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. 2018 Mar 22;97(Suppl 1):S48–S113. doi: 10.1055/s-0043-121596

HPV – A different view on Head and Neck Cancer

Claus Wittekindt 1, Steffen Wagner 1, Shachi Jenny Sharma 1, Nora Würdemann 1, Jennifer Knuth 1, Henrike Reder 1, Jens Peter Klußmann 1
PMCID: PMC6540966  PMID: 29905354

Abstract

Head and neck cancer is the sixth most common cancer with over 500000 annually reported incident cases worldwide. Besides major risk factors tobacco and alcohol, oropharyngeal squamous cell carcinomas (OSCC) show increased association with human papillomavirus (HPV). HPV-associated and HPV-negative OSCC are 2 different entities regarding biological characteristics, therapeutic response, and patient prognosis. In HPV OSCC, viral oncoprotein activity, as well as genetic (mutations and chromosomal aberrations) and epigenetic alterations plays a key role during carcinogenesis. Based on improved treatment response, the introduction of therapy de-intensification and targeted therapy is discussed for patients with HPV OSCC. A promising targeted therapy concept is immunotherapy. The use of checkpoint inhibitors (e.g. anti-PD1) is currently investigated. By means of liquid biopsies, biomarkers such as viral DNA or tumor mutations in the will soon be available for disease monitoring, as well as detection of treatment failure. By now, primary prophylaxis of HPV OSCC can be achieved by vaccination of girls and boys.

Key words: Head and neck cancer, Oropharyngeal squamous cell carcinoma, Carcinogenesis, Human Papillomavirus, Immunotherapy

1. Introduction and Summary

Oropharyngeal squamous cell carcinoma (OSCC) is the only head and neck tumor entity with clearly increasing incidence. Infections with oncogenic high-risk (HR) human papillomaviruses (HPV) are responsible for this development as they are increasingly found in OSCC. The transmission pathways and persistence of HPV in the oropharynx are still unknown. However, there are numerous hints that the transmission of HR HPV occurs through sexual contact. The carcinogenesis of HPV-positive OSCC (HPV OSCC) is mainly promoted by viral oncoproteins. However, genetic modifications also play a key role and often additional risk factors of classic carcinogenesis are observed (tobacco). Up to now, genetic examinations do not show a clear picture of HPV OSCC-specific mutations. Investigations of epigenetic modifications (DNA methylation, microRNA, tumor metabolism, immune escape, gene expression) identified HPV-specific aberrations that reveal approaches to future targeted therapies. Patients with HPV OSCC are often rather young, relatively healthy, and have accumulated less lifestyle risks; in comparison to HPV-negative OSCC, the overall survival (OS) of those patients is significantly better. The better OS and less additional risk factors make these patients suitable to benefit from de-intensification of the treatment or targeted therapy options. Since January 2017, revised TNM classifications and staging are applied for HPV OSCC. As test procedure, the p16INK4a (p16) test is suggested internationally. However, testing of HPV OSCC should be performed by means of dual detection of HPV DNA and p16 expression if possible. HPV OSCC will then, in contrast to former times, be classified into lower UICC stage groups. After therapy, patients with HPV OSCC have about 30% better 5-year OS rates in all therapeutic modalities. HPV is no predictor for surgery or radiotherapy (RT) so that surgical tumor resection still has a high significance. Currently, numerous studies are conducted with less intensive therapy; however, up to now results have not been published. Other trials focus on the significance of new immunotherapies for HPV OSCC. Surgical therapy options for distant metastasis are noteworthy; there are still possibilities of curative therapy in cases of distant failure. Beside the assessment of functional impairment, this is relevant for the follow-up of our patients. In the future, it is very probable that specific as well as de-intensified therapies are available for patients with HPV OSCC. Regarding the assignment to specific therapies, risk models are currently developed and discussed. Possibly, the viral carcinogenesis provides a valuable option for molecular early detection and follow-up by means of blood samples (so-called liquid biopsy). Finally, ENT-specialists should promote HPV vaccination for girls and boys because probably nearly all cases of HPV OSCC might hereby be avoided.

2. Epidemiology

2.1 Update on increased incidence of oropharyngeal cancer

Increasing incidence rates are described for HPV-associated head and neck tumors whereas the incidence of all other head and neck carcinomas decreases in developed countries. A comparative analysis of data of US American registries from 1973–2012 and 2000–2012 revealed a doubling for OSCC (frequently HPV-associated) with simultaneous decrease of the incidence for cancer of the oral cavity (rarely HPV-associated) 1 . Canadian registries currently also report a decrease of the general incidence of head and neck cancer with simultaneous increase of OSCC 2 . This epidemiological trend is explained by the increasing prevalence of oncogenic HPV in OSCC, based on nearly all published original papers 3 . Depending on the study design and detection procedures, the prevalence of oncogenic HPV in OSCC reaches up to 85% in recently published series from Scandinavia 4 . It may at least be assumed that the increased prevalence described is already overestimated because of methodical flaws. With regard to the design, for example older specimens were compared with newer ones, this might explain a systematic incorrectness. In German-speaking countries, a HPV prevalence for OSCC is currently assumed with 20–40% 5 6 7 . For tonsillar carcinomas, oncogenic HPV was detected in more than 50% of the cases already 15 years ago 8 , here the percentage of HPV-associated OSCC can be expected to be much higher. A comparative investigation of 599 patients of our own patient population ( Fig. 1 ) with OSCC showed an increase of the HPV prevalence of about 20% of the early patients to currently over 50% 7 . A comparative analysis of the HPV prevalence in cervical CUP syndrome could reveal a clear increase of currently nearly 75% HPV-positivity rate at our department. In summary, the published data show a continuous increase of OSCC incidence rates and correspondingly, the increased incidence rates are due to the HPV epidemic.

Fig. 1.

Fig. 1

Prevalence of oncogenic HPV in OSCC patients who were treated in Giessen is increasing. Currently the prevalence amounts to more than 50%. The data points represent the mean value of 4 years each.

2.2 Significance of HPV detection outside the oropharynx

From a health economic point of view, the percentage of HPV-associated head and neck tumors in other anatomical locations than the oropharynx is of high interest, too. For example, those cases might be avoided by HPV vaccination. Furthermore, patients could also benefit from de-intensified therapy and reduced side effects. The first question that is relevant in this context is, if the detection of HPV in tissues outside the oropharynx reveals true HPV-associated carcinogenesis or if it is an incidentally detected infection without further relevance. The second question in this context is, if the detection of HPV in non-OSCC is associated with an improved prognosis of the patients.

A recent US American publication from 2015 could reveal a high rate of HPV-positive DNA test results (70.1% in the oropharynx, 32.0% in the oral cavity, and 20.9% in the larynx) also outside the oropharynx 9 . However, considering all publications and meta-analyses on HPV positivity outside the oropharynx, the results are inconsistent 10 11 12 . A data set of a meta-analysis of 12,263 patients showed HPV association in the oral cavity (24.2%) and the larynx (22.1%) based on DNA test. Outside the oropharynx, however, very few data sets with dual test results (HPV DNA and p16 test) are published 13 . Currently, an extensive investigation from Spain was presented with results from 3,680 patients with head and neck tumors after combined testing for DNA, RNA, and p16. Hereby, the HPV prevalence for oral cavity cancer amounted to 4.4% and for laryngeal cancer to 3.5%; in cases of positivity of all 3 tests, the results were even much lower. This relativizes significantly the mentioned, sometimes very high rates of HPV-associated head and neck tumors outside the oropharynx 14 . A high percentage of positive HPV test results outside the oropharynx probably does not show HPV-associated carcinogenesis but acute infections or false-positive test results.

Prospective investigations on the relevance of HPV detection outside the oropharynx with regard to prognosis of the patients are not available. However, based on retrospective data of patients who underwent radiotherapy (RT) or combined radiochemotherapy (RCT) in the context of clinical studies, it can be assumed that a positive p16 test outside the oropharynx has low prognostic significance. The DAHANCA consortium in Denmark treated 1,294 patients with advanced head and neck cancer by means of RT or RCT; and in head and neck cancer outside the oropharynx no prognostic significance could be elaborated 15 . In addition, p16 positive non-OSCC patients were evaluated after treatment in 3 RTOG studies. In comparison to p16 positive OSCC patients, non-OSCC patients had a mortality risk increase of 50% 16 . For patients with laryngeal cancer and positive p16 test, even poorer survival rates have been published 17 . Serological examinations also contradict to a correlation between the risk of head and neck tumor disease (apart from oropharynx) and HR HPV infection. In an analysis of HPV 16 specific antibodies, the odds ratios for the risk to develop OSCC amounted to 14.6 compared to 3.6 (oral cavity) and 2.4 (larynx) 18 . A more recent investigation (ARCAGE study) evaluated 1,496 head and neck cancer patients. Positivity for HPV16 L1 and E6 antibodies increased the risk for the development of OSCC by factor 8.6 and 132.0, respectively. In contrast, marginal values of 1.54 and 4.18, respectively, were described for laryngeal cancer 19 .

In summary, the prevalence of HPV-induced tumors outside the oropharynx is clearly lower than assumed and roughly estimated to be less than 5%. There is no reliable evidence that the prognosis of those patients is better in comparison to OSCC patients.

2.3 Epidemiology of carcinogenic HPV infections

Since nearly all adults in Germany have contact to oncogenic HPV during adolescence, it is important to understand why HPV OSCC increases during the last decades and develops mainly in male patients. The most common manifestation of HPV infection are warts and genital condylomas. In more than 90% of cases, these diseases are caused by non-oncogenic HPV types 6 and 11. The infection can already be transmitted at birth and presents to ENT specialists in particular as respiratory papillomatosis. True neoplastic lesions of the cervix are sometimes caused by type 6 and type 11, too. However, in the majority cervical lesions typical oncogenic HPV types 16, 18, 31, and 45 are found.

Regarding the prevalence of oral infection with HPV in the general population, cross-sectional studies are available, but only few data are published on the temporal dynamics. A review of 18 trials with 4,581 healthy adults described an estimated incidence of oral HR HPV infection with 1.3% 20 . The age distribution of oral HPV infection shows a bimodal distribution. The first peak could be found between 30 and 34 years of age and the second peak between 60 and 64 years. The infection occurred significantly more frequently in males 21 . Generally, the data situation is not evident because in another investigation, females had genital oncogenic HPV infections with the same frequency than males 22 , only the duration to “clearance” was (slightly) different to the disadvantage of the men. Incidence and type of sexual contact (oral sex, deep kisses, promiscuity) as well as age at first sexual intercourse, marihuana consumption, cigarette consumption, and genital HPV infections could be identified as risk factors 23 . The average duration of an oral HPV infection was assessed in 1,626 male persons and amounted to about 7 months; the follow-up, however, was only 13 months 24 . The majority of oral HPV infections heal within several months without further consequences. Reinfections occur only rarely. It is worth mentioning that even partners of HPV OSCC patients only have an infection rate slightly above 1% 25 . In addition, immunodeficiency (HIV infection), cigarette consumption, and high age are reported as risk factors for persisting oral HPV infection 26 . For better understanding the increased incidence of oral HPV infections in males, other data describe a higher number of sexual partners, younger age at the first sexual contact, and numerous oral sexual contacts 27 . Another hint to the susceptibility of males for HPV type 16 (HPV16)-caused OSCC is that genital HPV infections in men are mainly due to HPV 16 and not type 18 28 .

Reliable data why mostly men develop HPV 16-induced OSCC are not available, but numerous hints are found for an accumulation of risks (kinetics of the infection, nicotine, sexual risks, see chapter 4). Overall, this may explain why currently an estimated percentage of 75% of the patients with HPV OSCC are male. In contrast to the data for an increased incidence of OSCC, no data are available that confirm an increase of oral HR HPV infections.

2.4 Development in regions with consequent primary prophylaxis

Primary prophylaxis against carcinogenic HPV is available as HPV vaccination. The Sanofi Pasteur MSD Company produced the quadrivalent vaccine Gardasil that was approved in the USA and Europe in 2006. One year later, the bivalent vaccine Cervarix was approved. Both vaccines contain the recombinant capsid protein L1 of the HPV types 16 and 18, and 6, 11, and 18, respectively. Since April 2016, the 9-valent vaccine Gardasil 9 is available and additionally protects against the HR HPV strains 31, 33, 45, 52, and 58. The advantages are an extended protection given by vaccination and a 2 dose scheme (in intervals of 5-13 months). The HPV vaccines are approved as of the age of 9 years and vaccination should be performed before the first sexual contact. The approval applies for girls and boys, however, currently the German Standing Committee on Immunization (Ständige Impfkommission, STIKO) currently recommends only vaccination of girls, which is also paid by the health insurers.

In Germany, the HPV vaccine is currently not widely administered. According to an analysis of health insurance data of the AOK of Baden-Württemberg, only 37% of young women born in 1996 had complete protection provided by vaccination. In comparison, the vaccination rate against mumps and rubella is about 92% according to the Robert Koch Institute. Comparable data with vaccination rates of <40% in girls were published by the ministry of health in 2014 29 . The data clearly indicate vaccination of boys. However, the registration trials was naturally conducted based on precancerous lesions of the cervix and accordingly, the cost-benefit analyses refer to the diseases of the uterine cervix 30 .

In 2015, 34% of the countries worldwide had a HPV immunization program. However, population-related only less than 5% of all nations (in countries with high incidences often no program was established) benefited from vaccination in this time. From countries with a high coverage, numerous data are available that report an effect on HPV-associated diseases even apart from cervix cancer. For example, a review of the literature from 2015 could reveal that HR HPV infections were reduced by 68% and anogenital warts decreased by 60%, in countries with an immunization rate of more than 50% 31 . The highest decrease of HR HPV-related new diseases apart from cervix cancer were consistently reported from countries with vaccination programs and so-called catch-up vaccination of older, non-vaccinated people (Australia, Canada, Denmark, and New Zealand). The programs were implemented nearly always accompanying school education.

Convincing data on respiratory papillomatosis (RRP) are available from Australia 32 . Between 2011 and 2015, pediatricians and otolaryngologists collected data of newly diagnosed cases of juvenile RRP and published them in a meeting report. Only 13 cases had been registered (7 in 2012, 3 in 2013, 2 in 2014, and 1 case in 2015). None of the mothers of those cases had received vaccination. Two strategies are additionally discussed regarding the prophylaxis of RRP in children: first, vaccination of newborns if the mother had condylomas, and second, vaccination of pregnant women with confirmed HPV 6 or 11 infection in order to protect the child against infection by transmission of antibodies. In cases of vaccinated mothers, a similar antibody titer could be measured in newborns 33 .

Oropharyngeal cancer mostly occurs in male patients, in RRP the gender distribution is nearly the same. Numerous other diseases with high stress for the affected patients are related to carcinogenic and non-carcinogenic HPV. What is the benefit that can be expected for other diseases apart from cervix cancer? If consequent vaccination prophylaxis is performed, a dramatic effect might be expected for the incidence of HPV OSCC. Hence, many publications also recommend vaccination of boys, which is absolutely supported by the authors.

3. Carcinogenesis

Carcinogenesis is a process consisting of several steps where genetic and epigenetic modifications in cancer-associated signaling pathways accumulate over time. This results in the typical phenotype of malignant cells characterized by: unlimited replication potential, independence of growth factors, suppressed ability of apoptosis, invasive growth, and metastatic potential as well as increased angiogenesis 34 35 . The individual risk to develop cancer disease depends on extremely diverse and sometimes interdepending factors and is therefore difficult to be determined. The most important risk factor groups include: environmental influences (UV and other natural radiation, anthropogenic substances/radiation), noxae (tobacco/alcohol consumption, HPV infection), genetic predisposition (e. g., BRCA1/2 mutations in hereditary breast and ovarian cancer), immune factors (vaccination, immunosuppression), and age.

The majority of head and neck cancers are squamous cell carcinomas that are mainly associated with the risk factors of tobacco and alcohol consumption or oncogenic HPV. The carcinogenesis of HPV-associated and HPV-negative head and neck cancer is associated with other specific risk factors (see chapter 2). A separate risk to develop one of those two cancer diseases is difficult to estimate because none of the risk factors appears isolated and overlapping of risks is not the exception but the rule.

3.1 Leukoplakia – premalignant alterations

Regarding HPV-negative head and neck cancer, premalignant alterations have been known for several decades, especially in the oral cavity 36 37 . Depending on different risk factors (gender, extent of the lesion, and WHO stage of dysplasia), a transformation rate of 1-2% is estimated. Genetic changes seem to be most probably responsible for malignant transformation while HPV could only be found in 1% of the leukoplakia 38 39 . Generally, the aberration probability of premalignancies cannot be safely predicted and precancerous stages in HPV OSCC could not be reliably identified (see below).

3.2 Field cancerization

Leukoplakias are visible changes that are preceded by macroscopically invisible premalignant lesions. Those invisible lesions may possibly explain the tendency to develop locoregional recurrences after treatment. The correlation of locoregional recurrences with the occurrence of dysplastic changes in neighboring regions coined the term of field cancerization in 1953 40 . Meanwhile this term could be defined with molecular biological and genetic methods. A multistep development model consisting of morphological and genetic modifications was already suggested in 1996 including typical genetic alterations of dysplasia (loss of heterozygosity [LOH] on the chromosomes 3p, 9p, and 17p) and carcinomas (LOH on chromosomes 11q, 4q, and 8) 41 . After some time, it could be shown that at least 35% of oral and oropharyngeal tumors had genetic mutations in mucosal cells in the environment of the carcinomas whereas the epithelium in this area appeared to be normal. This allows the assumption that the carcinogenesis comprises a range of different precancerous stages that are macroscopically invisible and go beyond the resection margins developing locoregional recurrences. Furthermore, focal areas with immunohistological p53 positivity were identified in the neighborhood of carcinomas that characterized “clonal units” and originate from a common precancerous lesion 42 . Mutations in TP53 lead to the expression of an (inactive) tumor suppressor protein p53 and are considered as the earliest oncogenic modification. Together with field cancerization, the multistep development represents the current model of carcinogenesis of HPV-negative head and neck cancer 43 .

3.3 HPV

The classic assumption is that viral DNA is integrated into the host cell´s genome during a latently persisting infection with oncogenic HPV. This integration requires linearization of the viral DNA that often occurs as break within the E2 reading frame. The viral E2 protein controls the activity of the viral oncoproteins E6 and E7 and the disruption of the E2 reading frame leads to its enhanced expression. In the natural epidermal life cycle of HPV, E6 and E7 inhibit apoptosis and promote the cell cycle, which leads to proliferation of the epithelial cells, and the infections persists ( Fig. 2 ). As a consequence, infected cells are moved into higher skin layers where the activity of E6 and E7 decreases and envelope proteins of the viral capsids are produced. During HPV-associated carcinogenesis, p53 is marked for proteolytic degradation by E6 activity and thus inactivated. E7 binds to the retinoblastoma protein (RB) that triggers the cell cycle and releases the transcription factor E2F. This increases the transcription of genes that are relevant for cell proliferation.

Fig. 2.

Fig. 2

The molecular mechanisms of carcinogenesis of HPV- and noxae-associated OSCC (simplified). Dysfunction of the same cellular programs (apoptosis, cell cycle, senescence, and immune system) leads to carcinogenesis in both groups. Multiple genetic mutations that may affect numerous components of the signaling pathways, lead to activation of oncogenes in noxae-associated OSCC and inactivation of tumor suppressors. In contrast, the HPV oncoproteins E5, E6, and E7 lead to interventions in the signaling pathways which dysregulate the same cellular programs. Characteristic for noxae-associated OSCC are mutations of TP53 resulting in inactive p53 overexpression, as well as mutations in the genes coding for Rb and p16INK4A (p16) so that both proteins are reduced. Generally, those mutations are not found in HPV-associated OSCC, and due to the activity of E7, p16 is overexpressed.

In contrast to the stepwise accumulation of genetic modifications in HPV-negative head and neck cancer, these two significant steps occur due to the activity of viral oncoproteins in HPV OSCC. Mutations in TP53 (and the associated overexpression of p53) and HPV induced fields of carcinogenesis are unknown in HPV-associated head and neck cancer. This could be confirmed experimentally by the absence of viral E6 transcription at the resection margins of HPV-associated head and neck cancer 44 . In contrast to cervix carcinoma, where premalignant stages can be detected by staining with acetic acid, premalignancies of HPV-associated OSCC are unknown.

3.4 Genetic modifications

3.4.1 Mutations

In solid tumors, TP53 is the gene most frequently affected by mutations. In a comparative study, whole exome analyses were performed in 15 types of solid tumors, 11 of them revealed TP53 as the most frequently mutated gene, in the other entities it ranked second twice and third once (preceded by KRAS or BRAF and NRAF , respectively) 45 . In HNSCC, the mutation rate of TP53 is in the upper third of solid tumors with about 40%. Interestingly, the cervix carcinoma shows a particularly low percentage of only 6% TP53 mutations, which depends on the very high rate of HPV-associated carcinomas 46 . Mutations appear in many locations of TP53 ; 12 hotspots are known with more than 1% of all mutations each. Nine of those hotspots concern amino acids that contribute directly to the specific DNA binding domain of TP53 or those that are responsible for correct folding of the DNA binding domain. Other mutations are located in introns and influence an alternative splicing of TP53 which has an effect on TP53 isoforms.

Besides TP53 , mutations of CDKN2a and RB1 (RB, retinoblastoma-associated protein) are often observed in HPV-negative head and neck cancer, however, they are missing in HPV-associated OSCC. RB1 encodes RB and such as in p53, the activity of this signaling pathway is dysregulated in HPV-associated head and neck cancer by viral oncoproteins, which may explain the low mutation rate. CDKN2a (cyclin-dependent kinase inhibitor 2 A) encodes the tumor suppressor protein p16; its effect in HPV-associated head and neck cancer is eliminated by downstream inactivation of RB. Activating mutations of catalytic subunits of PI3K (phosphoinsitid-3-kinases), in particular in PIK3CA , have been described in several studies, mainly for HPV OSCC 47 48 . In contrast, inactivating mutations in the PIK3CA inhibitor PTEN were often found in HPV-negative HNSCC 49 . PI3K is a multiprotein complex that is involved in the regulation of important functions such as cell growth/proliferation, cell adhesion/migration, differentiation, and survival and that is important for HPV-negative and HPV-associated HNSCC to the same extent.

In several studies, other activating mutations were detected in FGFR3 and FBXW7 in HPV OSCC 47 48 50 51 . The membrane-bound fibroblast growth factor receptor 3 (FGFR3) is an activator of the PI3K signaling pathway and FBXW7 is involved in the inactivation of cyclin E, c-Jun, c-Myc, and Notch 1. Mutations in KRAS were also described for HPV OSCC 47 48 , however, this could not be confirmed by own studies 49 . Currently, mutations in HLA and β2 microglobulin genes seem to be relevant that are more often found in HPV OSCC 50 . This could be confirmed by immunohistochemical examinations 52 and might become relevant with regard to immune checkpoint therapies.

3.4.2 Genetic aberrations (copy number variation, CNV)

Because of their extent reaching up to the loss of entire chromosomes or their arms, chromosomal aberrations were the first genetic mutations that could be confirmed in malignant cells. Complex karyotypes with comprehensive numeric and structural chromosomal aberrations are characteristic for head and neck cancer 53 . According to the model of field cancerization, distinct chromosomal modifications with progression of a dysplasia up to invasive carcinoma could be correlated in CGH (comparative genomic hybridization) analyses. The transition from light to moderate dysplasia was characterized by gains on chromosomes 3q26-qter, 5p15, 8q11-21, and 8q24.1-qter and losses on 18q22-qter. Gains on 11q13, 14q, 17q11-22, and 20q and losses on 9p, however, were typical for the transition from moderate to severe dysplasia. Invasive growth correlated with losses occurring together on chromosomes 3p14-21 and 5q12-22 and lymphogenic metastasis with loss on 4p 54 . For the latter ones, also gains on chromosomes 10p11-12 and 11p as well as losses on 4q22-31, 9p13-24, and 14q were described that were not present in respective primary tumors 55 . Interestingly, in the mentioned areas, genes are found that are involved in cell adhesion as well as factors of the MAP (mitogen-activated protein) kinase and PI3K (phosphoinositide-3-kinase) signaling pathway that are also frequently affected by mutations.

