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. 2024 May 29;84(5):443–458. doi: 10.1055/a-2286-6066

CDK4/6 Inhibition – Therapy Sequences and the Quest to Find the Best Biomarkers – an Overview of Current Programs

CDK4/6-Inhibition: Sequenztherapien und die Suche nach den besten Biomarkern – ein Überblick über die aktuellen Programme

Andreas Schneeweiss 1, Sara Y Brucker 2, Hanna Huebner 3, Lea L Volmer 2, Carolin C Hack 3, Katharina Seitz 3, Matthias Ruebner 3, Sabine Heublein 1, Verena Thewes 1, Diana Lüftner 4, Michael P Lux 5, Ingolf Jurhasz-Böss 6, Florin-Andrei Taran 6, Pauline Wimberger 7,8,9, Daniel Anetsberger 3, Milena Beierlein 3, Marcus Schmidt 10, Julia Radosa 11, Volkmar Müller 12, Wolfgang Janni 13, Brigitte Rack 13, Erik Belleville 14, Michael Untch 15, Marc Thill 16, Nina Ditsch 17, Bahriye Aktas 18, Ivonne Nel 18, Hans-Christian Kolberg 19, Tobias Engerle 2, Hans Tesch 20, Christian Roos 21, Christina Budden 21, Hans Neubauer 22, Andreas D Hartkopf 2, Tanja N Fehm 22,23, Peter A Fasching 3,
PMCID: PMC11136530  PMID: 38817598

Abstract

In recent years, new targeted therapies have been developed to treat patients with hormone receptor-positive (HR+)/human epidermal growth factor receptor 2-negative (HER2−) breast cancer. Some of these therapies have not just become the new therapy standard but also led to significantly longer overall survival rates. The cyclin-dependent kinase 4 and 6 inhibitors (CDK4/6i) have become the therapeutic standard for first-line therapy. Around 70 – 80% of patients are treated with a CDK4/6i. In recent years, a number of biomarkers associated with progression, clonal selection or evolution have been reported for CDK4/6i and their endocrine combination partners. Understanding the mechanisms behind treatment efficacy and resistance is important. A better understanding could contribute to planning the most effective therapeutic sequences and utilizing basic molecular information to overcome endocrine resistance. One study with large numbers of patients which aims to elucidate these mechanisms is the Comprehensive Analysis of sPatial, TempORal and molecular patterns of ribociclib efficacy and resistance in advanced Breast Cancer patients (CAPTOR BC) trial. This overview summarizes the latest clinical research on resistance to endocrine therapies, focusing on CDK4/6 inhibitors and discussing current study concepts.

Keywords: breast cancer, therapy, CDK4/6

Introduction

In 2009, a preclinical trial first noted that cyclin-dependent kinase 4 and 6 inhibitors (CDK4/6i) could play a special role in the treatment of breast cancer patients with hormone receptor-positive (HR+)/human epidermal growth factor receptor 2-negative (HER2−) disease 1 . Since then, the three CDK4/6is ribociclib, palbociclib and abemaciclib have become part of the standard first-line treatment provided to HR+/HER2− patients with advanced disease 2 ,  3 ,  4 . Two studies have looked at the use of CDK4/6i in the adjuvant setting and reported a benefit with regards to invasive recurrence-free survival 5 ,  6 . Abemaciclib has already been approved for use in the adjuvant setting while ribociclib is still awaiting approval.

The widespread use of these substances in the treatment algorithms of patients with breast cancer clearly shows that understanding the modes of action of and resistance mechanisms to CDK4/6i is an important precondition for developing therapies for this group of patients.

In this context, both retrospective analyses and prospective studies are investigating whether and how patient groups can be identified who would particularly benefit from or be disadvantaged by therapy with CDK4/6i.

Some concepts have focused on the efficacy of the endocrine combination partner by determining mutations in the estrogen receptor gene (ESR1) . Others are studying the molecular changes which occur during CDK4/6i therapy or investigating the overall effect of molecular or immunological patterns on their efficacy. A number of study programs have been set up in recent years which specifically focus on identifying these mechanisms.

This overview presents the current status of clinical and translational research. Current national and international study programs investigating the modes of action of CDK4/6i are also described. In Germany, for example, attention has focused on the CAPTOR BC trial, which is extensively collecting biomaterials to identify markers for both efficacy and resistance.

CDK4/6 Inhibitors

High preclinical activity in HR+/HER2− cell lines

The efficacy of treatment with palbociclib was initially investigated in a number of cell lines 1 . A total of 47 cell lines were studied to identify the different molecular subtypes of breast cancer and the variability between patients. Fig. 1 shows that particularly with HR+, luminal cell lines responded well to treatment with palbociclib 1 . This study and other preclinical studies were followed by early clinical trials with palbociclib, in particular the PALOMA-1/TRIO-18 trial which led to the approval of palbociclib for the treatment of metastatic breast cancer 7 . During the initial preclinical studies with cell lines 1 , extensive tests were already being carried out to determine which biomarkers correlated with response in addition to hormone receptor positivity. Microchip technology was used for genome-wide evaluation to determine which genes correlated preclinically with palbociclib efficacy. Around 450 genes were identified where expression varied between cell lines which responded to palbociclib and cell lines that did not 1 . In sensitive cell lines, the expression of genes which coded for the retinoblastoma protein (Rb) and cyclin D increased but the expression of CDKN2A decreased 1 . These early studies already showed that the mode of action of CDK4/6i therapy depends on molecular markers. Following this and other studies, large randomized studies of advanced breast cancer were carried out which led to the approval of CDK4/6i for this indication.

Fig. 1.

Fig. 1

 Concentrations of palbociclib required to inhibit 50% of cell growth 1 .

Introduction of CDK4/6 Inhibitors into Clinical Practice

Studies to establish the use of CDK4/6 inhibitors

Studies with the three CDK4/6is palbociclib, ribociclib and abemaciclib were carried out in different clinical scenarios and with different endocrine combination partners. The findings of the studies which investigated the use of CDK4/6i as first line-therapy can be grouped together. These trials mainly included patients in whom the probability of endocrine resistance was low. The PALOMA-2 (palbociclib), MONALEESA-2 (ribociclib) and MONARCH-3 (abemaciclib) trials therefore chose an aromatase inhibitor as the combination partner. But there are also a number of studies which included patients with a high probability of endocrine resistance. These were usually patients who were receiving more advanced therapy lines or with rapid progression under an aromatase inhibitor. Fulvestrant was selected as the combination partner in the PALOMA-3 (palbociclib) and MONARCH-2 (abemaciclib) trials. Two other studies investigated additional questions. The MONALEESA-3 trial which included patients receiving both early and advanced therapy lines also provides results for ribociclib + fulvestrant as a first-line therapy. The MONALEESA-7 trial provides results for ribociclib + an aromatase inhibitor in exclusively premenopausal patients.

All studies showed comparable effects with regards to progression-free survival. Median progression-free survival (PFS) almost doubled in all of the studies. With regards to overall survival, however, the studies showed clinically relevant differences. The two palbociclib studies did not achieve a statistically significant prolongation of overall survival, whereas the remaining studies showed a statistically significant reduction in the relative mortality risk of around 25%. Although the recent interim analysis of the MONARCH-3 trial seems to suggest an overall survival benefit, the final analysis has not yet been published. Table 1 provides an overview of the most important randomized phase III trials with CDK4/6i.

Table 1  Overview of randomized phase III trials with palbociclib, abemaciclib and ribociclib for the treatment of patients with advanced breast cancer.

N Therapy Last patient in PFS
HR (95% CI)
Median PFS
CDK4/6i | Placebo*
OS
HR (95% CI)
Median OS
CDK4/6i | Placebo*
Percentage with de novo metastasis Percentage of patients with DFI < 12 months References
* = interim analysis, ** = not reported, DFI = disease-free interval, HR = hazard ratio, NA = not applicable, OS = overall survival, PFS = progression-free survival
MONALEESA-2 668 ribociclib ± letrozole 03/2015 0.56 (0.43 – 0.72) 25.3 | 16.0 0.76 (0.63 – 0.93) 53.9 | 51.2 34% 18% 41 ,  42
MONARCH-3 493 abemaciclib ± NSAI 11/2015 0.54 (0.41 – 0.72) 28.2 | 14.8 0.76 (0.58 – 0.97) 67.1 | 54.1 40% ** 43 ,  44
PALOMA-2 666 palbociclib ± letrozole 07/2014 0.58 (0.46 – 0.72) 24.8 | 14.5 0.96 (0.78 – 1.18) 63.9 | 51.4 37% 22% 45 ,  46
MONALEESA-7 672 ribociclib ± ET 08/2016 0.55 (0.44 – 0.69) 23.8 | 13.0 0.71 (0.54 – 0.95) 58.7 | 48.0 19% 4.3% 47 ,  48 ,  49
MONALEESA-3 726 ribociclib ± fulvestrant 06/2016 0.59 (0.48 – 0.73) 20.5 | 12.8 0.72 (0.57 – 0.92) 53.7 | 41.5 40% 5.4% 50 ,  51 ,  52 ,  53
MONARCH-2 669 abemaciclib ± fulvestrant 12/2015 0.55 (0.45 – 0.68) 16.9 | 9.3 0.76 (0.61 – 0.95) 46.7 | 37.3 NA NA 54 ,  55
PALOMA-3 521 palbociclib ± fulvestrant 08/2014 0.46 (0.36 – 0.59) 9.5 | 4.6 0.81 (0.64 – 1.03) 34.8 | 28.0 NA NA 8 ,  56 ,  57
DAWNA-1 361 dalpiciclib* ± fulvestrant 09/2020* 0.42 (0.31 – 0.58) 15.7 | 7.2 not yet reported not yet reported NA NA 58

The data were so convincing that since the approval of CDK4/6i in 2016 and 2017 in Germany around 70 – 80% of patients with advanced HR+/HER2− breast cancer receive first-line therapy with CDK4/6i ( Fig. 2 ). Understanding the resistance and efficacy mechanisms is particularly important in this context to establish effective therapy sequences for these patients.

Fig. 2.

Fig. 2

 Use of different therapeutic options as first-line therapy in patients with advanced HR+/HER2− breast cancer 2 .

In the therapy recommendations issued by the Breast Commission of the AGO ( Fig. 3 ), three sequential therapies which are initiated after failure of CDK4/6i therapy are now based on predictive molecular markers. Poly (ADP-ribose) polymerase inhibitors (PARPi) are indicated in patients with confirmed BRCA1/2 germline mutation; the phosphatidylinositol 3-kinase inhibitor (PI3Ki) alpelisib is prescribed to patients with PIK3CA mutation, and the oral selective estrogen receptor degrader (SERD) elacestrant has been approved in the USA for patients with confirmed mutation in the estrogen receptor gene ESR1 . Elacestrant has not yet been approved for use in Europe (as at 09/2023), although the EMA has already issued a positive opinion for elacestrant. The identification of mutations using plasma-based circulating tumor DNA (ctDNA) is expected to become increasingly important in this context. Both PIK3CA mutations and ESR1 mutations can be determined using ctDNA. The scope of ctDNA analysis in clinical care and research will increase even further in the coming years. Fig. 4 shows the process, influencing factors and possible clinical applications.

