Die Zukunft der zielgerichteten Therapie des Leiomyosarkoms

Das Leiomyosarkom (LMS) ist eine aggressive Form des Weichteilsarkoms, das aus glatten Muskelzellen hervorgeht. LMS treten am häufigsten in der Gebärmutter (uterine LMS, ULMS) und im Retroperitoneum auf (häufig ausgehend von großen Blutgefäßen wie der Vena cava inferior), können aber auch in den Extremitäten und der Haut vorkommen. Nichtuterine LMS werden im Folgenden als Weichteil-LMS (STLMS) bezeichnet und schließen kutane LMS aus [1]. LMS machen 10–20% aller Weichteilsarkome aus und sind durch ein hohes Risiko für Fernrezidive gekennzeichnet, wobei die Raten für Fernmetastasen nach 10 Jahren je nach Ursprungsort zwischen 31% und 71% liegen [2‒5]. Die 5-Jahres-Überlebensrate beträgt 42% für alle Stadien zusammen. Die Seltenheit und Heterogenität dieser Erkrankung haben zu einem begrenzten Verständnis ihrer Biologie beigetragen. Die laufenden Arbeiten zielen darauf ab, die molekularen Grundlagen dieser Krankheit besser zu verstehen, therapeutische Ziele zu identifizieren und die Behandlungsergebnisse für die Patienten zu verbessern.

Die Chirurgie ist die wichtigste Säule der Behandlung des lokal begrenzten LMS, die je nach klinischen Merkmalen und dem damit verbundenen Risiko eines lokalen oder Fernmetastasierungsrezidivs durch Strahlentherapie und Chemotherapie ergänzt wird [6]. Die Behandlung des rezidivierten oder metastasierten LMS umfasst in der Regel eine zytotoxische Chemotherapie. Die Studie LMS-04 zeigte die Wirksamkeit von Doxorubicin plus Trabectedin gegenüber Doxorubicin allein mit einer Ansprechrate von 36% gegenüber 13% und einer Krankheitskontrollrate (Ansprechen oder stabile Erkrankung) von 91,9% gegenüber 78,9% [7]. Dies ist das wirksamste Chemotherapieschema, das bisher prospektiv für das LMS validiert wurde, und die erste Studie, die einen Vorteil für das Gesamtüberleben (OS) für eine Anthrazyklin-basierte Chemotherapiekombination in der Erstlinienbehandlung des fortgeschrittenen LMS gezeigt hat. Zu den Behandlungsalternativen zählen weitere Doxorubicin-basierte Doppelkombinationen (Doxorubicin plus Ifosfamid, Doxorubicin plus Dacarbazin) [8] mit Ansprechraten um 30%, aber ohne prospektive randomisierte Kontrolldaten, die einen Vorteil für das OS zeigen, sowie Gemcitabin plus Docetaxel mit Ansprechraten um 20% [9, 10] oder eine Monotherapie (z.B. Doxorubicin, Gemcitabin, Docetaxel) mit Ansprechraten von etwa 10% [11, 12]. Daher besteht ein erheblicher ungedeckter klinischer Bedarf für die Entwicklung besserer Therapien für das LMS.

Sarkome können aufgrund ihrer genomischen Merkmale in 2 Hauptkategorien eingeteilt werden: (1) Translokations- oder Fusionssarkome und (2) komplexe Karyotypen. Basierend auf einer Reihe von Studien zur Bewertung der genomischen Landschaft fällt das LMS in die letzte Kategorie der komplexen Karyotypen [13‒15]. Mehrere Studien haben die genomische Landschaft des LMS untersucht. Die Studien mit NGS-Daten (NGS = Sequenzierung der nächsten Generation) sind in Tabelle 1 zusammengefasst. Im Allgemeinen weist das LMS-Genom keine Veränderungen auf, die von den derzeit verfügbaren Therapeutika angegriffen werden können.

Frühe genomische Studien verwendeten die Array-basierte vergleichende genomische Hybridisierung (aCGH), um Kopienzahlvarianten (CNV) zu identifizieren. Diese aCGH-Studien identifizierten wiederkehrende Verluste von 10q, 11q, 13q und 2p und Zugewinne von Xp, 5p, 8q und 17p [25‒29]. Der Verlust von 10q und der Zugewinn von 5p waren mit einem höheren Grading, größeren Tumoren und einer höheren Metastasierungsrate assoziiert [25]. Die Chromosomen 10q und 13q enthalten PTEN bzw. RB1, was darauf hindeutet, dass diese Signalwege eine wichtige Rolle in der Biologie des LMS spielen [15].

Das Aufkommen der NGS hat unser Verständnis des LMS-Genoms erheblich verbessert. Die TCGA-Initiative (TCGA = The Cancer Genome Atlas) führte eine Multi-Omics-Analyse von 206 Sarkomen durch, darunter 80 LMS (53 STLMS und 27 ULMS) [16]. Insgesamt wiesen Sarkome im Vergleich zu anderen Krebsarten eine geringere Gesamtmutationslast (TMB) auf. Sarkome wiesen auch mehr CNV auf als die meisten Krebsarten, obwohl LMS im Allgemeinen weniger CNV aufwiesen als andere Sarkome mit komplexem Karyotyp. Wiederkehrende Mutationen in LMS wurden in TP53, ATRX und RB1 beobachtet [16]. Darüber hinaus waren MYOCD-Amplifikationen, PTEN-Deletionen/Mutationen und die AKT/mTOR-Signalweg-Aktivierung im Vergleich zu anderen Sarkom-Subtypen häufiger. Diese Analyse zeigte auch die genomischen Unterschiede zwischen STLMS und ULMS, die ein unterschiedliches klinisches Verhalten zeigen [30]. Obwohl STLMS und ULMS in Bezug auf die CNV ähnlich sind, unterscheiden sie sich signifikant in ihren Methylierungsprofilen und mRNA-Expressionssignaturen. Das ULMS wurde mit einer DNA-Schadensreaktionssignatur (DDR-Signatur) in Verbindung gebracht, während das STLMS eine HIF-1α-Signatur aufwies.

Zusätzliche Sequenzierungsstudien bestätigten auch wiederkehrende Veränderungen von TP53, RB1 und ATRX bei LMS [17, 20, 22]. Ein biallelischer Defekt von TP53 und RB1 tritt in 92% bzw. 94% der LMS-Fälle als Folge einer der beobachteten genomischen Veränderungen auf [20], was darauf hindeutet, dass der Verlust von TP53 und RB1 sowohl bei STLMS als auch bei ULMS im Wesentlichen universell ist. MED12-Mutationen treten ebenfalls sehr häufig auf, jedoch nur bei ULMS [21, 22]. CNV-Analysen aus diesen Studien bestätigten auch einige der ersten Ergebnisse aus aCGH-Studien. Sie zeigen wiederkehrende Verluste von Chromosomenregionen, die wichtige Tumorsuppressorgene wie PTEN (10q), RB1 (13q), CDH1 (16q) und TP53 (17p) betreffen, während die häufigsten Kopienzahlgewinne die Chromosomenregionen 17p11.2 (MYOCD) und 15q25-26 (IGF1R) betreffen [20, 22].

Genomische Untersuchungen haben bei 35% der LMS [20] Anzeichen von Chromothripsis gezeigt, einer massiven Umstrukturierung des Genoms, die während eines einzigen katastrophalen Ereignisses auftritt [31]. Ein Teil der bei LMS beobachteten komplexen Genome könnte daher auf Chromothripsis zurückzuführen sein. Darüber hinaus kommt es bei 55,1% der LMS zu einer Duplikation des gesamten Genoms, was zu Polyploidie führt [20]. Interessanterweise zeigen die Daten von gepaarten Primärtumor- und Metastasenproben eine vollständige Genomduplikation in den Metastasen, aber nicht im Primärtumor, was darauf hindeutet, dass die Genomduplikation zur Progression und Metastasierung beitragen kann [20]. In den metastasierten tetraploiden Proben wurden nur mutierte TP53- und RB1-Allele nachgewiesen, was darauf hindeutet, dass der Verlust von TP53- und RB1-Wildtyp-Allelen im Primärtumor ein Vorläuferereignis für die Metastasierung sein könnte [20]. Es wurde übereinstimmend gezeigt, dass Tetraploidie einen TP53-abhängigen Zellzyklusarrest auslöst, sodass der Verlust von TP53 wahrscheinlich für die Proliferation tetraploider Zellen notwendig ist [32]. Darüber hinaus ist Tetraploidie wahrscheinlich ein intermediärer Phänotyp, der den Verlust ganzer Chromosomen erlaubt, was zur Evolution des Krebsgenoms führt, einschließlich des Verlusts von Chromosomen mit kritischen Tumorsuppressoren und des Gewinns von Chromosomen mit Onkogenen, und die Progression verstärkt [33, 34].