Amplifications that are often described for head and neck cancer, are found on the chromosomes 3q-, 8q-, and 20p, independent from the HPV status 47 48 50 56 . Important genes in this region are for example PIK3CA, TP63, SOX2 as well as the oncogene MYC that probably has enhanced activity due to gene amplification. However, 3q amplification was described in the context of the integration of the HPV genome in cervix cancer 57 . In addition, deletions of 13q in HPV-associated and HPV-negative HNSCC have been described, but more rarely in HPV-associated ones which could also be confirmed by whole genome NGS (next generation sequencing) analysis 50 . The chromosomal segment 11q codes genes such as RB1 and CCNA1 (cyclin A) that are involved in the regulation of the cell cycle and that seem to be dysregulated in HPV OSCC by viral oncoproteins.

Generally, an increased chromosomal instability in head and neck cancer seems to be associated with inferior prognosis, which could also be demonstrated in HPV OSCC 58 . Even if nearly the same, but differently dysregulated signaling pathways may be crucial for carcinogenesis of HPV OSCC and HPV-negative head and neck cancer, a series of specific genetic aberrations can be defined for both subgroups. For example, amplifications of 5p, 7p, 8p, 11q, 17q, and 18q could not be verified for HPV OSCC. Clearly more rarely, also losses of 3p, 4q, 5q, 18, and 9p are found. On the last one, for example p16 is encoded which allows the interpretation why the p16 expression works as marker in HPV-associated carcinomas 8 59 60 61 62 .

HPV-specific aberrations are losses on chromosome 16q that are associated with a better prognosis of the patients 50 56 63 . Interestingly, the tumor suppressor gene WWOX is located on 16q. WWOX spans one of 3 most frequent “common chromosomal fragile sites” (FRA16D). Aberrations of FRA16D with dysregulated WWOX expression are known for different tumor types and are associated with a poor prognosis of the patients 64 . Data of the cancer genome project (TCGA, The Cancer Genome Atlas) identified a HPV-specific amplification on chromosome 20q11 ( E2F1 gene) and a deletion on chromosome 14q32.32 ( TRAF3 gene, TNF receptor associated factor 3) by means of NGS in 279 head and neck carcinomas 50 . An overexpression of E2F caused by amplification of 20q11 might develop synergistic effects in the context of viral oncoproteins (E6&E7 that also activate E2F). TRAF3 loss interferes with the NFκB signaling pathway and thus plays a role in inflammatory reactions as well as the innate and adaptive immune response against viruses 65 .

3.4.3 HPV integration

Although linearization in the E2 reading frame of the HPV genome is understood as first step in the classic model of HPV-induced carcinogenesis, the expression of the oncogene E6 and E7 is independent from the number of copies or the integration of viral DNA, and in more than 60% of HPV OSCC only episomal virus DNA was detected by means of PCR 66 67 . Data of current sequence analyses show that all 3 possible stages of the HPV genome (only episomal or integrated, or a mixture of both) occur with nearly the same frequency and probably several mechanisms lead to dysregulated expression of the viral oncoproteins 68 , including methylation of E2 in the regulator region of E6 and E7 (see below).

It could be shown in HPV transfected keratinocytes that viral DNA integration occurs at many positions within the cellular genome, and also in or near important regulator genes of cell proliferation 69 . In one case of malignant transformation of juvenile (HPV type 6 associated) RRP, HPV DNA integration into the human AKR1C3 gene was described. AKR1C3 encodes an enzyme (aldo-keto reductase family 1 member C3) of the androgen and estrogen metabolism and is described for prostate cancer in the context of PSA production, however, it is mostly undescribed in HNSCC 70 . The role of the virus DNA integration in HPV-associated carcinogenesis is not finally clarified. There seems to be a correlation between chromosomal instability and tumor progression. In contrast, in the same study, HPV DNA integration was associated with a better prognosis of patients with tonsillar carcinomas 58 .

3.5 Epigenetic modifications

3.5.1 Epigenetic modifications of nucleic acids

Epigenetic modifications describe modifications of the hereditary information, whereby the “gene activity” but not the sequence of the nucleic acid is changed. The modification of the nucleic acid influences the phenotype and can be transferred to daughter cells. The most important types are methylation of the DNA and modification of histones. Methylation of DNA (such as the modification of histones) is reversible and its function is to use static information of the nucleic acid sequence in a variable manner. By methylation of transcription factor binding site, the activity of single genes, groups of genes, or entire chromosomes can be controlled, for example in the context of gender-specific inactivation of the X chromosome or genomic imprinting in dependence of the parents’ origin of certain alleles.

Different methylation patterns were described in the context of tumor viruses including HPV 71 72 . The most important example of epigenetic gene regulation with regard to HPV is CDKN2A that is located on the chromosome 9p and encodes the tumor suppressor gene p16. p16 inhibits the cell cycle and its expression is often inhibited in head and neck cancer by gene promotor methylation, mutation, or homozygous deletion of the gene 50 73 . In contrast, a strong overexpression of p16 is observed in HPV OSCC that is understood as surrogate marker for this entity. Contrary to earlier assumptions, this overexpression is not due to the E7-related transcriptional activation of p16 by releasing E2F. Moreover, a direct activation of the cellular senescence by expression of E7 was detected. In this way, the histone H3K27-specific lysine demethylase 6B ( KDM6B ) and its downstream target gene CDKN2A is activated 74 . In HPV-associated tumor cells, Rb is inhibited by E7. Thus, the overexpression of p16 does not lead to an inhibitory effect on tumor cells ( Fig. 2 ). Moreover, the activity of the cyclin-depending kinases 4 and 6 (CDK4/6) seems to be intolerable in the context of Rb inhibition of tumor cells, which causes dependence from the expression of CDK4/6 inhibitor protein p16 and its overexpression promotes carcinogenesis in contrast to HPV-negative tumors 75 .

Besides p16, alternative splicing of CDKN2A produces another gene product, p14ARF. The protein sequence of p14ARF develops through reading an alternative reading frame ( ARF ) of CDKN2A and differs fundamentally from p16. p14ARF inhibits ubiquitin ligase MDM2, whereby p53 is stabilized and the cell cycle regulator p21 is expressed. p21 interacts with and inhibits cyclin CDK complexes, which stops the cell cycle between G2 and the metaphase. The regulation of p14ARF expression occurs by modification of CpG loci downstream the transcription start of p14ARF and p16. Correlation was found regarding their methylation in OSCC with positive HPV status and increased expression of p14ARF but not p16 76 . A relationship of the increasing methylation degree of CDKN2A with increasing grade of dysplasia was observed in the cervix, which in fact does not concern the according promotor region 77 . Also in patients with head and neck cancer, a correlation exists between the methylation pattern and the clinical course. For example, the therapy success could be successfully predicted in head and neck cancer patients based on promotor methylation of only 5 genes ( ALDH1A2, OSR2, GRIA4, IRX4 , and GATA4 ) 71 78 .

The classic explanation model of HPV-associated carcinogenesis is based on an integration of viral DNA into the human genome, which leads to an interruption of the E2 reading frame and an elimination of the inhibition of viral oncoproteins E6 and E7. Frequently, further episomal HPV copies are present beside integrated HPV DNA; and in about one third of HPV-associated OSCC, exclusively episomal virus DNA is detected. Here, the classic explanation model is apparently not satisfactory and a methylation of the E2 binding site in the regulation region for E6 and E7 in the HPV genome was identified as further integration-independent regulatory mechanism for the expression of E6 and E7 79 80 .

3.5.2 microRNA expression

microRNAs (miRNA) develop from hairpin bend-like precursor transcripts of 60-70 nucleotides that are shortened to a length of about 22 nucleotides. Together with the proteins DICER1 and Argonaute (AGO) they are integrated in the miRNA-induced silencing complex (miRISC) and guide it, based on their sequence, to corresponding target sequences of the mRNA that is subsequently cleaved enzymatically and thereby inactivated. This relatively simple regulatory mechanism of gene expression is clearly more complex in reality because miRNAs – depending on the conservation grade of their target sequence – may bind to different mRNAs and mRNA may dispose of binding sites for more than one miRNA.

Despite methodical progress during the last years, only few comparative studies have been conducted on the differential expression of miRNAs with regard to the HPV status in head and neck cancer; only a “handful” of miRNAs have been mentioned in more than one study 81 . In one of the most recent trials, 1,719 miRNA sequences were evaluated in 15 HPV-negative and 11 HPV-associated OSCC by means of microarrays. A total of 25 differentially expressed miRNAs could be identified, their functions were elaborated in silico in the context of the PI3K and Wnt signaling pathways, the regulation of the cytoskeleton, and the focal adhesion 82 . The mostly known miRNAs include Has-miR-363 that is upregulated in HPV-associated HNSCC in contrast to HPV-negative ones 83 84 85 . Target sequences of Has-miR-363 are found for example in CDKN1A (cyclin-dependent kinase inhibitor 1), CASP3 (Caspase-3), and CD274 (programmed cell death 1 ligand 1, PD-L1) and they indicate regulatory functions in apoptosis, cell cycle, transcription, and immunology. Another example is miRNA203; its expression is downregulated by the HPV oncoprotein E7 during cellular differentiation. A target gene of miRNA203 is the transcription factor p63; and the expression of p63 as well as its downstream target genes like CARM-1, p21 , and Bax , are increased by the inhibition of miRNA203 by E7 86 . Hereby, epithelial cells remain proliferative and in an undifferentiated stage which is required for the natural lifecycle of HPV. In the HPV E6/E7 induced tumor model in human keratinocytes, p63 enhances the invasiveness by modulation of the Src-FAK (focal adhesion kinase) signaling pathway by dissolving focal cell contacts (cell adhesion) and restructuring the extracellular matrix (ECM) 87 .

Beside cellular miRNAs, miRNAs were detected encoded in the HPV genome, which could be confirmed experimentally. Potential target sequences of those miRNAs are found in the HPV genome but also in the human genome 88 . Interestingly, target sequences of two less frequent human miRNAs were also identified in the HPV- E6 gene (miR-875 and miR-3144). In HPV16-positive cell cultures, both inhibit growth and induce apoptosis 89 , which demonstrates the complex regulatory possibilities by means of miRNAs.

3.6 Dysregulation of tumor metabolism

Tumor hypoxia was described as being important for the survival and therapy response of head and neck cancer 90 91 92 . It is well-known that patients with tumor hypoxia respond poorly to irradiation because of the reduced presence of reactive oxygen species (ROS). During the tumor growth, also a tumor-specific metabolism develops in order to assure the supply and the proliferation of the cells. A specific feature of this metabolism is the increased decomposition of glucose to lactate which was first described under aerobic conditions as “Warburg effect” in 1924. The decomposition of glucose to lactate, however, only provides 2 Mol ATP per Mol of glucose, which is compensated by an increased glucose rate 93 94 95 . Beside energy, this adapted glucose metabolism of the tumor serves for providing important basic building blocks (e. g., nucleic acids, amino acids, and lipids) 96 .

Hypoxia occurs frequently in many solid tumors and arises because tumor cells proliferate rapidly,exceeding a critical mass which leads to obstruction and compression of the blood vessels in the direct neighborhood of the tumor. This finally results in poor oxygen supply of the tumor centers so that the tumor cells adapt to this oxygen deprivation and several signaling pathways are switched on in order to secure cell survival and to change the glucose metabolism from efficient oxidative phosphorylation to inefficient glycolytic metabolism 97 . Hereby, the group of HIF (hypoxia-inducing factor) transcription factors, in particular HIF-1 (HIF-1α & HIF-1β), play a key role for the cellular adaptation to hypoxic conditions. HIF-1 activates a series of target genes that secure cell survival, serve for the modification of the metabolism, and promote invasion, cell proliferation, metastasis, erythropoiesis, and angiogenesis 97 98 99 . Beside real tumor hypoxia, it could be demonstrated in cell lines that HPV oncoproteins contribute to hypoxia pathway dysregulation by stabilizing HIF-1α ( Fig. 3 ) 100 101 102 .

Fig. 3.

Fig. 3

Frequently, in solid tumors an activation of the hypoxia signaling pathway is found that is obvious due to the central expression of respective marker proteins (here: Glut I) in tumor nests and that can be confirmed by immunohistochemistry (hypoxia-related). Some tumors, however, show a consistently high expression of the same marker that suggest other activation mechanisms of the signaling pathway (endogen-related). The central regulator protein of the hypoxia signaling pathway HIF-1α is present in HPV associated tumor cells in an overexpressed way compared to HPV-negative tumor cells (Western-blot, bottom left). In analogy to fig. 2 , the viral activity leads to activation of the hypoxia signaling pathways and thus to processes that are favorable for carcinogenesis.

Thus, oncogenic viruses are able to influence the tumor metabolism by direct and indirect interaction with cellular regulators such as HIF-1α, in order to adapt cellular pathways for viral replication and synthesis, which also promotes carcinogenesis and progression. This metabolic phenotype allows tumor cells to proliferate despite adverse circumstances like oxygen deprivation 103 . Hence, the signaling pathways that are used for modification of the metabolism and their regulators such as e. g., HIF-1 represent potential targets for an inhibition, in particular for those tumors that largely depend on glucose and aerobic glycolysis.

3.7 Tumor environment/immune escape mechanisms

During the development of invasive, HPV-associated squamous cell carcinoma, several lines of defense mechanisms have to be overcome. Viral infection is the first step, for which the physical barrier of skin/mucosa plays a crucial role. After absorption of viral particles, those have to traverse the cell and reach the nucleus. In the following persisting infection, the HPV oncoproteins E5, E6, and E7 have important functions to remain undetected by the immune system as long as possible and to maintain the production of new viruses in the epithelial cells. In the microenvironment of HPV-infected cells, increasingly cells of the innate immune response are found such as dendritic cells (DC) Langerhans cells (LC), natural killer cells (NK), and natural killer T cells (NKT) 104 .

To a high percentage, HPV infections heal by themselves, and only in a small part, cancer develops. In such cases, further modifications have to take place that enable infected cells to overcome the physical barrier of the basement membrane and to be resistant against the continuous attacks of the immune system. For example, higher rates of HPV infections and HPV-associated carcinomas are known in patients with different NK cell dysfunction 105 . In the context of viral reproduction and evolution, this last step of carcinogenesis has a dead end, because due to the missing differentiation of the epithelial cells, virus particles can neither be produced nor transmitted to the outside. HPV-associated tumors, as well as HPV-negative tumors, are in a steady-state with the immune system and when the disease is diagnosed, this equilibrium has already been shifted to the benefit of the tumor, and growth is observed that cannot be controlled by the immune system. The understanding of the immune escape mechanisms can be used to restore the equilibrium or to shift it to the benefit of the immune system.

A physical immune escape mechanism of HPV consists in operating its complete lifecycle within the epithelial cells and not releasing virus particles into blood or tissue. Thus, HPV antigens are barely exposed to the immune system and antibody titers are not high enough during natural HPV infection to have a protective effect 106 . Nonetheless, apparently T cell response is required for regression of an infection because it correlates with the presence of granzyme B positive cytotoxic T cells in the context of cervix premalignancies 107 .

The oncoproteins E5, E6, and E7 have an effect on many cellular mechanisms, among others they suppress signaling pathways that are necessary for the recognition of virus-infected cells by the immune system. For example, the surface protein CXCL14 works as chemokine and attracts different cells of the immune system such as DC, LC, NK, and NKT cells. E7 interacts with the cellular DNA methyltransferase DNMT1; and an E7 dependent promotor methylation and thus repression of CXCL14 could be shown 108 . Furthermore, E7 modulates the methylation and acetylation of histones, which lead (among others) to the reduction of the TLR9 (toll-like receptor 9) expression and transcriptional activity of IRF1. TLR9 is able to recognize viral DNA and to activate the innate immune system 109 . IRF1 response elements are found in promotors of a series of genes such as TAP1 (transporter associated with antigen processing 1), which plays a role in antigen charging of HLA-I in the endoplasmatic reticulum 110 . In addition, E7 interacts with NFκB and inhibits its translocation in the nucleus. Hereby, for example activation of IFN-α, IL-6, and TNF-α is stopped, which leads to attenuation of the inflammatory reaction 111 .

Inflammation inhibiting functions could be revealed for E6 in the context of the pro-inflammatory cytokine IL-1β. Depending on E6AP, E6 causes the ubiquitination of the precursor of IL-1β (pro-IL-1β), which is followed by its proteasomal degradation 112 . For the E5 protein, an interaction with the heavy chain of HLA-A and -B could be detected, which leads to retention of the HLA-I complex in the Golgi apparatus and in the endoplasmatic reticulum 113 114 . HLA-C and HLA-E seem to be downregulated by other mechanisms. The loss of HLA-I on the cell surface correlates with a reduced response of CD8+ T cells in E5 expressing cells. However, loss of HLA-I leads to attraction and activation of NK cells, which was already described for HPV-associated OSCC and correlates with an improved overall survival of the patients ( Fig. 4 ) 115 . Beside HLA-I, the functional surface location of HLA-II as well as CD1d is also inhibited by E5 116 117 . The viral capsid protein L2 seems to block the maturation and antigen presentation of DC and LC by disturbing the intracellular transportation and processing of virus particles after integration of DC and LC 118 .

Fig. 4.

Fig. 4

Immunohistochemical proof of the expression of β2 microglobulin (β2M) as marker of functional membrane-based HLA I expression (top left). The loss of the expression of β2M on tumor cells (bottom left) correlates with a better overall survival of patients with OSCC (right).

3.8 Molecular subtypes and gene expression profiles

Whole genome gene expression analysis are generally based on a comparative hybridization (microarrays) or sequencing of mRNA. The capacity of microarrays as well as the sequencing techniques have continuously improved over time, which leads to an increasing coverage of the genome, but also to limited comparability of former and current data.

In one of the first gene expression studies of head and neck cancer, 60 differentially expressed genes were identified from 1,187 examined tumor-associated genes on a cDNA microarray. They correlated with the radioresistance or the response to radiotherapy 119 . Already 3 years later, 60 head and neck tumors were examined on a cDNA microarray with probes against 12,814 human genes. In this study, 4 subtypes could be identified based on the gene expression. Signatures were found with a focus in the EGFR signaling pathway, a mesenchymal subtype, a subtype with expression pattern of normal epithelium, and a subtype with enhanced antioxydase enzymes 120 . However, in all early studies, no attention was paid to the HPV status of the samples. Similar gene expression profile groups, called basal, mesenchymal, atypical, and classic types, were identified in another study by means of Agilent 44 K microarrays. An enhancement of HPV associated specimens was observed in the group of atypical gene expression (e. g., with increased expression of CDKN2A ) 121 . By means of another platform (Illumina Expression BeadChips) also 4 subtypes were identified. However, only the classic expression type was confirmed as being comparable to the above-mentioned study 122 , which is probably due to technical differences or the heterogeneity of the specimens.

In 2015, a clinically relatively homogenous cohort of 134 head and neck tumors with a percentage of 44% HPV-association, was examined with an Agilent 4×44Kv2 expression array. Afterwards, the data were summarized with already published data to a cohort of more than 900 patients. In this trial, 5 subtypes were identified that included 2 groups of HPV-associated and 3 groups of HPV-negative head and neck tumors. One HPV-associated and one HPV-negative subgroup showed an immune/mesenchymal expression pattern as well as the expression type that was described above as “classic” 123 124 125 . The remaining HPV-negative group showed a basal expression pattern with overrepresentation of hypoxia-associated genes (e. g., HIF1A, CA9 , and VEGF ), epithelial markers (P-cadherin, cytokeratin KRT1 and KRT9 ), and components of the neuregulin signaling pathway. In contrast to this basal expression group, both HPV-associated groups did not reveal modification regarding the number of copies or the expression of EGFR/HER ligands 126 .

The knowledge gained from genome-wide expression analyses could not be implemented translationally until now. This is due to missing technical standards, which limits comparability of the results. On the other hand, the total number of analyzed samples is relatively low, so that for example heterogeneity because of patient characteristics cannot be subtracted. In the future, this might be different due to technical advances analyzing retrospective, formalin-fixed paraffin embedded (FFPE) archive specimens. In a pilot study, 4 tumor samples of HPV-associated and 2 HPV-negative OSCC were analyzed by means of a NanoString gene expression assay and Ion Torrent AmpliSeq cancer panel tNGS. From 230 tumor-associated genes, several ones were correlated with a positive HPV status (e. g., WNT1, PDGFA , and OGG1 ). By hierarchic classification, 6 groups of differentially expressed genes were identified 127 . Thus, the use of FFPE materials that are currently not broadly analyzed, might increase the significance and reliability of data from expression analyses in future.

4. Clinical Particularities

4.1 Is HPV-associated OSCC a sexually transmitted disease?

The transmission of HPV occurs mainly via skin contact or contaminated objects. Afterwards, infection of epithelial cells may develop with extremely high host specificity. HPV infects undifferentiated cells directly above the basement membrane through microwounds or in very thin epithelia. While the infected cells remain close to the basement membrane, the viral DNA replication is reduced. This is due to the fact that the viral development processes are coupled with the differentiation processes of the infected cells while they move up to the epithelial surface. Whereas the regulatory “early” proteins (E) are produced in the early HPV cycle, the “late” proteins L1 and L2 that represent the capsular structure of the viral particles are processed later in the life cycle. Together with viral DNA they build infectious virus particles that are released to the environment together with the external epithelial cells.

Typically, for example after visiting swimming pools children develop plantar warts because of infections with the low risk HPV types 1, 2, and 4. Another transmission pathway is the perivaginal transmission during birth which may induce the development of laryngeal papillomatosis in infants and toddlers 128 . For the HPV-associated OSCC, the sexual transmission pathway with the high-risk papillomaviruses 16 and 18 is in the focus of discussion. The severely increasing incidence in the last decades is mainly explained by changed sexual behavior, younger age at first sexual contact as well as the increased practice of oral sex 129 . Even if the genital-genital transmission of HPV infection seems to be predominant, also other transmission pathways such as anal-genital, oral-genital, manual-genital contact, the use of sex toys as well as autoinoculation are possible 130 . In 2 cohorts in the USA, it could be shown that patients with HPV OSCC had a higher rate of promiscuity (vaginal, anal, oral) in comparison to patients with HPV-negative tumor. Furthermore, (oral) sex with frequently changing partners, casual sex as well as rare use of condoms were reported. Light-skinned patients, singles as well as divorced patients mentioned a higher number of sex partners. Regarding the income, no difference could be found concerning the number of sex partners, while patients with a higher educational status reported a higher number of sex partners. After performing gender stratification, the changed sexual behavior could be confirmed mainly in men 131 132 .

For new life partners, there seems to be the risk of transmission. But the data up to now do not allow valid conclusions. Since the intermittent or missing use of condoms is associated with an increased risk of oral HPV infection or HPV-associated OSCC, the use of condoms probably protects against transmission of oncogenic HPV 21 129 . For nicotine and alcohol, no association with HPV OSCC could be detected. However, the consumption of marihuana was strongly associated with HPV-associated tumors. Patients with more than 10 pack-years of tobacco consumption had a higher number of sex partners than patients without or only low nicotine abuse. There was no evidence for multiplicative effects for HPV OSCC between nicotine and alcohol, marihuana and nicotine, or marihuana and alcohol 131 132 .

In summary, the reason for the increased occurrence of HPV OSCC is seen in the changed sexual behavior. However, it must be questioned in which way and actually if it has really changed over the years. The causal reason for the increase of HPV associated carcinomas in the oropharynx still cannot be answered with certainty.

4.2 Clinical particularities of HPV-associated OSCC

In some countries, patients with HPV-associated OSCC are often rather young 131 133 , but regional differences are observed. In our own cohort of 396 patients who were treated in Giessen between 2000 and 2009, no significant age difference could be detected in OSCC patients depending on the HPV status ( Table 1 ). Often a higher socio-demographic as well as socio-economic status (higher education level, higher profession position as well as income) is found in comparison to patients with HPV-negative OSCC 134 . Especially in the USA, males are generally more frequently affected (ratio male/female: 1.5), while the quotient for Asia and some European countries is only 0.7 135 . It is assumed that this is due to a higher transmission rate of HPV infections during orogenital sex 130 , and the higher nicotine abuse of males predisposes them for infection 21 .

Table 1 Clinical differences in HPV OSCC, n=396.

Non-HPV OSCC HPV OSCC
N N % N % p value
308 80.6 74 19.4
Gender Male 306 238 80.7 57 19.3 0.964
Female 90 70 80.5 17 19.5
Comorbidity ECOG
Healthy 0 257 87 76.0 59 24.0 0.002
1–2
Sick 3–4 134 118 89.4 14 10.6
≥5
Age Young (<60 years) 210 162 80.6 39 19.4 0.987
Old (≥60 years) 186 146 80.7 35 19.3
Alcohol >2 standard glasses 161 144 92.3 12 7.7 0.000
<2 standard glasses 123 69 59.0 48 41.0
Nicotin >10 py 319 270 87.7 38 12.3 0.000
No 60 29 50.0 29 50.0

First symptoms that occur in patients with OSCC include sore throat, odynophagia, or globus sensation. In the further course, dysphagia or cervical swelling may be observed. Frequently, the cervical swelling is the first and only symptom of HPV OSCC that lets patients seek for medical advice. This is mainly due to the already advanced N stage with low T stage. In the context of HPV association, the primary tumor is often located at the tonsil or the base of the tongue 133 136 whereas other locations of the oropharynx are rarely affected.

