischen Parametern (UICC, Rauch- und Alkoholverhalten, HPV-Status) und Therapieform untersucht. Ergebnisse: Exosomale miR-21 und miR-let7a waren bei HPV/p16+ HNSCC im Mittel bei Erstdiagnose dreimal höher exprimiert als bei HPV/p16- HNSCC (p=&lt;0,001; p=0,003). Exosomale MiR-181a war im Vergleich im Mittel um das 2,4-fache erhöht (p=0,008). Nach 12 Monaten zeigte sich bei HPV/p16+ HNSCC eine halbierte, erniedrigte Expression der exosomalen MiR-21 als bei HPV/p16- Patienten (p=0,028). Schlussfolgerung / Diskussion: Exosomale miR-21, miR-let7a und miR-181a sind bei Erstdiagnose in unserer Studie bei HPV+ HNSCC signifikant gegenüber HPV- HNSCC hochreguliert, sodass diesen spezifischen exosomalen miRNA eine mögliche Assoziation als HPV+ HNSCC Flüssigbiomarker zugerechnet werden kann.Forschungsförderung durch die Stiftung Tumorforschung Kopf-Hals

Analyse exosomaler miRNA bei HNSCC im Blut – Mögliche Flüssigbiomarker für HPV+ HNSCC?

Prof., Dr.

Prof. Dr. Dr. h. c.

Definition of immune biomarkers for head and neck tumors – First Erlangen results of the prospective ImmunBioKHT study

Definition von Immun-Biomarkern für Kopf-Hals-Tumore – Erste Erlanger Ergebnisse der prospektiven ImmunBioKHT Studie

Introduction: In head and neck cancer (HNSCC), tumor markers have so far played a subordinate role in treatment decisions. The multicenter prospective ImmunBio-KHT study (NCT05375266) defines immunological biomarkers for HNSCC from peripheral blood. Further potential markers for metabolism and the microbiome are analyzed in parallel from saliva, tumor and stool samples. Material and methods: Determination of immune status via a flow cytometry-based assay from blood before, 7 days after surgery and after adjuvant or definitive radiochemotherapy (RCT). This interim analysis presents the longitudinal immune status data of the first 150 patients using cells of the innate and acquired immune system. Results: 35 molecules relevant for immunomodulation were quantified from the serum. A significant increase in the cell counts of monocytes and granulocytes and a significant reduction in T cells were already observed during the operation, combined with significantly altered activation states of various immune cell types. After RCT, further changes were observed, e.g. an altered activation state of monocytes and T cells and a significant decrease in cells of the adaptive immune system. Conclusion: This interim analysis in unselected HNSCC patients shows that both tumor surgery and RCT already have significant modulatory effects on the peripheral immune system. In the future, these changes will be correlated and validated in more detail in conjunction with biological tumor activity and oncological outcomes to define prognostic and predictive biomarkers for HNSCC.Einleitung: Bei Kopf-Hals-Tumoren (HNSCC) spielen Tumormarker für Therapieentscheidungen bislang eine untergeordnete Rolle. Die multizentrische prospektive ImmunBio-KHT Studie (NCT05375266) definiert immunologische Biomarker für HNSCC aus dem peripheren Blut. Weitere potentielle Marker zum Metabolismus und dem Mikrobiom werden aus Speichel-, Tumor- und Stuhlproben parallel analysiert. Material und Methoden: Bestimmung des Immunstatus über einen Durchflusszytometrie-basierten Assay aus dem Blut vor, 7 Tage nach der Operation und nach einer adjuvanten oder definitiven Radiochemotherapie (RCT). Diese Interimsanalyse präsentiert die Daten des longitudinalen Immunstatus der ersten 150 Patienten anhand von Zellen des angeborenen und erworbenen Immunsystems. Ergebnisse: Aus dem Serum wurden 35 für die Immunmodulation relevante Moleküle quantifiziert. Bereits durch die Operation war ein signifikanter Anstieg der Zellzahlen von Monozyten und Granulozyten sowie signifikante Reduktion der T-Zellen zu verzeichnen verbunden mit signifikant veränderten Aktivierungszuständen verschiedener Immunzelltypen. Nach RCT konnten weitere Veränderungen beobachtet werden, z.B. ein veränderter Aktivierungszustands der Monozyten und T Zellen und eine signifikante Abnahme der Zellen des adaptiven Immunsystems. Schlussfolgerung: Diese Interimsanalyse an nicht selektierten HNSCC Patienten zeigt, dass bereits sowohl die Tumor-Operation und die RCT signifikante modulatorische Effekte auf das periphere Immunsystem haben. In Zukunft werden diese Veränderungen detaillierter in Verbindung mit der biologischen Tumoraktivität und den onkologischen Ergebnissen korreliert und validiert werden, um prognostische und prädiktive Biomarker für HNSCC zu definieren.Die Autorinnen/Autoren geben an, dass kein Interessenkonflikt besteht

Definition von Immun-Biomarkern für Kopf-Hals-Tumore – Erste Erlanger Ergebnisse der prospektiven ImmunBioKHT Studie

Tumormarker

PD Dr.