Kürzlich durchgeführte, groß angelegte klinische Studien mit gezielter NGS von Foundation One (1493 LMS-Fälle) [35], Canis (751 LMS-Fälle) [18] und Memorial Sloan Kettering IMPACT (290 LMS-Fälle) [36] haben weitgehend ähnliche genomische Veränderungen ergeben. TP53-Veränderungen wurden bei 42–64% der STLMS und 41–68% der ULMS gefunden [18, 36]. Die Häufigkeit von Veränderungen im TP53-Signalweg in diesen gezielten Genpanels ist geringer als in einigen der oben genannten Studien, was möglicherweise auf die geringere Sensitivität der gezielten Genpanels zurückzuführen ist. Der PI3K-Signalweg war bei 20% der STLMS und 30% der ULMS verändert, wobei der Verlust von PTEN die häufigste Veränderung des Signalwegs war [36]. Darüber hinaus wurden bei 10% der STLMS und 24% der ULMS genetische Veränderungen im DDR-Signalweg, bei 27% der STLMS und 49% der ULMS im epigenetischen Signalweg und bei 48% der STLMS und 60% der ULMS im Zellzyklus nachgewiesen [36]. Aktive Fusionen wurden bei 1,9% der LMS gefunden. Die meisten davon waren TNS1-ALK-Fusionen [35], von denen angenommen wird, dass sie auf die derzeit verfügbaren ALK-Inhibitoren wie Alectinib und Brigatinib ansprechen.

Die Daten aus unserer Analyse der AACR-GENIE-Datenbank stimmen weitgehend mit den obigen Ergebnissen überein. Dieser Datensatz enthält 723 STLMS und 374 ULMS. Das am häufigsten mutierte Gen sowohl bei STLMS als auch bei ULMS war TP53 mit Mutationen in 49,5% bzw. 53,7% der Fälle (Abb 1A). ATRX-Mutationen waren bei ULMS häufiger als bei STLMS. Auch RB1-Mutationen waren sowohl bei STLMS als auch bei ULMS häufig. Die häufigste CNV war die RB1-Deletion, die bei ULMS häufiger auftrat (39,8% vs. 24,8% bei STLMS; Abb 1B). Insgesamt war die TMB niedrig (Abb 1C; Median 2,56 Mutationen/Megabase). Eine hohe TMB (> 10 Mutationen/Megabase) wurde bei 9,7% der STLMS und 6,5% der ULMS gefunden, verglichen mit 5,6% bei allen Sarkomen in der GENIE-Datenbank (Abb 1C). Nimmt man alle diese Veränderungen zusammen und bewertet ihre klinische Relevanz mithilfe von OncoKB, einer Wissensdatenbank für die Präzisionsonkologie, die Empfehlungen unterschiedlicher Stärke auf der Grundlage der in der Literatur berichteten Evidenz liefert, stellt man fest, dass 32,6% der STLMS und 43,6% der ULMS potenziell relevante Veränderungen aufweisen (Abb 1D).

Die Transkriptom-Landschaft wurde ebenfalls in mehreren Studien untersucht (Zusammenfassung in Tab 2), und mehrere Studien haben unabhängig voneinander 3 verschiedene molekulare Untergruppen von LMS aus diesen Daten identifiziert. Eine der ersten Studien untersuchte die Profile von 40 LMS-Fällen und stellte fest, dass 11 von ihnen geclustert waren und eine auffällige Anreicherung muskelassoziierter Gene aufwiesen, während die übrigen 29 heterogener waren [39]. Eine nachfolgende Studie identifizierte 3 molekulare Untergruppen nach einer Genexpressionsanalyse von 51 LMS-Tumoren unter Verwendung von Microarrays [40]. Gruppe I bestand überwiegend aus STLMS und war definiert durch eine Anreicherung von muskelassoziierten Genen und mehr CNV, einschließlich Verlusten von 1p36.32 und 16q24. Gruppe II bestand ebenfalls überwiegend aus STLMS und war definiert durch eine Anreicherung von Genen, die mit dem Proteinstoffwechsel und der Regulation der Zellproliferation in Verbindung stehen. Gruppe III bestand zu etwa gleichen Teilen aus STLMS und ULMS und war durch eine Anreicherung von Genen gekennzeichnet, die mit der Entwicklung von Organen und Organsystemen, der Metallbindung, extrazellulären Proteinen, der Wundreaktion und ribosomalen Proteinen in Zusammenhang stehen. Die meisten dieser Proben waren unbehandelt (d.h. ohne neoadjuvante Bestrahlung oder Chemotherapie) und es gab keine Unterschiede in der Verteilung der zuvor behandelten Tumoren zwischen den Gruppen. Es gab auch keine Unterschiede im Alter der Patienten oder im Tumorgrad zwischen den Subtypen. Gruppe I konnte anhand von Genexpressionsdaten aus einer anderen LMS-Genexpressionsprofiling-Studie reproduziert werden, die Gruppen II und III jedoch nicht [41]. Dieselbe Autorengruppe validierte ihre Ergebnisse später anhand einer größeren Kohorte von 99 LMS-Fällen aus verschiedenen Einrichtungen und mittels Profiling durch 3’-Ende-RNA-Sequenzierung [42]. Auch in dieser Analyse wurden 3 Subtypen identifiziert. Die Autoren identifizierten eine Reihe von Markern auf der Grundlage der Immunhistochemie (IHC), einschließlich ACTG2, SLMAP, LMOD1, CFL2, MYLK und ARL4C, um die 3 Subtypen zu unterscheiden, und korrelierte diese dann mit den klinischen Ergebnissen in einer separaten Kohorte unter Verwendung eines klinisch annotierten Gewebe-Mikroarrays [42]. Es zeigte sich, dass Subtyp I mit einem besseren, Subtyp II mit einem schlechteren und Subtyp III mit einem mittleren krankheitsspezifischen Überleben (DSS) assoziiert war [42].

In der folgenden Studie wurden 49 LMS-Tumoren mittels RNA-Sequenzierung untersucht und wiederum 3 LMS-Untergruppen identifiziert [20]. Untergruppe 1 wurde durch die Expression von LMOD1 und Markern der glatten Muskulatur, erhöhte Differenzierung und eine Vermehrung der Thrombozytendegranulation, der Komplementaktivierung und metabolischer Gensignaturen definiert. Untergruppe 2 war definiert durch die Expression von ARL4C, Dedifferenzierung und erhöhte Muskelentwicklung und -funktion sowie Membranpotenzialregulation. Untergruppe 3 bestand hauptsächlich aus ULMS und wurde durch Gensignaturen zum Myofibrillenaufbau, zur Muskelfilamentaktion und zur Zell-Zell-Signalgebung definiert. Die Untergruppen 2 und 3 in dieser Studie ähnelten den Subtypen II bzw. I, die in einer früheren Studie [42] anhand einer erhöhten Expression von ARL4C oder CASQ2 bzw. LMOD1 identifiziert wurden.

Als nächstes analysierte die TCGA-Initiative die Ergebnisse aus einer Bulk-RNA-Sequenzierung und identifizierte die folgenden 3 molekularen Subtypen von LMS mit unterschiedlichen Transkriptom-Profilen und klinisch-pathologischen Eigenschaften: (1) den uterinen Subtyp, der mit einer schlechten Prognose assoziiert ist, (2) den Weichgewebesubtyp C1, der durch die 17p11.2-Deletion und DNA-Hypermethylierung gekennzeichnet und mit einer schlechten Prognose assoziiert ist, und (3) den Weichteilsubtyp C2, der durch eine entzündliche Genexpressionssignatur und niedrigere DNA-Methylierungswerte gekennzeichnet und mit einer besseren Prognose assoziiert ist [16].

In einer Studie der Toronto-Gruppe wurde die RNA-Sequenzierung von 51 LMS-Tumoren durchgeführt und mit 79 Transkriptomen aus der TCGA-Initiative integriert [24]. Auch in dieser Analyse wurden 3 verschiedene Subtypen identifiziert. Subtyp 1 umfasste LMS aus verschiedenen anatomischen Regionen, hatte eine höhere TMB und war mit einem schlechteren OS und DSS assoziiert. Subtyp 2 bestand hauptsächlich aus abdominalen LMS, die im Vergleich zu den anderen Subtypen mit einem besseren OS und DSS assoziiert waren. Subtyp 3 war überwiegend uterin, wies eine höhere TMB auf und war mit einem schlechteren OS und DSS assoziiert [24].