Fig. 3.

Fig. 3

 Treatment algorithm of the Breast Commission of the AGO outlining sequential therapies for patients with HR+/HER2− breast cancer in an advanced therapy setting.

Fig. 4.

Fig. 4

 Possible course and clinical application of ctDNA analysis.

Biomarker Investigations in Large Randomized Studies

Initial findings on clonal evolution in the PALOMA-3 trial

Most large randomized studies now also include extensive translational research programs. These programs have collected important information which can help to predict treatment efficacy and resistance based on the use of biomarkers.

The PALOMA-3 trial was one of the first studies which extensively investigated the clonal evolution of disease under CDK4/6i therapy 8 ,  9 . Using ctDNA obtained from blood samples, investigations were carried out to determine which mutations are most commonly found at the end of therapy in potentially relevant genes compared to the start of therapy. The most common mutations were in the two genes ESR1 and PIK3CA . Mutations in RB1 occurred more frequently in the palbociclib arm of the study 9 . Mutations in PIK3CA (relating to the PI3Ki alpelisib) and probably, in the near future, also mutations in ESR1 (relating to the SERD elacestrant) are actionable mutations. The PALOMA-3 trial shows the importance of mutation analysis carried out immediately before the start of therapy as it provides the basis for treating patients in accordance with their identified mutation status.

PIK3CA and ESR1 mutations in the MONARCH-2 trial

In the MONARCH-2 trial, patients with endocrine resistance were treated with abemaciclib and fulvestrant or fulvestrant alone. Samples of ctDNA taken just before starting therapy were investigated for mutations in PIK3CA and ESR1 10 . A mutation in PIK3CA was found in 44% of patients and an ESR1 mutation was confirmed in 59% of patients. In this trial, however, these biomarkers had no impact on patientsʼ prognosis 10 .

Biomarker examinations in the MONALEESA study program

In the MONALEESA trials 2, 3 and 7, extensive pooled analyses of gene expression and other genomic analyses were carried out in a large group of patients. More than 1150 patients were categorized into their respective intrinsic subtypes using gene expression analysis with PAM50. Even though these breast cancers are often described as luminal-like, this clinical assessment is only an estimation. In addition to luminal-A (46.8%) and luminal-B tumors (24.0%), the pooled MONALEESA-2, 3 and 7 analyses also found tumors with HER2-enriched (12.6%), normal-like (14.1%) and basal-like (2.4%) intrinsic subtypes. What was interesting was that the therapeutic effect of ribociclib was found to differ across the different subgroups. With a hazard ratio (HR) of 0.40 (95% CI: 0.26 – 0.62), the effect appeared to be greatest in the group with HER2-enriched tumors. This is probably due to the pronounced endocrine resistance in this group, which became evident when results were compared to outcomes with monotherapy. More than one third of patients experienced primary progression under endocrine monotherapy. The addition of ribociclib probably overcame resistance in a majority of these patients. Similarly, a majority of patients with basal-like tumors demonstrated early progression under endocrine monotherapy which was resolved by the addition of ribociclib (HR = 1.14; 95% CI: 0.46 – 2.83) 11 .

Extensive analysis of tumor mutations and gene amplifications was also carried out in a pooled patient group (n = 1703) from the MONALEESA-2, 3 and 7 trials 12 . At the start of treatment with ribociclib and endocrine therapy, ctDNA was analyzed with regards to mutations and amplifications of around 550 genes using next generation sequencing. The most common finding was an alteration in PIK3CA (33%), which in most cases was a mutation. The most commonly amplified genes were FDF3, FDF4 and FGF19 (8 – 9%). Some genes were identified if a mutation under endocrine monotherapy was associated with a very short median PFS which was then significantly improved by additonally administering ribociclib. These genes were FRS2, MDM2, PRKCA, AKT1, BRCA1/2 and ERBB2 . Conversely, no improvement in median PFS following the addition of ribociclib was found for mutations in CHD4, CDKN2A/B/C and ATM . These analyses have given rise to a number of hypotheses, but they show that gene mutations and amplifications play a role in the context of endocrine resistance which has not yet been scientifically investigated. It is therefore clear that a clinically simple method (blood sampling and ctDNA analysis) can help to determine predictive markers which will then be used to direct further therapy ( Fig. 4 ). This is also being offered to patients with progression in the CAPTOR BC trial in the context of a scientific subproject ( Fig. 8 ).

Fig. 8.

Fig. 8

 Study design of the CAPTOR BC trial and planned molecular analyses. ET = endocrine therapy, FFPE = formalin-fixed, paraffin-embedded tissues, HR = homologous recombination, OS = overall survival, PFS = progression-free survival, SNP = single-nucleotide polymorphism

Therapy Monitoring with ctDNA Analysis

Monitoring of CDK4/6i therapy with ribociclib – the BioItaLEE trial

The BioItaLEE trial is a potentially pioneering study into the monitoring of ribociclib plus endocrine therapy using ctDNA. In this study, the amount of tumor-specific ctDNA was determined prior to the start of therapy and 15 days after starting therapy and correlated with the median PFS 13 . Patients were divided into four groups based on the amount of ctDNA. After a median follow-up time of 26.9 months, clear prognostic patterns with regards to median PFS were identified:

  • no ctDNA at the start of therapy → no ctDNA after 15 days: median PFS not achieved

  • no ctDNA prior to starting therapy → ctDNA newly present after 15 days: median PFS 15.9 months

  • ctDNA present before the start of therapy → decrease in ctDNA after 15 days: median PFS 21.9 months

  • ctDNA present before the start of therapy → ctDNA present after 15 days: median PFS 12.3 months

The Kaplan-Meier curves are shown in Fig. 5 . Modern tumor-specific biomarkers obtained through ctDNA analysis could allow the success of therapy to be estimated after just a short treatment period.

Fig. 5.

Fig. 5

 Progression-free survival (PFS) in the BioItaLEE trial depending on changes in ctDNA between the start of therapy (BL) and 15 days after the start of therapy (D15) 13 . Mut = mutated, WT = wildtype.

The BioItaLEE trial also analyzed other biomarkers such as serum thymidine kinase (sTK), a proliferation marker which correlates with the effect of CDK4/6i 14 . Of particular interest were patients where sTK was found to be suppressed under the limit of detection (LOD) after both 15 days of therapy and 28 days of therapy ( Fig. 6 , Pattern 1). This group had the best prognosis. With a median follow-up time of 26.9 months, this group did not achieve the median PFS. Patients in whom suppression of sTK under the LOD was initially achieved after 15 days of therapy but who then showed an increase again after 28 days of therapy ( Fig. 6 , Pattern 2) had a median PFS of 22.1 months. Patients who showed no decrease in sTK under the LOD after 15 days of therapy ( Fig. 6 , Pattern 3) had the poorest median PFS with just 10.1 months 15 .

Fig. 6.

Fig. 6

 Progression-free survival in the BioItaLEE trial depending on the changes in serum thymidine kinase activity under therapy with ribociclib 15 . HR = hazard ratio, mPFS = median progression-free survival, sTKa = serum thymidine kinase activity

Homologous Recombination and Endocrine Resistence

New molecular patterns associated with endocrine resistence

Data from the MSK-IMPACT cohort on prognosis under CDK4/6i therapy has already been presented at the 2021 San Antonio Breast Cancer Symposium (SABCS). BRCA2 germline mutation was found to have an unfavorable prognostic effect in patients under CDK4/6i therapy. Compared to patients with BRCA2 wildtype, patients with BRCA2 mutation had a higher risk of progression (HR = 2.32; 95% CI: 1.38 – 3.91) 16 .

Other analyses in this cohort investigated the effect of complex mutation patterns on prognosis under CDK4/6i therapy 17 . The differentiation of tumors according to complex mutation patterns (signatures or profiles) is an attempt to determine different prognostic categories based on these mutation patterns. During the pathogenesis of tumors, different irritants and circumstances lead to characteristic mutation profiles. 18 . Such mutation profiles can be developed for different types of mutations (single base pair, doublet base pair, insertion-deletion mutations). The analysis of the MSK-IMPACT cohort focused on single base pair mutations (SBS) 17 for which a recently published work described 96 different signatures 19 ; these signatures are also available from the Catalogue of Somatic Mutations in Cancer (COSMIC) 20 .

Some of these SBS signatures are found more often in breast cancer and can be divided into the following etiological groups: clock-like signatures, apolipoprotein B mRNA editing enzyme, catalytic polypeptide (APOBEC) signature, homologous recombination deficiency (HRD) signature, smoking-related and mismatch repair-related signatures.

The presented clinical data refer to the change in the mutation profile of the primary tumor when it metastasizes and also to the impact of the mutation profile on the prognosis of patients treated with CDK4/6i as their first-line therapy. The two mutation profiles which were found to have increased most during the progression of disease from early-stage HR+/HER2− breast cancer to metastatic disease were the APOBEC and HRD signatures 17 . Significant differences were found with regard to the prognostic importance of the mutation profiles under first-line therapy with a CDK4/6i. Patients with few mutations had a median PFS of 17.8 months, patients with an APOBEC signature had a median PFS of 12.3 months and patients with an HRD signature had a median PFS of only 7.6 months 17 .

To what extent this knowledge can be used to determine subsequent therapies or therapy sequences must be elucidated in future studies. Currently, treatment with a CDK4/6i is and remains the standard first-line therapy for patients with advanced HR+/HER2− breast cancer. However, given the short median PFS of patients with an HRD signature, the question arises whether these patients should not rather be treated with PARPi. The HRD group consisted of only 10.5% of patients treated with CDK4/6i in the MSK-IMPACT cohort, representing only a small number of the patients in the study, meaning that further studies or real-world data are needed for a conclusive assessment.

ESR1 Mutations and Endocrine Combination Partners

Around 30 – 40% of tumors in patients with advanced endocrine-resistant breast cancer were found to have a mutation in the estrogen receptor gene ESR1 21 ,  22 ,  23 . These mutations can be determined with a relatively high sensitivity using serum ctDNA 24 ,  25 . It should be easy to determine these mutations over the clinical course of disease. The mutations in the gene segments of ESR1 coding for the ligand-binding domain were correlated with a poorer clinical outcome 24 ,  25 ,  26 , presumably because these mutations lead to changes in protein structure in the sense of a constitutively active form of the estrogen receptor 27 ,  28 ( Fig. 7 ). Their frequency and the clonal selection of ESR1 mutations under endocrine therapy have focused interest in endocrine resistance on this mutation.

Fig. 7.