Adjuvant and palliative anti-PD-1 treatment response monitoring in head and neck squamous cell Carcinoma patients by circulating Cell-Free SEPT9 DNA Methylation in blood

Monitoring des adjuvanten und palliativen Anti-PD-1-Therapieansprechens bei Patienten mit Kopf-Hals-Plattenepithelkarzinomen mittels zirkulierender zellfreier SEPT9 DNA-Methylierung

Introduction: Anti-PD-1-targeted immunotherapy has shown efficacy in the palliative treatment of recurrent or metastatic (R/M) head and neck squamous cell carcinoma (HNSCC). Adjuvant treatment of locally advanced HNSCC after surgery with curative intent is tested in ongoing clinical trials. Liquid biopsy biomarkers, e.g., circulating cell-free DNA (ccfDNA), might aid monitoring of response to palliative treatment or disease recurrence during adjuvant treatment. In the present study, we tested the utility of SEPT9 ccfDNA methylation for response and recurrence monitoring in adjuvant and palliative anti-PD-1-treated locally advanced and R/M HNSCC. Material and methods: We included N = 25 HNSCC patients treated with adjuvant or palliative anti-PD-1 immune checkpoint blockade. We applied quasi-digital methylation-specific real-time PCR to determine SEPT9 ccfDNA methylation levels in blood plasma prior to and ~ 40 days after palliative treatment initiation with regard to outcome (objective response, progression-free survival, and overall survival). In the adjuvant setting, we associated longitudinal SEPT9 ccfDNA methylation levels with disease recurrence. Results: Low SEPT9 ccfDNA methylation levels at baseline or rapid ccfDNA methylation clearance during palliative treatment was strongly associated with beneficial survival of R/M HNSCC patients. Low SEPT9 ccfDNA methylation during adjuvant treatment was associated with recurrence-free survival. Conclusion: Our study suggests SEPT9 ccfDNA methylation to be an early predictor of outcome in anti-PD-1-treated HNSCC patients. SEPT9 ccfDNA methylation testing may aid individualized treatment decision making.Die Autorinnen/Autoren geben an, dass kein Interessenkonflikt besteht.

Monitoring des adjuvanten und palliativen Anti-PD-1-Therapieansprechens bei Patienten mit Kopf-Hals-Plattenepithelkarzinomen mittels zirkulierender zellfreier SEPT9 DNA-Methylierung

Prof. Dr. med.

Molecular biomarkers for personalised medicine in patients with head and neck cancer

Molekulare Biomarker als Basis für die personalisierte Medizin bei Patienten mit Kopf-Hals-Karzinomen

Introduction The recent advent of personalised assays capable of detecting circulating cell-free tumour DNA (ctDNA) has enabled detection of molecular residual disease (MRD) and recurrence following curative-intent therapy. We conducted LIONESS, a single-centre prospective cohort study to assess ctDNA in patients with HNSCC receiving primary surgery with curative intent to determine whether post-operative ctDNA detection can act as a biomarker for surgical tumour clearance and to evaluate the potential of personalised ctDNA analysis for early molecular-level detection of relapse or prior to clinically confirmed recurrence. Material and methods Samples from 77 HNSCC patients were collected pre- and postoperatively and during clinical follow-up. Whole exome sequencing was performed on FFPE tumour tissue to an average coverage of 250x. Tumour-specific variants for personalised assay design were selected and used in the analysis of serial samples for evidence of MRD. Results In 531 longitudinal plasma and 94 saliva samples collected preoperatively and during clinical follow-up, ctDNA was detected at levels ranging from 18.4% estimated variant allele fraction (eVAF) to as low as 0.0005% eVAF. Increased plasma ctDNA levels were detected postoperatively in 18/20 cases with confirmed clinical recurrences with lead times up to 500 days. ctDNA was also detected in baseline saliva samples. RNA sequencing and IHC for immune profiling has been performed on primary tumours. Conclusion The use of ctDNA measurements in this HNSCC patient cohort has significant potential to guide treatment decisions, improve disease outcome and potentially spare patients unnecessary, partially invasive interventions during clinical follow-up.Die Autorinnen/Autoren geben an, dass kein Interessenkonflikt besteht.