Die Integration dieser molekularen Subtypen in die allgemeine klinische Praxis steht noch aus. Eine Herausforderung besteht darin, die besten Marker für die Zuordnung von Tumoren zu einem LMS-Subtyp zu finden. Während jede der oben genannten Studien 3 verschiedene molekulare LMS-Subtypen beschreibt, stimmen die Gene, die diese Subtypen definieren, zwischen den Studien nicht vollständig überein. Diese Unterschiede müssen erklärt und abgeglichen werden, damit die Forschung vorankommt und die Subtypen in der klinischen Praxis sinnvoll eingesetzt werden können. Eine dieser spannenden potenziellen Anwendungen der molekularen Subtypen von LMS ist die Auswahl und Stratifizierung von Patienten für klinische Studien. Derzeit werden Patienten mit LMS in der Regel unabhängig von der anatomischen Lokalisation des LMS oder ihren genomischen Unterschieden gemeinsam in die gleichen Studien eingeschlossen, obwohl dies möglicherweise nicht sinnvoll ist, wenn sich die Biologie und die klinischen Ergebnisse der verschiedenen Subtypen unterscheiden. Es wird interessant sein zu sehen, wie in zukünftigen klinischen Studien diese molekularen Subtypen prospektiv einbezogen werden, um personalisierte Therapien für verschiedene LMS-Subtypen zu entwickeln.

Es gibt keine von der FDA zugelassenen zielgerichteten Therapien speziell für LMS. Pazopanib, ein Tyrosinkinase-Inhibitor (TKI) mit hoher Affinität zu VEGFR, PDGFR, KIT und FGFR [43], ist von der FDA für fortgeschrittene Weichteilsarkome, einschließlich LMS, die zuvor eine Chemotherapie erhalten haben, zugelassen. Dies basiert auf den Ergebnissen der PALETTE-Studie, die zeigte, dass Pazopanib das mediane progressionsfreie Überleben (mPFS; 4,6 vs. 1,6 Monate unter Placebo) signifikant verlängerte und einen klinischen Nutzen von 73% (6% partielles Ansprechen und 67% stabile Erkrankung unter Pazopanib) versus 38% (nur stabile Erkrankung unter Placebo) zeigte [44]. Speziell bei ULMS zeigte Pazopanib ein mPFS von 3,0 Monaten, ein OS von 17,5 Monaten und eine objektive Ansprechrate (ORR) von 11% [45]. Dazu gehören Pembrolizumab und Dostarlimab bei Tumoren mit hoher Mikrosatelliteninstabilität (MSI) oder TMB [46, 47], die BRAF/MEK-Inhibitoren Dabrafenib plus Trametinib bei BRAF-V600E-mutierten Tumoren, der RET-Inhibitor Selpercatinib bei Tumoren mit RET-Fusionen [48] und NTRK-TKI wie Entrectinib und Larotrectinib bei NTRK-Fusionen [49]. Wie oben beschrieben, treten diese Veränderungen bei LMS jedoch nur selten auf. Nach den Daten der GENIE-Datenbank haben 9,7% der STLMS und 6,5% der ULMS einen erhöhten TMB-Wert (Abb 1). Bei den anderen OncoKB-Level-1-Veränderungen (von der FDA anerkannter Biomarker, der das Ansprechen auf ein von der FDA zugelassenes Medikament vorhersagt) gab es nur 1 ULMS-Fall mit BRAF-V600E, 1 ULMS-Fall mit RET-Fusion und 1 ULMS-Fall mit NTRK-Fusion (Zusatzinformation Tab. S1). Bei den Level-2-Mutationen (ein vom NCCN empfohlener Standard-Biomarker, der das Ansprechen auf ein von der FDA zugelassenes Medikament vorhersagt) war die BRCA2-Mutation mit 7 ULMS-Fällen am häufigsten vertreten.

Eine Hormontherapie, die auf Östrogen- und Progesteronrezeptoren (ER und PR) abzielt, wurde ebenfalls zur Behandlung von LMS, insbesondere ULMS, eingesetzt [50‒52]. Dies beruht auf der Erkenntnis, dass 25–60% bzw. 35–65% der ULMS ER bzw. PR exprimieren [53‒57]. Eine 1-armige Phase-2-Studie mit dem Aromatasehemmer Letrozol behandelte 27 Patientinnen mit fortgeschrittenem ULMS und zeigte ein 12-Wochen-PFS von 50%. Das beste Ansprechen war eine stabile Erkrankung bei 54%, und die mediane Behandlungsdauer betrug 2,2 Monate [59]. Zum Beispiel zeigte eine retrospektive Studie mit 16 metastasierten ER-positiven ULMS-Patientinnen, die mit Aromatasehemmern behandelt wurden, einen klinischen Nutzen bei 10 Patientinnen (komplettes Ansprechen, partielles Ansprechen oder stabile Erkrankung für mindestens 6 Monate), wobei der Nutzen bei niedriggradiger Erkrankung größer war als bei hochgradiger Erkrankung (mPFS 20 vs. 11 Monate) [50]. Im Allgemeinen ist der Erfolg dieser Hormontherapien jedoch begrenzt, die Qualität der Daten, die sie stützen, ist schlecht, und diese Substanzen werden vor allem in Sarkomzentren immer seltener eingesetzt. Dennoch könnten diese Behandlungen bei niedriggradigen ULMS eine gewisse Rolle spielen, da eine retrospektive Studie mit 27 Patienten eine partielle Ansprechrate von 52% und eine stabile Erkrankung bei 37% zeigte, ohne dass ein mPFS erreicht wurde [60].

Wie bereits erwähnt, umfasst die Behandlung des rezidivierten oder metastasierten LMS in der Regel eine zytotoxische Chemotherapie. In der klinischen Praxis gibt es jedoch keine Biomarker, die das Ansprechen auf eine Chemotherapie bei LMS vorhersagen können. Angesichts der bescheidenen Ansprechraten der Kombinationschemotherapie (20–30%) im Vergleich zur Toxizität (z.B. Neutropenie Grad 3–4 bei 43% mit Doxorubicin plus Ifosfamid) [8] wäre ein prädiktiver Biomarker ideal, um unnötige Toxizität bei Patienten zu vermeiden, die wahrscheinlich nicht von der Chemotherapie profitieren würden.

Individuelle Unterschiede in der pharmakologischen Reaktion auf eine Chemotherapie sind eine häufige Ursache für die Morbidität von Patienten. Pharmakogenomische Biomarker sind typischerweise genetische Varianten in Stoffwechselenzymen, Membrantransportern oder Wirkstofftargets, die das Ansprechen auf Medikamente vorhersagen können. Einige dieser Biomarker sind auch für LMS verfügbar. So ist z.B. eine erhöhte Expression des Nukleosidtransporters ENT1 mit einem erhöhten Ansprechen auf Gemcitabin bei LMS assoziiert [61]. Darüber hinaus waren eine niedrige Genexpression von BRCA1 und eine erhöhte Genexpression von XPG mit einem besseren Ansprechen auf Trabectedin bei fortgeschrittenen Sarkomen assoziiert, wobei in dieser Kohorte von 245 Patienten 17,5% STLMS und 7,5% ULMS hatten [62]. Weitere Arbeiten sind erforderlich, um pharmakogenomische Biomarker zu identifizieren und in die aktuelle klinische Praxis bei LMS zu implementieren sowie diese Art der Biomarkeranalyse in zukünftige Studien zur Arzneimittelentwicklung zu integrieren.