Fig. 7

 Effect of ESR1 mutation on the function of the estrogen receptor (Creative Commons Licence 4.0, 59 ). LBD: ligand-binding domain, AF-2: activating factor-2 domain, DBD: DNA-binding domain, AF-1: activating factor 1 domain, E2: estradiol, SERM: selective estrogen receptor modulator, SERD: selective estrogen receptor degrader, WT: wildtype, MUT: mutated (Source: Brett JO, Spring LM, Bardia A et al. ESR1 mutation as an emerging clinical biomarker in metastatic hormone receptor-positive breast cancer. Breast Cancer Res 2021; 23: 85. doi:10.1186/s13058-021-01462-3.) © 2021. The Author(s). Licensed under a Creative Commons Attribution 4.0 International License ( http://creativecommons.org/licenses/by/4.0/ ). Changes: Addition of explanations for WT and MUT in the image.

ESR1 mutations and the oral SERD elacestrant

The SERD fulvestrant which is administered intramuscularly has been approved to treat patients with advanced breast cancer for more than 20 years. With the development of oral SERDs, research activities into this class of substances have increased significantly. In the USA, the oral SERD elacestrant has already been approved to treat patients with hormone therapy-resistant advanced breast cancer if ESR1 mutations are confirmed in the patientʼs ctDNA. In the EMERALD approval study 29 , patients with ESR1 mutation who received elacestrant had a longer median PFS than patients who received standard endocrine therapy (HR 0.55; 95% CI: 0.39 – 0.77). Elacestrant did not improve median PFS in patients without ESR1 mutation (HR 0.86; 95% CI: 0.63 – 1.19) 29 .

ESR1 mutations and fulvestrant as first-line therapy

In addition to the approval studies, studies have also focused on biomarkers. The PADA-1 trial is particularly important in this context. In this study, ctDNA was used to determine whether patients who were receiving first-line therapy with an aromatase inhibitor and palbociclib had an ESR1 mutation. If the presence of ESR1 mutation in serum was confirmed and the patient showed no clinical progression, patients were randomized into groups: in one group the endocrine combination partner of the aromatase inhibitor was switched to fulvestrant while the other group continued to receive treatment with an aromatase inhibitor and palbociclib. 172 patients were randomized. The median PFS under continuation of the aromatase inhibitor therapy was 5.7 months; the median PFS if therapy was switched to fulvestrant was 11.9 months (HR 0.61; 95% CI: 0.43 – 0.86) 30 .

The CAPTOR Study Program

CAPTOR BC study design

The CAPTOR BC study is a phase IV trial which investigates resistance and the mechanisms of action for combination therapy with ribociclib and endocrine therapy. The study is also investigating several new research concepts to find new genes and pathways which could identify a priori patients for whom ribociclib would be effective as well as those for whom ribociclib will not be effective. This could provide additional information on which therapy sequences will be most appropriate. The CAPTOR BC trial also records all subsequent therapies initiated after the end of therapy with ribociclib.

As the study is hoping to include large numbers of patients, the aim has been to simplify the practical implementation of the study while simultaneously achieving the extensive study goals ( Fig. 8 ).

Patients are included if routine clinical examination finds that ribociclib is indicated as part of their first-line therapy. Patients will be followed up until death, for a maximum period of 4 years, or until the end of the overall study (November 2027). Blood samples are taken on inclusion in the study and each patient is requested to provide the study with paraffinized tumor samples. Up to 7 more blood samples are taken over the course of the study ( Fig. 8 ). The patientʼs quality of life is also recorded using patient-reported outcome tools and a paper-based questionnaire or app.

This means that extensive information and biomaterials can be obtained with a relatively simple study design. Some of the scientific objectives of the CAPTOR BC trial are described in more detail below.

Detection of agnostic biomarkers in the CAPTOR BC trial

Despite numerous studies which have already investigated the mechanisms of action of CDK4/6i-based therapies, many methods have not yet been exhausted. Up to now, the use of agnostic approaches was largely ruled out, purely because of the rather small case numbers in the studies carried out to date. Modern methods of analysis are being used to carry out genome-wide identifications of gene expression, genetic mutations and gene copy alterations in a short space of time. If the case numbers are sufficiently high, new genes and signalling pathways which were not previously taken into consideration will be identified. A good example of this was the discovery of more than 300 gene loci which explain more than 40% of familial breast cancer risks 31 ,  32 ,  33 ,  34 ,  35 ,  36 ,  37 ,  38 . The first big association studies were able to discover and validate the breadth of the genetic basis of the risk of breast cancer. Other examples are the immunomodulatory genes identified using a similar approach in the context of the SUCCESS trial which correlate with neutropenia and prognosis 39 . The large number of patients (n = 2000) in the CAPTOR BC study paves the way to carry out several such genome-wide analyses.

ctDNA in scientific and healthcare research in the CAPTOR BC trial

Just how varied the options for ctDNA analysis are has been described. A number of scientific and healthcare applications are conceivable, both in the context of therapy monitoring and for the molecular characterization of diseases. Serial blood sampling is being carried out as part of the CAPTOR BC trial, and the samples are prepared and processed in accordance with the latest state of knowledge of ctDNA analysis. One of the scientific objectives is to learn as much as possible about the course of disease progression under CDK4/6i therapy. The basis for this will be the analysis of ctDNA obtained at the time of progression. As part of the CAPTOR BC study, patients who have received treatment with a CDK4/6i and for whom marker-guided therapy is now indicated will be offered a ctDNA analysis under study conditions at the time of progression. Research is currently focused on investigating whether there are other molecular genomic markers in addition to the genes PIK3CA, ESR1 and BRCA1/2 that could help to identify appropriate subsequent therapies. One of the programs in this field of study is the multicenter program “Comprehensive Assessment of clinical feaTures and biomarkers to identify patients with advanced or metastatic breast Cancer for marker-driven trials in Humans” (CATCH) of the National Center for Tumor Diseases (NCT).

New Therapeutic Approaches in Clinical Studies

The CATCH study program

The speed of drug development processes has increased significantly in recent years. As the understanding of how the human genome functions and the importance of relevant mechanisms on the development of breast cancer has increased, more targeted drugs have been approved, i.e., drugs which address a target partly determined by molecular testing. Examples include CDK4/6i (palbociclib, ribociclib, abemaciclib), the PIK3CAi alpelisib, PARPi (olaparib, talazoparib), immune checkpoint inhibitors (ICIs) (atezolizumab, pembrolizumab), antibody-drug conjugates (ADCs) (sacituzumab-govitecan, trastuzumab-deruxtecan), the AKT inhibitor capivasertib, the oral SERD elacestrant and others.

As drug developments have occurred in parallel, the current therapy standard is usually not reflected in study populations. One example of this is alpelisib and the SOLAR-1 trial. This study included almost no patients who had received pretreatment with CDK4/6i, even though treatment with CDK4/6i is now the standard first-line therapy. This makes it clear how important it is to carry out therapies and, specifically, sequential therapies in molecularly informed trials.

The multicenter CATCH program is a platform which aims to provide a basis to test the efficacy of individualized cancer drugs (precision oncology), specificially drugs for metastatic breast cancer, and to provide comprehensive access to controlled evidence-based precision oncology structures.

To do this, the individual genetic makeup of therapy-resistant metastasis in breast cancer patients is analyzed using modern molecular biological procedures to identify molecular points of attack ( Fig. 9 ). Based on specific molecular changes, patients will be offered targeted therapies in further clinical studies, either in the context of approval studies or as off-label therapies ( Fig. 10 ). These drugs should delay disease progression while maintaining patientsʼ quality of life. The pilot phase of the trial showed that it was possible to delay disease progression for longer in around one third of patients than is currently possible with standard therapies, and that a positive impact on disease progression could be expected even for patients who had received many prior therapies 40 . The information obtained in this study will be used over the longer term in subsequent studies to develop innovative targeted effective substances and modern diagnostic processes which will be transferred to standard care. The CATCH program is independent of the CAPTOR BC trial, but for patients, both study concepts may be closely connected. After disease progress is identified in the CAPTOR BC trial and the relevant molecular characterization is carried out, studies such as CATCH will be used to offer new and innovative therapies to patients based on their molecular characteristics.

Fig. 9.

Fig. 9

 Technical procedure used for molecular characterization in the CATCH program.

Fig. 10.

Fig. 10

 Therapy allocation based on molecular characteristics in the CATCH program.

Outlook

The large number and the quality of analyses of molecular biomarkers show ever more clearly that molecular characterization of breast cancer offers benefits to patients. The use of some markers is already standard when determining the indications for approved therapies. Large study programs such as the CAPTOR BC and CATCH studies, which include high numbers of patients, provide the basis for the creation of future treatment concepts which will expand this body of knowledge for the benefit of patients.

Acknowledgements

This work was partly the result of funding from onkowissen.de and Novartis. Neither of the companies had any share in the compilation of or recommendations in the manuscript. The authors are solely responsible for the contents of the manuscript.

Danksagung

Diese Arbeit entstand teilweise in Folge von Förderungen der Firmen onkowissen.de und Novartis. Keine der Firmen hatte einen Anteil an der Erstellung und den Empfehlungen des Manuskriptes. Für den Inhalt des Manuskriptes sind alleine die Autoren verantwortlich.