While smoking and alcohol abuse are the classic risk factors for head and neck cancer, there are important geographic differences with regard to the incidence of nicotine abuse. A significant decrease could be observed between 1980 and 2012 in Northern Europe as well as North America 137 . While HPV 16 and nicotine abuse were considered as independent risk factor till recently 131 , a patient cohort in the USA revealed a higher risk of HPV OSCC after nicotine abuse 138 . In cases of HPV OSCC, nicotine abuse seems to have a negative impact on the survival whereas alcohol seems to play only a secondary role 139 140 . In total, the mortality risk of patients with HPV-associated tumors, however, seems to be reduced by more than 50% in comparison to patients with HPV-negative OSCC. This improved therapy outcome is most likely associated with the improved locoregional control, among others by increased radiation sensitivity (see chapter 6).

Second primaries are significantly more rarely observed in patients with HPV OSCC. If this is possibly due to missing risk factors such as nicotine or alcohol abuse is unclear because more recent studies report about increased nicotine abuse also in patients with HPV-associated OSCC. The good prognosis of those patients increases the number of patients in follow-up examinations and the duration of follow-up is longer so that therapy-associated long-term complications such as dysphagia, xerostomia, or dysgeusia are in the focus. In future, therapy de-escalation plays a key role in order to improve the patients’ quality of life. Furthermore, the implementation of a sufficient tertiary prophylaxis in those patients with long-term survival might be important in order to early detect recurrences or distant metastases even in the long-term follow-up (see chapter 7).

5. Diagnostics and Staging

HPV-negative and HPV-associated OSCC vary significantly regarding their clinical course and biology. It is worth mentioning that a clear and valid procedure for the diagnosis of HPV-induced head and neck carcinoma does not exist. In single cases, even after performing extensive laboratory examinations, it is not evident if a tumor is HPV induced or not. Probably, it can be assumed that the triggering factors of carcinogenesis coincide in many cases of OSCC. The established methods include immunohistochemical p16 staining (p16 test), the detection of HPV-specific nucleic acids (HPV DNA test), and in situ hybridization (HPV ISH) in tissue section.

5.1 Test procedures for the diagnosis of HPV-associated oropharyngeal cancer

For clear definition of the HPV status in head and neck cancer, the presence of HPV as well as the detection of oncogenic activity in tissue specimens is required. The test results are then applicable as prognostic markers for patient counseling and also for planning future therapies. Testing of both preconditions, however, may also provide false-positive or false-negative results because of technical and biological reasons. So the misinterpretation of a test may have substantial consequences for the patients. Up to now, prospective studies are not available that justify concrete adaption of the therapy based on the HPV status, although a recent study from the USA reveals that already more than half of the physicians choose treatment strategies based on HPV tests 141 .

The laboratory diagnosis of the HPV status generally consists of the detection of viral DNA in biopsies and is performed mainly by sensitive PCR-based test procedures or the less sensitive ISH 142 . The high sensitivity of PCR-based procedures bears the disadvantage of contamination, for example due to parallel HPV infections. Biologically inactive HPV DNA in the tumor tissue show signals that cannot be differentiated. In contrast, the signal distribution in HPV ISH may provide hints regarding the HPV association, which, however, requires more efforts and does not differentiate biologically inactive HPV DNA as well. As “gold standard” for oncogenic activity, the detection of viral mRNA transcripts of the oncogenes E6 and E7 by means of RT-PCR is acknowledged. The natural instability of mRNA leads to a high specificity because free mRNA can practically be excluded as basis of contamination, but hereby also the sensitivity is lower. Furthermore, the examination of specimens for mRNA is more complex, unfixed tissue is needed in most cases and the detection of mRNA transcripts does not necessarily correlate with a protein expression of viral oncoproteins or their biological activity.

The relevant characteristic of HPV-associated carcinogenesis is the virus-oncoprotein-caused dysregulation of the cell cycle via the Rb signaling pathway and the inhibition of apoptosis by inactivation of p53 (see chapter 3). Also in HPV-negative tumors, inactivation of p53 occurs, however, generally due to mutations in TP53 , which may become obvious immunohistologically by detection of overexpressed but inactivated p53. In HPV-associated carcinomas, p53 is missing and the tumor suppressor protein p16 is overexpressed due to viral oncoprotein activity ( Fig. 5 ). The overexpression of p16 in tumor cells is rare, however, it is observed in different cancer entities and in about 5% of oropharyngeal carcinomas even independent from HPV 59 . Because of a moderate specificity, the p16 test alone is only partially sufficient for determination of the HPV status. In combination with a detection of viral nucleic acids, the sensitivity and specificity can be increased significantly ( Fig. 6 ). The combination of p16 test with HPV DNA tests is acknowledged to be the most practicable test combination for the clinical use 142 .

Fig. 5.

Fig. 5

Immunohistochemical proof of p16INK4A protein expression in single cells of healthy squamous epithelium (top left). Generally, p16INK4A is missing in HPV-negative squamous cell carcinomas of the oropharynx (bottom left). However, strongly overexpressed p16INK4A is present in HPV-associated OSCC (bottom, in the middle) and dysplasia (top right). Single OSCC sometimes show a weak expression of p16INK4A (bottom right) that cannot be considered as positive in the context of HPV-diagnostics.

Fig. 6.

Fig. 6

Between 2000 and 2015, the average prevalence of HPV-associated OSCC (HR-HPV DNA and p16INK4A-positive samples) amounted to 23% in Giessen. About 6% of all cases revealed discordant results of HPV DNA and p16INK4A tests, each. The survival of those patients (blue and yellow lines) was significantly inferior compared to patients with HPV-associated OSCC. However, it hardly differed from the survival of patients with HPV-negative OSCC (red line).

The examination of saliva was also evaluated regarding HPV association. This method is easy, inexpensive, and might be applicable for prophylaxis, therapy monitoring, and follow-up. First articles on this topic were already published more than 20 years ago; a good correlation of PCR test results from saliva (oral rinses) and tumor biopsies of 190 patients could be elaborated 143 . However, a really convincing specificity and sensitivity (between 50 and 70%) could not even be reported in recent investigations 144 . In the context of local tumor recurrences, it could be shown exemplarily that the detection of HPV material is possible 145 . The results, however, are naturally falsified by frequent oral HPV infections. Also the detection of oncogenic active HPV infections could not be successfully performed.

In most patients with HPV-associated OSCC, HPV-specific antibodies are found in the blood already several years before diagnosis 146 147 . The antibodies directed against the oncoproteins of HPV probably do not develop during infection but only years later during malignant transformation. This could be demonstrated in a cohort of young men with HPV infections who had no seropositivity against HPV 16 E6 protein 148 . The detection of antibodies against HR-HPV E6 and E7 correlates well with the prognosis of patients, comparable to the tissue HPV test 149 . Based on annual blood tests, a recently published investigation of about 1000 control patients calculated the risk to develop HPV OSCC with more than 5% (more than 100 times higher than with negative test) when E6 antibodies could be found at the testing time 150 . A positive antibody test cannot be assigned to a certain lesion, neither under a time nor a spatial aspect, so the diagnostic benefit for the determination of the HPV status is rather low. However, excellent applications are possible for early detection. As a limitation, however, it must be mentioned that the test procedures are not generally available.

5.2 Significance of tumor endoscopy

Tumor endoscopy is mainly used for painless histology gaining as well as estimation of the tumor size in order to determine the resectability of the tumor and possible reconstructive procedures. Furthermore, in the context of tumor endoscopy the presence of a secondary carcinoma shall be excluded, this mainly applies for patients with noxae abuse. However, the performance of tumor endoscopy or panendoscopy or triple endoscopy is critically discussed for all head and neck tumors. So there is nearly no international consensus regarding the significance and technique. Based on the further development of imaging procedures, the risk of rigid endoscopy, and unclear incidence of second primaries, it is increasingly negatively discussed 151 . The significance of tumor endoscopy in the context of HPV OSCC can be questioned most critically because those patients often do not have a positive history of noxae abuse that might lead to secondary carcinoma 152 153 . So the value of endoscopy is rather low regarding the question of secondary carcinoma in those cases. In Germany, the performance of tumor endoscopy with rigid instruments is still widespread 154 . As long as there is no reliable evidence, endoscopy may be performed in the current standardized way, however, for HPV OSCC also system oriented biopsy under general or local anesthesia can be performed without any concern.

5.3 Imaging

Imaging diagnostics of HPV OSCC correspond to the standardized imaging of head and neck cancer. For example, ultrasound of the neck is performed for imaging of regional tumor disease. Also computed tomography (CT) and magnet resonance imaging (MRI) are routinely applied. Those procedures are used for morphological description of head and neck tumors. In comparison, positron emission tomography (PET) in combination with CT scan is a hybrid procedure that shows a functional image of the metabolic situation in the affected tissue. Hereby the radioactive isotope 18 F of fluorine is the nuclide that is mostly used in PET and can be combined with several pharmaceutics. The combination that is most frequently applied, is the metabolic radiotracer 18 F-2-fluoro-2-deoxy-glucose (FDG), possible alternatives are hypoxic radiotracers such as 18 F-fluoromisonidazol (FMISO) or the next generation 18 F-fluoroazomycin arabinoside (FAZA) 155 .

Because of the distinct tumor metabolism of HPV associated OSCC in comparison to HPV-negative OSCC (see chapter 3.6) ( Fig. 7 ), differences in the functional imaging may be expected 156 . So HPV-specific tumor characteristics possibly reflect in 18 F-FDG PET-CT. For example, it could be shown that HPV-associated OSCC in the context of epithelial mesenchymal transition (EMT) has clearly more homogenous FDG and FAZA tracer uptake 155 157 , and own data (in press)]. In concordance, a significant increase of the PET parameters of HPV-negative OSCC is observed with increased size of the primary tumor 155 . In comparison, HPV OSCC provide a clearly more homogenous image of tracer uptake in different tumor stages.

Fig. 7.

Fig. 7

The current staging for HPV-positive and HPV-negative OSCC was changed significantly. On the left, metastatic HPV OSCC (ipsilateral, <6 cm) is displayed, this means tumor stage I; according to the former edition, the tumor would have to be classified as stage IVa (T1, N2b). On the right, a T3N1 OSCC, HPV-negative, is displayed, to be classified as stage III. Thus, the tumor stage of the patient on the left is lower in comparison to the patient on the right.

But functional imaging is not only applied in the context of staging procedures, it serves also as therapy monitoring. Currently, the controversially discussed therapy de-escalation for HPV OSCC is in the focus. In a prospective study (DAHANCA 24), it was recently possible to demonstrate that performing FAZA-PET/CT in the context of primary radiotherapy may be promising as monitoring for positive therapy response 158 . In another pilot study, it could be shown for HPV-positive OSCC patients that FMISO PET before and during therapy reflects the tumor charge. It might also be possible to reduce the irradiation dose in cases of positive treatment response 159 . Furthermore, the functional imaging has become essential for follow-up. In a prospective multicenter trial, a high significance of 18 F-FDG PET CT could be revealed for the follow-up of OSCC primarily treated with RCT. Hereby it became obvious that 18 F-FDG PET-CT as diagnostic tool for detection of regional residues was not inferior to a standard arm with post-therapeutic salvage neck dissection, which is due to the high sensitivity of this test procedure. In addition, complications and expenses could be reduced by imaging 160 .

A new option of imaging are radiomics procedures. Hereby image features are quantified by computer assistance, clusters are created and then compared with imaging databases in order to draw conclusions regarding tissue properties, diagnosis, and courses of the disease. For example, such a computer-assisted prediction of the HPV status is relatively reliable based on a CT dataset 161 . Radiomics signatures were applied successfully as prognosticators for example in breast cancer patients, but also in lung and head and neck cancer 162 163 . By combining the radiomics signature and the p16 test, the prognostic selectivity between 2 groups of head and neck cancer patients could be improved 164 . In the future, radiomics datasets might be included in prognostic models.

5.4 Revised TNM classification and staging rules

The TNM classification of malignant tumors mainly serves as prognosticator. The increasing incidence, different biology of the disease, and the clearly improved prognosis after therapy justify the necessity to consider HPV OSCC as independent tumor entity. The main reason is the fact that the established staging rules only insufficiently reflect the prognosis of the patients. In particular regarding the nodal status, it was demonstrated several times that there is no significant influence on the prognosis of the patients based on former TNM rules 165 166 . Only with regard to advanced T stages, a selectivity for the prognosis based on former TNM rules was reported 167 168 . With the recent publication of the 8 th edition of the TNM classification of malignant tumors, the HPV status of OSCC is considered. Also the TNM rules for HPV-negative OSCC were modified, the factor extracapsular spread (ECS) or extranodal extension (ENE) is now included. HPV-negative OSCC are classified as hypopharyngeal carcinomas and described in an own chapter of the cancer staging manual. Since January 1, 2017, the TNM rules are modified with regard to the nodal status of HPV OSCC – this relevantly influences the tumor stage according to the UICC (Union internationale contre le cancer).

Regarding HPV OSCC, the new edition follows study results of the ICON-S group (International Collaboration on Oropharyngeal Cancer Network for Staging) in Canada, USA, Denmark, and the Netherlands. In this multicenter cohort study, 2,603 patients with known HPV status were included. Nearly all patients received primary RCT (98% of the patients) and more than 70% of the examined patients were HPV-positive 169 . For both groups, the overall survival was analyzed according to previous recursive partition analysis with deduction of a revised staging system for the group of HPV-associated OSCC and HPV-negative OSCC. The proposals of the authors were implemented unchanged in the 8 th edition for patients treated without surgery. Since the applicability is not confirmed for patients who underwent tumor surgery, modified criteria were suggested for those patients. For this purpose, retrospectively assessed results of a surgically treated cohort of 220 American patients were included for whom the presence of 5 or more lymph node metastases was associated with a high risk of tumor recurrence 170 . All patients were p16 positive and underwent transoral surgery; 80% had ECS-positive lymph nodes, this factor was not relevant for prognosis.

Up to now, ECS was considered as indicator for poor prognosis and had a decisive impact on the therapy 171 172 . So the extranodal growth is an indication for adjuvant platinum application during postoperative RT 173 . The exclusion of ECS in the new staging system for HPV OSCC is based – in analogy to the procedure described above – on results of other publications. Retrospective investigations could confirm that the factor ECS is probably not relevant for the outcome of HPV OSCC 174 175 . In addition, the factor ECS is assessed with high interobserver variance 176 . Based on these results, the value of RCT in adjuvant settings of ECS positive HPV OSCC can be doubted 177 . The prospective verification of this assumption is urgently needed because this question is often discussed in tumor boards. Currently 3 prospective studies are conducted that deal with therapy de-escalation including ECS positive HPV OSCC to avoid acute and late toxicity (ECOG 3311, ADEPT, PATHOS, see Table 2 ). Only as a consequence, it will be possible to state if therapy de-escalation is justified despite the presence of ECS in HPV OSCC.

Table 2 Adaptive de-escalation treatment in HPV-positive OSCC.

Beginning of the study NCT code Short name Phase HPV diagnosis Strategy for patients with HPV OSCC Primary aim of the study Study title Recruiting Ongoing Completed
2009 NCT01088802 2 HPV DNA and/or p16INK4A De-intensification of radiation dose Comparable therapeutic outcome with lower long-term toxicity Treatment de-intensification for squamous cell carcinoma of the oropharynx X
2010 NCT01084083 2 HPV ISH and/or p16INK4A Induction chemotherapy, reduction of radiation dose, followed by Cetuximab Comparable therapy outcome Induction chemotherapy followed by Cetuximab and radiation in HPV-associated resectable stage III/IV oropharyngeal cancer X
2011 NCT01302834 RTOG-1016 3 p16INK4A Substitution of Cisplatin by Cetuximab in RCT Comparable therapy outcome Radiation therapy with Cisplatin or Cetuximab in treating patients with oropharyngeal cancer X
NCT01530997 2 HPV DNA and/or p16INK4A Reduction of chemotherapy and radiation dose, limited neck dissection Comparable therapy outcome with lower toxicity Phase-II-study of de-intensification of radiation and chemotherapy for low-risk HPV-related oropharyngeal squamous cell carcinoma X
2012 NCT01530997 2 HPV DNA and/or p16INK4A Reduction of chemotherapy and radiation dose Comparable therapy outcome with lower toxicity De-intensification of radiation and chemotherapy for low-risk human papillomavirus-related oropharyngeal squamous cell carcinoma X
NCT01687413 ADEPT 3 p16INK4A Postoperative radiotherapy with and without Cisplatin (in R0 and N>0) Comparable therapy outcome and toxicity Post-operative adjuvant therapy de-intensification trial for human papilloavirus-related, p16+ oropharynx cancer X
NCT01716195 2 p16INK4A Induction chemotherapy (Carboplatin/ Paclitaxel), reduction of radiation dose and chemotherapy (Paclitaxel) Comparable therapy outcome with lower toxicity Induction chemotherapy followed by chemoradiotherapy for head and neck cancer X
2012 NCT01706939 Quarterback Trial 3 HPV DNA and p16INK4A Reduction of the radiation dose (56 Gy) with weekly Carboplatin vs. 70 Gy radiation dose and weekly Carboplatin Comparable therapy outcome with reduced radiation dose The Quarterback Trial: A randomized phase III clinical trial comparing reduced and standard radiation therapy doses for locally advanced HPV-positive oropharynx cancer X
NCT01663259 HPV DNA and/or p16INK4A Substitution of Cisplatin by Cetuximab in radiochemotherapy Comparable therapy outcome with lower toxicity Reduced intensity therapy for oropharyngeal cancer in non-smoking HPV 16 positive patients X
2013 NCT01898494 ECOG 3311 2 p16INK4A Reduction of the radiation dose after transoral tumor resection (advanced OSCC) Comparable therapy outcome Transoral surgery followed by low-dose or standard-dose radiation therapy with or without chemotherapy in treating patients with HPV positive stage III-IVA oropharyngeal cancer X
NCT01874171 De-ESCALaTE-HPV 3 p16INK4A Substitution of Cisplatin by Cetuximab in radiochemotherapy Improved quality of life and reduced toxicity Determination of Cetuximab versus Cisplatin early and late toxicity events in HPV+ OPSCC X
2013 NCT01891695 1 p16INK4A Reduction of the radiation dose for cervical lymph nodes (39.6 Gy) with clinical N0 Comparable therapy outcome with lower toxicity A pilot single arm study of intensity modulated radiation therapy elective nodal dose de-escalation for HPV-associated squamous cell carcinoma or the oropharynx X
NCT01855451 TROG12.01 3 p16INK4A Substitution of Cisplatin by Cetuximab in radiochemotherapy Comparable quality of life and toxicity Weekly Cetuximab/RT versus weekly Cisplatin/RT in HPV-associated oropharyngeal squamous cell carcinoma (HPV Oropharynx) X X
2014 NCT02281955 2 HPV DNA and/or p16INK4A Reduction of chemotherapy and radiation dose (follow-up study of NCT01530997) Comparable therapy outcome with lower toxicity De-intensification of radiation and chemotherapy for low-risk HPV-related oropharyngeal SCC: Follow-up study X X
NCT02072148 SIRS TRIAL 2 HPV DNA and p16INK4A Surgery alone for low-risk patients Comparable therapy outcome The Sinai Robotic Surgery Trial in HPV-positive oropharyngeal squamous cell carcioma (SCCA) X X
2014 NCT02254278 2 p16INK4A Reduction of radiation dose with or without Cisplatin Comparable therapy outcome with lower toxicity A randomized phase II trial for patients with p16 positive, non-smoking associated, locoregionally advanced oropharyngeal cancer X
NCT02215265 PATHOS 2+3 HPV (no further data) Reduction of the adjuvant therapy after transoral resection Improvement of swallowing Post-operative adjuvant treatment for HPV-positive tumours X
2016 NCT02784288 2 p16INK4A Treatment stratification after pathology of neck dissection Improvement of the quality of life Phase II treatment stratification trial using neck dissection-driven selection to improve quality of life for low-risk patients with HPV+ oropharyngeal squamous cell cancer
2017 NCT03210103 ORATOR2 HPV DNA or p16INK4A Primary de-intensified radiotherapy vs. transoral surgery with neck dissection (+/-) adjuvant radiotherapy Comparable therapy outcome A randomized trial of treatment de-escalation for HPV-associated oropharyngeal squamous cell carcinoma: radiotherapy vs. trans-oral surgery
2017 NCT03215719 2 p16INK4A Reduction of radiation dose in responders during standard radiotherapy Comparable therapy outcome Adaptive treatment de-escalation in favorable risk HPV-positive oropharyngeal carcinoma X X

In the Cancer Staging Manual, the p16 test is suggested as surrogate marker for HPV infection and the headline of the chapter is not “HPV-positive OSCC” but “p16-positive OSCC”. The group of authors decided for this classification because the detection of HPV association is based on a combination of test procedures that are complex and not always clear. In contrast, the p16 test is simple, inexpensive, and widespread. Numerous studies could further reveal the significance of the p16 test for the prognosis of OSCC patients 8 178 179 . The naturally existing problems of the test procedure (high subjectivity regarding the evaluation, biology-related variable p16 expression in numerous cases) often do not lead to clear test results. According to the authors, patients with negative p16 test should be classified in the same way as HPV-negative and hypopharyngeal carcinomas in the Cancer Staging Manual. In our own cohort, we could analyze the prognosis of the patients in that way that a positive result could be shown only for patients with double positive testing ( Fig. 6 ). So the new staging system bears the risk that up to 10% of the patients are falsely classified according to the rules for p16-positive OSCC. It is recommended to secure the HPV status by bimodal procedure if possible and to additionally examine HPV DNA or mRNA for immunohistochemical evidence of p16 (see above).

5.4.1 HPV-associated OSCC

T category: In p16-positive and p16-negative OSCC, the clinical (c) T category corresponds to the pathological (p) T category. Differences of this category only exist regarding T4. HPV-negative OSCC are classified as T4a and T4b, depending on the tumor extension. In HPV OSCC, however, no further classification of the T4 category is performed ( Table 3 ).

Table 3 TNM classifications of OSCC in the 7 th and 8 th edition.

TNM, 7 th edition TNM, 8 th edition
p16-negative p16-positive
T T T
c/p T1 ≤2 cm c/p T1 ≤2 cm c/p T1 ≤2 cm
c/p T2 >2 cm, ≤4 cm c/p T2 >2 cm, ≤4 cm c/p T2 >2 cm, ≤4 cm
c/p T3 >4 cm without extension to the lingual epiglottis c/p T3 >4 cm without extension to the lingual epiglottis c/p T3 >4cm without extension to the lingual epiglottis
c/p T4a Infiltration of the larynx, outer tongue muscles, hard palate, mandible c/p T4a Infiltration of the larynx, outer tongue muscles, hard palate, mandible, lamina med. pterygoid process c/p T4 Infiltration of the larynx, outer tongue muscles, lamina med./lat. pterygoid process, hard palate, mandible, lateral pterygoid muscle, skull base, ACI, lateral nasopharynx
c/p T4b Infiltration of the lateral pterygoid muscle, skull base, ACI c/p T4b Infiltration of the lateral pterygoid muscle, skull base, ACI
N cN cN
c/p N0 No regional lymph node metastases cN0 No regional lymph node metastases cN0 No regional lymph node metastases
c/p N1 Ipsilateral, solitary ≤3 cm cN1 Ipsilateral, solitary ≤3 cm cN1 Ipsilateral, solitary or multiple, ≤6 cm
c/p N2a Ipsilateral, solitary, >3-6 cm cN2a Ipsilateral, multiple, >3-6 cm cN2 Contralateral or bilateral, ≤6 cm
c/p N2b Ipsilateral, multiple, ≤6 cm cN2b Ipsilateral, multiple, ≤6 cm
c/p N2c Bilateral, contralateral ≤6 cm cN2c Bilateral, contralateral ≤6 cm
c/p N3 Metastases >6 cm cN3a Metastases >6 cm cN3 Metastases >6 cm
cN3b ECS
pN pN
pN0 No regional lymph node metastases pN0 No regional lymph node metastases
pN1 Ipsilateral solitary ≤3 cm pN1 ≤4 affected lymph nodes
pN2a Ipsilateral solitary, ≤3 with ECS or ≤6 cm without ECS pN2 ≥5 affected lymph nodes
pN2b Ipsilateral multiple ≤6 cm, without ECS
pN2c Bilateral, contralateral ≤6 cm without ECS
pN3a Metastases >6 cm, no ECS
pN3b Metastases >3 cm with ECS or contra-/bilateral with ECS
Note.