Die DDR ist ein komplexes, koordiniertes Netzwerk von Signalwegen, die dazu dienen, verschiedene Schäden an unserer DNA zu reparieren. DNA-Schäden sind entscheidend für die Mutagenese, die die Entwicklung der meisten Krebsarten vorantreibt. Diese Signalwege werden zur Behandlung vieler Krebsarten genutzt. Die homologe Rekombination (HR) ist eine Art von DDR, die doppelsträngige DNA-Brüche repariert. Sie wird so genannt, weil sie einen homologen DNA-Abschnitt als Vorlage für die DNA-Reparatur verwendet, was eine zuverlässige Reparatur von DNA-Doppelstrangbrüchen ermöglicht. Die Gene BRCA1 und BRCA2 sind für die HR essenziell, und BRCA1/2-Mutationen sind mit vermehrten Doppelstrangbrüchen assoziiert [63]. Personen mit Keimbahnmutationen in BRCA1/2 sind prädisponiert für verschiedene Krebsarten, insbesondere Brust-, Eierstock- und Prostatakrebs [64]. Veränderungen der HR haben wichtige therapeutische Implikationen. Insbesondere wurde eine synthetische Letalität durch BRCA1/2-Veränderungen beim Ovarialkarzinom und die Hemmung der Poly(ADP-Ribose)-Polymerase 1 (PARP1; Abb. 2) nachgewiesen [65‒67]. PARP1 ist an der Reparatur von Einzelstrangbrüchen beteiligt. Ursprünglich wurde angenommen, dass die synthetische Letalität zwischen PARP1-Inhibitoren und HR-Mangel darin besteht, dass die PARP1-Inhibition zu mehr Einzelstrangbrüchen führt, die wiederum zu replikationsassoziierten Doppelstrangbrüchen führen. Der wahre Mechanismus ist wahrscheinlich, dass PARP1 an blockierten Replikationsgabeln akkumuliert und in HR-defizienten Zellen überaktiviert wird [68]. Diese Erkenntnis der synthetischen Letalität hat dazu geführt, dass PARP-Inhibitoren wie Olaparib, Rucaparib, Niraparib und Talazoparib zur Behandlung von Tumoren mit BRCA1/2-Mutationen und anderen Genen des HR-Signalwegs eingesetzt werden (Abb 2). HR-Mutationen wurden auch bei anderen malignen Erkrankungen wie Pankreas- und Urothelkarzinomen mit einer erhöhten Platinsensitivität in Verbindung gebracht [69, 70]. BRCA1/2-Mutationen werden bei ULMS häufiger beobachtet, mit einer berichteten Inzidenz von 10–22% bei ULMS gegenüber 1–11% bei STLMS [18, 71]. Darüber hinaus zeigten die Daten der IMPACT-Tumorprofiling-Studie, dass 20% der LMS eine onkogene DDR-Genveränderung aufwiesen, darunter 25% der ULMS und 14% der STLMS, und dass 18% der ULMS und 10% der STLMS eine spezifische Veränderung in einem HR-assoziierten Gen aufwiesen [72]. Die am häufigsten veränderten DDR-Gene waren BRCA2 (7%), RAD51B (4%) und ERCC5 (2%). Diese Patienten mit HR-defizienten Tumoren, insbesondere mit nicht BRCA1/2-mutierten Tumoren, hatten im Vergleich zu Patienten ohne DDR-Genveränderungen ein schlechteres Outcome [72]. In einer anderen Studie wurden höhere Raten von schädlichen Mutationen in HR-Komponenten gefunden, darunter BRCA2 (53%), ATM (22%), CHEK1 (22%), XRCC3 (18%), CHEK2 (12%), BRCA1 (10%) und RAD51 (10%) [20]. In einer anderen Kohorte von 58 ULMS, die mittels Ganzexom- oder Ganzgenomsequenzierung auf HR-Defizite getestet wurden, wiesen 5 (8,6%) ein HR-Defizit auf, und alle 5 wurden mit PARP-Inhibitoren behandelt [73]. 2 von 3 Patienten mit reifem klinischem Follow-up erreichten ein komplettes Ansprechen oder ein anhaltendes partielles Ansprechen mit anschließender Zugabe von Platin zum PARP-Inhibitor bei leichter Progression nach initialem partiellem Ansprechen unter dem PARP-Inhibitor. In einer anderen Studie wurden BRCA1-Mutationen bei 0 von 41 untersuchten LMS-Fällen, BRCA2-Mutationen bei 11,1% der STLMS und 23% der ULMS gefunden [18]. In den Daten des GENIE-Datensatzes wurden BRCA2-Mutationen bei 2,2% der LMS gefunden (Zusatzinformation Tab. S1); andere verwertbare Veränderungen in HR-assoziierten Genen wurden in dieser Kohorte nicht gefunden.

ATM ist eine Kinase, die auch an der Reparatur von Doppelstrangbrüchen durch Phosphorylierung verschiedener Substrate, einschließlich BRCA, CHEK1, CHEK2 und TP53, beteiligt ist. ATM-Veränderungen wurden in 16% der LMS-Fälle gefunden [22], und ein Verlust der ATM-Expression wurde durch IHC in 55% der LMS-Fälle nachgewiesen [73]. In einer anderen Studie wurden ATM-Mutationen bei 3,9% der STLMS und 2,4% der ULMS gefunden [18]. In der GENIE-Datenbank weisen 1,4% der STLMS und 2,1% der ULMS pathogene und potenziell übertragbare ATM-Mutationen auf (Zusatzinformation Tab. S1). Präklinische Studien haben gezeigt, dass DDR-Veränderungen, wie der Funktionsverlust von ATM, Tumoren für Inhibitoren von ATR, einer weiteren Kinase, die an der DDR, insbesondere an der Einzelstrangbruchreparatur beteiligt ist, sensibilisieren können [74]. Klinische Studien mit ATR-Inhibitoren bei Patienten, die anhand von Biomarkern ausgewählt wurden, sind im Gange, wurden aber noch nicht in LMS untersucht.

Mismatch-Reparatur (MMR) ist eine Form der DDR, die auf Basenfehlpaarungen und Insertions-/Deletionsschleifen abzielt [75]. Zellen, denen die MMR fehlt, sind nicht in der Lage, diese Fehlpaarungen zu reparieren und entwickeln spontane Mutationen mit einer viel höheren Rate. Keimbahnveränderungen in MMR-Genen (MLH1, MSH2, MSH6 und PMS2) verursachen das Lynch-Syndrom. Im Allgemeinen sind Sarkome nicht mit dem Lynch-Syndrom assoziiert, obwohl einige wenige Fälle von Lynch-assoziiertem LMS in der Literatur beschrieben sind [76]. In einer Studie zu MMR-Defekten (dMMR) oder MSI wiesen nur 1 von 25 ULMS und 0 von 40 STLMS dMMR oder MSI auf [77].

In einigen klinischen Studien wurde versucht, die Schwächen der DDR bei LMS auszunutzen. In der Phase-1-Studie TOMAS wurde Trabectedin in Kombination mit dem PARP-Inhibitor Olaparib bei fortgeschrittenen Sarkomen untersucht. Von den 15 LMS-Patienten, die an dieser Studie teilnahmen, hatten 5 einen anhaltenden klinischen Nutzen von mehr als 5 Monaten [78]. Die TOMAS2-Studie untersuchte diese Kombination im Vergleich zu Trabectedin allein bei fortgeschrittenen Sarkomen und schloss 29 Patienten mit LMS (15 STLMS, 14 ULMS) ein [79]. Das mPFS war mit 3,9 versus 2,9 Monaten nicht statistisch signifikant unterschiedlich, und 20% der mit der Kombination behandelten Patienten wurden länger als 1 Jahr behandelt. Ein weiteres Beispiel ist das NCI-Protokoll 10250, eine aktuelle Phase-2-Studie zu Olaparib in Kombination mit Temozolomid bei fortgeschrittenem ULMS, an der 22 vorbehandelte Patienten teilnahmen und die eine ORR von 27% und ein mPFS von 6,9 Monaten zeigte [80]. Der Nutzen schien bei Patienten mit Tumoren mit schädlichen HR-assoziierten Genveränderungen größer zu sein.

Präklinische Daten und frühe klinische Studien weisen darauf hin, dass PARP-Inhibitoren in Kombination mit einer Immuntherapie synergistisch wirken [81]. Dies wurde in der Phase-II-Studie JAVELIN-PARP mit Avelumab in Kombination mit Talazoparib getestet, die höhere Ansprechraten bei BRCA-Mutation-positiven als bei BRCA-Mutation-negativen Tumoren zeigte, obwohl Sarkome nicht in die Studie eingeschlossen waren [82]. Speziell für Sarkome untersuchte die DAPPER-Studie den Anti-PD-L1-Antikörper Durvalumab in Kombination mit entweder Olaparib oder Cediranib (VEGF-TKI) bei 25 Patienten der LMS-Kohorte [83]. Es wurde kein Ansprechen beobachtet, obwohl 7 Patienten (30,4% der auswertbaren Patienten) eine stabile Erkrankung aufwiesen und das mPFS in der Olaparib- bzw. Cediranib-Gruppe 9 bzw. 4 Monate betrug. Es wird interessant sein, neue Inhibitoren des DDR-Signalwegs bei LMS zu untersuchen, sowohl allein als auch in durchdachten Kombinationen, z.B. mit Immuntherapie.