Footnotes

Conflict of Interest/Interessenkonflikt B. A. received honoria and travel grants from AstraZeneca, Gilead, Genomic Health, Roche, Novartis, Celgene, Lilly, MSD, Eisai, Teva, Tesaro, Onkowissen, Daiichi Sankyo and Pfizer. C. B. is an employee of Novartis Deutschland GmbH. E. B. received honoraria from Gilead, Ipsen, Sanofi, Sandoz, SunPharma, AstraZeneca, Novartis, Hexal, BMS, Lilly, Pfizer, Roche, MSD, B Braun and onkowissen.de for clinical research management and/or medical education activities. S. Y. B. has received honoraria from Roche, Novartis, Pfizer, MSD, Teva, AstraZeneca. N. D. has received honoraria from MSD, Roche, AstraZeneca, Teva, Pfizer, Novartis, Seagen, Gilead, MCI Healthcare. P. A. F. received honoraria from Novartis, Pfizer, Roche, Amgen, Celgene, onkowissen.de, Daiichi Sankyo, AstraZeneca, Merck Sharp & Dohme, Eisai, Puma and Teva. His institution conducts research with funding from Novartis and BioNtech. T. E. has received honoraria from AstraZeneca, Eli Lilly, Daiichi Sankyo, Gilead, GSK, MSD, Novartis, Pfizer, Roche, Stemline. T. N. F. has participated on advisory boards for Amgen, Daiichi Sankyo, Novartis, Pfizer, and Roche and has received honoraria for lectures from Amgen, Celgene, Daiichi Sankyo, Roche, Novartis and Pfizer. A. D. H. received speaker and consultancy honoraria from AstraZeneca, Genomic Health, Roche, Novartis, Celgene, Lilly, MSD, Eisai, Teva, Tesaro, Daiichi Sankyo, Hexal and Pfizer. C. C. H. has received honoraria from Pfizer, Novartis, Roche, AstraZeneca, Eisai and Daiichi Sankyo. H. H. received speaker honoraria from Novartis. H. N. received honoraria for lectures and/or consulting from Amgen, AstraZeneca, Daiichi Sankyo, Exact Sciences, Gilead, Lilly, MSD, Mylan, Novartis, Pierre Fabre, Pfizer, Roche, Sandoz, Seagen. W. J. has received research grants and/or honoraria from Sanofi Aventis, Daiichi Sankyo, Novartis, Roche, Pfizer, Lilly, AstraZeneca, Chugai, GSK, Eisai, Cellgene and Johnson & Johnson. H.-C. K. has received honoraria from Pfizer, Novartis, Seagen, Roche, Genomic Health/Exact Sciences, Amgen, AstraZeneca, Riemser, Carl Zeiss Meditec, Teva, Theraclion, Janssen-Cilag, GSK, LIV Pharma, Lilly, SurgVision, Onkowissen, Gilead, Daiichi Sankyo and MSD, travel support from Carl Zeiss Meditec, LIV Pharma, Novartis, Amgen, Pfizer, Daiichi Sankyo, Tesaro and owns stock of Theraclion SA and Phaon Scientific GmbH. D. L. received honoraria from Amgen, AstraZeneca, Eli Lilly, High5md, Gilead, GSK, Loreal, MSD, Novartis, Onkowissen, Pfizer, Seagen, Teva. M. P. L. has participated on advisory boards for AstraZeneca, Lilly, MSD, Novartis, Pfizer, Eisai, Gilead, Exact Sciences, Pierre Fabre, Grünenthal, Daiichi Sankyo, PharmaMar, Roche, SamanTree, Sysmex and Hexal and has received honoraria for lectures from MSD, Lilly, Roche, Novartis, Pfizer, Exact Sciences, Daiichi Sankyo, Grünenthal, pfm, Gilead, AstraZeneca, and Eisai. V. M. received speaker honoraria from Amgen, AstraZeneca, Daiichi Sankyo, Eisai, GSK, Pfizer, MSD, Medac, Novartis, Roche, Teva, Seagen, Onkowissen, high5 Oncology, Medscape, Gilead. Consultancy honoraria from Hexal, Roche, Pierre Fabre, Amgen, ClinSol, Novartis, MSD, Daiichi Sankyo, Eisai, Lilly, Sanofi, Seagen, Gilead. Institutional research support from Novartis, Roche, Seagen, Genentech. Travel grants: Roche, Pfizer, Daiichi Sankyo. B. R. reports research grants from Roche, Menarini, Lilly, Inivata. Honoraria from AZ, Roche. C. R. is an employee of Novartis Deutschland GmbH. A. S. received research grants from Celgene, Roche, honoraria from Amgen, AstraZeneca, Aurikamed, Bayer, Celgene, Clinsol, Connectmedica, Gilead, GSK, I-MED, Lilly, MCI Deutschland, Metaplan, MSD, Nanostring, Novartis, Onkowissen.de, Promedicis, Pfizer, Pierre Fabre, Roche, Seagen, Streamedup, Teva, Tesaro, Thieme and travel support from Celgene, Pfizer, Roche. K. S. received travel support from Gilead and Lilly. F.-A. T. received speaker and consultancy honoraria from AstraZeneca, Genomic Health, Gilead, GSK, Hexal, MSD, Novartis, Onkowissen, Pfizer, Roche, Tesaro. H. T. received honoraria from Novartis, Roche, Celgene, Teva, Pfizer, AstraZeneca and travel support from Roche, Celgene, and Pfizer. M. T. has participated on advisory boards for AstraZeneca, Celgene, Clovis, Daiichi Sankyo, Eisai, Gilead Science, Grünenthal, GSK, Lilly, MSD, Novartis, Organon, Pfizer, Pierre Fabre, Seagen, and Roche and has received honoraria for lectures from Amgen, Aurikamed, Celgene, Clovis, Daiichi Sankyo, Eisai, GSK, Lilly, MSD, Roche, Novartis, Organon, Pfizer, Seagen, Exact Sciences, Viatris, Vifor and AstraZeneca and has received trial funding from Exact Sciences and Endomag Manuscript support was provided by Amgen, ClearCut, pfm medical, Roche, Servier, Vifor. M. U. all honoraria went to the institution/employer: Abbvie, Amgen, AstraZeneca, Daiichi Sankyo, Eisai, Lilly, MSD, Myriad Genetics, Pfizer, Roche, Sanofi Aventis, Novartis, Pierre Fabre, Seagen, Gilead. P. W. has received honoraria from Roche, Novartis, Amgen, AstraZeneca, Pfizer, MSD, Clovis, Tesaro, Celgene, Teva, Eisai, Daiichi Sankyo, Seagen and Eli Lilly. The other authors (L. L. V, M. R., S. H., V. T., I. J.-B., D. A., M. B., M. S., J. R., I. N.) have no conflict of interest to declare for this specific work./ B. A. erhielt Honorare und Reisekosten von AstraZeneca, Gilead, Genomic Health, Roche, Novartis, Celgene, Lilly, MSD, Eisai, Teva, Tesaro, Onkowissen, Daiichi Sankyo und Pfizer. C. B. ist Angestellte der Firma Novartis Deutschland GmbH. E. B. erhielt Honorare von Gilead, Ipsen, Sanofi, Sandoz, SunPharma, AstraZeneca, Novartis, Hexal, BMS, Lilly, Pfizer, Roche, MSD, B Braun und onkowissen.de für klinisches Forschungsmanagement und/oder Aktivitäten der medizinischen Fortbildung. S. Y. B. erhielt Honorare von Roche, Novartis, Pfizer, MSD, Teva, AstraZeneca. N. D. erhielt Honorare von MSD, Roche, AstraZeneca, Teva, Pfizer, Novartis, Seagen, Gilead, MCI Healthcare. P. A. F. erhielt Honorare von Novartis, Pfizer, Roche, Amgen, Celgene, onkowissen.de, Daiichi Sankyo, AstraZeneca, Merck Sharp & Dohme, Eisai, Puma und Teva. Seine Institution betreibt Forschung mit finanzieller Unterstützung von Novartis und BioNtech. T. E. erhielt Honorare von AstraZeneca, Eli Lilly, Daiichi Sankyo, Gilead, GSK, MSD, Novartis, Pfizer, Roche, Stemline. T. N. F. hat in Beiräten mitgewirkt für Amgen, Daiichi Sankyo, Novartis, Pfizer und Roche und hat Vortragshonorare erhalten von Amgen, Celgene, Daiichi Sankyo, Roche, Novartis und Pfizer. A. D. H. erhielt Sprecher- und Beraterhonorare von AstraZeneca, Genomic Health, Roche, Novartis, Celgene, Lilly, MSD, Eisai, Teva, Tesaro, Daiichi Sankyo, Hexal und Pfizer. C. C. H. erhielt Honorare von Pfizer, Novartis, Roche, AstraZeneca, Eisai und Daiichi Sankyo. H. H. erhielt Sprecherhonorare von Novartis. H. N. erhielt Vortragshonorare und/oder Honorare für Beratertätigkeiten vn Amgen, AstraZeneca, Daiichi Sankyo, Exact Sciences, Gilead, Lilly, MSD, Mylan, Novartis, Pierre Fabre, Pfizer, Roche, Sandoz, Seagen. W. J. erhielt Forschungsstipendien und/oder Honorare von Sanofi Aventis, Daiichi Sankyo, Novartis, Roche, Pfizer, Lilly, AstraZeneca, Chugai, GSK, Eisai, Cellgene und Johnson & Johnson. H.-C. K. erhielt Honorare von Pfizer, Novartis, Seagen, Roche, Genomic Health/Exact Sciences, Amgen, AstraZeneca, Riemser, Carl Zeiss Meditec, Teva, Theraclion, Janssen-Cilag, GSK, LIV Pharma, Lilly, SurgVision, Onkowissen, Gilead, Daiichi Sankyo and MSD, Reisekostenzuschüsse von Carl Zeiss Meditec, LIV Pharma, Novartis, Amgen, Pfizer, Daiichi Sankyo, Tesaro und besitzt Aktien von Theraclion SA und Phaon Scientific GmbH. D. L. erhielt Honorare von Amgen, AstraZeneca, Eli Lilly, High5md, Gilead, GSK, Loreal, MSD, Novartis, Onkowissen, Pfizer, Seagen, Teva. M. P. L. hat in Beiräten mitgewirkt für AstraZeneca, Lilly, MSD, Novartis, Pfizer, Eisai, Gilead, Exact Sciences, Pierre Fabre, Grünenthal, Daiichi Sankyo, PharmaMar, Roche, SamanTree, Sysmex und Hexal und erhielt Vortragshonorare von MSD, Lilly, Roche, Novartis, Pfizer, Exact Sciences, Daiichi Sankyo, Grünenthal, pfm, Gilead, AstraZeneca und Eisai. V. M. erhielt Sprecherhonorare von Amgen, AstraZeneca, Daiichi Sankyo, Eisai, GSK, Pfizer, MSD, Medac, Novartis, Roche, Teva, Seagen, Onkowissen, high5 oncology, Medscape, Gilead. Beraterhonorare von Hexal, Roche, Pierre Fabre, Amgen, ClinSol, Novartis, MSD, Daiichi Sankyo, Eisai, Lilly, Sanofi, Seagen, Gilead, institutionelle Forschungsförderung von Novartis, Roche, Seagen, Genentech. Reisekostenzuschüsse von Roche, Pfizer, Daiichi Sankyo. B. R. erhielt Forschungsstipendien von Roche, Menarini, Lilly, Inivata, Honorare von AZ, Roche. C. R. ist Angestellter der Firma Novartis Deutschland GmbH. A. S. erhielt Forschungsstipendien von Celgene, Roche, Honorare von Amgen, AstraZeneca, Aurikamed, Bayer, Celgene, Clinsol, Connectmedica, Gilead, GSK, I-MED, Lilly, MCI Deutschland, Metaplan, MSD, Nanostring, Novartis, Onkowissen.de, Promedicis, Pfizer, Pierre Fabre, Roche, Seagen, Streamedup, Teva, Tesaro, Thieme und Reisekostenzuschüsse von Celgene, Pfizer, Roche. K. S. erhielt Reisekostenzuschüsse von Gilead und Lilly. F.-A. T. erhielt Sprecher- und Beraterhonorare von AstraZeneca, Genomic Health, Gilead, GSK, Hexal, MSD, Novartis, Onkowissen, Pfizer, Roche, Tesaro. H. T. erhielt Honorare von Novartis, Roche, Celgene, Teva, Pfizer, AstraZeneca und Reisekostenzuschüsse von Roche, Celgene und Pfizer. M. T. hat in Beiräten mitgewirkt für AstraZeneca, Celgene, Clovis, Daiichi Sankyo, Eisai, Gilead Science, Grünenthal, GSK, Lilly, MSD, Novartis, Organon, Pfizer, Pierre Fabre, Seagen und Roche, erhielt Vortragshonorare von Amgen, Aurikamed, Celgene, Clovis, Daiichi Sankyo, Eisai, GSK, Lilly, MSD, Roche, Novartis, Organon, Pfizer, Seagen, Exact Sciences, Viatris, Vifor und AstraZeneca und erhielt Studienfinanzierung von Exact Sciences und Endomag; Unterstützung für das Manuskript kam von Amgen, ClearCut, pfm medical, Roche, Servier, Vifor. M. U. Alle Honorare wurden an die Institution/den Arbeitergeber abgeführt: Abbvie, Amgen, AstraZeneca, Daiichi Sankyo, Eisai, Lilly, MSD, Myriad Genetics, Pfizer, Roche, Sanofi Aventis, Novartis, Pierre Fabre, Seagen, Gilead. P. W. erhielt Honorare von Roche, Novartis, Amgen, AstraZeneca, Pfizer, MSD, Clovis, Tesaro, Celgene, Teva, Eisai, Daiichi Sankyo, Seagen und Eli Lilly. Die anderen Autoren und Autorinnen (L. L. V, M. R., S. H., V. T., I. J.-B., D. A., M. B., M. S., J. R., I. N.) haben keine Interessenkonflikte zu melden.