The subcategories of T4a and T4b are eliminated for HPV OSCC.

N category: With the 8 th edition, the most important actualization is introduced with regard to the nodal status of p16-positive OSCC. The differences between the c category and the p category of affected cervical nodes must be considered. The clinical classification of the nodal status of p16-positive OSCC (cN) is now significantly simplified. A unilateral affection is called cN1, bilateral or contralateral affection is classified as cN2. cN3 remains unchanged with metastases >6 cm. After surgery of the cervical lymph nodes (pN) only the categories of pN1 and pN2 are included. The limit value is the affection of 4 cervical lymph nodes. If 5 or more cervical lymph node metastases are found, a pN2 status is classified. Neither the size nor the presence of ECS are considered in the classification.

Note.

The N category of HPV OSCC differentiates cN and pN. cN: ipsilateral -> cN1 | bilateral ->cN2 |> 6 cm -> cN3. pN: 4 lymph nodes -> pN1 | ≥ 5 lymph nodes -> pN2.

5.4.2 HPV-negative OSCC

In the new edition, the T category for HPV-negative OSCC remains unchanged. For the N category, the difference is made between clinical and pathological status and the factor of ECS is considered as an upgrading into the next higher category ( Table 3 ). ECS is defined as skin invasion, infiltration of the muscles, nerves, or bones in cN and should only then be applied. The same TNM rules are applicable for squamous cell carcinomas of the hypopharynx.

Note.

The N category for HPV-negative OSCC differentiates cN and pN.In clinical staging, ECS becomes the new category of cN3b.In the context of pathology-based staging, the factor of ECS leads to upgrading.

5.4.3 UICC staging

The differences of the TNM classification are also reflected in the UICC staging. A difference is also made regarding p16-positive and p16-negative OSCC. The rules for classification into tumor stages has not been modified for HPV-negative OSCC, in the context of p16-positive OSCC, the UICC staging is performed based on clinically or pathologically verified TNM categories. It is particular that now advanced lymphogenic metastasis is categorized as N1 (e. g., 4 positive lymph node metastases with ECS) and classified in the tumor stage 1 ( Fig. 7 , Table 4 ). Only distant metastasis justifies the tumor stage IV. In an own evaluation of the new TNM rules and UICC staging groups, we could show that the new TNM edition reaches a significant UICC down-staging of HPV OSCC 7 . In a patient cohort of 150 HPV OSCC patients, it became obvious that the new UICC staging increases the number of patients in the stages I and II and the number of patients in stage 4 is significantly reduced ( Fig. 8 ). Currently, the revised TNM rules have already been verified in several cohorts and described as valuable 180 or improvements were suggested 181 .

Table 4 Groups of tumor stages in oropharyngeal cancer, 8 th edition.

p16 negative p16 positive
Stage Stage Clinical
0 Tis N0 M0 0 Tis N0 M0
I T1 N0 M0 I T1, T2 N0, N1 M0
II T2 N0 M0 II T1, T2 N2 M0
III T3 N0 M0 T3 N0, N1, N2 M0
T1, T2, T3 N1 M0 III T1, T2, T3, T4 N3 M0
IVA T4a N0, N1 M0 T4 Each N M0
T1, T2,T3 N2 M0 IV Each T Each N M1
IVB Each T N3 M0
T4b Each N M0
IVC Each T Each N M1 Stage pathological
0 Tis N0 M0
I T1, T2 N0, N1 M0
II T1, T2 N2 M0
T3 N0, N1 M0
III T3, T4 N2 M0
IV Each T Each N M1
Fig. 8.

Fig. 8

Because of the new staging rules for HPV OSCC, stage IV tumors are meanwhile rare, so that there is now a relevant percentage of stage I and II tumors.

In summary, the development of the staging system for HPV OSCC corresponds to the high significance of this disease and leads to an improved selectivity of prognostic groups. However, in the future, probably further revisions of the current edition will be required. It is critical that the p16 testing alone leads to false estimations in up to 10%. Furthermore, the downstaging of HPV-positive OSCC should not lead to uncritical de-escalation of therapy regimen. Molecular signatures and properties (comorbidity) or habits (nicotine abuse) of the patients may play a more important role for the estimation of the prognosis and will probably influence future TNM classifications.

6. Decision-Making Tools for Therapy

Based on the significantly improved prognosis of HPV-associated OSCC regarding recurrence-free survival as well as overall survival, the question must be asked if consequences for therapy strategies can be expected. Hereby, two different approaches are considered. Since multimodal therapy strategies applied for HPV OSCC are apparently much more effective, the question arises whether parts of these multimodal therapies for HPV OSCC might be de-escalated and whether less intensive therapy may lead to the same outcome. Second, the question is asked if this applies for all patients or if de-intensification can only be performed in certain subgroups of patients without jeopardizing the outcome. With this background, the implementation of different prognostic models also from retrospective cohorts is extremely important for estimation of the value of predictors and also with regard to different treatment strategies (see chapter 8). Beside the approach of de-escalation, the question arises if HPV is a predictive marker of a specific therapy. Based on retrospective cohorts, there is primarily no hint in this regard because the prognosis of HPV-associated tumors is better after primary radiotherapy as well as after surgical therapy. In the context of this comparative evaluation, the problem is that around 80% of the patients who underwent primary surgery, have also been irradiated.

6.1 Radiotherapy

Cell culture models indicate that the radiosensitivity of HPV-associated OSCC is higher compared to HPV-negative OSCC 182 . Own investigations on cell lines could reveal a significantly reduced clonogene survival of HPV-positive tumor cell lines after radiotherapy. Comparable results were also described by several research groups 183 . According to a meta-analysis of 30 clinical trials, the improved survival of HPV OSCC patients after radiotherapy alone is confirmed also in the clinical context 184 . However, HPV evidence alone is not predictive for primary radiotherapeutic treatment. It may be interpreted as a hint that when patients with HPV OSCC are only treated with radiotherapy, the locoregional tumor control of p16-positive tumors amounts to 58% after 5 years and the overall survival is only 62% 185 . Comparative investigations on RCT or primary surgical therapy are not available. The prognosis of HPV-associated OSCC after radiotherapy alone can be estimated as being 10-15% poorer compared to patients who underwent multimodal therapy (e. g., radiochemotherapy) 61 139 169 .

This allows drawing the conclusion that de-escalation is probably not suitable for all HPV-associated OSCC based on RT alone. Furthermore, patients with very advanced inoperable OSCC have a poor prognosis of less than 40% for progression-free survival even after intensified definitive RCT 186 . Possibly, there are subgroups of HPV-associated OSCC, e. g., with small primary tumors and only low-grade cervical lymph node metastasis that might be adequately treated with RT alone. A retrospective study of 900 patients provides hints in this regard. The patients have been selected primarily based on the situation if they had phenotypically a HPV-associated tumor, HPV test result were not available 187 . Currently clinical de-escalation trials check which additional predictors are suitable for such therapeutic de-escalation beside HPV ( Table 2 ). In addition to the problem that advanced HPV OSCC might not be treated adequately with RT alone, tumors with advanced cervical metastasis (N2c according to TNM classification of the 7 th edition) also reveal a relatively high rate of distant metastases (estimated 30% of the patients) after RT alone 188 . So patients with advanced tumor disease of HPV OSCC have to receive also chemotherapy in addition to irradiation. Nonetheless, the fact that de-escalation has already started in RT, can be seen in publications of several retrospective series. In 261 patients the tumor bed was left out in the adjuvant situation without reduction of the local control 189 . Control rates of more than 97% have been described in a meta-analysis when radiotherapy of the contralateral lymphatic drainage was omitted in HPV OCSS 190 .

6.2 The role of surgery

Beside de-escalation by performing RT alone, there are also approaches to reduce adjuvant therapy by means of surgical interventions in the primary therapy ( Table 2 ). The basic principle is to elaborate histologically confirmed predictors by upfront surgery that allow de-escalation of the adjuvant therapy. Furthermore, those studies may check if risk factors that have led to the application of simultaneous chemotherapy in the adjuvant situation are justified in HPV-positive tumors (see chapter 5.4). It is rather complicated to elaborate the value of surgery for the survival or function after therapy of HPV OSCC because around 80% of all patients who underwent primary surgery rely on adjuvant therapy. Currently, clinical studies with surgery are conducted with the following questions: reduction of the adjuvant radiotherapy dose after postoperative determination of risk factors (ECOG 3311); omission of chemotherapy in cases of postoperative radiation (ADEPT); comparison of no adjuvant radiotherapy vs. adjuvant radiation with 50 Gy, 60 Gy, or 60 Gy plus platinum, depending on the risk factors (PATHOS).

In this context, 2 studies are funded by the German Cancer Aid (Deutsche Krebshilfe) that compare prospectively primary surgery of oropharyngeal cancer with primary RT. Not only HPV-associated tumors are included in those trials but the HPV status is determined and subgroup analyses are possible. The EORTC study “Best of-1420” conducted in Europe and in Germany focuses on early stages of oropharyngeal cancer with functional endpoints. In addition, the TopROC study compares different therapy strategies for advanced OSCC and the endpoint is the survival.

The decision to perform primary surgery followed by risk-adapted adjuvant therapy or primary non-surgical intervention depends rather on the local or regional particularities and guidelines. Recently, a review article about a histopathological marker was published. Hereby, in particular an advanced T stage could be identified as risk factor for failed tumor control 191 . For smokers, a current retrospective analysis describes that the prognosis is more similar to HPV-negative OSCC patients. For primarily surgically treated cohorts it will be important in the future to identify risk factors in a prospective setting that are relevant for the patients’ prognosis because in Germany currently 75% of the OSCC patients undergo primary surgery. As an example, the cystic degenerated metastasis is mentioned, hereby poor local control rates after therapy without surgery are described 192 . In our own cohort, especially a young age could be identified as additional predictor for a good outcome of HPV OSCC patients 193 .

6.3 Chemotherapy and antibody therapy

Patients with HPV OSCC have a better outcome after RCT than patients with HPV-negative tumors. This fact was first described in the convincing Ang study 139 . This survival benefit was found also in the adjuvant setting with RCT 194 , and after induction chemotherapy the response is better as well 195 . However, compared to the descriptions above, we actually do not know if HPV positivity is a predictor for chemotherapy application, i. e., if HPV OSCC should undergo preferably chemotherapy. For the combined treatment with Nimorazole and radiotherapy, it could be shown for example that in the context of HPV OSCC neither patients with hypoxic nor less hypoxic tumors have a better survival whereas HPV-negative hypoxic tumors had an advantage 196 . In another clinical study with a target for hypoxic tumor cells, a subgroup analysis revealed an even poorer response for patients with HPV OSCC 197 . Experiments indicate a particularly good response of HPV-positive cell lines to chemotherapy; in an own investigation, we could demonstrate a better chemosensitivity of HPV-positive cell lines in comparison with a platinum derivate combined with radiation 198 .

Studies on de-intensification of chemotherapy are pursued for HPV OSCC by means of replacing a platinum-based chemotherapy by antibody therapy with Cetuximab. An analysis of HPV OSCC patients from a cohort of the so-called Bonner trial revealed no specific benefit for patients with HPV OSCC 199 and a RTOG study that included Cetuximab in platinum-based radiochemotherapy did not show a benefit for patients with HPV OSCC as well 200 . So clinical studies do not provide any direct indication that HPV is predictive for antibody therapy with Cetuximab. In several clinical studies, however, it is currently verified in a randomized way if Cisplatin may be replaced by Cetuximab. Endpoints of the study are a lower toxicity of the treatment in analogy to the possible benefit for tumor control. Studies on the de-intensification of the radiotherapeutic dose for definite combined platinum containing RCT are currently conducted with the objective to reduce the dose in the area of the primary tumor or in the neck. Inclusion criteria for these de-escalation studies are additional favorable risk profiles of the patients (non-smokers or <10 pack-years, <T3 etc.) 201 . In another clinical trial (NCT02254278), patients with HPV OSCC are randomized for a platinum-based radiochemotherapy or radiotherapy alone.

Retrospective studies on adjuvant RCT for HPV OSCC are important. The indications are acknowledged, i. e., the incomplete excision (R1) and extracapsular spread (ECS). For HPV OSCC, retrospective data have been published repeatedly that allow the conclusion that platinum-based RCT in the adjuvant setting does not add important benefit for tumor control of patients with HPV OSCC. In a cohort of 29 patients with HPV OSCC (>90% of the patients did not have tumor-free margins!), no difference in the tumor control was described, independently from the fact if the patients underwent postoperative irradiation with or without chemotherapy 202 . Regarding the question of indications of adjuvant RCT in ECS-positive lymph node metastasis, data of several studies are available. They all state that combined adjuvant therapy of HPV OSCC is not associated with a benefit for tumor control 17 175 203 . However, the published patient populations are small, selected, and retrospectively evaluated so that based on the published articles, no reliable recommendation can be given for the omission of chemotherapy with postoperative radiation and existing risk factors, for example in the case of tumor-infiltrated margins.

Regarding induction chemotherapy, only limited data on HPV OSCC are available. In an ECOG phase-II study of resectable head and neck carcinomas, 2 cycles of carboplatin and paclitaxel were applied followed by radiation with 70 Gy. In 62 patients with OSCC (38/61% HPV OSCC) a better response to induction (82 vs. 55%; P=0.01) was reported for HPV-induced tumors and a better survival after 2 years (95 vs. 62%; P=0.005) 204 .

For HPV-positive patients from the TAX 324 study (n=56), after induction (cisplatin 100 mg/5-FU 1000 mg/± docetaxel 75 mg) followed by RCT, a better tumor control could be revealed, however, the rate of distant metastases was not significantly lower 195 . In a German study with TPF induction followed by surgery and adjuvant therapy, the HPV status was not predictive for a good response to chemotherapy 205 . In prospective clinical trials, it is currently verified for HPV-associated OSCC if induction may serve as switch function for de-intensified radiotherapy or radiochemotherapy (Quarterback, ECOG 1308). In both studies, HPV-positive patients showed high complete remission rates (about 80%) after induction chemotherapy.

6.4 Immunotherapy

It is unknown if the HPV status may be a predictive marker for new immuno-oncological therapy approaches. The programmed death receptor 1 (PD1) belongs to the T cell receptor family and is expressed on the surface of immune cells. The ligand of PD1 is the so-called programmed death receptor ligand 1 (PD-L1) and is often expressed on the surface of tumor cells. In this way, a cytotoxic T cell response is suppressed, which actually serves to protect against autoimmune diseases. The effectiveness of a pharmaceutical blockade of this interaction was confirmed in melanoma, bronchial carcinoma, renal cell carcinoma, and other tumor entities 206 . For HPV OSCC, we could show in an own investigation (submitted for publication) an increased expression of the PD-L1 receptor. In analogy, also an increased PD-L1 expression was revealed for tonsillar carcinomas 207 . However, only recently efforts are undertaken to standardize the PD-L1 immunohistology 208 209 so that different methods (antibody, cut-off etc.) may explain different results. Not only the results of HPV status and PD-L1 expression are inconsistent, it is in particular unclear if an immunohistochemically visible PD-L1 expression alone is predictive for antibody therapy targeted against the PD1/PD-L1 axis 210 .

For HPV OSCC, differential immune infiltrates in tumors have been described several times. CD8 positive T cell infiltrates 211 , NK cell infiltrates 115 , and PD1 positive T cell infiltrates were described with an improved outcome for HPV OSCC 212 . In a current investigation, it was shown for HPV OSCC by means of the immune score (CD8, PD-L1, and CD68) that cases with dense CD8+ T cell infiltrates in the stroma and low PD-L1 level in the tumor had the best prognosis 213 . Currently, it is not clarified for HPV OSCC which value PD-L1 expression may have as biomarker. Probably, combinations of immunological markers will reliably predict the response to an immune therapy especially for HPV OSCC because the carcinogenesis of HPV OSCC is triggered by viral immunomodulation in a particular extent. The combination of immunotherapeutic medication based on strengthening the antitumor microenvironment by T lymphocyte co-stimulating agents (e. g., CD27 agonist), chemokine receptor blockade (CXCR2, CSF1R, and CCR4 blockade) and direct antitumor medication (EGFR, STAT3) are probably very promising in the treatment of HPV OSCC.

Two checkpoint inhibitors, Pembrolizumab (Keytruda) and Nivolumab (Opdivo) were verified in patients with platinum resistance. In the KEYNOTE-012 study (Pembrolizumab) a response of 32% was evaluated in HPV-positive head and neck tumors compared to 18% in HPV-negative tumors 214 . In the CheckMate-141 study (Nivolumab), p16 test results were available in 178 of 361 patients. Regardless of the p16 status, the survival in the therapy arm with Nivolumab was significantly longer. HPV-positive tumors had a longer tumor control (overall survival of 9.1 months vs. 7.5 months in HPV-negative head and neck tumors) 215 . The results of both large therapy studies do not allow the conclusion in the palliative setting that the HPV-induced carcinogenesis is predictive for therapy with antibodies that are only targeted against the PD1/PD-L1 axis 216 .

Current clinical trials focusing on viral carcinogenesis include combinations of RT, immunotherapy, chemotherapy, and vaccination ( Table 5 ). Therapeutic vaccination is directed for example against E6/E7 oncoproteins or p16 protein 217 218 . Another approach is the infection of tumor-specific T cells in HPV OSCC patients. In contrast to prophylactic HPV vaccines, therapeutic vaccines allow fighting against an existing infection of antigen-positive tumor cells. One example is the attenuated bacterial strain of ADXS11-011 that secretes the E7 oncoprotein and is infused in 30 study patients before transoral surgery (NCT02002182). Protein-based vaccines (ProCervix, TA-CIN) for HPV OSCC are currently not included in clinical trials. Vaccines based on DNA (VGX-3100, INO-3112) were successfully applied in CIN-III lesions of the cervix and are currently tested for HPV OSCC (NCT02163057) whereby the transfer of DNA vaccine is problematic (gene gun, electroporation).

Table 5 Selection of checkpoint inhibitors with which clinical studies in HPV OSCC will be conducted now or in the future.

Medication Status Study title Inclusion criteria
Pembrolizumab Not yet recruiting Pembrolizumab combined with chemoradiotherapy in squamous cell carcinoma of the head and neck Head and neck cancer, stratified for HPV
Recruiting E7 TCR T cells with or without PD-1 blockade for human papillomavirus-associated cancers HPV-induced carcinomas, including OSCC
Nivolumab Active, not recruiting Nivolumab and HPV 16 vaccination in patients with HPV 16 positive incurable solid tumors HPV-induced carcinomas, including OSCC
Recruiting HPV 16/18 E6/E7-specific T lymphocytes, relapsed HPV-associated cancers, HESTIA HPV-induced carcinomas, including OSCC
Recruiting Oropharyngeal tumor induction chemotherapy and response-stratified locoregional therapy trial in order to minimized long-term adverse events HPV OSCC
Recruiting An investigational immuno-therapy study to investigate the safety and effectiveness of Nivolumab, and Nivolumab combination therapy in virus-associated tumors HPV-induced carcinomas, including OSCC
Durvalumab Not yet recruiting Safety and efficacy of MEDIO457 and Durvalumab in patients with HPV associated recurrent/metastatic head and neck cancer HPV OSCC, recurrences
Recruiting Phase 1-2 study of ADXS11-001 or MEDI4736 alone or combo in cervical or HPV+ head & neck cancer HPV OSCC, cervix cancer
Recruiting Durvalumab before surgery in treating patients with oral cavity or oropharynx cancer OSCC and oral cavity
Avelumab Not yet recruiting Phase Ib/II or TG4001 and Avelumab in HPV16 positive R/M cancers and expansion cohort to oropharyngeal SCCHN HPV-induced carcinomas, including OSCC
Ipilimumab Recruiting An investigational immuno-therapy study to investigate the safety and effectiveness of Nivolumab, and Nibolumab combination therapy in virus-associated tumors HPV-induced carcinomas, including OSCC

In summary, no fundamentally modified therapeutic concepts can be concluded based on the definition of the HPV status of oropharyngeal cancer. Hence also for HPV-associated OSCC, primary surgery should be discussed individually. The advantage of primary surgery of HPV-associated oropharyngeal cancer is based on the following reflections:

  • In cases of R0 resection of the primary tumor and neck dissection, mostly adjuvant RCT is not needed.

  • In cases of N0 situation after histological examination, adjuvant therapy is probably not necessary.

  • The applied radiation dose and the radiation fields can possibly be reduced. One precondition is the reliable R0 resection.

So the indication for surgery of HPV-associated OSCC must be made carefully under the aspect if R0 resection was successful. It can then lead to an optimized therapy regimen of the individual patient.

6.5 Options after treatment failure

Treatment failure in the context of OSCC is generally associated with a poor prognosis, so patients often receive palliative chemotherapy or no tumor-specific therapy. The average 5-year survival after first-line treatment failure is estimated to amount generally to about 25% and the median survival to 1.5 years after diagnosis of a recurrence of OSCC. However, our knowledge regarding the management in recurrent head and neck cancer cannot be easily transferred to patients with HPV OSCC; and the increased incidence is only observed within the last 2 decades. So the published series of recurrent/metastatic HPV OSCC are rather small. Also large therapy studies on palliative combination chemotherapy (EXTREME, SPECTRUM) do not allow specific treatment recommendations for HPV OSCC because the number of patients was too low and the HPV status was often not clearly defined.

In retrospective studies, significantly better survival rates were published for HPV OSCC also in cases of tumor recurrences. In a large investigation of >1,000 patients who were treated in the context of 2 RTOG studies and had recurrences, the 2-year survival amounted to >50% (n=105 HPV OSCC) vs. <30% (n=76 HPV-negative OSCC). Interestingly, a longer survival was significantly associated with salvage surgery 219 . In addition, other types of treatment failure in HPV OSCC occurred together with a higher incidence of soft tissue and distant metastases 220 . The estimated rate after evaluation of our patients and based on published cohorts amounts to more than 50% ( Fig. 9 ). Also after longer intervals of tumor control, an accumulation of hematogenic metastases is proven 221 . In particular in cases of hematogenic metastasis, a better tumor control for HPV OSCC is described. In a series, the mean survival in distant-metastatic HPV OSCC amounts to 42 months 222 and in another series to 34 months 223 . In contrast, the mean survival as of the diagnosis of distant metastases amounts to about 4 months in other head and neck tumors 224 . The mean survival in HPV OSCC therefore might be about 10 times as long.

Fig. 9.

Fig. 9

The type of treatment failure in cases of HPV-associated and HPV-negative OSCC is different: patients with HPV-induced OSCC frequently develop distant metastases, in cases of HPV-negative tumors, local and locoregional tumor recurrences prevail.

For salvage therapy with regard to HPV OSCC, it seems to be true that long-term tumor control by surgery is not successful in cases of local treatment failure. In two retrospective series comparing HPV OSCC and HPV-negative patients, no significant differences for the prognosis were published regarding local tumor recurrence or lymph node recurrence 225 226 . In another recently published series, tumor control of distant metastasis of 100% (!) was observed 3 years after surgical therapy of the distant metastasis (n=18) 227 . Also for the systemic therapy of HPV OSCC, however, long-term surviving patients are published from a very small cohort 228 .

In summary, the conclusion can be drawn from various series published up to now that for treatment failure and in particular oligo distant metastases surgical therapy of the recurrences or targeted radiotherapy even with curative intention may be considered. Most suitable candidates for such salvage therapy are patients with isolated pulmonary or bone metastases.

7. Follow-up

7.1 Assessment of therapy-related side effects

Generally, curative therapy of HPV OSCC often leads to permanent healing of the tumor disease. So the assessment of the toxicity of the treatment plays a major role. Dysphagia is a key symptom of oropharyngeal cancer because the tumor always develops near the anatomical crossover of trachea and esophagus. Directly after surgery and during RT, dysphagia and mucositis and their management are in the focus and after therapy the disturbed swallowing is the most important symptom that impairs the quality of life. Reliable evaluation of the impaired swallowing is of utmost importance for the therapy management of OSCC.