Der PI3K-Signalweg ist einer der wichtigsten und am häufigsten gestörten Signalwege bei Krebs. Der PI3K/PTEN/AKT/mTOR-Signalweg ist eine komplexe Kaskade von Phosphorylierungen und Dephosphorylierungen durch Kinasen und Phosphatasen. Die Aktivierung des Signalwegs beginnt mit der Bindung eines Zelloberflächenrezeptors, wenn z.B. ein extrazellulärer Wachstumsfaktor an eine Rezeptor-Tyrosinkinase bindet (Abb 3A). Der Signalweg kann auch durch Mutationen im Rezeptor oder in nachgeschalteten Signalkomponenten aktiviert werden. PI3K sind eine Familie von Lipidkinasen, die Phospholipide phosphorylieren. Nach Aktivierung und Autophosphorylierung einer Rezeptor-Tyrosinkinase an der Zellmembran wird die PI3K an die Membran rekrutiert und bindet an den Phosphotyrosinrest auf dem Wachstumsfaktorrezeptor. Dies führt zu einer allosterischen Aktivierung der PI3K, die ein nahe gelegenes Phospholipid phosphoryliert und PIP2 zu PIP3 katalysiert. Dies führt zur Rekrutierung und Aktivierung von AKT, eine Kinase, die eine Reihe von Targets phosphoryliert, die am Metabolismus, der Zellzyklusregulation und der Apoptosehemmung beteiligt sind [84]. PTEN ist eine Phosphatase, die den Signalweg durch Dephosphorylierung des PI3K-Ziels PIP3 negativ reguliert (Abb 3A). PTEN hat sich in vielen verschiedenen Zusammenhängen als Tumorsuppressor erwiesen, der das Zellwachstum hemmt und die Apoptoseempfindlichkeit erhöht [85]. Der mTOR-Komplex 1 (mTORC1) reguliert die Bildung des eIF4F-Komplexes (eIF4F = eukaryotischer Initiationsfaktor 4F), der die Translation von mRNAs antreibt, die für die Zellproliferation wichtig sind. mTORC1 ist ein Rapamycin-Target und eine Serin/Threonin-Kinase, die ubiquitär in menschlichen Zellen exprimiert wird. Sie spielt eine wichtige Rolle bei der Weiterleitung von Membransignalen an nachgeschaltete Ziele, was zu erhöhtem Metabolismus und höherer Autophagie, Invasion und Metastasierung führt [86].

Wie bereits erwähnt, haben genomische Profilstudien bei LMS gezeigt, dass in der Region auf Chromosom 10, in der PTEN liegt, immer wieder Verluste auftreten [87, 88]. Daten aus dem GENIE-Datensatz zeigen PTEN-Veränderungen bei 10% der STLMS und 16% der ULMS, wobei die meisten dieser Veränderungen Deletionen sind (Zusatzinformation Tab. S1). Andere Studien fanden ebenfalls PTEN-Veränderungen in 4,4–75% der LMS, abhängig von der Art der Veränderung und der Analyse [16‒19, 89]. Darüber hinaus wurde in LMS-Proben eine Aktivierung des PI3K/AKT/mTOR-Signalweges durch erhöhte Spiegel von phosphorylierter AKT nachgewiesen, und die Deletion von Pten in der glatten Muskulatur führt bei Mäusen zu Hyperplasie der glatten Muskelzellen und LMS [90].

Die Aktivität des PI3K/AKT/mTOR-Signalwegs wurde bei verschiedenen Krebsarten und in verschiedenen Behandlungskontexten als treibende Kraft für Therapieresistenz beschrieben [65]. Der Verlust von PTEN wurde bei gastrointestinalen Stromatumoren mit einer Resistenz gegenüber TKI in Verbindung gebracht [91]. Der Verlust von PTEN wurde mit einer erhöhten Expression immunsuppressiver Zytokine und einer Resistenz gegen Immuntherapie in Verbindung gebracht, auch bei ULMS [92]. Die Behandlung mit einem selektiven Inhibitor von PI3Kβ, einer PI3K-Isoform, die die AKT-Aktivität in Krebszellen aktivieren kann, aber für die T-Zell-Rezeptor (TCR)-Aktivierung und -Signalisierung nicht erforderlich ist, verbesserte die Wirksamkeit sowohl von Anti-PD-1 als auch von Anti-CTLA-4 in einem Modell mit PTEN-depletierten Melanomzellen [93]. Darüber hinaus hemmt der Verlust von PTEN die Autophagie, wodurch die T-Zell-vermittelte Abtötung reduziert wird, und eine erhöhte Expression von Autophagie-Genen stellt die Empfindlichkeit gegenüber der T-Zell-vermittelten Abtötung wieder her [93]. Da die Rolle der Autophagie und der Autophagie-Inhibitoren komplex, umstritten und wahrscheinlich kontextabhängig ist, wird es wichtig sein, diese Ergebnisse in LMS-Modellen zu validieren. Zusammenfassend kann gesagt werden, dass der Verlust von PTEN ein Mechanismus für die Resistenz gegen verschiedene Therapien bei LMS sein könnte und dass die Hemmung dieses Signalwegs weitere Untersuchungen rechtfertigt.

Inhibitoren dieses PI3K/AKT/mTOR-Signalwegs sind für die Krebstherapie zugelassen. Insbesondere Rapamycin-Derivate wie Everolimus werden bei Brustkrebs und neuroendokrinen Tumoren eingesetzt [94]. Für LMS werden diese Inhibitoren jedoch weiterhin aktiv untersucht. Eine Phase-3-Studie mit dem mTOR-Inhibitor Ridafarolimus im Vergleich zu Placebo bei 702 stark vorbehandelten, fortgeschrittenen Knochen- und Weichteilsarkomen zeigte eine klinische Benefitrate (komplettes Ansprechen, partielles Ansprechen oder stabile Erkrankung für mindestens 16 Wochen) von 40,6% gegenüber 28,6% und ein mPFS von 17,7 gegenüber 14,6 Wochen mit Placebo [95]. Die LMS-Kohorte zeigte ähnliche Ergebnisse wie die anderen Subtypen in der Studie. Ein möglicher Grund für den begrenzten Erfolg von mTOR-Inhibitoren ist, dass eine solche Hemmung eine negative Rückkopplungsschleife erzeugt, die durch mTORC2 vermittelt wird [96]. In humanen LMS-Zelllinien konnte gezeigt werden, dass die Zugabe eines dualen PI3K- und mTOR-Inhibitors diese negative Rückkopplungsschleife unterdrückt, aber auch die Aktivität des ERK-Signalwegs erhöht [97]. Die Zugabe eines MEK-Inhibitors führte zu einer Synergie mit der PI3K/mTOR-Inhibition [97], was diese Kombination als mögliche Strategie nahelegt (Abb 3B).

Es gibt weitere Möglichkeiten, diesen Signalweg bei LMS zu blockieren. Erstens könnte die Hemmung der PI3Kβ-Isoform die PI3K-Signalübertragung in Tumorzellen hemmen und gleichzeitig die Antitumor-Immunität aufrechterhalten [93]. Zweitens wurden die Gene für die Nemo-ähnliche Kinase (NLK), die Polo-ähnliche Kinase 4 (PLK4) und die TTK (auch als MPS1 bekannt) in synthetischen letalen Screens in PTEN-defizienten Krebszellen identifiziert und könnten weitere Untersuchungen in LMS rechtfertigen [98].

Die Mikroumgebung von LMS besteht hauptsächlich aus Makrophagen und T-Zellen [99]. Tumor-assoziierte Makrophagen fallen im Allgemeinen in ein Spektrum zwischen proinflammatorischen M1-Makrophagen und immunsuppressiven M2-Makrophagen. M1-Makrophagen fördern bevorzugt die Th1-Effektorantwort und exprimieren hohe Mengen an TNF, iNOS und MHC-Klasse II. Sie können Krebszellen, Bakterien und andere Mikroben phagozytieren und zerstören. M2-Makrophagen werden durch Th2-Zytokine wie IL-4 und IL-13 stimuliert und exprimieren Arginase-1 (ARG1), IL-10, CD163, CD204 oder CD206 [100]. Die Mehrheit der Makrophagen in der LMS-Mikroumgebung hat den M2-Phänotyp, wie die Mehrheit der CD14+ Zellen zeigt, die den M2-Marker CD163 in der IHC-Analyse von LMS mitexprimieren, und 61% der LMS zeigen eine Infiltration von mehr als 20% durch diese M2-Makrophagen [99]. Dies bleibt in der metastatischen Tumormikroumgebung von LMS weitgehend erhalten [99]. Klinisch war eine höhere M2-Makrophagen-Infiltration in LMS mit einem schlechteren OS und DSS assoziiert [99, 101].