Molekulare Biomarker als Basis für die personalisierte Medizin bei Patienten mit Kopf-Hals-Karzinomen

BEAL: A prospective study using non-invasive biomarkers for the detection and follow-up of Laryngeal Carcinomas

BEAL: Eine prospektive Studie zur nicht-invasiven Früherkennung und follow-up bei Larynxkarzinomen

Introduction: Currently, there is no sensitive and specific marker for the early detection and follow-up of laryngeal carcinomas. Hence, the objective of this study was to solve this shortcoming and 1) identify potential non-invasive biomarkers as well as 2) follow them prospectively over time. Methods: Firstly, serum from an identification cohort (n=49 controls, n=75 laryngeal squamous cell carcinomas (LSCC) UICC I-IV) was used to identify potential biomarkers in a two-step approach (multiplexed assay, ELISA). Selected serum biomarkers were then prospectively followed in a validation cohort of n=59 LSCC patients (preoperatively, postoperatively, follow-up). This is a preliminary analysis, the study is ongoing. Results: Out of all 2000 proteins, the 10 most promising markers were identified. The biosignature consisting of Periostin, IGFBP7, Nov and uPAR was most promising and significantly identified early stages of LSCC (UICC I, II, e.g. T1/2 p&lt;0.045, T3/4 p&lt;0.001). Additionally, the biosignature changed significantly during the follow-up (p&lt;0.05 for all). Conclusion: The investigated non-invasive markers seem to be promising for the early detection of LSCC. This preliminary analysis also hints to the potential of the biosignature in the follow-up period of the disease. However, for determining the clinical meaningfulness in terms of prediction of severity and recurrences, a larger cohort with a longer follow-up is necessary.Die Autorinnen/Autoren geben an, dass kein Interessenskonflikt besteht.

BEAL: Eine prospektive Studie zur nicht-invasiven Früherkennung und follow-up bei Larynxkarzinomen

Dr. rer. nat

Current status and outlook of the Hamburg HPV Oropharyngeal cancer screening study (PHORECAST)

Aktueller Stand und Ausblick der Hamburger Screeningstudie für HPV-Oropharynxkarzinome (PHORECAST)

Introduction: Whilst the worldwide incidence of HPV-driven oropharyngeal cancer (HPV-OPC) is still increasing, early diagnosis is hampered by the lack of detectable precursor lesions. Serum antibodies against HPV16 early proteins are detectable several years before diagnosis, and cell-free HPV DNA in liquid biopsies is emerging as additional pre-diagnostic marker. PHORECAST aims defining the positive predictive value of these markers in the Hamburg City Health Study (HCHS), a single center, prospective epidemiologic cohort study that started enrolling 45,000 participants (45-74 years) in 2016. Patients and Methods: In a proof of concept study, the sera of 4424 participants (blood draw 2016/17) were analyzed for antibodies against four HPV16 early proteins (E1, E2, E6, E7) using multiplex serology. Twelve participants (0.3%) that were seropositive for E6 and at least one additional early protein were considered at high risk for HPV-OPC development and invited to six-monthly head and neck follow-up (FU) exams starting in 2019. Results: Two "high risk" participants were lost to follow-up. Of the remaining 10 participants 5 were diagnosed with a stage I HPV-OPC (4x pT2 pN1 cM0, 1x pT1 pN0 cM0) during the study so far and treated according to international guidelines. Conclusion and outlook: According to the presented results, the applied method allows identifying HPV-OPC patients at an early stage. Within PHORECAST, we will further validate and improve this approach through 1) an increased number of participants screened, 2) expanding the screening population to participants who are solely E6 positive, and 3) including emerging markers, such as cell-free HPV DNA, HPV DNA in oral gargle samples, and exosomes in plasma and saliva.Die Autorinnen/Autoren geben an, dass kein Interessenkonflikt besteht.

Aktueller Stand und Ausblick der Hamburger Screeningstudie für HPV-Oropharynxkarzinome (PHORECAST)

Cube 2

Session 12

Kopf-Hals-Onkologie – Liquid Biopsy

Wissenschaftliche Sitzung

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Kopf-Hals-Onkologie – Liquid Biopsy

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Session 12Kopf-Hals-Onkologie – Liquid Biopsy

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Session 12
Kopf-Hals-Onkologie – Liquid Biopsy