One practicable instrument to assess impairments are patient- or physician-related questionnaires. In a review article from 2014, however, more than 20 different screening instruments with the focus on patient questionnaires were described for the evaluation of swallowing disorders 229 . Which instrument is mostly accepted, simple to handle, and provides valid test results for our patients? In currently recruiting international clinical studies, also in Europe the MD Anderson Dysphagia Inventory (MDADI) is often applied. It was developed with focus on head and neck cancer, a validation of the test results is available for numerous languages. The 19 items assess emotion (6 questions), function (5 questions), body function (8 questions) and one global question.

Fiberendoscopic evaluation of swallowing (FEES) is a standard examination technique for patients suffering from dysphagia. In this context, indirect flexible laryngoscopy is performed transnasally. Larynx and oropharynx are observed at rest and during swallowing with different consistencies. Evaluation criteria are the quantification of penetration (entrance of the material into the larynx to the glottis) and aspiration (entrance of the material below the glottic level). In order to standardize the evaluation, in Germany mostly the penetration-aspiration scale according to Rosenbek is applied. The scaling was validated by means of FEES 230 . It cannot be stated if FEES is superior to radiological evaluation of aspiration by means of classic barium swallow. The results of both procedures are highly influenced by the individual and by the examiner.

Regarding toxicity and tumor therapy, reports state for HPV OSCC patients that the rate of late toxicities is lower under RCT. However, there are also data from the literature that the treatment side effects of HPV OSCC patients are perceived as particularly severe 231 . It is especially known from quality of life evaluations that patients with HPV OSCC experience the acute phase of therapy with severe impairment 232 . For the daily routine in tumor follow-up, the use of so-called ICS core sets was suggested for standardized assessment of treatment side effects in German speaking countries 233 . In an own investigation, we found that questionnaires were useful but they are associated with high efforts in the follow-up.

7.2 Early detection of treatment failure

With the increasing incidence of HPV OSCC, the risk of developing secondary carcinoma decreases after therapy of OSCC 234 . Re-occurring of a tumor is mostly discovered by the patient because of increased local pains, development of new nodules in the neck, or weight loss and swallowing disorders. In order to detect treatment failure before the re-appearance of new symptoms, intensive research is performed on methods to early detect recurrences and/or metastases. A promising method is the so-called liquid biopsy, which is a non-invasive biopsy-taking of human liquids like blood, urine, or saliva. Those samples can be examined with regard to tumor markers that may encompass cell-free circulating tumor DNA, circulating tumor cells, or – as in the case of HPV – viral DNA ( Fig. 10 ) 235 236 .

Fig. 10.

Fig. 10

Diagram of the principle of non-invasive liquid biopsy. The circulating tumor cells (CTC), tumor DNA, tumor DNA with integrated HPV DNA as well as episomal HPV DNA are displayed.

Circulating tumor cells (CTC) were the first tumor markers that were examined in liquid biopsies. They get from solid tumors into the blood cycle, however, only in very low concentrations (1 tumor cell per 1 million healthy cells). Accordingly, either a high quantity of blood has to be examined or an extremely sensitive method must be applied.

Cell-free circulating DNA develops by apoptosis or necrosis of healthy as well as tumor cells. Apoptosis results in fragments of a length of 180 base pairs or a multiple of them, while necrosis leads to fragments of irregular length of more than 1,000 base pairs 237 . The percentage of tumor DNA in the entire circulating cell-free DNA may amount to 0.01% up to 50%. It could already be shown for different entities that tumor patients had a higher total content of cell-free DNA in the blood compared to healthy individuals. Interestingly, the concentration correlates with the presence of cervical metastases and indicates a poor prognosis 238 . Methodically, liquid biopsies are often examined by means of quantitative or digital PCR, sequencing methods (Sanger sequencing, pyrosequencing, NGS, whole genome/exome sequencing, CAPP-Seq [cancer personalized profiling by deep sequencing]) or BEAMing (beads, emulsion, amplification, and magnetics) 239 . By next generation sequencing, certain gene segments or entire genes may be sequenced and alterations may be detected in comparison to a reference genome. In cases of targeted sequencing (targeted NGS) the gene segments to be examined are selected by the user. Regions are thus examined that have already been described in the literature. The advantage of this technology is that a higher coverage of the target region and thus detection of rare variants is achieved. By means of PCR, BEAMing, and targeted NGS, known (point) mutations can be detected while whole genome or whole exome sequencing may identify unknown mutations, chromosomal aberrations, and altered numbers of copies as well as viral DNA sequences and their integration sites in the human genome 240 . Disadvantages of NGS technology for application in this routine are still the high costs, the precondition of high-quality DNA as well as the abundance of generated data that have to be analyzed and interpreted.

In cases of viral infections, the blood can be additionally examined with regard to viral DNA. Nasopharyngeal carcinomas (NPC) revealed an increased virus load in tumor patients with Epstein Barr virus infection and after therapy, the charge decreased 241 . Furthermore, it could be shown in areas with high incidence of NPC that detection of EBV-DNA in the blood plasma can be used as screening for NPC 242 . In this study, sera of more than 20,000 cases were examined. NPC could be detected earlier so that the prognosis of the patients was significantly improved. These investigations demonstrate how the detection of virus DNA in virus-induced malignomas can be used as marker. HPV DNA could be found in plasma and saliva of head and neck tumor patients. In the same study it could be shown that tumor DNA was detected before the diagnosis of recurrence, but not in recurrence-free patients. In 2 patients, tumor DNA was detected after treatment of the primary tumor and 9-15 months before clinical diagnosis of the recurrence 235 . In an own investigation, we could demonstrate successful tumor control as well as treatment failure in single patients by means of tumor DNA in the blood ( Fig. 11 ). In one study that examined HPV DNA in the serum of OSCC patients, a reduction of the DNA could be observed under RCT. Four patients developed recurrences (1 locoregional recurrence, 3 distant metastases). For 3 patients with distant metastases, again HPV DNA could be detected at the time of relapse, however, not for the patient with the locoregional recurrence 243 .

Fig. 11.

Fig. 11

Correlation between the detection of HPV DNA in blood under therapy as well as during follow-up.

Beside viral DNA, tumor-specific mutations can also be detected in cell-free tumor DNA. This became possible due to the high sensitivity of NGS technologies. In this way, patient-specific tumor mutation patterns can be established in the future and examined in the plasma and the saliva. Furthermore, current research deals with the question if sequencing of tumor cell clones may assess additionally acquired resistances and if adaptation of therapy is possible. For example, resistances against Gefitinib and Erlotinib could be identified for non-small-cell lung cancer (NSCLC) in the EGFR gene 244 .

7.3 Consequences for tumor follow-up

For follow-up examinations of head and neck cancer patients with low risk, the German Cancer Society suggests 3 months intervals in the first year, every 4-6 months in the second year, 6 months in the 3 rd and 4 th years, and annual intervals as of the 5 th year after the end of therapy. For tumor patients with high risk of recurrence, an examination is recommended every 6 weeks during the first year, every 3 months in the second year and every 6 months in the third and fourth years, and once a year as of the 5 th year ( www.krebsgesellschaft.de/onko-internetportal/basis-informationen-krebs/krebsarten/andere-krebsarten/kopf-hals-tumoren/kopf-hals-tumoren-nachsorge-und-reh.html ; status: August 1, 2017).

Patients with HPV OSCC may remain in the follow-up program for more than 5 years because long-term survival is typical and the assessment of late toxicity is important. A particular circumstance is the incidence of hematogenic tumor dissemination. After therapy of HPV OSCC it is extraordinarily high with about 50%. Therefore and also because of the possibility of good tumor control even in cases of oligo-metastasis, imaging in narrow intervals for HPV OSCC patients is recommended ( Fig. 12 ). Possibly, the detection of viral DNA will be significant in the follow-up of HPV OSCC patients in the future.

Fig. 12.

Fig. 12

Treatment failure in 520 patients with HPV-associated and HPV-negative OSCC. When tumor control fails in HPV-induced tumors, it occurs frequently within the first year after the end of therapy.

8. Outlook

The epidemiological development of head and neck cancer cannot be compared to other entities. Head and neck carcinomas encompass 2 clearly differentiated subentities with regard to clinical and biological aspects. The prevalence of HPV-negative head and neck tumors decreased due to the success of anti-smoking campaigns and reduced tobacco consumption, but the HPV-associated head and neck tumors continuously increase in many countries. It remains open if the percentage of HPV-negative head and neck cancer will be replaced by HPV-associated tumors or if even the current total incidence of head and neck cancer increases. Plausible and verifiable reasons for the increased HPV prevalence in head and neck cancer, as for example a relevant change of the sexual behavior in the last decades, are unknown. Further, specific measures for reduction of the HPV prevalence in head and neck cancer are missing so that based on current data only a further increase of the HPV prevalence of head and neck tumors can be expected.

The value of prophylaxis by vaccination is acknowledged for many infectious diseases. Recent studies from Australia confirm the impressive success of vaccination against genital HPV infections. In a timeframe of about 10 years after introduction of the national quadrivalent HPV vaccination program in young women, the incidence of genital warts decreased of more than 90%, the one of high-grade cervical lesions of more than 50% in the investigated population. Meanwhile, vaccination in Australia was extended also to boys. The most important virus types (HPV 16 and 18) are identical in cervix cancer and head and neck cancer and on a molecular level many aspects of carcinogenesis correspond in both entities. Since there are no counterarguments, it must be assumed that primary prophylaxis by vaccination against the most important virus types may protect against HPV-associated head and neck cancer.

In order to describe the effectiveness of vaccination for HPV-associated head and neck cancer, there are 2 fundamental problems. First, this is the extremely long latency from the time of infection to the development of HPV-associated head and neck carcinoma, and second, a head and neck cancer pre-malignancy is missing so that its reduction cannot serve as endpoint of a vaccination study. The current vaccination rates in Germany amount to 42.5% of young women which is clearly below the one in Australia and for herd protection a percentage of around 85% would be needed. So there is only an individual protection and a measurable protection of the population can only be identified after several years. In addition, vaccination is recommended mainly for women in the context of cervix cancer prevention. Head and neck cancer and HPV-associated head and neck carcinomas, however, mostly occur in males. Since the vaccines are also approved for boys, HPV vaccination should also be recommended for boys. This also corresponds to the recommendation that all boys as of the age of 9 should be vaccinated against HPV as early as possible issued by the respective S3 guideline. However, currently HPV vaccination for boys is not yet recommended by the Standing Vaccination Committee (Ständige Impfkommission, STIKO). Nonetheless, health insurers sporadically pay for this vaccination on application. Fortunately, meanwhile more and more health insurers reimburse the expenses of vaccination also for women older than 18 years and hopefully, the vaccination rates increase in the long run.

In several studies, models have been developed to investigate the significance of risk factors for the prognosis of head and neck cancer. In summary they show that there are many different risk groups characterized by clinical and lifestyle factors. The most important factor hereby seems to be HPV, followed by tumor-specific properties such as T and N status, tobacco and alcohol consumption as well as the physical condition of the patient. The weighting of the factors in those models seems to be important for the treatment strategy because there are differences in the models depending on whether they were established based on patient populations that underwent primary surgery or radiotherapy. Regardless of the model, there are patients with low and those with high risks. The first ones are possibly overtreated with conventional treatment procedures which is associated with unnecessary impairment of the quality of life. For the latter ones, therapy has to be improved. In several current studies, de-escalation of the treatment is tested. The selection of the patients is performed based on the HPV status of the tumors, however, it must be questioned if this is the only factor of importance regarding possible de-escalation. Even in low-risk groups of patients there might be differences which may lead to treatment failure after deescalated therapy. For those cases, other options have to be developed and made available. The further development of prognostic models and inclusion of further factors may help to identify suitable patients for de-escalation or more specific therapies.

New treatment strategies currently emerge in particular in the context of modulation of immune checkpoints. The activation of the immune system seems to be enormously important for the treatment success because many studies show that tumors influence immune cells and “hide” so that they are not recognized by the immune system. Treatment with immunotherapeutics in combination with conventional methods such as surgery and irradiation is promising and current studies will show which patient groups may benefit most.

Beside new therapy approaches, the further development of diagnostic methods and the definition of suitable tumor markers has to be fostered in order to improve the security of stratification of patients for different therapy arms and to recognize treatment failure as early as possible. Progress in sequencing techniques allows the determination of the genetic background of a tumor. In this way, affected signaling pathways may be identified that are the target structures for molecular treatment approaches. But also individual markers might be detected that can be used to monitor the therapy course during follow-up by means of liquid biopsies and to early detect tumor recurrence. Possibly, individual genetic markers may also be used in the future to develop patient-specific therapy strategies with optimal effectiveness and minimal side effects or long-term damage. However, the clonal selection and genetic development of tumor cells must also be taken into account and a better knowledge of molecular processes during carcinogenesis as well as clinical studies are essential to implement scientific knowledge into clinical practice.

Footnotes

Interessenkonflikt Die Autoren geben an, dass kein Interessenkonflikt besteht.

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HPV – Das andere Kopf-Hals-Karzinom

Zusammenfassung

Kopf-Hals-Tumore sind die sechst-häufigste Krebsart mit über 500000 jährlich gemeldeten Fällen weltweit. Die Hauptrisikofaktoren sind Tabak- und Alkoholkonsum, wobei v. a. Oropharynxkarzinome (OSCC) vermehrt eine Assoziation mit humanen Papillomaviren (HPV) aufweisen. Bei HPV-assoziierten und HPV-negativen OSCC handelt es sich bezüglich biologischer Charakteristika, Therapieansprechen und Prognose der Patienten um 2 eigenständige Entitäten, die allerdings bisher identisch behandelt werden. Bei HPV OSCC spielen neben der Aktivität viraler Onkoproteine auch genetische (Mutationen und chromosomale Aberrationen) und epigenetische Veränderungen eine entscheidende Rolle bei der Krebsentstehung. Aufgrund des besseren Therapieansprechens wird aktuell über die Einführung einer De-Intensivierung der Therapie und über zielgerichtete Therapieoptionen für Patienten mit HPV OSCC diskutiert. Ein vielversprechendes zielgerichtetes Therapiekonzept ist bspw. die Immuntherapie. Besonders intensiv wird derzeit die Anwendung von Checkpoint-Inhibitoren (z. B. gegen PD1) erforscht. Mithilfe sogenannter Flüssigbiopsien sollen zukünftig weitere Biomarker, in Form von viraler DNA oder Tumor-Mutationen, zur Überwachung des Krankheitsverlaufs und frühzeitigen Erkennens von Therapieversagen eingesetzt werden. Zur primären Prophylaxe einer Tumorentstehung ist die HPV-Impfung von männlichen und weiblichen Jugendlichen empfehlenswert.

Schlüsselwörter: Kopf-Hals-Tumor, Oropharynxkarzinom, Karzinogenese, Humanes Papillomavirus, Immuntherapie

1. Einleitung und Zusammenfassung

Das Oropharynxkarzinom (OSCC) ist der einzige Kopf-Hals-Tumor (KHT) mit deutlich steigender Inzidenz. Hierfür sind Infektionen mit onkogenen, sogenannten hochrisiko (HR) Humanen Papillomaviren (HPV) verantwortlich, die aktuell zunehmend häufiger in OSCC nachgewiesen werden. Die Übertragungswege von HPV im Oropharynx sind nach wie vor nicht bekannt. Es gibt jedoch zahlreiche Hinweise, dass die Übertragung von HR HPV durch sexuelle Kontakte erfolgt. Die Karzinogenese beim HPV-positiven OSCC (HPV OSCC) wird vorwiegend durch virale Onkoproteine getrieben. Jedoch spielen genetische Veränderungen ebenfalls eine bedeutende Rolle und häufig liegen zusätzliche Risikofaktoren der klassischen Karzinogenese (Nikotin) vor. Die genetischen Untersuchungen zeichnen bisher noch kein eindeutiges Bild HPV OSCC-spezifischer Mutationen. In Untersuchungen epigenetischer Veränderungen (DNA-Methylierung, microRNA, Tumormetabolismus, Immun-Escape, Gen-Expression) sind jeweils HPV spezifische Aberrationen identifiziert, die Ansatzpunkte für zukünftige zielgerichtete Therapien aufdecken. Patienten mit HPV OSCC sind häufig jung, relativ gesund und haben weniger lifestyle-Risiken akkumuliert; im Vergleich zu HPV-negativen OSCC ist das Gesamtüberleben dieser Patienten erheblich besser. Das bessere Gesamtüberleben und weniger zusätzliche Risikofaktoren lassen daher v. a. diese Patientengruppe als geeignet erscheinen, um von einer De-Intensivierung der Therapie oder zielgerichteten Therapieoptionen zu profitieren. Ab Januar 2017 gelten aktualisierte TNM-Regeln und Stadiengruppierungen für HPV OSCC. Als Testverfahren ist international der p16INK4a(p16)-Test vorgeschlagen. Die Testung von HPV OSCC sollte jedoch, wenn möglich mittels dualem Nachweis von HPV DNA und p16-Expression erfolgen. HPV OSCC werden dann, im Vergleich zu früher, in kleinere UICC-Stadiengruppen eingeteilt. Nach der Therapie haben Patienten mit HPV OSCC eine um ca. 30% bessere Prognose für das Überleben nach 5 Jahren und zwar in allen Therapiemodalitäten. HPV ist also kein Prädiktor für Chirurgie oder Strahlentherapie, daher haben tumorsanierende Operationen nach wie vor einen hohen Stellenwert. Aktuell werden zahlreiche Studien mit einer weniger intensiven Therapie durchgeführt, bisher liegen jedoch zusätzlich noch keine Ergebnisse vor. Für die neuen Immuntherapien wird der Stellenwert beim HPV OSCC ebenfalls untersucht. Bemerkenswert sind chirurgische Therapieoptionen bei Fernmetastasierung, es ergeben sich auch dann häufig noch kurative Therapieansätze. Neben der Erhebung von Funktionseinschränkungen ist dies folglich für die Nachsorge unserer Patienten bedeutsam. Zukünftig wird für Patienten mit HPV OSCC mit hoher Wahrscheinlichkeit sowohl spezifische, als auch deintensivierte Therapie verfügbar sein. Für die Zuordnung zu Therapieverfahren werden aktuell Risikomodelle entwickelt und diskutiert. Möglicherweise liefert die virale Karzinogenese eine wertvolle Option für molekulare Früherkennung und Nachsorge mittels Blutproben (sogenannte Liquid Biopsy). Bis dahin sollten wir HNO-Ärzte für die Durchführung einer HPV Impfung bei Mädchen und Jungen werben, weil dadurch wahrscheinlich fast alle Fälle von HPV OSCC vermieden werden könnten.

2. Epidemiologie

2.1 Update zur Inzidenzzunahme des Oropharynxkarzinoms

Beim KHT sind steigende Inzidenzraten für HPV-getriebene Tumoren beschrieben während die Häufigkeit aller KHT in entwickelten Ländern abnimmt. Bei vergleichender Analyse amerikanischer Registerdaten aus 1973–2012 und 2000–2012 wurde bspw. eine Verdoppelung für das OSCC (häufig HPV-getrieben) bei gleichzeitiger Abnahme der Inzidenzrate für das Mundhöhlenkarzinom (selten HPV-getrieben) beschrieben 1 . Aus kanadischen Registerdaten wurde gleichfalls eine Abnahme der allgemeinen Inzidenz für KHT bei gleichzeitiger Zunahme für das OSCC aktuell berichtet 2 . Dieser epidemiologische Trend wird auf der Grundlage nahezu aller publizierter Originalarbeiten auf die steigende Prävalenz onkogener HPV im OSCC zurückgeführt 3 . In Abhängigkeit von Studiendesign und Nachweisverfahren reicht die Prävalenz onkogener HPV im OSCC in aktuell publizierten Serien aus Skandinavien bis zu 85% 4 . Es ist zumindest anzunehmen, dass die in den Originalarbeiten beschriebene Prävalenzzunahme alleine aufgrund methodischer Mängel jedoch überschätzt wird. Vom Design her wurden bspw. ältere mit neueren Präparaten verglichen, hierdurch erklärt sich ein systematischer Fehler. Im deutschen Sprachraum ist von einer HPV-Prävalenz für das OSCC aktuell von 20–40% auszugehen 5 6 7 . Für das Tonsillenkarzinom wurde jedoch bereits vor 15 Jahren in über 50% der Fälle onkogene HPV detektiert 8 , hier muss der Anteil HPV attributierbarer OSCC wesentlich höher angenommen werden. Aus unserem eigenen untersuchten Kollektiv ( Abb. 1 ) von Patienten mit OSCC konnte in einer vergleichenden Untersuchung an 599 Patienten ein Anstieg der HPV Prävalenz von knapp über 20% der Patienten auf aktuell über 50% der Patienten gezeigt werden 7 . Auch bei vergleichender Analyse der HPV Prävalenz in zervikalen Filiae beim CUP-Syndrom konnte im Gießener Patientenkollektiv eine deutliche Zunahme auf aktuell nahezu 75% der Patienten beobachtet werden. Zusammengefasst zeigen die publizierten Arbeiten eine stetige Zunahme der Inzidenzzahlen für das OSCC und für diesen Inzidenzanstieg sind nach übereinstimmenden Berichten aus der Literatur die Inzidenzunahme HPV-getriebener Tumoren verantwortlich.

Abb. 1.

Abb. 1

Die Prävalenz onkogener HPV bei OSCC Patienten, die in Gießen behandelt wurden ist ansteigend. Aktuell liegt die Prävalenz über 50%. Datenpunkte repräsentieren Mittelwerte aus jeweils 4 Jahren.

2.2 Bedeutung des HPV Nachweises außerhalb des Oropharynx

Aus gesundheitsökonomischer Sicht ist der Anteil HPV-getriebener KHT in anderen anatomischen Lokalisationen als Oropharynx ebenfalls von großem Interesse. Bspw. könnten diese Fälle auch durch konsequente HPV-Primärprophylaxe in Form einer Impfung vermieden werden. Weiterhin könnten Patienten in den Genuss einer deintensivierten Therapie kommen mit entsprechend reduzierten Nebenwirkungen, denn für HPV OSCC ist zu erwarten, dass reduzierte Therapieintensitäten in naher Zukunft etabliert sein werden. Hierzu ist erstens die Frage relevant, ob der Nachweis von HPV in Geweben außerhalb des Oropharynx eine echte HPV-getriebene Karzinogenese anzeigt oder ob es sich nur um zufällig nachgewiesene Infektionen ohne weitere Relevanz handelt. Zweitens ist die Frage relevant, ob sich der Nachweis von HPV in non-OSCC auch in einer verbesserten Prognose der Patienten zeigt.

In einer aktuellen US-amerikanischen Arbeit aus 2015 konnte auch außerhalb des Oropharynx eine hohe Rate HPV-positiver DNA-Testergebnisse (70.1% Oropharynx, 32.0% Mundhöhle und 20.9% Larynx) gezeigt werden 9 . Betrachtet man jedoch die gesamte publizierte Literatur und Meta-Analysen zur Frage von HPV-Positivität außerhalb des Oropharynx ist das Ergebnis uneinheitlich 10 11 12 . Aus einem Daten-Set einer Meta-Analyse von 12263 Patienten wurden HPV attributierbare Fraktion für die Mundhöhle (24,2%) und Larynx (22,1%) basiert auf DNA-Nachweis berichtet. Außerhalb des Oropharynx konnten jedoch kaum Datensätze mit dualem Testergebnis (HPV-DNA und p16-Test) ausgewertet werden 13 . Aktuell wurden eine umfangreiche spanische Untersuchung mit Ergebnissen von 3680 Patienten mit KHT nach kombinierter Testung für DNA, RNA und p16 vorgelegt. Dabei wurde eine HPV Prävalenz beim Mundhöhlenkarzinom von 4,4% und beim Larynxkarzinom von 3,5% ermittelt bei Positivität aller 3 Tests waren die Ergebnisse sogar noch deutlich geringer. Dadurch werden die zuvor berichteten teilweise sehr hohen Raten HPV-getriebener KHT außerhalb des Oropharynx deutlich relativiert 14 . Ein Großteil positiver HPV Testergebnisse außerhalb des Oropharynx zeigt somit wahrscheinlich keine HPV-getriebene Karzinogenese an, sondern es handelt sich dabei um akute Infektionen oder falsch positive Testergebnisse.