Das Ansprechen auf eine Immuntherapie bei LMS war bisher begrenzt und die Rolle der Immuntherapie bei LMS muss besser definiert werden. Eine der Herausforderungen ist die geringe Anzahl von Patienten, die in 1-armige Studien mit verschiedenen Kombinationen aufgenommen wurden, was es schwierig macht, eine spezifische Strategie von Interesse oder einen prädiktiven Biomarker/eine molekulare Untergruppe zu definieren. Eine Phase-2-Studie mit dem Anti-PD-1-Antikörper Nivolumab bei 12 Patienten mit fortgeschrittenem ULMS zeigte kein Ansprechen und ein mPFS von 1,8 Monaten [102]. In der SARCO28-Studie wurde ein weiterer Anti-PD-1-Wirkstoff, Pembrolizumab, bei fortgeschrittenen Sarkomen untersucht. 10 Patienten mit LMS wurden in die Studie eingeschlossen, und auch hier wurde kein klinisches Ansprechen beobachtet [103]. In der Studie Alliance A091401 zu Ipilimumab plus Nivolumab im Vergleich zu Nivolumab-Monotherapie sprachen 2 von 14 LMS-Patienten im Ipilimumab-plus-Nivolumab-Arm (1 STLMS, 1 ULMS) und 1 von 15 LMS-Patienten im Nivolumab-Arm (STLMS) an [104]. Immuncheckpoint-Inhibitoren der nächsten Generation werden ebenfalls untersucht. So wird in der Studie C-800-01 der Fc-basierte Anti-CTLA-4-Antikörper Botensilimab in Kombination mit dem Anti-PD-1-Antikörper Balstilimab untersucht [105]. Die Sarkom-Kohorte umfasste 41 Patienten, davon 16 mit LMS (13 STLMS, 3 ULMS). Die ORR betrug 20%, der klinische Nutzen 27% und das 6-Monats-PFS 40%. 2 der 16 LMS-Patienten (12,5%) hatten ein partielles Ansprechen. Eine Sarkom-Erweiterungskohorte wird derzeit rekrutiert. Die Kombination von Chemotherapie und Immuntherapie wird ebenfalls untersucht, bisher jedoch mit begrenztem Erfolg. Die GEMMK-Studie untersuchte die Kombination Gemcitabin plus Pembrolizumab und schloss 19 Patienten mit LMS ein, von denen nur 1 Patient ein partielles Ansprechen zeigte (ORR 5%) [106, 107]. Eine Phase-II-Studie mit Eribulin plus Pembrolizumab schloss 19 Patienten mit LMS (8 STLMS, 11 ULMS) ein und zeigte ein partielles Ansprechen (ORR 5,3%) mit einem mPFS von 11,1 Wochen [108]. Die ImmunoSarc2-Studie untersuchte Doxorubicin und Dacarbazin plus Nivolumab in der Erstlinientherapie des fortgeschrittenen LMS [109]. Die ORR betrug 56,2% (9 von 16 Patienten mit partiellem Ansprechen) und das mPFS 8,7 Monate. Eine weitere Studie untersucht die Kombination von Gemcitabin und Docetaxel mit dem Anti-PD-1-Antikörper Retifanlimab beim fortgeschrittenen Weichteilsarkom [110]. 10 Patienten mit LMS wurden in die Studie aufgenommen und 3 zeigten ein partielles Ansprechen (ORR 33%). Die NitraSarc-Studie untersuchte die Kombination von Nivolumab und Trabectedin beim fortgeschrittenen Sarkom [111]. 28 Patienten mit LMS wurden in die Studie eingeschlossen (63%), und das PFS nach 6 Monaten für die gesamte Kohorte (einschließlich Liposarkome) betrug 47,6%. In einer letzten Studie zur Kombination von Chemotherapie und Immuntherapie wurde Doxorubicin mit dem Anti-CTLA-4-Antikörper Zalifrelimab und dem Anti-PD-1-Antikörper Balstilimab kombiniert [112]. 1 der 9 Patienten mit LMS zeigte ein partielles Ansprechen, die Studie läuft noch. Schließlich wurde die Immuntherapie auch mit zielgerichteten Therapien kombiniert. So wird in einer 1-armigen Phase-2-Studie die Kombination von Pembrolizumab mit dem VEGF-TKI Axitinib bei fortgeschrittenen Sarkomen untersucht [113]. 2 Patienten mit STLMS und 4 Patienten mit ULMS nahmen an der Studie teil. 1 Patient mit STLMS zeigte ein partielles Ansprechen und 1 weiterer Patient mit STLMS war über 6 Monate stabil, bevor er die Studie wegen Toxizität abbrach. In ähnlicher Weise wurde die Kombination des VEGF-TKI Lenvatinib mit Pembrolizumab bei fortgeschrittenen Sarkomen untersucht, darunter 10 LMS [114]. Bei diesen 10 LMS-Patienten zeigte sich kein Ansprechen, obwohl 60% eine stabile Erkrankung hatten und das mPFS bei 17,9 Wochen lag. Eine weitere Studie untersuchte den TKI Cabozantinib in Kombination mit Nivolumab und Ipilimumab im Vergleich zu Cabozantinib allein bei fortgeschrittenen Sarkomen, darunter 54 Patienten mit LMS [115]. Das LMS war die Histologie mit der höchsten Ansprechrate. Die ORR betrug 11% (vs. 6% für Cabozantinib allein), die Krankheitskontrollrate 80% (vs. 42%) und das mPFS 5,4 Monate (vs. 3,8 Monate).

Es gibt mehrere mögliche Erklärungen für das bisher unzureichende Ansprechen auf eine Immuntherapie bei LMS. Erstens haben LMS im Allgemeinen niedrigere TMB-Werte als Karzinome, was bei vielen anderen Krebsarten mit einem schlechteren Ansprechen auf Immuntherapie in Verbindung gebracht wurde [116, 117]. Darüber hinaus gibt es Mutationen und andere Mechanismen, wie den oben erwähnten häufigen Verlust von PTEN bei LMS, die eine Umgehung der Immunabwehr begünstigen. Eine PTEN-Mutation oder -Deletion wurde mit einer Immuntherapie-Resistenz beim metastasierten ULMS in Verbindung gebracht [92].

CD47 ist ein Oberflächenrezeptor, der von Tumorzellen exprimiert wird und SIRPα auf Phagozyten wie Makrophagen und dendritischen Zellen bindet, wodurch die Phagozytose der Makrophagen gehemmt wird (Abb 4A) [118]. Die Expression von CD47 wurde bei verschiedenen Krebsarten, einschließlich LMS, nachgewiesen [119]. Präklinische Modelle haben gezeigt, dass Anti-CD47-Antikörper die Erkennung und Phagozytose von Tumorzellen durch Makrophagen wiederherstellen können, auch in Xenotransplantaten von LMS-Zelllinien (Abb 4B) [119]. In diesen Xenotransplantationsexperimenten verhinderte die Anti-CD47-Behandlung sowohl das Wachstum des Primärtumors als auch die Entwicklung einer metastatischen Erkrankung [119]. In einer Phase-I/II-Studie mit einem neuartigen CD47-Decoy-Rezeptor (TTI-621) in Kombination mit Doxorubicin bei LMS konnte bei 5 von 20 auswertbaren Patienten ein partielles Ansprechen (ORR 25%) beobachtet werden [120, 121]. Leider wurde die weitere Entwicklung dieser Substanz und anderer CD47-Inhibitoren gestoppt, da bei mehreren anderen Krebsarten kein klinischer Nutzen nachgewiesen werden konnte.

Es gibt weitere Makrophagen-Immunkontrollpunkte und -wege, die für die Behandlung von LMS genutzt werden könnten. Zum Beispiel ist CSF1 ein Makrophagen-Chemoattraktor, der von LMS-Zellen exprimiert wird und mit der Makrophageninfiltration bei LMS in Verbindung gebracht wird, sodass ein Angriff auf die CSF1-Achse bei LMS sinnvoll sein könnte [122]. Da sich gezeigt hat, dass die CSF1-Expression die PD-L1-Expression in Makrophagen hochreguliert [123], wurde bei fortgeschrittenen soliden Tumoren der CSF-1R-blockierende Antikörper Emactuzumab mit dem Anti-PD-L1-Antikörper Atezolizumab kombiniert. In der Sarkom-Kohorte zeigte 1 von 17 Patienten (ORR 5,9%) ein partielles Ansprechen [124]. Darüber hinaus ist die CD39/CD73-Achse ein wichtiger Regulator der angeborenen und adaptiven Immunität in der Mikroumgebung des Tumors. Beide Enzyme sind an der Produktion von Adenosin beteiligt, das die reichlich vorhandenen Adenosinrezeptoren auf Makrophagen aktiviert und die Phagozytose der Makrophagen hemmt [125, 126]. CD39- und CD73-Inhibitoren werden für die Behandlung von soliden Tumoren untersucht. Schließlich ist die CCL2-CCR2-Achse wichtig für die Chemotaxis von Monozyten in die Mikroumgebung des Tumors, was für die Behandlung anderer Krebsarten genutzt wird. Verschiedene Zelltypen wie Tumorzellen und Endothelzellen sezernieren CCL2, das an den CCR2-Rezeptor auf Monozyten bindet und deren Rekrutierung und Differenzierung zu Makrophagen fördert. Inhibitoren dieser Interaktion werden bei soliden Tumoren untersucht [127].