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CDK4/6-Inhibition: Sequenztherapien und die Suche nach den besten Biomarkern – ein Überblick über die aktuellen Programme

Zusammenfassung

Für Patientinnen wie auch Patienten mit hormonrezeptorpositivem (HRpos)/Human epidermal growth factor receptor 2-negativem (HER2neg) Mammakarzinom wurden in den letzten Jahren einige neue, zielgerichtete Therapien eingeführt. Einige dieser Behandlungen konnten sich nicht nur als neuer Therapiestandard etablieren, sondern führten auch zu einem signifikant verlängerten Gesamtüberleben. Insbesondere die Cyclin-dependent Kinase 4 and 6 Inhibitors (CDK4/6i) haben sich als Therapiestandard in der ersten Therapielinie etabliert. Insgesamt 70 – 80% der Patientinnen werden mit einem CDK4/6i behandelt. Sowohl für die CDK4/6i als auch für die endokrinen Kombinationspartner wurden in den letzten Jahren zunehmend Biomarker beschrieben, die mit einem Progress oder einer klonalen Selektion oder Evolution assoziiert sind. Vor diesem Hintergrund ist die Kenntnis um Effektivitäts- und Resistenzmechanismen von besonderer Bedeutung. Dieses Wissen könnte wegweisend sein, um die effektivsten Sequenzen zu planen und molekulare Grundlagen für das Überwinden der endokrinen Resistenz zu nutzen. Eine der Studien, die mit einer großen Fallzahl dazu beitragen soll, diese Mechanismen zu erforschen, ist die Comprehensive Analysis of sPatial, TempORal and molecular patterns of ribociclib efficacy and resistance in advanced Breast Cancer patients (CAPTOR BC)-Studie. Diese Übersichtsarbeit fasst den aktuellen Stand der klinischen Forschung zur Resistenz gegen endokrine Therapien mit Fokus auf CDK4/6-Inhibitoren zusammen und erörtert aktuelle Studienkonzepte.

Schlüsselwörter: Mammakarzinom, Therapie, CDK4/6

Einleitung

Im Jahr 2009 wurde in einer präklinischen Untersuchung zum ersten Mal beschrieben, dass die Cyclin-dependent Kinase 4 and 6 Inhibitors (CDK4/6i) eine besondere Rolle bei der Behandlung von Mammakarzinompatientinnen mit einer hormonrezeptorpositiven (HRpos)/Human epidermal growth factor receptor 2-negativen (HER2neg) Erkrankung spielen könnten 1 . Seitdem haben sich die CDK4/6is mit ihren 3 Substanzen Ribociclib, Palbociclib und Abemaciclib in der Behandlung der HRpos/HER2neg Patientinnen als Standard in der Erstlinienbehandlung des fortgeschrittenen Stadiums etabliert 2 ,  3 ,  4 . Auch in der adjuvanten Situation existieren 2 Studien, die bei Behandlung mit einem CDK4/6i einen Vorteil für das invasive rückfallfreie Überleben gezeigt haben 5 ,  6 . Abemaciclib ist in der adjuvanten Situation bereits zugelassen, für Ribociclib steht die Zulassung noch aus.

Diese breite Verankerung in den Therapiealgorithmen für Patientinnen mit Mammakarzinom machen deutlich, dass das Wissen um Wirkweise und Resistenzmechanismen der CDK4/6i eine der wichtigsten Voraussetzungen ist, um die Therapie für diese Patientinnengruppe weiter zu entwickeln.

Vor diesem Hintergrund untersuchen retrospektive Analysen wie auch prospektive Studien, ob und wie Patientinnengruppen identifiziert werden können, die besonders stark oder schwach von einer CDK4/6i-Therapie profitieren.

Einige der Konzepte fokussieren auf die Wirksamkeit des endokrinen Kombinationspartners z. B. durch die Bestimmung von Mutationen im Östrogenrezeptorgen (ESR1) . Andere betrachten die molekularen Veränderungen unter einer CDK4/6i-Therapie oder untersuchen den Einfluss globaler molekularer oder immunologischer Muster auf deren Wirksamkeit. In den letzten Jahren sind einige Studienprogramme ins Leben gerufen worden, welche die Aufklärung genau dieser Mechanismen zum Ziel haben.

In diesem Übersichtsartikel wird der aktuelle Stand der klinischen und translationalen Wissenschaft dargestellt. Zudem wird auf aktuelle nationale und internationale Studienprogramme eingegangen, die sich mit den Wirkmechanismen der CDK4/6i beschäftigen. In Deutschland steht hier z. B. die CAPTOR BC-Studie im Fokus, die umfangreiche Biomaterialien sammelt, um sowohl Effektivitäts- als auch Resistenzmarker zu identifizieren.

Vorstellung der CDK4/6-Inhibitoren

Präklinisch hohe Aktivität bei HRpos/HER2neg Zelllinien

Initial wurde die Effektivität einer Behandlung mit Palbociclib auf einer Reihe von Zelllinien untersucht 1 . Es wurden 47 Zelllinien betrachtet, welche die verschiedenen molekularen Subtypen des Mammakarzinoms und die Variabilität zwischen Patientinnen abbildeten. In Abb. 1 wird deutlich, dass insbesondere HRpos, luminale Zelllinien auf eine Therapie mit Palbociclib gut angesprochen haben 1 . Diese und weitere präklinische Untersuchungen resultierten in der Durchführung von frühen klinischen Studien mit Palbociclib, insbesondere der PALOMA-1/TRIO-18-Studie, die zur Zulassung von Palbociclib bei metastasierten Mammakarzinom führten 7 . Bereits in der initialen präklinischen Untersuchung an Zelllinien 1 wurde umfangreich getestet, welche Biomarker außer der Hormonrezeptorpositivität mit einem Ansprechen korrelieren. Insbesondere wurde genomweit mit Mikrochiptechnologie evaluiert, welche Gene mit der präklinisch mit der Wirksamkeit von Palbociclib korrelierten. Insgesamt wurden ca. 450 Gene identifiziert, deren Expression sich zwischen Zelllinien mit und ohne Ansprechen auf Palbociclib unterschieden 1 . Zum Beispiel war die Expression der Gene, die das Retinoblastom-Protein (Rb) und Cyclin D kodieren, in sensitiven Zelllinien erhöht, die Expression von CDKN2A aber reduziert 1 . Bereits diese frühen Arbeiten zeigten also, dass die Wirkweise einer Therapie mit CDK4/6i von molekularen Markern abhängig ist. In Folge dieser und anderer Arbeiten wurden große randomisierte Studien beim fortgeschrittenen Mammakarzinom durchgeführt, die zur Zulassung der CDK4/6i in dieser Indikation führten.

Abb. 1.

Abb. 1

 Konzentrationen von Palbociclib, die notwendig waren, um 50% des Zellwachstums zu hemmen 1 .

Klinische Einführung der CDK4/6-Inhibitoren

Studien zur Etablierung der CDK4/6-Inhibitoren

Studien mit den 3 CDK4/6is Palbociclib, Ribociclib und Abemaciclib wurden in verschiedenen klinischen Szenarien und mit unterschiedlichen endokrinen Kombinationspartnern durchgeführt. Zum einen können diejenigen Studien zusammen betrachtet werden, die in der ersten Therapielinie durchgeführt wurden. Diese Studien haben weitgehend Patientinnen eingeschlossen, bei denen die Wahrscheinlichkeit einer endokrinen Resistenz möglichst gering war. Daher wurde in diesen Studien, der PALOMA-2- (Palbociclib), MONALEESA-2- (Ribociclib) und der MONARCH-3 (Abemaciclib)-Studie, auch ein Aromatasehemmer als Kombinationspartner gewählt. Andererseits existieren Studien, die Patientinnen mit einer höheren Wahrscheinlichkeit einer endokrinen Resistenz einschlossen. In der Regel waren dies Patientinnen in fortgeschritteneren Therapielinien oder mit einem schnellen Progress unter einem Aromatasehemmer. In diesen Studien, PALOMA-3 (Palbociclib) und MONARCH-2 (Abemaciclib), wurde Fulvestrant als Kombinationspartner gewählt. Zwei weitere Studien haben zusätzliche Fragestellungen bearbeitet. Die MONALEESA-3-Studie, in welche sowohl Patientinnen in frühen oder fortgeschrittenen Therapielinien eingeschlossen waren, ermöglicht somit auch Ergebnisse für Ribociclib + Fulvestrant in der ersten Therapielinie. Die MONALEESA-7-Studie bietet Ergebnisse für Ribociclib + Aromatasehemmer für ausschließlich prämenopausale Patientinnen.

In Bezug auf das progressionsfreie Überleben zeigten alle Studien einen vergleichbaren Effekt. Das mediane progressionsfreie Überleben (Progression-free Survival, PFS) wurde in allen Studien ungefähr verdoppelt. In Bezug auf das Gesamtüberleben zeigten die Studien jedoch klinisch relevante Unterschiede. Die beiden Palbociclib-Studien erreichten keine statistische signifikante Verlängerung des Gesamtüberlebens, während in den verbleibenden Studien eine statistisch signifikante Reduktion des Sterberisikos um relativ ca. 25% nachgewiesen werden konnte. Auch wenn die aktuelle Interimsanalyse der MONARCH-3-Studie einen Gesamtüberlebensvorteil suggeriert, steht die finale Analyse noch aus. Tab. 1 gibt einen Überblick über die wichtigsten randomisierten Phase-III-Studien mit den CDK4/6i.

Tab. 1  Übersicht über die randomisierten Phase-III-Studien mit den Substanzen Palbociclib, Abemaciclib und Ribociclib in der Therapie von Patientinnen mit fortgeschrittenem Mammakarzinom.