Zur Relevanz des HPV-Nachweises außerhalb des Oropharynx hinsichtlich der Prognose der Patienten liegen keine prospektiven Untersuchungen vor. Wir können jedoch anhand retrospektiver Daten von Patienten, die mittels Radiotherapie (RT) oder kombinierter Radiochemotherapie (RCT) im Rahmen von klinischen Studien behandelt wurden, darauf schließen, dass ein positiver p16-Test außerhalb des Oropharynx geringe prognostische Aussagekraft besitzt. Im DAHANCA Konsortium in Dänemark wurden 1294 Patienten mit fortgeschrittenen KHT mittels RT oder RCT behandelt und in KHT außerhalb des Oropharynx konnte keine prognostische Aussagekraft herausgearbeitet werden 15 . Weiterhin wurden p16 positive non-OSCC Patienten nach Behandlung im Rahmen von 3 RTOG-Studien ausgewertet. Dabei hatten im Vergleich zu p16-positiven OSCC Patienten, non-OSCC Patienten ein um 50% erhöhtes Sterberisiko 16 . Für Patienten mit Larynxkarzinom wurden sogar schlechtere Überlebensraten publiziert, wenn der p16 Test positiv war 17 . Serologische Untersuchungen sprechen ebenfalls gegen einen Zusammenhang zwischen Erkrankungsrisiko an KHT (außer Oropharynx) und einer HR-HPV-Infektion. Odds Werte für das Risiko an OSCC zu erkranken betrugen bei der Analyse von HPV-16 spezifischen Antikörpern 14,6 für OSCC gegenüber 3,6 (Mundhöhle) und 2,4 (Larynx) 18 . In einer neueren Untersuchung (ARCAGE-Studie) wurden 1496 KHT untersucht und HPV16 L1- und E6-Antikörper mit einer Risikoerhöhung um die Faktoren 8,6 bzw. 132,0 für die Entwicklung eines OSCC ermittelt. Demgegenüber wurden bspw. für das Larynxkarzinom marginale Werte von 1,54 und 4,18 beschrieben 19 .

Zusammengefasst ist die Prävalenz HPV-getriebener Tumoren außerhalb des Oropharynx deutlich niedriger als angenommen und kann derzeit grob geschätzt mit unter 5% angenommen werden. Es existiert keine belastbare Evidenz dafür, dass die Prognose dieser Patienten vergleichbar mit OSCC Patienten deutlich besser ist.

2.3 Epidemiologie kanzerogener HPV-Infektionen

Weil nahezu alle Erwachsenen in Deutschland Kontakt zu onkogenen HPV in der Adoleszenz haben, ist es bedeutsam zu verstehen, warum das HPV OSCC ausgerechnet in den letzten Jahrzehnten stetig häufiger und v. a. bei männlichen Patienten auftritt. Die geläufigste Manifestation einer HPV Infektion sind Warzen und genitale Kondylome. Beide Krankheiten werden in über 90% der Fälle durch die nicht-onkogene HPV-Typen 6 und 11 verursacht. Die Infektion kann bereits bei der Geburt übertragen werden und ist dem HNO-Arzt insbesondere durch die respiratorische Papillomatose vertraut. Echte neoplastische Läsionen am Gebärmutterhals sind gelegentlich auch durch Typ 6 und Typ 11 bedingt, hier finden sich jedoch in der überwiegenden Zahl der Fälle die typischen onkogenen HPV-Typen 16, 18, 31 und 45.

Zur Prävalenz einer oralen Infektion mit HPV in der allgemeinen Bevölkerung liegen Querschnittsstudien vor, über die zeitliche Dynamik haben wir jedoch kaum Daten. In einem Review aus 18 Studien an 4581 gesunden Erwachsenen wurde die Häufigkeit für eine orale HR-HPV Infektion mit 1,3% abgeschätzt 20 . Die Altersverteilung der oralen HPV Infektion zeigt eine bimodale Verteilung: Der erste Peak konnte zwischen 30–34 Jahren und der zweite Peak zwischen 60–64 Jahren ermittelt werden. Dabei waren die Infektionen signifikant häufiger bei männlichen Probanden detektierbar 21 . Grundsätzlich ist die Datenlage jedoch keineswegs als gesichert zu betrachten, denn Frauen hatten in einer anderen Untersuchung genauso häufig genitale onkogene HPV Infektionen wie Männer 22 , lediglich die Zeit bis zur „Clearance“ unterschied sich (geringgradig) zu Ungunsten der Männer. Häufigkeit und Art geschlechtlicher Kontakte (Oralverkehr, Zungenküsse, Zahl der Geschlechtspartner) sowie Alter bei der Kohabitarche, Marihuana-Konsum, Zigarettenkonsum und genitale HPV-Infektion konnten dabei als Risikofaktoren herausgearbeitet werden 23 . Die durchschnittliche Dauer einer oralen HPV-Infektion wurde an 1626 männlichen Probanden untersucht und im Durchschnitt mit etwa 7 Monaten ermittelt, die Nachbeobachtungszeit betrug dabei jedoch nur 13 Monate 24 . Die Großzahl oraler HPV Infektionen heilt also innerhalb mehrerer Monate folgenlos aus, Reinfektionen sind selten. Bemerkenswert ist weiterhin, dass bei Partnern von HPV OSCC Patienten die Infektionsrate auch nur knapp über 1% liegt 25 . Immundefizienz (HIV-Infektion), Zigarettenkonsum und ein hohes Lebensalter sind als Risikofaktoren für eine persistente orale HPV-Infektion ebenfalls beschrieben 26 . Zum Verständnis der höheren Häufigkeit oraler HPV Infektionen bei Männern tragen weiterhin Daten bei, die eine höhere Anzahl von Geschlechtspartnern, ein jüngeres Alter bei der Kohabitarche und zahlreichere orale sexuelle Kontakte bei Männern aufzeigten 27 . Ein weiterer Hinweis auf die Suszeptibilität von Männern für HPV-16 verursachte OSCC ist, dass genitale HPV Infektionen beim Mann überwiegend durch HPV-Typ 16 und nicht Typ 18 verursacht sind 28 .

Wirklich handfeste Daten warum überwiegend Männer HPV-16 getriebene OSCC entwickeln liegen also nicht vor, jedoch gibt es zahlreiche Hinweise für eine Akkumulation von Risiken (Kinetik der Infektion, Nikotin, sexuelle Risiken, s. Kapitel 4). In der Summe könnte hierdurch erklärt werden, warum aktuell geschätzt 75% der Patienten mit HPV OSCC männlich sind. Im Gegensatz zur Datenlage für den Inzidenzanstieg beim OSCC gibt es jedoch keine Daten, die eine Zunahme oraler HR-HPV-Infektionen belegen.

2.4 Entwicklung in Regionen mit konsequenter Primärprophylaxe

Eine Primärprophylaxe gegen kanzerogene HPV steht in Form der HPV-Vakzine zur Verfügung. Der von der Firma Sanofi Pasteur MSD hergestellte vierfach-Impfstoff Gardasil wurde im Jahr 2006 in den USA und Europa zugelassen. Ein Jahr später erfolgte die Zulassung des bivalenten Impfstoffes Cervarix. Beide Impfstoffe enthalten das rekombinante Kapsidprotein L1, jeweils der HPV-Typen 16 und 18, bzw. 6, 11, 16 und 18. Ab April 2016 ist der neunfach-Impfstoff Gardasil 9 verfügbar und schützt zusätzlich vor den HR-HPV-Typen 31, 33, 45, 52 und 58. Vorteile sind ein erweiterter Impfschutz und ein 2-Dosen-Schema (im Abstand von 5–13 Monaten). Die HPV-Impfstoffe sind ab einem Alter von 9 Jahren zugelassen und die Impfung soll vor dem ersten Geschlechtsverkehr durchgeführt werden. Die Zulassung besteht für Mädchen und Jungen, allerdings empfiehlt die STIKO aktuell nur die Impfung von Mädchen und auch nur diese wird von den Krankenkassen erstattet.

Der HPV-Impfstoff wird aktuell in Deutschland nicht breit genutzt. Nach einer Analyse der Versichertendaten der AOK Baden-Württemberg waren von den jungen Frauen des Jahrgangs 1996 nur 37% vollständig geimpft. Zum Vergleich liegt die Impfquote bei Mumps und Röteln laut RKI bei 92%. Vergleichbare Daten mit Vakzinierungsraten<40% bei Mädchen wurden vom Gesundheitsministerium in 2014 publiziert 29 . Die Datenlage spricht eindeutig für eine Impfung auch von Jungen. Allerdings wurde die Zulassungsstudie naturgemäß anhand von Krebsvorläuferstufen an der Zervix durchgeführt und entsprechend beziehen sich Kosten-Nutzen-Analysen ebenfalls auf Erkrankungen der uterinen Zervix 30 .

In 2015 hatten 34% der Länder weltweit ein HPV-Immunisierungsprogramm. Von einer Vakzinierung profitierten im selben Zeitraum jedoch populationsbedingt lediglich weniger als 5% aller Frauen (in Ländern mit hoher Inzidenz häufig kein Programm). Aus Ländern mit einer hohen Coverage sind zahlreiche Daten vorhanden, die einen Effekt auf HPV-bedingte Erkrankungen auch abseits des Zervixkarzinoms berichten. Bspw. konnte in einer Literaturübersicht aus 2015 in Ländern mit einer Immunisierungsrate von über 50% eine Reduktion der HR-HPV-Infektionen um 68%, sowie anogenitaler Warzen den von über 60% herausgearbeitet werden 31 . Die höchsten Abnahmen HR-HPV bedingter Neuerkrankungen außer Zervixkarzinom wurden konsistent aus Ländern mit Vakzinierungsprogramm und so genannter „catch-up“ Vakzinierung älterer nicht-geimpfter Personen berichtet (Australien, Kanada, Dänemark und Neuseeland). Die Programme wurden nahezu immer begleitend zur Schuldbildung implementiert.

Aus Australien liegen überzeugende Daten zur respiratorischen Papillomatose (RRP) vor 32 . Von Pädiatern und HNO-Ärzten wurden zwischen 2011 und 2015 neu aufgetretene Fälle juveniler RRP gesammelt und in einem Kongreßbericht publiziert. Lediglich 13 Fälle wurden gemeldet (7–2012, 3–2013, 2–2014 und 1 Fall in 2015). Keine der Mütter dieser Fälle hatte einen Impfschutz. Zwei Strategien werden zur Prophylaxe der RRP bei Kindern zusätzlich diskutiert: erstens die Impfung von Neugeborenen, wenn bei der Mutter Kondylome bestanden und zweitens die Impfung von Schwangeren mit nachgewiesener HPV 6 oder 11-Infektion um ggf. durch Weitergabe von Antikörpern das Kind vor einer Infektion zu schützen. Bei geimpften Müttern konnten vergleichbar hohe Antikörpertiter in Neugeborenen gezeigt werden 33 .

Oropharynxkarzinome treten überwiegend bei männlichen Patienten auf, bei der RRP ist das Geschlechterverhältnis annähernd ausgeglichen. Zahlreiche weitere Erkrankungen mit hoher Last für die Betroffenen sind durch kanzerogene und nicht-kanzerogene HPV bedingt. Welcher Nutzen ist nun für andere Krankheiten als das Zervixkarzinom zu erwarten? Bei konsequenter Impfprophylaxe sollte auch ein dramatischer Effekt auf die Inzidenzraten von HPV OSCC zu erwarten sein. In vielen Publikationen ist die HPV-Impfung daher auch für Jungen empfohlen und die Empfehlung kann nach Ansicht der Autoren uneingeschränkt nachvollzogen werden.

3. Karzinogenese

Die Karzinogenese ist ein aus mehreren Stufen bestehender Prozess, in dem genetische und epigenetische Veränderungen in Krebs-assoziierten Signalwegen im Laufe der Zeit akkumulieren. Dies erzeugt den typischen Phänotyp maligner Zellen gekennzeichnet durch: unbeschränktes Replikationspotenzial, Unabhängigkeit von Wachstumsfaktoren, unterdrückte Apoptosefähigkeit, invasives Wachstum und Metastasierungspotenzial, sowie gesteigerter Angiogenese 34 35 . Das individuelle Risiko eine Krebserkrankung zu entwickeln hängt von extrem diversen und z. T. voneinander abhängigen Faktoren ab und kann dementsprechend schwer bestimmt werden. Die wichtigsten Gruppen von Risikofaktoren umfassen: Umwelteinflüsse (UV- und andere natürliche Strahlung, anthropogene Stoffe / Strahlung), Noxen (Tabak- / Alkoholkonsum, HPV-Infektion), genetische Prädisposition (z. B. BRCA1/2 Mutationen bei Familiärem Brust- und Eierstockkrebs), Immunfaktoren (Impfungen, Immunsuppressiva) und Lebensalter.

Bei der Mehrzahl der KHT handelt es sich um Plattenepithelkarzinome, die im Wesentlichen mit den Risikofaktoren Tabak- und Alkoholkonsum oder onkogenen HPV assoziiert sind. Die Karzinogenese bei HPV-assoziierten und HPV-negativen KHT ist grundsätzlich unterschiedlich. Beide Patientengruppen sind mit weiteren spezifischen Risikofaktoren assoziiert (siehe Kapitel 2). Ein getrenntes Risiko eine der beiden Krebserkankungen zu entwickeln ist schwer abzuschätzen, da keiner der Risikofaktoren isoliert auftritt und eine Überschneidung von Risiken in individuellem Umfang nicht die Ausnahme, sondern die Regel ist.

3.1 Leukoplakien – prämaligne Veränderungen

Bei HPV-negativen KHT sind prämaligne Veränderungen seit Jahrzehnten bekannt, insbesondere in der Mundhöhle 36 37 . In Abhängigkeit verschiedener Risikofaktoren (Geschlecht, Größe der Läsion und WHO-Grad der Dysplasie) wird eine Transformationsrate von 1–2% angenommen. Genetische Veränderungen scheinen hierbei am verlässlichsten mit der malignen Transformation einherzugehen, wogegen HPV nur zu etwa 1% in Leukoplakien nachgewiesen wurde 38 39 . Grundsätzlich kann die Entartungswahrscheinlichkeit bei Krebsvorstufen nur unsicher vorhergesagt werden und beim HPV OSCC wurden Krebsvorstufen bisher nicht eindeutig identifiziert (s. u.).

3.2 Feldkanzerisierung

Leukoplakien sind sichtbare Veränderungen, denen makroskopisch unsichtbare Vorläuferläsionen vorangehen. Diese nicht erkennbaren Läsionen erklären vermutlich die Neigung nach der Behandlung lokoregionäre Rezidive zu entwickeln. Durch die Verbindung lokoregionärer Rezidive mit dem Auftreten dysplastischer Veränderungen im Umfeld wurde 1953 der Begriff der Feldkanzerisierung entwickelt 40 . Inzwischen ist dieser Begriff mithilfe molekularbiologischer und genetischer Methoden näher definiert worden. Ein mehrstufiges Entwicklungsmodell aus morphologischen und genetischen Veränderungen wurde bereits 1996 vorgeschlagen, mit typischen genetischen Veränderungen bei Dysplasien (loss of heterozygosity (LOH) auf Chromosomen 3p, 9p und 17p) und Karzinomen (LOH auf Chromosomen 11q, 4q und 8) 41 . Wenig später wurde gezeigt, dass in wenigstens 35% oraler und oropharyngealer Tumore genetische Veränderungen in Schleimhautzellen im Umfeld von Karzinomen vorliegen, wobei das Epithel in diesem Bereich normal erschien. Dies spricht dafür, dass die Karzinogenese ein Feld von unterschiedlichen Vorstufen betrifft, die für das bloße Auge unsichtbar über Resektionsränder hinausgehen und lokoregionäre Rezidive hervorrufen können. Weiterhin wurden fokale Bereiche mit immunhistologischer p53-Positivität im Umfeld von Karzinomen identifiziert, die „klonale Einheiten“ kennzeichnen und aus einer gemeinsamen Vorläuferläsion hervorgegangen sind 42 . Mutationen in TP53 rufen die Expression (eines inaktiven) Tumorsuppressorproteins p53 hervor und werden als eine der frühesten onkogenen Veränderungen angesehen. Zusammen mit der Feldkanzerisierung stellt die mehrstufige Entwicklung das aktuelle Modell der Karzinogenese bei HPV-negativen KHT dar 43 .

3.3 HPV

In der klassischen Vorstellung erfolgt während einer latent persistierenden Infektion mit onkogenen HPV die Integration der viralen DNA in das Genom der Wirtszelle. Diese Integration erfordert eine Linearisierung der viralen DNA, die häufig als Bruchstelle innerhalb des E2 Leserahmen auftritt. Das virale E2 Protein kontrolliert die Aktivität der viralen Onkoproteine E6 und E7 und der Bruch des E2 Leserahmens führt zu deren verstärkten Expression. Im natürlichen epidermalen Lebenszyklus von HPV unterbinden E6 und E7 die Apoptose und treiben den Zellzyklus voran, wodurch die epithelialen Zellen proliferieren und die Infektion persistent bleibt ( Abb. 2 ). In der Folge werden infizierte Zellen in höhere Hautschichten geschoben, wo die Aktivität von E6 und E7 abnimmt und Hüllproteine der viralen Kapside produziert werden. Während der HPV-assoziierten Karzinogenese wird p53 durch die Aktivität von E6 für den proteolytischen Abbau markiert und folglich inaktiviert. E7 bindet an das Retinoblastomprotein (RB) wodurch der Zellzyklus angetrieben und der Transkriptionsfaktor E2F freigesetzt wird. Dieser erhöht die Transkription von Genen, die für die Zellproliferation relevant sind.

Abb. 2.

Abb. 2

Die molekularen Mechanismen der Karzinogene bei HPV- und Noxen-assoziierten OSCC (vereinfacht). Dysfunktion der gleichen zellulären Programme (Apoptose, Zellzyklus, Seneszenz und Immunsystem) führt in beiden Gruppen zur Karzinogenese. Multiple genetische Veränderungen, die eine Reihe von Komponenten der Signalwege betreffen können, führen bei Noxen-assoziierten OSCC zur Aktivierung von Onkogenen und Inaktivierung von Tumorsuppressoren. Dagegen erfolgen durch die HPV-Onkoproteine E5, E6 und E7 gerichtete Eingriffe in Signalwege, wodurch die gleichen zellulären Programme fehlreguliert werden. Charakteristisch sind bei Noxen-assoziierten OSCC Mutationen in TP53 wodurch häufig inaktives p53 überexprimiert vorliegt, sowie Mutationen in den Genen von Rb und p16INK4A (p16) wodurch beide Proteine reduziert nachweisbar sind. Diese Mutationen fehlen in der Regel bei HPV-assoziierten OSCC und aufgrund der Aktivität von E7 liegt p16 überexprimiert vor.

Im Unterschied zur schrittweisen Akkumulation genetischer Veränderungen bei HPV-negativen KHT erfolgen diese beiden wesentlichen Schritte bedingt durch die Aktivität viraler Onkoproteine beim HPV OSCC. Folglich sind bei HPV-assoziierten KHT Mutationen in TP53 (und dadurch bedingte Überexpression von p53) und HPV-induzierte Felder der Karzinogenese unbekannt. Dies wurde experimentell durch die Abwesenheit von viralen E6 Transkripten an Resektionsrändern HPV-assoziierter KHT bestätigt 44 . Im Unterschied zum Zervixkarzinom, bei dem Vorstufen durch Anfärbung durch Essigsäure verfolgt werden können, sind Vorstufen HPV-assoziierter OSCC unbekannt.

3.4 Genetische Veränderungen

3.4.1 Mutationen

Das am häufigsten bei soliden Tumoren von Mutationen betroffne Gen ist TP53. In einer vergleichenden Studie wurden whole-exome Analysen an 15 Typen solider Tumore durchgeführt, in 11 davon war TP53 das häufigste mutierte Gen und in den übrigen Entitäten 2-mal auf dem zweiten und 1-mal auf dem dritten Platz (hinter KRAS bzw. BRAF und NRAF) 45 . In HNSCC liegt die Mutationsrate von TP53 mit etwa 40% der Fälle im oberen Drittel solider Tumore. Interessanterweise weist mit knapp 6% das Zervixkarzinom die auffallend niedrigste TP53 Mutationsrate auf, was mit der sehr hohen Rate HPV-assoziierter Karzinome zusammenhängt 46 . Mutationen treten an vielen Positionen von TP53 auf, wobei etwa an 12 hotspots jeweils mehr als 1% aller Mutationen auftreten. 9 dieser hotspots betreffen Aminosäuren, die direkt an der spezifischen DNA-Bindung von TP53, oder solche, die für die korrekte Faltung der DNA-Bindedomäne beteiligt sind. Andere Mutationen liegen in Introns und beeinflussen alternatives splicen/Spleißen von TP53, was Auswirkung auf Isoformen von TP53 hat.

Neben TP53 sind Mutationen in CDKN2A und RB1 (RB, Retinoblastoma-associated protein) bei HPV-negativen KHT häufig, sie fehlen jedoch beim HPV-assoziierten OSCC. RB1 kodiert RB und wie bei p53 wird die Aktivität dieses Signalwegs in HPV-assoziierten KHT durch virale Onkoproteine dysreguliert, wodurch die geringe Mutationsrate erklärt werden kann. CDKN2A (cyclin-dependent kinase Inhibitor 2 A) kodiert das Tumorsuppressorprotein p16, dessen Wirkung in HPV-assoziierten KHT durch Inaktivierung von RB downstream aufgehoben ist. Aktivierende Mutationen der katalytischen Untereinheiten von PI3K (Phosphoinositid-3-Kinasen), insbesondere in PIK3CA, sind in mehreren Studien vornehmlich beim HPV OSCC beschrieben worden 47 48 . Dagegen wurden inaktivierende Mutationen im PIK3CA-Inhibitor PTEN häufiger bei HPV-negativen HNSCC nachgewiesen 49 . PI3K ist ein Multiproteinkomplex, der an der Regulation wichtiger Funktionen wie Zellwachstum/Zellproliferation, Zelladhäsion/Migration, Differenzierung und Überleben beteiligt und für HPV-negative und HPV-assoziierte HNSCC offenbar gleichsam bedeutend ist.

Weitere aktivierende Mutationen wurden in FGFR3 und FBXW7 beim HPV OSCC in mehreren Studien detektiert 47 48 50 51 . Der membranständige Fibroblastenwachstumsfaktorrezeptor-3 (FGFR3) ist ein Aktivator des PI3K-Signalwegs und FBXW7 ist an der Inaktivierung von Cyclin E, c-Jun, c-Myc und Notch1 beteiligt. Mutationen in KRAS wurden ebenso bei HPV OSCC beschrieben 47 48 , dies konnte jedoch durch eine eigene Studie nicht bestätigt werden 49 . Aktuell bedeutsam erscheinen Mutationen in HLA- und β2-Mikroglobulin-Genen, die häufiger im HPV OSCC gefunden werden 50 . Dies wurde durch immunhistochemische Untersuchungen bestätigt 52 und könnte im Hinblick auf Immuncheckpoint Therapien zukünftig relevant werden.

3.4.2 Genetische Aberrationen (copy number variation, CNV)

Aufgrund ihrer Größe, die bis hin zum Verlust ganzer Chromosomen oder deren Arme reicht, zählen chromosomale Aberrationen zu den ersten genetischen Veränderungen, die in malignen Zellen nachgewiesen wurden. Komplexe Karyotypen mit umfassenden nummerischen und strukturellen Chromosomenaberrationen sind charakteristisch für KHT 53 . Entsprechend dem Modell der Feldkanzerisierung konnten in CGH Analysen distinkte chromosomale Veränderungen mit Progression einer Dysplasie bis hin zum invasiven Karzinom korreliert werden. Der Übergang von leichter zur moderaten Dysplasie war hierbei gekennzeichnet von Zugewinnen auf Chromosom 3q26-qter, 5p15, 8q11-21, und 8q24.1-qter und Verlusten auf 18q22-qter. Zugewinne auf 11q13, 14q, 17q11- 22, und 20q und Verluste von 9p waren hingegen typisch beim Übergang von moderater zur schweren Dysplasie. Invasives Wachstum wurde mit gemeinsam auftretenden Verlusten auf Chromosom 3p14-21 und 5q12-22, die lymphogene Metastasierung dagegen mit dem Verlust von 4p in Verbindung gebracht 54 . Für Letztere wurden ebenso Zugewinne auf Chromosom 10p11-12 und 11p, sowie Verluste auf 4q22-31, 9p13-24, und 14q beschrieben, die bei entsprechenden Primärtumoren nicht vorhanden waren 55 . Interessanterweise finden sich auf den genannten Bereichen Gene, die involviert sind in der Zelladhäsion, sowie Faktoren des MAP(mitogen-activated protein)-Kinase- und PI3K(Phosphoinositid-3-Kinasen)-Signalwegs, die ebenfalls häufig von Mutationen betroffen sind.