Eine mögliche Behandlungsstrategie zur Überwindung der durch die PTEN-Mutation verursachten Resistenz wäre die Kombination einer Immuntherapie, z.B. Anti-CD47, mit einem AKT/mTOR-Signalweg-Inhibitor. Ein mögliches Problem bei dieser Strategie ist, dass bestehende mTOR-Signalweg-Inhibitoren wie Everolimus den mTOR-Signalweg in T-Zellen hemmen und immunsuppressiv wirken können [128]. Die PI3Kβ-Isoform kann jedoch die AKT-Aktivität in Tumoren mit PTEN-Verlust regulieren und ist für die Aktivierung des TCR-Signalwegs nicht erforderlich [129, 130]. Weitere Arbeiten sind notwendig, um diesen Signalweg zu optimieren und gleichzeitig die Antitumor-Immunität zu erhalten.

Zukünftige Arbeiten zur Mikroumgebung des LMS als Ziel werden sich auf mehrere Bereiche konzentrieren. Erstens müssen angesichts der Dominanz von Makrophagen in der LMS-Mikroumgebung weitere Anstrengungen unternommen werden, um diese Makrophagenachse zu adressieren. Der Einsatz von Makrophagen in der Krebstherapie ist ein zweischneidiges Schwert: Einerseits können Makrophagen die Tumorprogression fördern und die Immunerkennung unterdrücken, andererseits können sie Krebszellen phagozytieren [131]. Als nächster Schritt können verschiedene Kombinationen von Immuntherapien getestet werden, um die Antitumor-Immunität zu verstärken [6]. So wäre es beispielsweise interessant, Makrophagen-gerichtete Medikamente (z.B. Anti-CD47 oder Anti-CSF-1R) mit T-Zell-Immuncheckpoint-Inhibitoren (z.B. Anti-PD-1) zu kombinieren, um synergistische Effekte zu testen, da die Phagozytose durch Makrophagen und die anschließende Antigenpräsentation an T-Zellen die T-Zell-vermittelte Tumorimmunität verstärken kann [132].

Unter Epigenetik versteht man Veränderungen der chemischen Struktur des Chromatins, die nicht mit Veränderungen der kanonischen Nukleotidsequenz einhergehen. Dazu gehören DNA-Modifikationen wie die DNA-Methylierung, die häufig die Transkription reduziert, oder posttranslationale Modifikationen der Histonproteine, um die die DNA gewickelt ist. Diese Modifikationen verändern den Grad der Öffnung lokaler Chromatinregionen und regulieren die Genexpression. Es wird zunehmend anerkannt, dass Sarkome wie das LMS epigenetische Erkrankungen sind [133].

ATRX ist eine Komponente des SWI/SNF-Chromatinmodifikationskomplexes, der vielfältige Funktionen hat und das Epigenom auf unterschiedliche Weise regulieren kann. ATRX ist eines der am häufigsten veränderten Gene bei LMS, wobei Funktionsverlust-Mutationen bei ∼20% der STLMS und ∼30% der ULMS gefunden wurden (Abb 1A) [20, 21, 23, 134]. ATRX ist an der Ablagerung der Histon-H3-Variante 3.3 (H3.3) im Genom in Heterochromatin- und perizentromeren Regionen beteiligt und trägt dazu bei, diese Chromatinregionen in einem kompakten oder stillgelegten Zustand zu halten [135, 136]. Der Verlust von ATRX führt nachweislich zu einer Zunahme von G-Quadruplexen, sekundären DNA-Strukturen, die in GC-reichen DNA-Regionen vorkommen und mit Transkriptionsstörungen und DNA-Schäden in Verbindung gebracht werden, da die Anwesenheit von G-Quadruplexen zu blockierten Replikationsgabeln und DNA-Schäden führt [137]. ATRX ist auch in Gliomen, aber nur selten in anderen Krebsarten mutiert, was darauf hindeutet, dass die Auswirkungen des ATRX-Verlustes je nach Ursprungszelle/-gewebe unterschiedlich sein können. Der ATRX-Knockout in präklinischen Gliom-Modellen wurde mit einer Empfindlichkeit gegenüber DNA-schädigenden Substanzen, einschließlich PARP- und ATR-Inhibitoren, in Verbindung gebracht [138]. Eine ATRX-Mutation ist auch mit einem erhöhten Ansprechen auf Bestrahlung und auf die Behandlung mit dem onkolytischen Herpesvirus Talimogene laherparepvec (T-VEC) in einem Sarkomzelllinien-Xenograft-Modell verbunden [139]. ATRX kann auch als Bindeglied zwischen dem Epigenom und der Immunantwort des Wirts fungieren. Der Verlust von ATRX führt zu einer Beeinträchtigung der cGAS/STING-Signalisierung, einer zytosolischen DNA-Sensormaschinerie, die das Vorhandensein zytosolischer DNA (z.B. von Viren und Mikroben oder intrinsischen DNA-Schäden) mit der Aktivierung des angeborenen Immunsystems verknüpft [139]. Die ATRX-Mutation wurde auch mit einer verminderten Mastzellinfiltration in einem Xenotransplantationsmodell für Sarkome in Verbindung gebracht [140].

Neben ATRX sind auch andere epigenetische Modifikatoren bei LMS häufig verändert. MED12 ist eine Komponente des Kinase-Moduls des Mediator-Komplexes, eines epigenetischen Komplexes, der die Genomorganisation und Genexpression reguliert [141‒143]. MED12-Mutationen treten in 10–20% der LMS auf und stören die MED12-Regulation der Kinase CDK8 [144, 145]. Eine hohe CDK8-Expression ist mit einer schlechten Prognose bei ULMS assoziiert [146]. Eine MED12-Mutation wird auch in etwa 70% der benignen Leiomyome gefunden [141], was darauf hindeutet, dass es sich wahrscheinlich um ein frühes Ereignis bei ULMS handelt. Mechanistische Experimente haben gezeigt, dass die MED12-Mutation Veränderungen in der 3D-Struktur des Chromatins in glatten Muskelzellen des Uterus verursacht, was zu einem abnormen Genexpressionsmuster führt, das durch eine erhöhte Kollagensynthese und einen veränderten Tryptophan/Kynurenin-Stoffwechsel gekennzeichnet ist [147]. Darüber hinaus stört die MED12-Mutation die DNA-Replikation, sodass die Zellen mehr Zeit in der S-Phase verbringen und gegenüber DNA-schädigenden Substanzen wie Carboplatin sensibilisiert sind [147]. Andere Arbeiten zeigten erhöhten Replikationsstress in MED12-mutierten Zellen [148] und damit verbundene strukturelle genomische Veränderungen und genomische Instabilität [142]. Diese Ergebnisse legen nahe, dass spezifische DDR-Inhibitoren in MED12-mutierten LMS untersucht werden sollten.

MYOCD kodiert für Myocardin, einen transkriptionellen Coaktivator des Transkriptionsfaktors Serum Response Factor (SRF), der die Proliferation der glatten Muskulatur reguliert [149‒151]. MYOCD ist bei LMS häufig hochreguliert [16, 20, 24, 152]. Die Deletion von MYOCD in einer LMS-Zelllinie reduzierte die Differenzierung der glatten Muskulatur und die Migration, und die Überexpression von MYOCD in undifferenzierten Sarkomzelllinien erhöhte die Differenzierung der glatten Muskulatur und die Migration, was darauf hindeutet, dass Myocardin ein mögliches therapeutisches Ziel bei LMS ist [152], insbesondere bei gut differenzierten LMS.

NCOR1 kodiert für einen transkriptionellen Co-Kompressor, der linienspezifische mesenchymale Transkriptionsfaktoren reguliert und bei Überexpression die Differenzierung unterdrücken kann. Mechanistisch interagiert NCOR1 mit nukleären Hormonrezeptoren wie PPARγ und dem hepatischen X-Rezeptor (LXR), um die Expression von Stoffwechsel-assoziierten Genen zu regulieren. NCOR1 interagiert auch mit der Histon-Deacetylase 3 (HDAC3), und die Deacetylaseaktivität von HDAC3 hängt von NCOR1 ab [153]. Die NCOR1-Amplifikation ist bei LMS weit verbreitet (19% der STMLS und 10% der ULMS in einem Bericht) [36]. Die Aktivität von NCOR1 wird durch die PI3K/AKT-vermittelte Kontrolle der Kernlokalisierung moduliert. Daher sollten sowohl die Hemmung dieses Signalwegs als auch die Hemmung von HDAC3 als mögliche Therapiestrategien für NCOR1-amplifizierte LMS weiter untersucht werden.

Die DNA-Methylierung ist vielleicht die am besten untersuchte epigenetische Veränderung. Die Erstellung von DNA-Methylierungsprofilen bei LMS hat gezeigt, dass STLMS und ULMS unterschiedliche Methylierungssignaturen aufweisen [16, 154]. Andere DNA-Methylierungsstudien bei Sarkomen haben gezeigt, dass durch die Analyse der Methylierungsmuster verschiedene Sarkomsubtypen unterschieden werden können [155, 156]. DNA-hypomethylierende Substanzen wurden bei Sarkomen im Allgemeinen, einschließlich LMS, nur in begrenztem Umfang eingesetzt. In einer dieser Studien wurde der Hypomethylierungswirkstoff Decitabin mit Gemcitabin bei Sarkomen kombiniert und es wurde eine klinische Ansprechrate von 58% erzielt, wobei einige Fälle von partiellem Ansprechen bei LMS beobachtet wurden [157]. Dies könnte eine mögliche zukünftige Behandlungsstrategie für LMS darstellen.