N Therapie letzte eingeschlossene Patientin PFS
HR (95%-KI)
medianes PFS
CDK4/6i | Placebo*
OS
HR (95%-KI)
medianes OS
CDK4/6i | Placebo*
Anteil De-novo-Metastasierte Anteil Patientinnen mit DFI < 12 Monate Referenzen
* = Interimanalyse, ** = nicht berichtet, DFI = krankheitsfreies Intervall, HR = Hazard Ratio, NA = nicht zutreffend, OS = Gesamtüberleben, PFS = progressionsfreies Überleben
MONALEESA-2 668 Ribociclib ± Letrozol 03/2015 0,56 (0,43 – 0,72) 25,3 | 16,0 0,76 (0,63 – 0,93) 53,9 | 51,2 34% 18% 41 ,  42
MONARCH-3 493 Abemaciclib ± NSAI 11/2015 0,54 (0,41 – 0,72) 28,2 | 14,8 0,76 (0,58 – 0,97) 67,1 | 54,1 40% ** 43 ,  44
PALOMA-2 666 Palbociclib ± Letrozol 07/2014 0,58 (0,46 – 0,72) 24,8 | 14,5 0,96 (0,78 – 1,18) 63,9 | 51,4 37% 22% 45 ,  46
MONALEESA-7 672 Ribociclib ± ET 08/2016 0,55 (0,44 – 0,69) 23,8 | 13,0 0,71 (0,54 – 0,95) 58,7 | 48,0 19% 4,3% 47 ,  48 ,  49
MONALEESA-3 726 Ribociclib ± Fulvestrant 06/2016 0,59 (0,48 – 0,73) 20,5 | 12,8 0,72 (0,57 – 0,92) 53,7 | 41,5 40% 5,4% 50 ,  51 ,  52 ,  53
MONARCH-2 669 Abemaciclib ± Fulvestrant 12/2015 0,55 (0,45 – 0,68) 16,9 | 9,3 0,76 (0,61 – 0,95) 46,7 | 37,3 NA NA 54 ,  55
PALOMA-3 521 Palbociclib ± Fulvestrant 08/2014 0,46 (0,36 – 0,59) 9,5 | 4,6 0,81 (0,64 – 1,03) 34,8 | 28,0 NA NA 8 ,  56 ,  57
DAWNA-1 361 Dalpiciclib* ± Fulvestrant 09/2020* 0,42 (0,31 – 0,58) 15,7 | 7,2 noch nicht berichtet noch nicht berichtet NA NA 58

Diese Daten waren so überzeugend, dass seit der Zulassung der CDK4/6i in den Jahren 2016 und 2017 in Deutschland inzwischen 70 – 80% der HRpos/HER2neg Patientinnen als Erstlinientherapie bei fortgeschrittener Erkrankung mit einem CDK4/6i behandelt werden ( Abb. 2 ). Die Kenntnis von Resistenz- und Effektivitätsmechanismen ist vor diesem Hintergrund besonders wichtig, um effektive Therapiesequenzen für diese Patientinnen zu etablieren.

Abb. 2.

Abb. 2

 Nutzung der verschiedenen Therapieoptionen in der ersten Therapielinien bei Patientinnen mit fortgeschrittenem HRpos/HER2neg Mammakarzinom 2 .

In den Therapieempfehlungen der Kommission Mamma der AGO e. V. ( Abb. 3 ) basieren mittlerweile 3 Sequenztherapien nach CDK4/6i-Versagen auf einem prädiktiven molekularen Marker. Poly-ADP-Ribose-Polymerase-Inhibitoren (PARPi) sind bei Nachweis einer Keimbahnmutation in BRCA1/2 indiziert, der Phosphatidylinositol-3-kinase-Inhibitor (PI3Ki) Alpelisib kann bei einer Mutation in PIK3CA verordnet werden und der orale selektive Östrogenrezeptor Degrader (SERD) Elacestrant ist in den USA beim Nachweis einer Mutation im Östrogenrezeptor-Gen ESR1 angezeigt. Die Zulassung in Europa für Elascestrant steht noch aus (Stand 09/2023), wobei das positive Votum der EMA bereits vorliegt. In diesem Zusammenhang wird der Stellenwert der Mutationsbestimmungen an im Blut zirkulierender Tumor-DNA (ctDNA) stark an Bedeutung gewinnen. Sowohl die PIK3CA -Mutationen als auch die ESR1 -Mutationen können an der ctDNA bestimmt werden. Der Umfang der ctDNA-Analysen im Rahmen der klinischen Versorgung und der Forschung wird in den nächsten Jahren weiter zunehmen. In Abb. 4 sind Ablauf, Einflussfaktoren und mögliche klinische Anwendungen dargestellt.

Abb. 3.

Abb. 3

 Therapiealgorithmus der Kommission Mamma der AGO e. V. für die Sequenztherapie von Patientinnen in der fortgeschrittenen Therapiesituation mit HRpos/HER2neg Mammakarzinom.

Abb. 4.

Abb. 4

 Möglicher Ablauf und klinische Anwendungen einer ctDNA-Analyse.

Biomarkeruntersuchungen als Teil der großen, randomisierten Studien

Erste Erkenntnisse über die klonale Evolution im Rahmen der PALOMA-3-Studie

Die meisten der großen randomisierten Studien haben umfassende translationale Forschungsprogramme mit eingeschlossen. Durch diese Analysen wurden wertvolle Informationen gesammelt, die dabei unterstützen können, anhand von Biomarkern eine Effektivität und Resistenz vorherzusagen.

Eine der ersten Studien, die sich in größerem Umfang mit der klonalen Weiterentwicklung der Erkrankung (klonalen Evolution) unter CDK4/6i-Therapie beschäftigt hat, ist die PALOMA-3-Studie 8 ,  9 . Hier wurde anhand von ctDNA aus Blutproben untersucht, welche Mutationen in potenziell relevanten Genen häufiger zu Therapieende im Vergleich zum Therapiebeginn auftreten. Dies waren Mutationen in den beiden Genen ESR1 und PIK3CA . Im Palbociclib-Arm traten zudem häufiger Mutationen in RB1 auf 9 . Sowohl PIK3CA -Mutationen (bezüglich des PI3Ki Alpelisib) als wahrscheinlich auch in naher Zukunft ESR1 -Mutationen (bezüglich des SERD Elacestrant) sind sogenannte „Actionable Mutations“. Diese Analyse der PALOMA-3-Studie verdeutlicht die Relevanz einer unmittelbar vor Therapiestart durchgeführten Mutationsanalyse, um gemäß dem identifizierten Mutationsstatus adäquat therapieren zu können.

PIK3CA - und ESR1 -Mutationen in der MONARCH-2-Studie

In der MONARCH-2-Studie wurden Patientinnen mit endokriner Resistenz mit Abemaciclib und Fulvestrant oder Fulvestrant alleine behandelt. Es wurden ctDNA-Proben vor Therapiebeginn auf Mutationen in PIK3CA und ESR1 untersucht 10 . Bei 44% der Patientinnen wurde eine Mutation in PIK3CA und bei 59% der Patientinnen eine ESR1 -Mutation nachgewiesen. Diese Biomarker hatten in dieser Studie jedoch keinen Einfluss auf die Prognose der Patientinnen 10 .

Biomarkeruntersuchungen im Rahmen des MONALEESA-Studienprogramms

Im Rahmen der MONALEESA-Studien 2, 3 und 7 wurden sehr umfangreiche gepoolte Untersuchungen wie Genexpressions- und genomische Analysen an einer großen Gruppe von Patientinnen durchgeführt. Über 1150 Patientinnen wurden mittels Genexpressionsanalyse mit PAM50 in die entsprechenden intrinsischen Subtypen eingeteilt. Auch wenn diese Mammakarzinome oft als Luminal-like beschrieben werden, ist diese klinische Einschätzung nur eine Annäherung. So fanden sich in den gepoolten MONALEESA-2, -3 und -7-Analysen neben Luminal-A- (46,8%) und Luminal-B-Tumoren (24,0%) auch Tumoren mit dem intrinsischen Subtyp HER2-enriched (12,6%), Normal-like (14,1%) und Basal-like (2,4%). Interessant war, dass der Therapieeffekt von Ribociclib in den verschiedenen Subgruppen unterschiedlich ausfiel. Mit einer Hazard Ratio (HR) von 0,40 (95%-KI: 0,26 – 0,62) schien der Effekt in der Gruppe der HER2-enriched Tumoren am größten. Dies ist wohl hauptsächlich auf eine ausgeprägte endokrine Resistenz in dieser Gruppe gegenüber einer Monotherapie zurückzuführen. Mehr als ein Drittel der Patientinnen unter einer endokrinen Monotherapie hatte einen primären Progress. Durch die Hinzunahme von Ribociclib wurde wahrscheinlich bei einem Großteil dieser Patientinnen die Resistenz überwunden. Ähnlich hatte auch ein Großteil der Patientinnen mit Basal-like-Tumoren einen frühen Progress bei endokriner Monotherapie, der aber durch die Hinzunahme von Ribociclib überwunden werden konnte (HR = 1,14; 95%-KI: 0,46 – 2,83) 11 .

Auch zu Tumormutationen und Genamplifikationen sind umfangreiche Analysen an einer gepoolten Patientengruppe aus MONALEESA-2, -3 und -7 (n = 1703) durchgeführt worden 12 . Zum Therapiebeginn mit Ribociclib und endokriner Therapie wurde mittels Next Generation Sequencing die ctDNA hinsichtlich Mutationen oder Amplifikationen von ca. 550 Genen untersucht. Am häufigsten lag eine Alteration in PIK3CA vor (33%), in den meisten Fällen eine Mutation. Die Gene FDF3, FDF4 und FGF19 waren am häufigsten amplifiziert (8 – 9%). Es wurden einige Gene identifiziert, bei denen eine Mutation bei endokriner Monotherapie mit einem sehr kurzen medianen PFS verbunden war, das bei zusätzlicher Gabe von Ribociclib aber deutlich verbessert werden konnte. Diese Gene waren FRS2, MDM2, PRKCA, AKT1, BRCA1/2 und ERBB2 . Umgekehrt war bei einer Mutation in CHD4, CDKN2A/B/C und ATM durch zusätzliche Gabe von Ribociclib keine Verbesserung des medianen PFS zu verzeichnen. Diese Analysen sind hypothesengenerierend, zeigen aber, dass durchaus Genmutationen und Amplifikationen in Zusammenhang mit einer endokrinen Resistenz eine Bedeutung haben könnten, die bislang nicht wissenschaftlich untersucht wurden. Somit wird klar, dass eine klinisch einfach zu handhabende Methode (Blutabnahme und ctDNA-Analyse) dabei helfen könnte, prädiktive Marker zur weiteren Therapiesteuerung zu bestimmen ( Abb. 4 ). Dieses wird auch in der CAPTOR BC-Studie im Rahmen eines wissenschaftlichen Subprojekts bei Progress angeboten ( Abb. 8 ).

Abb. 8.