Beim KHT häufig beschriebene Amplifikationen finden sich auf den Chromosomen 3q-, 8q- und 20p, unabhängig vom HPV-Status 47 48 50 56 . Wichtige Gene in diesen Regionen sind bspw. PIK3CA, TP63, SOX2, sowie das Onkogen MYC, welches in Folge der Genamplifikation vermutlich verstärkte Aktivität besitzt. Bei Karzinomen der Zervix wurde allerdings eine 3q-Amplifikation im Zusammenhang mit der Integration des HPV-Genoms beschrieben 57 . Auch wurden Deletionen von 13q bei HPV-assoziierten und HPV-negativen HNSCC beschrieben, jedoch insgesamt seltener bei HPV-assoziierten, was auch durch whole-genome NGS (Next Generation Sequencing)-Analyse bestätigt werden konnte 50 . Der Chromosomenabschnitt 13q codiert Gene wie RB1 und CCNA1 (Cyclin A), die an der Regulation des Zellzyklus beteiligt sind und in HPV OSCC offensichtlich durch virale Onkoproteine dysreguliert werden.

Allgemein scheint eine erhöhte chromosomale Instabilität beim KHT mit einer ungünstigen Prognose einherzugehen, was insbesondere auch bei HPV OSCC gezeigt werden konnte 58 . Obwohl bei HPV OSCC und HPV-negativen KHT weitgehend die gleichen, aber auf unterschiedliche Weise dysregulierte Signalwege in der Karzinogenese von Bedeutung sind, können eine Reihe spezifischer genetischer Aberrationen für beide Subgruppen genannt werden. Bspw. konnten Amplifikationen von 5p, 7p, 8p, 11q, 12q, 17q und 18p beim HPV OSCC bisher nicht verifiziert werden. Deutlich seltener finden sich hier ebenfalls Verluste von 3p, 4q, 5q, 18q und 9p. Auf Letzterem ist bspw. p16 kodiert, was nahelegt warum die p16-Expression bei HPV-assoziierten Karzinomen als Marker funktioniert 8 59 60 61 62 .

Eine HPV-spezifische Aberration sind Verluste auf Chromosom 16q, die mit einer günstigen Prognose der Patienten einhergeht 50 56 63 . Interessanterweise liegt auf 16q das Tumorsuppressorgen WWOX. WWOX überspannt eine der 3 häufigsten „common chromosomal fragile sites“ (FRA16D). Aberrationen an FRA16D mit entsprechend dysregulierter WWOX Expression sind bei unterschiedlichen Tumortypen bekannt und allgemein mit einer schlechten Prognose der Patienten assoziiert 64 . Aus Daten des Krebsgenom Projektes (TCGA) konnten mittels NGS an 279 KHT eine HPV-spezifische Amplifikation auf Chromosom 20q11 (E2F1-Gen) und eine Deletion auf Chromosom 14q32.32 (TRAF3-Gen, TNF receptor-associated factor 3) identifiziert werden 50 . Eine durch Amplifikation von 20q11 hervorgerufene Überexpression könnte im Zusammenhang mit den viralen Onkoproteinen (E6 & E7, die ebenfalls E2F aktivieren) synergistische Wirkungen entfalten. TRAF3-Verlust interferiert mit dem NFκB Signalweg und spielt somit eine Rolle bei Entzündungsreaktionen, sowie der angeborenen und erworbenen Immunantwort gegen Viren 65 .

3.4.3 HPV Integration

Obwohl die Linearisierung im E2 Leserahmen des HPV-Genoms als primärer Schritt im klassischen Modell der HPV-induzierten Karzinogenese angesehen wird, ist die Expression der Onkogene E6 und E7 unabhängig von der Kopienzahl oder Integration viraler DNA und in mehr als 60% von HPV OSCC wurde lediglich episomale Virus-DNA mithilfe von PCR nachgewiesen 66 67 . Daten aktueller Sequenzanalysen zeigen, dass alle 3 möglichen Stadien des HPV-Genoms (rein episomal oder integriert, oder eine Mischung aus beidem) annähernd gleich häufig vorkommen und wahrscheinlich mehrere Mechanismen zur dysregulierten Expression der viralen Onkoproteine führen 68 , inklusive Methylierung von E2-Bindestellen in der Regulatorregion von E6 und E7 (s. u.).

An HPV-transfizierten Keratinozyten konnte gezeigt werden, dass Integrationsstellen der viralen DNA an vielen Positionen im Genom auftreten, ebenfalls aber in oder in der Nähe wichtiger Regulatorgene der Zellproliferation 69 . An einem Fall einer malignen Transformation juveniler (HPV Typ 6 assoziierter) RRP wurde HPV-DNA Integration in das human AKR1C3 Gen beschrieben. AKR1C3 kodiert ein Enzym (aldo-keto reductase family 1 member C3) des Androgen- und Estrogenstoffwechsels und ist beim Prostatakarzinom im Zusammenhang mit PSA Prodiktion beschrieben, bei HNSCC jedoch weitgehend unbekannt 70 . Die Rolle der Virus-DNA Integration bei der HPV-assoziierten Karzinogenese ist nicht abschließend geklärt. Es scheint ein Zusammenhang zwischen chromosomaler Instabilität und Tumorprogression zu bestehen. Demgegenüber wurde in derselben Studie HPV-DNA Integration mit einer besseren Prognose von Patienten mit Tonsillenkarzinomen assoziiert 58 .

3.5 Epigenetische Veränderungen

3.5.1 Epigenetische Veränderungen von Nukleinsäuren

Epigenetische Veränderungen beschreiben Modifizierungen der Erbinformation, wodurch die „Genaktivität“, jedoch nicht die Sequenz der Nukleinsäure verändert wird. Die Modifikation der Nukleinsäure beeinflusst den Phänotyp und kann an Tochterzellen weitergegeben werden. Die wichtigsten Formen sind Methylierung der DNA und Modifikation von Histonen. Methylierung von DNA ist (wie die Modifikation von Histonen) reversibel und wird genutzt, um die statische Information der Nukleinsäuresequenz variabel zu nutzen. Durch Methylierung von Transkriptionsfaktor-Bindestellen kann die Aktivität einzelner Gene, Gruppen von Genen, oder ganzer Chromosomen gesteuert werden, bspw. bei Geschlechts-spezifischer Inaktivierung des X-Chromosoms oder der genetischen Prägung (genomic imprinting) in Abhängigkeit von der elterlichen Herkunft bestimmter Allele.

Verschiedene Methylierungsmuster wurden im Zusammenhang mit Tumorviren, einschließlich HPV beschrieben 71 72 . Das wichtigste Beispiel zur epigenetischen Genregulation in Bezug auf HPV ist CDKN2A, das auf Chromosom 9p lokalisiert und das Tumorsuppressorprotein p16 kodiert. p16 inhibiert den Zellzyklus und seine Expression ist oftmals beim KHT durch Methylierung des Genpromotors, Mutation oder homozygote Deletion des Gens inhibiert 50 73 . Im Gegensatz hierzu wird in HPV OSCC eine starke Überexpression von p16 beobachtet, die als Surrogat Marker für diese Entität angesehen wird. Entgegen früherer Annahmen beruht diese Überexpression nicht auf der E7-bedingten transkriptionellen Aktivierung von p16 durch die Freisetzung von E2F. Vielmehr wurde eine direkte Aktivierung der zellulären Seneszenz durch die Expression von E7 nachgewiesen. Hierdurch wird die Histon H3K27-spezifische Lysin Demethylase 6B (KDM6B) und dessen downstream Zielgen CDKN2A aktiviert 74 . In HPV-assoziierten Tumorzellen liegt Rb durch E7 inhibiert vor. Demzufolge folgt aus der Überexpression von p16 kein inhibitorischer Effekt auf Tumorzellen ( Abb. 2 ). Vielmehr scheint die Aktivität der Cyclin-abhängigen Kinasen 4 und 6 (CDK4/6) im Kontext der Rb-Inhibition von Tumorzellen nicht tolerierbar zu sein, wodurch eine Abhängigkeit von der Expression des CDK4/6 Inhibitorprotein p16 entsteht und dessen Überexpression für die Karzinogenese förderlich ist, im Gegensatz zu HPV-negativen Tumoren 75 .

Neben p16 entsteht durch alternatives Spleißen p14ARF, ein weiteres Genprodukt von CDKN2A. Die Proteinsequenz von p14ARF entsteht durch ablesen eines alternativen Leserahmens (alternative reading frame, ARF) von CDKN2A und unterscheidet sich grundlegend von p16. p14ARF inhibiert die Ubiquitin-Ligase MDM2, wodurch p53 stabilisiert und der Zellzyklusregulator p21 exprimiert wird. p21 interagiert und inhibiert Cyklin-CDK Komplexe, wodurch der Zellzyklus zwischen der G2 und der Metaphase angehalten wird. Die Regulation der p14ARF Expression erfolgt durch Modifikation von CpG Loci unterhalb der Transkriptionsstarts von p14ARF und p16, deren Methylierung in OSCC mit positivem HPV-Status und erhöhter Expression von p14ARF, aber nicht von p16 korreliert 76 . Ein Zusammenhang von zunehmendem Methylierungsgrad von CDKN2A mit ansteigendem Grad von Dysplasien wurde bei der Zervix festgestellt, wobei dies nicht die entsprechende Promotorregion betrifft 77 . Auch bei Patienten mit KHT besteht ein Zusammenhang zwischen Methylierungsmustern und dem klinischen Verlauf. Bspw. konnte der Therapieerfolg anhand der Promotormethylierung von lediglich 5 Genen (ALDH1A2, OSR2, IRX4, GRIA4, und GATA4) bei Patienten mit KHT erfolgreich vorhergesagt werden 71 78 .

Das „klassische Erklärungsmodell“ der HPV-assoziierten Karzinogenese geht von einer Integration der viralen DNA in das humane Genom aus, wodurch der E2-Leseramen unterbrochen und die Hemmung der viralen Onkoproteine E6 und E7 aufgehoben wird. Häufig liegen neben integrierter HPV DNA jedoch weiterhin episomale HPV-Kopien und somit intaktes E2-Gen vor, und bei etwa einem Drittel HPV-assoziierter OSCC wird ausschließlich episomale Virus-DNA nachgewiesen. Das klassische Erklärungsmodell ist hier offensichtlich nicht ausreichend und eine Methylierung der E2-Bindestelle in der Regulationsregion für E6 und E7 im HPV-Genom wurde als weiterer, Integrations-unabhängiger Regulationsmechanismus für die Expression von E6 und E7 ausgemacht 79 80 .

3.5.2 microRNA Expression

microRNAs (miRNA) entstehen aus Haarnadel-Schleifen-ähnlichen Vorläufertranskripten von 60–70 Nukleotiden, die auf eine Länge von ca. 22 Nukleotiden gekürzt werden. Zusammen mit den Proteinen DICER1 und Argonaute (AGO) werden sie in den miRNA-induced silencing complex (miRISC) eingebaut und leiten diesen aufgrund ihrer Sequenz an korrespondierende Zielsequenzen der mRNA, die daraufhin enzymatisch gespalten werden. Dieser relativ einfache Regulationsmechanismus der Genexpression ist in Realität deutlich komplexer, da miRNAs, je nach Konservierungsgrad ihrer Zielsequenz, an unterschiedliche mRNAs binden können und mRNA Bindestellen für mehr als eine miRNA aufweisen können.

Trotz methodischer Fortschritte in den letzten Jahren wurden bisher nur wenige vergleichende Studien zur differentiellen Expression von miRNAs hinsichtlich des HPV-Status bei KHT durchgeführt und nur „eine Handvoll“ miRNAs werden bisher in mehr als einer Studie genannt 81 . In einer der aktuellsten Studien wurden 1719 miRNA Sequenzen bei 15 HPV-negativen und 11 HPV-assoziierten OSCC mithilfe von mikroarrays untersucht. Es konnten 25 differentiell exprimierte miRNAs identifiziert werden, deren Funktionen in silico im Zusammenhang mit den PI3K- und Wnt-Signalwegen, der Regulation des Zytoskelett und der fokalen Adhäsion herausgearbeitet wurden 82 . Unter den meistbekannten miRNAs ist Hsa-miR-363, die im Vergleich zu HPV-negativen bei HPV-assoziierten HNSCC hochreguliert vorliegt 83 84 85 . Zielsequenzen von Hsa-miR-363 finden sich bspw. in CDKN1A (cyclin-dependent kinase inhibitor 1), CASP3 (Caspase-3) und CD274 (programmed cell death 1 ligand 1, PD-L1) und weisen auf regulatorische Funktionen in Apoptose, Zellzyklus, Transkription und Immunologie hin. Ein weiteres Beispiel ist miRNA203, deren Expression durch das HPV Onkoprotein E7 während der zellulären Differenzierung herunterreguliert wird. Ein Zielgen von miRNA203 ist der Transkriptionsfaktor p63 und sowohl die Expression von p63, als auch dessen downstream Zielgene wie CARM-1, p21, und Bax wird durch die Inhibition von miRNA203 durch E7 erhöht 86 . Hierdurch verbleiben epitheliale Zellen proliferativ und in einem undifferenzierten Stadium, was für den natürlichen Lebenszyklus von HPV benötigt wird. Im HPV E6/E7 induzierten Tumormodell in humanen Keratinozyten verstärkt p63 Invasivität durch Modulation des Src-FAK (focal adhesion kinase) Signalwegs, indem fokale Zellkontakte (focal adhesion) aufgelöst und die extrazelluläre Matrix (ECM) umgebaut wird 87 .

Neben zellulären miRNAs wurden miRNAs codiert im HPV-Genom entdeckt und auch experimentell bestätigt. Potenzielle Zielsequenzen dieser miRNAs finden sich im HPV-Genom, aber auch im humanen Genom 88 . Interessanterweise wurden ebenfalls Zielsequenzen zweier weniger häufigen humanen miRNAs (miR-875 und miR-3144) in HPV-E6 Gen identifiziert. In HPV16 positiven Zellkulturen inhibieren beide das Wachstum und induzieren Apoptose 89 , was die komplexen Regulationsmöglichkeiten durch miRNAs deutlich macht.

3.6 Dysregulation des Tumormetabolismus

Tumorhypoxie wurde als bedeutsam für das Überleben und Therapieansprechen von KHT beschrieben 90 91 92 . Es ist bekannt, dass Patienten mit einer Tumorhypoxie, aufgrund verminderter Präsenz reaktiver Sauerstoffspezies (ROS), schlechter auf eine Bestrahlung ansprechen. Während der Bildung eines Tumors kommt es zur Entstehung eines Tumor-spezifischen Metabolismus, um die Energieversorgung und Proliferation der Zellen zu gewährleisten. Ein spezifisches Merkmal dieses Metabolismus ist eine gesteigerte Umsetzung von Glukose zu Laktat, welche unter aeroben Bedingungen als „Warburg-Effekt“ erstmals im Jahre 1924 beschrieben wurde. Die Umsetzung von Glukose zu Laktat liefert jedoch nur 2 Mole ATP pro Mol Glukose, was durch eine gesteigerte Glykolyserate kompensiert wird 93 94 95 . Dieser angepasste Metabolismus des Tumors dient neben der Energiegewinnung dazu, wichtige Zellbausteinen (z. B. Nukleinsäuren, Aminosäuren und Lipide) bereitzustellen 96 .

Hypoxie ist ein häufig in vielen soliden Tumoren vorkommendes Ereignis, welches dadurch auftritt, dass die Tumorzellen schnell proliferieren, eine kritische Masse überschreiten und dies zur Obstruktion und Kompression der Blutgefäße in der unmittelbaren Umgebung des Tumors führt. Daraus resultiert dann schließlich eine schlechte Sauerstoffversorgung der Tumorzentren, was dazu führt, dass sich Tumorzellen in diesen hypoxischen Regionen an den Sauerstoffmangel adaptieren und diverse Signalwege angeschaltet werden, die das Überleben der Zellen sichern sollen und den Glukosemetabolismus von der effizienten oxidativen Phosphorylierung auf den ineffizienteren glykolytischen Stoffwechselweg umstellen 97 . Eine Schlüsselrolle für die zelluläre Adaptation an hypoxische Bedingungen spielt hierbei die Gruppe der HIF(Hypoxie-induzierbarer Faktor)-Transkriptionsfaktoren, v. a. HIF-1 (HIF-1α & HIF-1β). HIF-1 aktiviert eine Reihe von Zielgenen, welche das Zellüberleben sichern, der Umstellung des Metabolismus dienen, sowie Invasion, Zellproliferation, Metastasierung, Erythropoese und Angiogenese vorantreiben 97 98 99 . Neben einer tatsächlichen Tumorhypoxie konnte interessanterweise ebenfalls für HPV-Onkoproteine in Zelllinien nachgewiesen werden, dass diese HIF-1α stabilisieren ( Abb. 3 ) 100 101 102 .

Abb. 3.

Abb. 3

Häufig liegt in soliden Tumoren eine Aktivierung des Hypoxie-Signalwegs vor, die sich in der Expression entsprechender Markerproteinen (hier Glut I) zentral in Tumornestern äußert und immunohistochemisch nachweisbar ist („Hypoxie-bedingt“). Manche Tumore zeigen jedoch eine einheitliche starke Expression der gleichen Marker, die auf andere Aktivierungsmechanismen des Signalwegs schließen lassen („Endogen-bedingt“). Das zentrale Regulatorprotein des Hypoxie-Signalwegs (HIF-1α) liegt bei HPV-assoziierten Tumorzellen im Vergleich zu HPV-negativen Tumorzellen überexprimiert vor (Western-Blot links unten). Analog zu Abb. 2 führt die virale Aktivität zur Aktivierung des Hypoxie-Signalwegs und somit zu Prozessen, die für die Karzinogenese förderlich sind.

Onkogene Viren sind somit in der Lage den Metabolismus des Tumors durch direkte und indirekte Interaktion mit zellulären Regulatoren, wie u. a. HIF-1α zu beeinflussen, um dies für die virale Replikation und Baustoffsynthese zu nutzen, was ebenso Karzinogenese und Progression vorantreiben. Dieser metabolische Phänotyp ermöglicht es den Tumorzellen trotz widriger Umstände, wie Sauerstoffmangel, zu proliferieren 103 . Aufgrund dessen stellen die für die Umstellung des Metabolismus genutzten Signalwege und deren Regulatoren wie z. B. HIF-1 potentielle Ziele für eine Inhibition dar, insbesondere für solche Tumoren die stark abhängig von Glukose und aerober Glykolyse sind.

3.7 Tumormilieu/Immun Escape-Mechanismen

Während der Entwicklung eines invasiven, HPV-assoziierten Plattenepithelkarzinoms müssen mehrere Stufen von Abwehrmechanismen überwunden werden. Die erste Stufe ist die Infektion, bei der die physikalische Barriere der Haut/Schleimhaut die wesentliche Rolle spielt. Nach der Aufnahme von viralen Partikeln müssen diese die Zelle durchqueren und in deren Zellkern gelangen. In der folgenden persistierenden Infektion übernehmen die HPV-Onkoproteine E5, E6 und E7 wichtige Funktionen, um möglichst lange von dem Immunsystem unerkannt zu bleiben und die Produktion neuer Viren in den Epithelzellen aufrecht zu erhalten. Im Mikromillieu HPV-infizierter Zellen finden sich verstärkt Zellen der angeborenen Immunantwort, wie dendritische Zellen (DC), Langerhans Zellen (LC), natürliche Killer- (NK) und natürliche Killer T-Zellen (NKT) 104 .

Zu einem großen Anteil heilen HPV-Infektionen von selbst ab und nur in einem kleinen Prozentsatz entwickelt sich ein Karzinom. In diesem Fall müssen weitere Veränderungen stattgefunden haben, durch die infizierte Zellen die physikalische Barriere der Basalmembran überwinden und dem kontinuierlichen Angriff des Immunsystems widerstehen können. Bspw. sind höhere Raten an HPV-Infektionen und HPV-assoziierten Karzinomen bei Personen mit unterschiedlichen NK-Zell-Fehlfunktionen bekannt 105 . Evolutionär ist diese letzte Stufe der Karzinogenese eine Sackgasse für HPV, da aufgrund der fehlenden Differenzierung der epithelialen Zellen keine Viruspartikel gebildet werden und diese auch nicht nach außen abgegeben werden könnten. HPV-assoziierte Tumore, wie auch HPV-negative Tumore, befinden sich sozusagen im steady-state mit dem Immunsytem und wenn die Erkrankung bei den Patienten diagnostiziert wird, hat sich dieses Gleichgewicht bereits zugunsten des Tumors verschoben und durch das Immunsystem hat sich unkontrollierbares Wachstum eingestellt. Das Verständnis der Immun-escape Mechanismen kann genutzt werden, um das Gleichgewicht wieder herzustellen, bzw. zugunsten des Immunsystems zu verschieben.

Ein physikalischer Immun Escape-Mechanismus von HPV besteht darin, dass der vollständige Lebenszyklus innerhalb der Epithelzellen abläuft und keine Viruspartikel an das Blut oder Gewebe abgegeben werden. Demzufolge sind HPV-Antigene kaum dem Immunsystem ausgesetzt und Antikörpertiter während einer natürlichen HPV-Infektion sind nicht hoch genug, um einen protektiven Effekt zu haben 106 . Dennoch ist eine T-Zell-Antwort offenbar für die Regression einer Infektion erforderlich, da diese bei Vorstufen von Zervixkarzinomen mit der Anwesenheit Granzyme B positiver zytotoxischer T-Zellen korreliert 107 . Die Onkoproteine E5, E6 und E7 wirken auf viele zelluläre Mechanismen, u. a. unterdrücken sie Signalwege, die für die Erkennung Virus-infizierter Zellen durch das Immunsystem erforderlich sind. Bspw. wirkt das Oberflächenprotein CXCL14 als Chemokin und lockt verschiedene Zellen des Immunsystems an, wie z. B. DC, LC, NK- und T-Zellen.

E7 interagiert mit der zellulären DNA Methyltransferase DNMT1 und eine E7-abhängige Promotormethylierung und damit Repression von CXCL14 konnte gezeigt werden 108 . Weiterhin moduliert E7 die Methylierung und Acetylierung von Histonen, was u. a. zur Erniedrigung der TLR9 (toll-like receptor 9) Expression und transkriptionelle Aktivität von IRF1 führt. TLR9 kann virale DNA erkennen und das angeborene Immunsystem aktivieren 109 . IRF1 Response Elemente finden sich in Promotoren von einer Reihe von Genen, wie z. B. TAP1 (Transporter associated with Antigen Processing 1), welches eine Rolle bei Antigen-Beladung von HLA-I im endoplasmatischen Retikulum spielt 110 . Weiterhin interagiert E7 mit NF-κB und unterbindet dessen Translokation in den Nukleus. Hierdurch unterbleibt bspw. eine Aktivierung von IFN-α, IL-6, und TNF-α und dadurch eine Abschwächung der Entzündungsreaktion 111 .

Auch für E6 konnten entzündungshemmende Funktionen im Zusammenhang mit dem proinflammatorischen Zytokin IL-1β nachgewiesen werden. In Abhängigkeit von E6AP bewirkt E6 die Ubiquitinierung der Vorstufe von IL-1β (Pro-IL-1β), auf die deren proteasomaler Abbau folgt 112 . Für das E5 Protein wurde eine Interaktion mit der schweren Kette von HLA-A und -B nachgewiesen, wodurch der HLA-I Komplex im Golgi Apparat und im endoplasmatischen Retikulum zurückgehalten wird 113 114 . HLA-C und HLA-E scheinen durch andere Mechanismen herunterreguliert zu werden. Der Verlust von HLA-I auf der Zelloberfläche korreliert mit einer verminderten Antwort CD8+ T-Zellen in E5 exprimierenden Zellen, führt jedoch zur Attraktion und Aktivierung von NK-Zellen, was bereits bei HPV-assoziierten OSCC beschrieben wurde und mit besserem Gesamtüberleben der Patienten korreliert ( Abb. 4 ) 115 . Neben HLA-I wird auch die funktionelle Oberflächenlokalisation von HLA-II, sowie CD1d durch E5 unterbunden 116 117 , was die Aktivität von T- und NKT-Zellen beeinträchtigt. Das virale Capsidprotein L2 scheint die Reifung und Antigenpräsentation von DC und LC zu blockieren, indem es nach der Aufnahme durch DC und LC den intrazellulären Transport und Prozessierung von Viruspartikeln stört 118 .

Abb. 4.