Krebszellen erlangen replikative Unsterblichkeit, indem sie ihre Telomere, die sich wiederholenden DNA-Elemente an den Enden der Chromosomen, erhalten, die normalerweise bei jeder Zellteilung verkürzt werden und die Lebensdauer der Zellen begrenzen [158]. Den meisten normalen Körperzellen mit Ausnahme der Stammzellen fehlt diese Fähigkeit. Es gibt 2 Hauptmechanismen, mit denen Krebszellen ihre Telomere erhalten: die Expression des Enzyms TERT (Telomerase-Reverse-Transkriptase) (85%) oder die alternative Telomerverlängerung (ALT; 15%) [159]. Die ALT ist jedoch bei Sarkomen häufiger als bei anderen Krebsarten und wurde bei 53–78% der LMS, 77% der undifferenzierten pleomorphen Sarkome (UPS) und 47–66% der Osteosarkome nachgewiesen [20, 160‒164]. Einer der Mechanismen, die zu ALT führen, ist der Verlust von ATRX [165]. Wie bereits erwähnt, weisen etwa 20–30% der LMS ATRX-Mutationen auf. ATRX und sein Partnerprotein DAXX interagieren und helfen beim Einbau der H3-Histonvariante H3.3 in heterochromatische Regionen, was nachweislich die ALT begrenzt [166, 167]. C-Kreise (extrachromosomale Telomerwiederholungen) sind ein charakteristisches Merkmal der ALT und werden üblicherweise zum Nachweis von ALT verwendet [168, 169]. In einer Studie wurden C-Kreise in 38 von 49 (77,6%) LMS-Proben gefunden [20]. In einer Metaanalyse von 551 Sarkompatienten (226 mit ALT und 325 ohne ALT), darunter 68 LMS-Patienten, war das Auftreten von ALT mit einer höheren Mitosenzahl, einem höheren Grading und einem schlechteren OS assoziiert [170].

Die gezielte Bekämpfung der Telomerase war bisher eine Herausforderung. Versuche mit Medikamenten wie dem Telomerase-Inhibitor Imetelstat wurden durch erhebliche hämatologische Toxizität, begrenzte oder fehlende Wirksamkeit und mögliche Off-Target-Effekte eingeschränkt [171]. Einige Studien deuten darauf hin, dass ATR-Inhibitoren bei ALT besonders wirksam sein könnten [172]. Dies wurde jedoch weder in einer Gruppe von 8 Sarkomzelllinien, von denen 4 ALT-positiv und 4 ALT-negativ waren [173], noch in den zusätzlich getesteten Zelllinien beobachtet [174]. Weitere präklinische Untersuchungen sind notwendig, um die Schwachstellen bei ALT-positiven Sarkomen zu identifizieren.

Es besteht ein großer ungedeckter Bedarf, die systemische Behandlung von LMS zu verbessern. Diese Übersichtsarbeit hat sowohl den aktuellen Stand unseres molekularen Verständnisses dieser heterogenen Krankheit als auch die potenziellen Möglichkeiten für zielgerichtete Therapien aufgezeigt (Abb 5). Im Vergleich zu einigen Krebsarten mit wiederkehrenden Punktmutationen, die zu einer Empfindlichkeit gegenüber Medikamenten führen, wie z.B. die BRAF-V600E-Mutation, die beim Melanom zu einer Empfindlichkeit gegenüber BRAF/MEK-Inhibition führt, zeichnet sich das LMS-Genom durch eine niedrige TMB und seltene nutzbare Veränderungen aus, um einen sinnvollen klinischen Nutzen aus einer zielgerichteten Therapie zu ziehen. Ein möglicher Bereich für zukünftige Forschung ist die Nutzung der 3 Transkriptom-Subtypen des LMS, die in mehreren Studien unabhängig voneinander identifiziert wurden, und die Identifizierung von Therapien, die auf jeden Subtyp zugeschnitten werden können. Dies erfordert eine genaue Definition der 3 Subtypen und die Entwicklung klinischer Tests zur Unterscheidung der 3 Subtypen, sodass in späteren klinischen Studien subtypspezifische Therapien entwickelt werden können. Darüber hinaus sind weitere präklinische Arbeiten erforderlich, um neue subtypspezifische Therapien zu identifizieren. Ein weiteres interessantes Forschungsgebiet ist die Beeinflussung des Makrophagen-reichen Mikromilieus. Die Immuncheckpoint-Blockade erwies sich bei LMS als weitgehend unwirksam, und einer der Gründe dafür ist möglicherweise die fehlende T-Zell-Infiltration in die LMS-Mikroumgebung, die teilweise durch die immunsuppressive Anreicherung von M2-Makrophagen erklärt werden kann. Auch die neuartige Kombination von Immuntherapien ist ein interessantes Feld für zukünftige Untersuchungen. Angesichts der wiederholt berichteten Veränderungen im DDR-Signalweg bei LMS ist es von großem Interesse, diesen Signalweg für die Behandlung von LMS zu nutzen. Derzeit laufen Versuche, Wirkstoffe wie PARP-Inhibitoren bei LMS zu testen. Es ist wahrscheinlich, dass eine Behandlungskombination, die auf mehrere Signalwege abzielt, bei LMS erforderlich sein wird. Bei der Entwicklung und Anwendung neuer zielgerichteter Therapien zur Behandlung von LMS ist es wichtig, die potenzielle Toxizität im Vergleich zu den derzeit verwendeten Arzneimitteln und die Kostenwirksamkeit der Anwendung dieser neuen Therapien zu berücksichtigen.

Die folgende Zusatzinformation ist verfügbar unter https://www.mdpi.com/article/10.3390/cancers16050938/s1: Table S1. Targetable alterations in leiomyosarcoma cohort in GENIE dataset.

Konzeptualisierung, R.A.D. und E.F.N.H.; Recherche, R.A.D., A.M.D., E.Z.K., M.S.N. und E.F.N.H.; Datenverwaltung, R.A.D.; Schreiben – Erstellung des ersten Entwurfs, R.A.D.; Schreiben – Überprüfung und Bearbeitung, R.A.D., A.M.D., E.Z.K., M.S.N. und E.F.N.H.; Visualisierung, R.A.D. und A.M.D.; Betreuung, E.F.N.H.; Projektmanagement, E.F.N.H. Alle Autoren haben die zu veröffentlichende Version des Manuskripts gelesen und genehmigt.

R.A.D. wird durch den NIH-Zuschuss T32 CA009666 unterstützt. E.F.N.H. dankt der Fondation pour la Recherche Medicale, der Fondation Nuovo-Soldati, dem LMS SPORE Career Enhancement Program, der QuadW Foundation und der Sarcoma Foundation of America für ihre Forschungsunterstützung.

Alle Daten des AACR-GENIE-Projekts wurden gemäß HIPAA Safe Harbor de-identifiziert. Die Analysen waren retrospektiv und wurden in Übereinstimmung mit der AACR GENIE Human Subjects Protection and Privacy Policy durchgeführt. Details zum Institutional Review Board finden sich im AACR GENIE Data Guide.

Auf die Einwilligung der Patienten wurde aufgrund der Verwendung anonymisierter Daten verzichtet.

Daten aus der GENIE-Datenbank sind über cBioPortal verfügbar. Unsere Analysen sind auf Anfrage vom Korrespondenzautor erhältlich.

R.A.D., A.M.D., E.Z.K. und M.S.N. melden keine Interessenkonflikte. E.F.N.H. meldet Beratungsgebühren von Sonata Therapeutics.

aCGH = Array-basierte vergleichende genomische Hybridisierung, ALT = alternative Verlängerung der Telomere, CNV = Kopienzahlvariation, DDR = DNA-Schadensreaktion, DSS = krankheitsspezifisches Überleben, ER = Östrogenrezeptor, HR = homologe Rekombination, IHC = Immunhistochemie, LMS = Leiomyosarkom, MMR = Mismatch-Reparatur, MSI = Mikrosatelliteninstabilität, MSS = Mikrosatellitenstabilität, ORR = objektive Ansprechrate, OS = Gesamtüberleben, PARP = Poly(ADP-Ribose)-Polymerase, PFS = progressionsfreies Überleben, PR = Progesteronrezeptor, STLMS = Weichteil-Leiomyosarkom, TCGA = The Cancer Genome Atlas, TMB = Tumormutationslast, ULMS = uterines Leiomyosarkom.