Abb. 8

 Studiendesign der CAPTOR BC-Studie und geplante molekulare Analysen. ET = endokrine Therapie, FFPE = formalin-fixiertes Paraffin-eingebettetes Gewebe, HR = homologe Rekombination, OS = Gesamtüberleben, PFS = progressionsfreies Überleben, SNP = Einzelnukleotid-Polymorphismus.

ctDNA-Analysen im Fokus des Therapiemonitorings

Monitoring einer CDK4/6i-Therapie mit Ribociclib – die BioItaLEE-Studie

Eine möglicherweise wegweisende Studie zum Monitoring einer Therapie mit Ribociclib plus endokriner Therapie durch ctDNA ist die BioItaLEE-Studie. In dieser Studie wurde vor Therapiebeginn und 15 Tage nach Therapiestart die Menge an tumorspezifischer ctDNA bestimmt und mit dem medianen PFS korreliert 13 . Teilt man die Patientinnen anhand der ctDNA-Menge in 4 Gruppen, so entstehen bei einer medianen Nachbeobachtungszeit von 26,9 Monaten klare prognostische Muster in Bezug für das mediane PFS:

  • keine ctDNA bei Therapiebeginn → keine ctDNA nach 15 Tagen: medianes PFS, nicht erreicht

  • keine ctDNA vor Therapiebeginn → ctDNA neu nach 15 Tagen: medianes PFS, 15,9 Monate

  • ctDNA vorhanden vor Therapiebeginn → Abfall ctDNA nach 15 Tagen: medianes PFS, 21,9 Monate

  • ctDNA vorhanden vor Therapiebeginn → ctDNA nach 15 Tagen vorhanden: medianes PFS, 12,3 Monate

Die Kaplan-Meier-Kurven sind in Abb. 5 dargestellt. Somit erlauben moderne Biomarkern wie tumorspezifischer ctDNA möglicherweise schon nach kurzer Therapiezeit die Abschätzung des Therapieerfolgs.

Abb. 5.

Abb. 5

 Progressionsfreies Überleben (PFÜ) in der BioItaLEE-Studie in Abhängigkeit von ctDNA-Veränderungen zwischen Therapiebeginn (BT) und 15 Tage nach Therapiestart (D15) 13 . MUT = mutiert, WT = Wildtyp.

In der BioItaLEE-Studie wurden auch andere Biomarker untersucht wie die Serum-Thymidinkinase (sTK), ein Proliferationsmarker, der mit der Wirkung von CDK4/6i korreliert 14 . Von besonderem Interesse waren Patientinnen, bei denen sowohl nach 15 als auch nach 28 Tagen eine Suppression der sTK unter die Nachweisgrenze (Limit of Detection [LOD]) erreicht werden konnte ( Abb. 6 , Pattern 1). Diese Gruppe hatte die beste Prognose. Das mediane PFS wurde in dieser Gruppe bei einer medianen Nachbeobachtungszeit von 26,9 Monaten nicht erreicht. Patientinnen, bei denen zunächst nach 15 Tagen eine Suppression der sTK unter die LOD erreicht werden konnte, dann aber nach 28 Tagen ein Wiederanstieg zu verzeichnen war ( Abb. 6 , Pattern 2), zeigten ein medianes PFS von 22,1 Monaten. Patientinnen, die nach 15 Tagen keinen Abfall der sTK unter die Nachweisgrenze hatten ( Abb. 6 , Pattern 3), zeigten mit 10,1 Monaten das schlechteste mediane PFS 15 .

Abb. 6.

Abb. 6

 Progressionsfreies Überleben in der BioItaLEE-Studie in Abhängigkeit vom Verlauf der Serum-Thymidinkinase-Aktivität unter einer Therapie mit Ribociclib 15 . HR = Hazard Ratio, mPFÜ = medianes progressionsfreies Überleben, sTKa = Thymidinkinase-Aktivität im Serum.

Homologe Rekombination und endokrine Resistenz

Neue molekulare Muster in Zusammenhang mit endokriner Resistenz

Bereits beim San Antonio Breast Cancer Symposium (SABCS) 2021 wurden Daten der MSK-IMPACT-Kohorte zur Prognose unter CDK4/6i-Therapie vorgestellt. Bei Patientinnen unter einer CDK4/6i-Therapie hatte eine BRCA2 -Keimbahnmutation einen ungünstigen prognostischen Effekt. Verglichen mit Patientinnen mit BRCA2 -Wildtyp hatten Patientinnen mit BRCA2 -Mutation ein höheres Risiko für einen Progress (HR = 2,32; 95%-KI: 1,38 – 3,91) 16 .

Weitere Analysen dieser Kohorte untersuchten den Einfluss komplexer Mutationsmuster auf die Prognose unter einer CDK4/6i-Therapie 17 . Die Einteilung der Tumoren nach komplexen Mutationsmustern (Signaturen oder Profile) ist der Versuch, basierend auf diesen Mutationsmustern prognostisch unterschiedliche Kategorien zu definieren. In der Pathogenese von Tumoren können unterschiedliche Reize und Umstände zu charakteristischen Mutationsprofilen führen 18 . Solche Mutationsprofile können für unterschiedliche Arten von Mutationen (Single Base Pair, Doublet Base Pair, Insertion-deletion Mutations) entwickelt werden. Die Analysen der MSK-IMPACT Kohorte fokussierten auf Single-Base-Pair-Mutationen (SBS) 17 , von denen in einer kürzlich veröffentlichten Arbeit 96 verschiedene Signaturen beschrieben wurden 19 , die u. a. vom Catalogue of Somatic Mutations in Cancer (COSMIC) zur Verfügung gestellt werden 20 .

Einige dieser SBS-Signaturen kommen gehäuft beim Mammakarzinom vor und können in folgende ätiologische Gruppen eingeteilt werden: zeitabhängige (clock-like) Signaturen, Apolipoprotein B mRNA editing Enzyme, catalytic Polypeptide (APOBEC)-Signatur, Homologous Recombination Deficiency (HRD)-Signatur, Rauchen-assoziierte und Mismatch-Repair-assoziierte Signatur.

Die präsentierten klinischen Daten bezogen sich zum einen auf die Veränderung des Mutationsprofils von Primärtumor zu Metastase und zum anderen auf den Einfluss der Mutationsprofile auf die Prognose von Patientinnen, die mit CDK4/6i in der ersten Therapielinie behandelt wurden. Die beiden Mutationsprofile, die bei Progression der Erkrankung vom frühen HRpos/HER2neg Mammakarzinom zur metastasierten Erkrankung am meisten zugenommen hatten, waren die APOBEC- und die HRD-Signatur 17 . Bezüglich der prognostischen Bedeutung der Mutationsprofile unter einer Erstlinientherapie mit einem CDK4/6i zeigten sich deutliche Unterschiede. Patientinnen mit wenig Mutationen hatten ein medianes PFS von 17,8 Monaten, Patientinnen mit einer APOBEC-Signatur 12,3 Monate und Patientinnen mit einer HRD-Signatur nur 7,6 Monate 17 .

Inwieweit diese Erkenntnisse genutzt werden können, um nachfolgende Therapien oder Therapiesequenzen festzulegen, muss in zukünftigen Studien erarbeitet werden. Bislang ist und bleibt die Behandlung mit einem CDK4/6i der Standard in der Erstlinientherapie bei Patientinnen mit einem fortgeschrittenen HRpos/HER2neg Mammakarzinom. Wegen des kurzen medianen PFS bei Patientinnen mit HRD-Signatur jedoch könnte z. B. die Frage gestellt werden, ob diese Patientinnen nicht eher mit einem PARPi behandelt werden sollten. Mit 10,5% der mit CDK4/6i behandelten Patientinnen in der MSK-IMPACT-Kohorte stellt diese HRD-Gruppe aber nur einen kleinen Teil der Patientinnen dar, sodass zur abschließenden Beurteilung weitere Studien- oder Real-World-Daten erforderlich sind.

ESR1 -Mutationen und der endokrine Kombinationspartner

Circa 30 – 40% der Tumoren von Patientinnen mit fortgeschrittenem, endokrin resistentem Mammakarzinom zeigen eine Mutation im Östrogenrezeptorgen ESR1 21 ,  22 ,  23 . Diese Mutationen können mit relativ hoher Sensitivität mittels ctDNA im Blut bestimmt werden 24 ,  25 . Die Bestimmung im klinischen Verlauf sollte somit einfach durchführbar sein. Die Mutationen in der für die ligandenbindende Domäne kodierenden Genabschnitte von ESR1 korrelieren mit einem schlechten klinischen Outcome 24 ,  25 ,  26 , vermutlich, weil diese Mutationen zu einer Änderung der Proteinstruktur im Sinne einer konstitutiv aktiven Form des Östrogenrezeptors führen 27 ,  28 ( Abb. 7 ). Ihre Häufigkeit und die Selektion von ESR1 -mutierten Klonen unter endokriner Therapie haben diese Mutation in den Fokus des Interesses für eine endokrine Resistenz gerückt.

Abb. 7.

Abb. 7

 Effekt einer ESR1 -Mutation auf die Funktionsweise des Östrogenrezeptors (unter Creative Commons Lizenz 4.0, 59 ). LBD: ligandenbindende Domäne, AF-2: Activating Factor-2 Domäne, DBD: DNA-bindende Domäne, AF-1: Activating Factor 1-Domäne, E2: Östradiol, SERM: selektiver Östrogenrezeptor-Modulator, SERD: selektiver Östrogenrezeptor-Degradierer, WT: Wildtyp, MUT: mutiert (Quelle: Brett JO, Spring LM, Bardia A et al. ESR1 mutation as an emerging clinical biomarker in metastatic hormone receptor-positive breast cancer. Breast Cancer Res 2021; 23: 85. doi:10.1186/s13058-021-01462-3 . © 2021. The Author(s). Licensed under a Creative Commons Attribution 4.0 International License ( http://creativecommons.org/licenses/by/4.0/ ). Changes: Addition of explanations for WT and MUT in the image.

ESR1 -Mutationen und der orale SERD Elacestrant

Der SERD Fulvestrant, der intramuskulär appliziert werden muss, ist schon seit mehr als 20 Jahren für die Behandlung von Patientinnen mit fortgeschrittenem Mammakarzinom zugelassen. Durch die Entwicklung von oralen SERDs haben die Forschungsaktivitäten um diese Substanzklasse deutlich zugenommen. In den USA ist der orale SERD Elacestrant bereits für die Behandlung von Patientinnen mit hormontherapieresistentem, fortgeschrittenem Mammakarzinom zugelassen, wenn eine ESR1 -Mutation in der ctDNA nachgewiesen werden kann. In der Zulassungsstudie EMERALD 29 hatten Patientinnen mit einer ESR1 -Mutation mit Elacestrant ein längeres medianes PFS als Patientinnen, die eine endokrine Standardtherapie erhielten (HR 0,55; 95%-KI, 0,39 – 0,77). Bei Patientinnen ohne eine ESR1 -Mutation konnte Elacestrant das mediane PFS nicht verbessern (HR 0,86, 95%-KI, 0,63 – 1,19) 29 .

ESR1 -Mutationen und Fulvestrant als Erstlinientherapie

Neben den Zulassungsstudien wurden auch Untersuchungen, bei denen Biomarker im Fokus stehen, durchgeführt. In diesem Zusammenhang ist die PADA-1-Studie von besonderer Bedeutung. In dieser Studie wurden Patientinnen während einer Erstlinientherapie mit Aromatasehemmer und Palbociclib mittels ctDNA auf das Auftreten einer ESR1 -Mutation hin untersucht. Falls bei Nachweis einer ESR1 -Mutation im Blut kein klinischer Progress nachgewiesen werden konnte, wurden die Patientinnen randomisiert zu einem Wechsel des endokrinen Kombinationspartners von Aromatasehemmer zu Fulvestrant oder zur Weiterführung der Therapie mit Aromatasehemmer und Palbociclib. 172 Patientinnen konnten randomisiert werden. Bei Fortführung der Aromatasehemmertherapie lag das mediane PFS bei 5,7 Monaten, bei Wechsel auf Fulvestrant bei 11,9 Monaten (HR 0,61; 95%-KI, 0,43 – 0,86) 30 .

Das CAPTOR-Studienprogramm

CAPTOR BC-Studiendesign

Die CAPTOR BC-Studie ist eine Phase-IV-Studie, die Resistenz- und Wirkmechanismen einer Kombinationstherapie von Ribociclib und endokriner Therapie untersucht. Zudem werden mehrere neue Forschungsansätze verfolgt, um neue Gene und Pathways zu entdecken, die a priori Patientinnen mit guter oder schlechter Wirksamkeit von Ribociclib identifizieren könnten. Dies könnte zusätzlich darüber informieren, welche Therapiesequenzen am meisten Sinn ergeben. Daher werden in der CAPTOR BC-Studie auch die Folgetherapien nach Ende der Ribociclib-Therapie dokumentiert.

Da große Fallzahlen angestrebt werden, wurde versucht, die praktische Durchführung der Studie zu vereinfachen, gleichzeitig aber das Erreichen der umfangreichen Studieziele zu ermöglichen ( Abb. 8 ).

Alle Patientinnen, die im Rahmen der klinischen Routine eine Indikation für Ribociclib in der ersten Therapielinie erhalten haben, können eingeschlossen werden. Die Patientinnen werden bis zum Tod, maximal aber 4 Jahre bzw. bis zum Ende der Gesamtstudie (November 2027) nachbeobachtet. Bei Studieneinschluss werden Blutproben abgenommen und die Patientin wird gebeten, der Studie Paraffingewebe einer Tumorprobe zur Verfügung zu stellen. Im Verlauf erfolgen bis zu 7 weitere Blutabnahmen ( Abb. 8 ). Zusätzlich wird die Lebensqualität über Patient Reported Outcome Tools erfasst, entweder über Papier-Fragebogen oder über eine App.

Somit können mit einer relativ einfachen Studiendurchführung umfangreiche Informationen und Biomaterialien gewonnen werden. Im Folgenden sind einige der wissenschaftlichen Studienziele der CAPTOR-BC-Studie näher dargestellt.

Agnostische Biomarkerdetektion in der CAPTOR BC-Studie

Trotz der Vielzahl der Aktivitäten, die sich bereits mit der Wirkweise von CDK4/6i-basierten Therapien beschäftigen, sind viele Methoden noch nicht ausgeschöpft. Insbesondere agnostische Ansätze kamen bislang alleine wegen der eher kleinen Fallzahlen der bisher durchgeführten Studien nicht in Betracht. Moderne Analysemethoden können z. B. Genexpressionen, genetische Mutationen und Genkopie-Alterationen genomweit innerhalb kurzer Zeit umfassend bestimmen. Bei einer ausreichend hohen Fallzahl können so neue Gene und Signalwege entdeckt werden, die bislang noch nicht in Betracht gezogen wurden. Ein gutes Beispiel ist die Entdeckung der über 300 Genloci, die über 40% des familiären Brustkrebsrisikos erklären 31 ,  32 ,  33 ,  34 ,  35 ,  36 ,  37 ,  38 . Erst groß angelegte Assoziationsstudien waren in der Lage, die genetische Grundlage des Brustkrebsrisikos in dieser Breite zu entdecken und zu validieren. Ein weiteres Beispiel sind die im Rahmen der SUCCESS-Studie mit einem ähnlichen Ansatz entdeckten immunmodulatorischen Gene, die mit Neutropenie und Prognose korrelieren 39 . Die hohe Fallzahl von 2000 Patientinnen in der CAPTOR-BC-Studie ebnet den Weg, mehrere solcher genomweiten Analysen durchführen zu können.

ctDNA im Fokus der Wissenschaft und der Versorgungsforschung im Rahmen der CAPTOR BC-Studie

Es wurde bereits dargestellt, wie vielfältig die Möglichkeiten der ctDNA-Analysen sind. Sowohl im Rahmen des Therapiemonitorings als auch, um Erkrankungen molekular zu charakterisieren, sind Anwendungen für die Wissenschaft und Versorgungsforschung vorstellbar. Im Rahmen der CAPTOR BC-Studie werden seriell Blutabnahmen durchgeführt, die nach dem neuesten Wissensstand für ctDNA-Analysen aufbereitet werden. Eines der wissenschaftlichen Ziele ist es, möglichst viele Informationen über das Progressionsverhalten unter einer CDK4/6i-Therapie zu lernen. Basis dafür soll eine ctDNA-Bestimmung zum Zeitpunkt des Progresses sein. Bei Patientinnen, die nach einer Therapie mit einem CDK4/6i eine Indikation für eine markergesteuerte Therapie haben, wird im Rahmen der CAPTOR BC-Studie eine ctDNA-Analyse unter Studienbedingungen zum Zeitpunkt des Progresses angeboten. Zurzeit wird mit Nachdruck daran gearbeitet zu untersuchen, ob zusätzlich zu den Genen PIK3CA, ESR1 und BRCA1/2 weitere molekulare genomische Marker bei der Indikationsstellung von Folgetherapien helfen könnten. Eines dieser Programme ist das multizentrische Programm Comprehensive Assessment of clinical features and biomarkers To identify patients with advanced or metastatic breast Cancer for marker driven trials in Humans (CATCH) des Nationalen Centrums für Tumorerkrankungen (NCT).

Neue Therapieansätze in klinischen Studien

Das CATCH-Studienprogramm

In den letzten Jahren hat die Geschwindigkeit der Arzneimittelentwicklung deutlich zugenommen. Mit der Kenntnis um die Funktionsweise des menschlichen Genoms und die Bedeutung der entsprechenden Mechanismen für eine Brustkrebserkrankung sind eine Reihe von Medikamenten zugelassen worden, die zielgerichtet sind, also ein Target adressieren, das zum Teil durch einen molekularen Test bestimmt werden muss. Beispiele sind die CDK4/6i (Palbociclib, Ribociclib, Abemaciclib), der PIK3CAi Alpelisib, die PARPi (Olaparib, Talazoparib), die Immune Checkpoint Inhibitors (ICIs) (Atezolizumab, Pembrolizumab), die Antibody-Drug Conjugates (ADCs) (Sacituzumab-Govitecan, Trastuzumab-Deruxtecan), der AKT-Inhibitor Capivasertib, der orale SERD Elacestrant und weitere.

Da die Entwicklungen der Arzneimittel parallel stattgefunden haben, ist der heutige Therapiestandard in der Studienpopulation meist nicht abgebildet. Ein Beispiel hierfür ist das Alpelisib und die SOLAR-1-Studie. In dieser Studie wurden fast keine Patientinnen mit einer CDK4/6-Vorbehandlung eingeschlossen, auch wenn eine Therapie mit CDK4/6i in der ersten Therapielinie heute der Standard ist. Dieses verdeutlicht, wie wichtig es ist, Therapien und insbesondere Therapiesequenzen in molekular informierten Studienprogrammen durchzuführen.

Das multizentrische CATCH-Programm schafft eine Plattform, auf deren Basis die Wirksamkeit der individualisierten Krebsmedizin (Präzisionsonkologie) spezifisch beim metastasierten Brustkrebs erprobt werden kann und der Zugang zu kontrollierten evidenzbasierten Präzisionsonkologie-Strukturen flächendeckend ermöglicht werden kann.

Zu diesem Zweck wird mittels moderner molekularbiologischer Verfahren das individuelle Erbgut von therapieresistenten Metastasen von Brustkrebspatientinnen umfassend analysiert, um molekulare Angriffspunkte zu identifizieren ( Abb. 9 ). Basierend auf den spezifischen molekularen Veränderungen werden den Patientinnen zielgerichtete Therapien in weiterführenden klinischen Studien, im Rahmen der Zulassung oder als Off-Label-Therapie angeboten ( Abb. 10 ). Dadurch soll das Fortschreiten der Erkrankung hinausgezögert und gleichzeitig die Lebensqualität der Patientinnen erhalten werden. In der Pilotphase der Studie konnte gezeigt werden, dass bei ungefähr einem Drittel der Patientinnen das Fortschreiten der Erkrankung stärker herausgezögert werden konnte als durch Standardtherapien möglich gewesen wäre und somit selbst bei stark vorbehandelten Patientinnen von einem positiven Einfluss auf den Krankheitsverlauf ausgegangen werden kann 40 . Zudem sollen die gewonnenen Informationen langfristig dazu dienen, innovative, zielgerichtet wirksame Substanzen und die modernen diagnostischen Verfahren in nachfolgenden Studien weiterzuentwickeln und so in die Regelversorgung zu überführen. Das CATCH-Programm läuft unabhängig von der CAPTOR BC-Studie, aber die beiden Studienkonzepte können für Patientinnen eng miteinander verbunden sein. Nach einem Progress im Rahmen der CAPTOR BC-Studie und einer entsprechenden molekularen Charakterisierung sind es Studien wie CATCH, durch die Patientinnen neue, innovative Therapien basierend auf einer molekularen Charakterisierung angeboten werden können.

Abb. 9.

Abb. 9

 Technischer Ablauf der molekularen Charakterisierung im Rahmen des CATCH-Programms.

Abb. 10.

Abb. 10

 Therapiezuordnung anhand molekularer Charakteristika im Rahmen des CATCH-Programms.

Ausblick

Die Vielzahl und die Qualität der Analysen zu molekularen Biomarkern zeigen immer eindeutiger, dass eine molekulare Charakterisierung der Brustkrebserkrankung einen Benefit für die Patientinnen mit sich bringt. Einige wenige Marker sind bereits jetzt schon Standard für die Indikationsstellung zugelassener Therapien. Um diesen Kenntnisstand zum Wohl der Patientinnen zu erweitern, sind große Studienprogramme wie die CAPTOR BC- und die CATCH-Studie ins Leben gerufen worden, die mit ihren großen Fallzahlen die Basis für zukünftige Therapiekonzepte legen werden.


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