Abb. 4

Immunohistochemischer Nachweis der Expression von β2-Mikroglobulin (β2M) als Marker einer funktionellen, membranständigen HLA I Expression (oben links) . Der Verlust der Expression von β2M auf Tumorzellen (links unten) korreliert mit besserem Gesamtüberleben von Patienten mit OSCC (rechts) .

3.8 Molekulare Subtypen & Genexpressionsprofile

Genomweite Untersuchungen der Genexpression basieren in der Regel auf einer vergleichenden Hybridisierung (Mikroarrays) oder Sequenzierung von mRNA. Sowohl die Kapazität von Mikroarrays, als auch die der Sequenzierungstechniken ist im Laufe der Zeit stetig gestiegen, was zur immer höheren Abdeckung des Genoms führt, jedoch mit Einschränkungen der Vergleichbarkeit von früheren mit heutigen Studien einhergeht.

In einer der ersten Genexpressionsstudien an KHT wurden aus 1187, auf einem cDNA Mikroarray untersuchten Tumor-assoziierte Genen, 60 differentiell exprimierte Gene identifiziert, die mit Radioresistenz bzw. dem Ansprechen auf eine Radiotherapie korrelierten 119 . Bereits 3 Jahre später wurden 60 KHT auf einem cDNA Mikroarray mit Sonden gegen 12814 humane Gene untersucht. In dieser Studie konnten 4 Subtypen anhand der Genexpression ausgemacht werden. Es zeigten sich Signaturen mit einem Schwerpunkt im EGFR-Signalweg, ein mesenchymaler Subtyp, ein Subtyp mit Expressionsmuster von normalem Epithel und ein Subtyp mit Anreicherung von Antioxydaseenzymen 120 , jedoch blieb in allen frühen Studien der HPV-Status der Proben unbeachtet. Ähnliche Gruppen, bezeichnet als basale, mesenchymale, atypische und klassische Genexpressionstypen, wurden auch in einer weiteren Studie mithilfe eines Agilent 44 K Mikroarrays identifiziert und eine Anreicherung HPV-assoziierter Proben war in der Gruppe mit atypischer Genexpression (z. B. mit erhöhter Expression von CDKN2A) zu beobachten 121 . Mit einer anderen Plattform (Illumina Expression BeadChips) wurden ebenfalls 4 Subtypen identifiziert, von denen jedoch lediglich der klassische Expressionstyp vergleichbar zur zuvor genannten Studie bestätigt wurde 122 und vermutlich in technischen Unterschieden oder Heterogenität der Proben begründet ist.

Eine klinisch relativ homogene Kohorte von 134 KHT, mit einem Anteil von 44% HPV-Assoziation, wurde 2015 mit einem Agilent 4×44Kv2 Expressionsarray untersucht. Anschließend wurden die Daten mit bereits publizierten Daten zu einer Kohorte von über 900 Patienten zusammengefasst. In dieser Studie wurden 5 Subtypen identifiziert, die von 2 Gruppen HPV-assoziierter und 3 Gruppen HPV-negativer KHT gebildet werden. Jeweils eine HPV-assoziierte und HPV-negative Subgruppe zeigte einen Immun-/mesenchymalen Expressionstyp, sowie einen zuvor als „klassisch“ beschriebenen Expressionstyp 123 124 125 . Die verbliebene HPV-negative Gruppe zeigte ein basales Expressionsmuster mit Überrepräsentation von Hypoxie-assoziierten Genen (z. B. HIF1A, CA9, und VEGF), epithelialen Markern (P-cadherin, Cytokeratine KRT1 und KRT9) und Komponenten des Neuregulin Signalwegs. Im Gegensatz zu dieser basalen Expressionsgruppe zeigen die beiden HPV-assoziierten Gruppen keine Veränderungen in der Kopienzahl oder der Expression der EGFR/HER Liganden 126 .

Die Erkenntnisse aus genomweiten Expressionsanalysen konnten bisher nicht translational umgesetzt werden. Dies liegt zum einen an uneinheitlichen technischen Standards, was die Vergleichbarkeit der Ergebnisse einschränkt. Zum anderen ist die Gesamtzahl analysierter Proben noch relativ gering, um bspw. Heterogenität aufgrund von Patientencharakteristika herausrechnen zu können. Dies könnte sich durch die retrospektive Analyse von Formalin-fixierten Paraffin eingebetteten (FFPE) Archivproben in Zukunft ändern. In einer Pilotstudie wurden 4 Tumorproben HPV-assoziierter und 2 HPV-negativer OSCC mithilfe eines NanoString gene expression Assays und Ion Torrent AmpliSeq cancer panel tNGS analysiert. Aus 230 Tumor-assoziierten Genen wurden mehrere mit positivem HPV-Status korreliert (z. B. WNT1, PDGFA und OGG1) und durch hierarchisches einordnen wurden 6 Gruppen differentiell exprimierter Gene identifiziert 127 . Somit könnte die bisher wenig verbreitete Nutzung von FFPE-Materialien die Aussagekraft und Zuverlässigkeit von Daten aus Expressionsanalysen erhöhen.

4. Klinische Besonderheiten

4.1 Ist das HPV-assoziierte OSCC eine sexuell übertragbare Erkrankung?

Die Übertragung von HPV erfolgt vorwiegend über Hautkontakt oder kontaminierte Objekte. Danach kann es mit extrem hoher Wirtsspezifität zur Infektion von Epithelzellen kommen. Durch Mikrowunden oder über sehr dünne Epithelien infiziert HPV undifferenzierte Zellen direkt oberhalb der Basalmembran. Während die infizierten Zellen im Bereich der Basalmembran verweilen, ist die virale DNA-Replikation erniedrigt. Dies liegt daran, dass die viralen Entwicklungsprozesse mit dem Differenzierungsprozess der infizierten Zellen gekoppelt sind, während diese zur epithelialen Oberfläche aufsteigen. Während die regulatorischen „Early“ Proteine (E) im frühen HPV-Zyklus produziert werden, werden die späten „Late“ Proteine L1 und L2, welche die Kapselstruktur der viralen Partikel darstellen, erst später im Lebenszyklus prozessiert. Diese formen zusammen mit viraler DNA infektiöse Viruspartikel, die im Anschluss zusammen mit den obersten Epithelzellen an die Umwelt abgegeben werden.

Typischerweise entwickeln z. B. Kinder nach Schwimmbadbesuchen plantare Warzen, aufgrund einer Infektion mit den „Low Risk“ HPV-Typen 1, 2 und 4. Ein weiterer Übertragungsweg ist die perivaginale Transmission bei Geburt, welche mit der Entwicklung laryngealer Papillome im Säuglings-/Kleinkindalter einhergehen kann 128 . Für das HPV-assoziierte OSCC steht der sexuelle Übertragungsweg mit den „High Risk“ Papillomviren 16 und 18 im Vordergrund der Diskussion. Die stark ansteigende Inzidenz in den letzten Jahrzehnten wird vorrangig auf ein verändertes Sexualverhalten, jüngeres Alter beim ersten Geschlechtsverkehr, sowie auf das vermehrte Praktizieren von Oralverkehr zurückgeführt 129 . Auch wenn die genital-genitale Infektion mit HPV bzgl. der Transmission vorzuherrschen scheint, sind jedoch auch andere Übertragungswege wie der anal-genitale, oral-genitale, manuell-genitale Kontakt, die Nutzung von Sex-Spielzeugen sowie die Autoinokulation möglich 130 . In 2 Kohorten in den USA konnte gezeigt werden, dass bei Patienten mit einem HPV OSCC die Promiskuität (vaginal, anal, oral) höher lag, im Vergleich zu Patienten mit einem HPV-negativen Tumor. Weiterhin wurde über (Oral) Sex mit häufig wechselnde Partnern, Gelegenheitssex sowie der seltene Gebrauch von Kondomen berichtet. Hellhäutige Patienten, Singles, sowie geschiedene Patienten gaben eine höhere Anzahl an Geschlechtspartnern an. Bzgl. des Einkommens konnte kein Unterschied in der Anzahl der Geschlechtspartner nachgewiesen werden, während Patienten mit einem höheren Bildungsstand eine größere Anzahl an Geschlechtspartnern angaben. Nach der Durchführung einer Geschlechter-Stratifizierung konnte das veränderte Sexualverhalten prinzipiell eher bei Männern gezeigt werden 131 132 .

Für neue Lebenspartner scheint ein Risiko der Transmission zu bestehen. Jedoch lässt die Datenlage bis zu diesem Zeitpunkt keinen validierten Rückschluss zu. Da ein intermittierender bzw. fehlender Gebrauch von Präservativen mit einem erhöhten Risiko für eine orale HPV-Infektion bzw. ein HPV-assoziiertes OSCC einhergeht, schützt die Anwendung von Kondomen möglicherweise vor einer Übertragung mit onkogenen HPV 21 129 . Für Nikotin und Alkohol konnte keine Assoziation mit HPV OSCC nachgewiesen werden. Jedoch war der Konsum von Marihuana stark mit HPV-assoziierten Tumoren verknüpft. Patienten mit über 10 Pack-Years Tabakkonsum hatten im Verhältnis eine höhere Anzahl an Geschlechtspartnern als Patienten ohne oder mit geringerem Nikotinabusus. Es konnte ebenfalls keine Evidenz für multiplikative Effekte für HPV OSCC zwischen Nikotin und Alkohol, Marihuana und Nikotin sowie Marihuana und Alkohol nachgewiesen werden 131 132 .

Zusammenfassend wird als Grund für den Anstieg von HPV OSCC häufig ein verändertes Sexualverhalten genannt. Fraglich ist jedoch, inwiefern und ob sich dies tatsächlich über die Jahre verändert hat. Der kausale Grund für den Anstieg HPV-assoziierter Karzinome im Oropharynx bleibt somit weiterhin nicht sicher zu beantworten.

4.2 Klinische Besonderheiten beim HPV

Patienten mit einem HPV-assoziierten OSCC weisen in einigen Ländern häufig ein jüngeres Alter auf 131 133 , wobei hier jedoch regionale Unterschiede bestehen. In unserer eigenen Kohorte konnte an 396 Patienten, welche zwischen 2000 und 2009 in Gießen behandelt wurden, kein signifikanter Altersunterschied bei OSCC Patienten abhängig vom HPV Status festgestellt werden ( Tab.1 ). Weiter besteht häufig ein höherer soziodemografischer sowie sozioökonomischer Status (höheres Bildungsniveau, höhere berufliche Stellung sowie Einkommenssituation) im Vergleich zu Patienten mit HPV-negativem OSCC 134 . Besonders in den USA sind Männer grundsätzlich häufiger betroffen (Quotient Männer/Frauen: 1,5), während der Quotient in Asien und einigen Ländern Europas lediglich bei 0,7 liegt 135 . Es wird vermutet, dass dies auf eine höhere Übertragungsrate einer HPV-Infektion beim Orogenitalsex zurückzuführen ist 130 sowie der erhöhte Nikotinabusus von Männern für eine Infektion prädisponiert 21 .

Tab. 1 Klinische Unterschiede beim HPV OSCC, n=396.

non-HPV OSCC HPV OSCC
N N % N % p-Wert
308 80,6 74 19,4
Geschlecht Männlich 306 238 80,7 57 19,3 0,964
Weiblich 90 70 80,5 17 19,5
Komorbidität ECOG 0,002
Gesund 0 257 187 76,0 59 24,0
1–2
Krank 3–4 134 118 89,4 14 10,6
≥5
Alter Jung (<60 Jahre) 210 162 80,6 39 19,4 0,987
Alt (≥60 Jahre) 186 146 80,7 35 19,3
Alkohol >2 Standardgläser 161 144 92,3 12 7,7 0,000
<2 Standardgläser 123 69 59,0 48 41,0
Nikotin >10 py 319 270 87,7 38 12,3 0,000
nein 60 29 50,0 29 50,0

Erste Symptome bei Patienten mit einem OSCC sind u. a. Halsschmerzen, Odynophagie oder Globusgefühl. Im Verlauf können Dysphagie oder zervikale Schwellungen auftreten. Häufig ist die zervikale Schwellung jedoch das erste und einzige Symptom bei HPV OSCC, aufgrund dessen die ärztliche Vorstellung der Patienten erfolgt. Dies ist zurückzuführen auf das meist fortgeschrittene N-Stadium bei kleinem T-Stadium. Der Primarius ist bei Vorliegen einer HPV-Assoziation vorwiegend in der Tonsille bzw. dem Zungengrund lokalisiert 133 136 , während andere Lokalisationen im Oropharynx seltener betroffen sind.

Während Rauchen und Alkohol die klassischen Risikofaktoren für KHT darstellen, existieren starke geografische Unterschiede bzgl. der Häufigkeit des Nikotinabusus und ein starker Rückgang konnte von 1980 bis 2012 in Nordeuropa sowie Nordamerika verzeichnet werden 137 . Während HPV-16 und Nikotinabusus noch kürzlich für unabhängige Risikofaktoren gehalten wurden 131 , konnte in einer Patientenkohorte in den USA eine erhöhte Rate von HPV OSCC bei stattgehabtem Nikotinabusus aufgezeigt werden 138 . Bei Vorliegen eines HPV OSCC scheint ein Nikotinabusus einen negativen Einfluss auf das Überleben zu haben, während Alkohol nur eine untergeordnete Rolle zu spielen scheint 139 140 . Insgesamt ist das Sterberisiko von Patienten mit HPV-assoziierten Tumoren jedoch um über 50% reduziert gegenüber Patienten mit einem HPV-negativen OSCC. Dieses verbesserte Therapie-Outcome ist am ehesten auf die verbesserte lokoregionäre Kontrolle, u. a. durch erhöhte Strahlensensibilität zurückzuführen (siehe Kapitel 6).

Zweitkarzinome bei Patienten mit HPV OSCC werden erheblich seltener beobachtet. Ob dies möglicherweise hauptsächlich auf fehlende Risikofaktoren, wie Nikotin- oder Alkoholabusus, zurückzuführen ist, ist ungewiss, da in neueren Studien über einen erhöhten Nikotinabusus auch in Patienten mit einem HPV-assoziierten OSCC berichtet wird. Durch die gute Prognose dieser Patienten erhöht sich die Anzahl der Patienten in der Nachsorge und es verlängert sich die Dauer der Nachsorge, wodurch therapeutisch assoziierte Langzeitschäden, wie z. B. Dysphagie, Xerostomie oder Dysgeusie besonders in den Fokus rücken. Die zukünftige Deeskalation der Therapie spielt hier eine wichtige Rolle, um die Lebensqualität dieser Patienten zu verbessern. Ebenfalls ist die Etablierung einer suffizienten tertiären Prophylaxe bei diesen Patienten mit Langzeitüberleben von entscheidender Bedeutung, um Rezidive bzw. Fernmetastasen auch im langen Nachsorgeintervall frühzeitig zu erkennen (s. Kapitel 7).

5. Diagnostik und Staging

Klinischer Verlauf und Biologie unterscheiden sich deutlich bei HPV-negativen und HPV-assoziierten OSCC. Bemerkenswert ist, dass ein eindeutiges und valides Verfahren zur Diagnose eines HPV-getriebenen KHT nicht existiert. In einzelnen Fällen ist auch nach Durchführung umfangreicher Laboruntersuchungen nicht eindeutig, ob ein Tumor HPV-getrieben ist oder nicht. Wahrscheinlich ist es eben so, dass in vielen Fällen von OSCC sich die treibenden Faktoren der Karzinogenese überschneiden. Zu den etablierten Methoden gehören die immunhistochemische p16-Färbung (p16-Test), der Nachweis von HPV-spezifischen Nukleinsäuren (HPV DNA-Test) und die in-situ Hybridisierung (HPV-ISH) im Gewebeschnitt.

5.1 Testverfahren für die Diagnose HPV-assoziierter Oropharynxkarzinome

Zur eindeutigen Bestimmung des HPV-Status in KHT ist sowohl die Anwesenheit von HPV, als auch der Nachweis onkogener Aktivität in den Gewebeproben zu fordern. Die Testergebnisse sind dann als prognostische Marker zur Patientenberatung und zukünftig auch zur Planung der Therapie anwendbar. Die Testung beider Voraussetzungen kann aus technischen und biologischen Gründen jeweils falsch-positive und falsch -negative Ergebnisse liefern. Eine Fehlinterpretation eines Tests kann folglich erhebliche Auswirkungen für den Patienten haben. Auch fehlen bislang Ergebnisse prospektiver Studien, die eine konkrete Anpassung der Therapie aufgrund des HPV-Status rechtfertigen, wenngleich laut einer aktuellen Studie aus den USA bereits mehr als die Hälfte der befragten Ärzte Behandlungsstrategien von HPV-Tests abhängig machen 141 .

Die labortechnische Diagnose des HPV-Status besteht in der Regel aus einem Nachweis viraler DNA in Gewebeproben und erfolgt meist durch sensitive PCR-basierte Testverfahren oder durch die weniger sensitive ISH 142 . Die hohe Sensitivität PCR-basierter Verfahren birgt den Nachteil, dass Kontaminationen, bspw. durch parallele HPV-Infektionen, und biologisch inaktive HPV-DNA im Tumorgewebe von HPV-assoziierten Tumoren nicht unterscheidbare Signale hervorrufen. Hingegen kann die Verteilung der Signale in der HPV-ISH einen Hinweis auf die HPV-Assoziation geben, was jedoch mit höherem Arbeitsaufwand verbunden ist und biologisch inaktive HPV-DNA ebenfalls nicht unterscheidet. Als „Goldstandard“ für die onkogene Aktivität wird der Nachweis viraler mRNA-Transkripte der Onkogene E6 und E7 mithilfe der RT-PCR angesehen. Die natürliche Instabilität von mRNA bedingt hierbei eine hohe Spezifität, da freie mRNA als Basis einer Kontamination praktisch ausgeschlossen werden kann, aber hierdurch auch eine niedrige Sensitivität. Außerdem ist die Aufarbeitung der Proben für die Gewinnung von mRNA anspruchsvoll, teilweise wird Frischgewebe benötigt und der Nachweis von mRNA Transkripten muss auch nicht zwangsweise mit einer Proteinexpression viraler Onkoproteine oder deren biologischer Aktivität korrelieren.

Das wesentliche Merkmal HPV-assoziierter Karzinogenese ist die Virus-Onkoprotein bedingte Dysregulation des Zellzyklus über den Rb-Signalweg und die Inhibition von Apoptose durch Inaktivierung von p53 (siehe Kap. 3). Auch in HPV-negativen Tumoren kommt es zur Inaktivierung von p53, jedoch in der Regel durch Mutationen in TP53, was sich immunhistologisch in Form von überexprimiertem, inaktiviertem p53 bemerkbar machen kann. In HPV-assoziierten Karzinomen fehlt p53, und das Tumorsuppressorprotein p16 liegt bedingt durch die virale Onkoproteinaktivität überexprimiert vor ( Abb. 5 ). Die Überexpression von p16 in Tumorzellen ist selten, kommt jedoch in unterschiedlichen Krebsarten und bei etwa 5% der Oropharynxkarzinome auch HPV-unabhängig vor 59 . Aufgrund einer moderaten Spezifität ist daher der alleinige p16-Test zur Bestimmung des HPV-Status nur bedingt ausreichend. In Kombination mit einem Nachweis viraler Nukleinsäure kann die Sensitivität und Spezifität signifikant erhöht werden ( Abb. 6 ). Die Kombination aus p16-Test und HPV DNA-Test stellt daher anerkannt die praktikabelste Testkombination für die klinische Anwendung dar 142 .

Abb. 5.

Abb. 5

Immunhistochemischer Nachweis der p16INK4A Proteinexpression in einzelnen Zellen von gesundem Plattenepithel (links oben). In der Regel fehlt p16INK4A in HPV-negativen Plattenepithelkarzinomen des Oropharynx (links unten). p16INK4A liegt jedoch bei HPV-assoziierten OSCC (unten Mitte) und Dysplasien (oben rechts) stark überexprimiert vor. Einzelne OSCC zeigen stellenweise eine schwache Expression von p16INK4A (rechts unten), die im Rahmen der HPV-Diagnostik jedoch nicht als positiv zu bewerten ist.

Abb. 6.

Abb. 6

Im Zeitraum 2000-2015 beträgt die durchschnittliche Prävalenz HPV-assoziierter OSCC (HR-HPV DNA und p16INK4A positive Proben) in Gießen 23%. Jeweils etwa 6% aller Fälle zeigen diskordante Ergebnisse bei HPV-DNA und p16INK4A Tests. Das Überleben dieser Patienten (blaue und gelbe Kurve) ist signifikant schlechter als das der Patienten mit HPV-assoziierten OSCC, es unterscheidet sich jedoch kaum vom Überleben der Patienten mit HPV-negativen OSCC (rote Kurve).

Die Untersuchung von Speichel wurde ebenfalls zur Feststellung einer HPV-Assoziation evaluiert. Die Methode ist einfach, preiswert und könnte für Prophylaxe, Therapiemonitoring und Nachsorge einetzbar sein. Die ersten Arbeiten hierzu wurden bereits vor über 20 Jahren publiziert, dabei konnte eine gute Korrelation von PCR-Testergebnissen aus Speichel (oral rinses) und Tumorproben an 190 Patienten herausgearbeitet werden 143 . Eine wirklich überzeugende Spezifität und Sensitivität (zwischen 50 und 75%) ist jedoch auch in den aktuellen Untersuchungen hierzu nicht berichtet 144 . Bei lokalen Tumorrezidiven konnte ebenfalls beispielhaft gezeigt werden, dass die Detektion von HPV-Material möglich ist 145 . Die Ergebnisse werden jedoch naturgemäß durch nicht seltene (s. o.) orale HPV Infektionen verfälscht. Der Nachweis onkogen aktiver HPV-Infektionen ist bisher ebenfalls nicht überzeugend gelungen.

HPV-spezifische Antikörper sind bei den meisten Patienten mit HPV-assoziiertem OSCC im Blut nachweisbar und dies bereits viele Jahre vor Diagnosestellung 146 147 . Die gegen die Onkoproteine von HPV gerichteten Antikörper werden wahrscheinlich nicht während der Infektion sondern erst Jahre später im Zuge der malignen Transformation gebildet, dies konnte in einer Untersuchung einer Kohorte junger Männer mit HPV-Infektion gezeigt werden, die jeweils keine Seropositivität gegenüber HPV-16 E6-Protein zeigten 148 . Der Nachweis von Antikörpern gegen HR-HPV E6 und E7 korreliert gut mit der Prognose der Patienten, vergleichbar mit dem HPV-Test aus Gewebe 149 . In einer aktuellen Arbeit konnte an etwa 1000 Kontrollpatienten anhand jährlicher Blutuntersuchungen das Risiko ein HPV OSCC zu entwickeln mit über 5% ermittelt werden (über 100-mal höher als bei negativem Test), wenn zum Testzeitpunkt gegen E6 gerichtete Antikörper detektierbar waren 150 . Ein positiver Antikörpertest kann jedoch weder zeitlich noch räumlich einer Läsion zugeordnet werden, daher ist der diagnostische Nutzen für die Bestimmung des HPV-Status eher gering, es ergeben sich jedoch exzellente Anwendungsmöglichkeiten für die Früherkennung. Einschränkend kann angemerkt werden, dass die Testverfahren nicht allgemein verfügbar sind.

5.2 Stellenwert der Tumorendoskopie

Die Tumorendoskopie dient hauptsächlich der schmerzfreien Histologiegewinnung sowie der Einschätzung der Tumorausdehnung zwecks Bestimmung der Resektabilität des Tumors und möglicher Rekonstruktionsverfahren. Ferner soll im Rahmen einer Tumorendoskopie das Vorliegen eines Zweitkarzinoms ausgeschlossen werden, dies gilt v. a. für Patienten mit Noxenabusus. Insgesamt wird die Durchführung der Tumorendoskopie oder Panendoskopie oder Triple Endoskopie international für alle KHT allerdings kritisch betrachtet. So gibt es kaum einen Konsens bezüglich Stellenwert und Technik. Sie wird aufgrund Weiterentwicklung bildgebender Verfahren, dem Risiko starrer Endoskopien und unklarer Inzidenz von Zweittumoren zunehmend negativ diskutiert 151 . Der Stellenwert der Tumorendoskopie bei HPV OSCC kann nun besonders kritisch hinterfragt werden, weil bei diesen Patienten häufig eine positive Noxenanamnese, die ein Zweitkarzinom begründen könnte, fehlt 152 153 . Daher ist die Wertigkeit der Endoskopie mit der Frage nach einem Zweitkarzinom in diesen Fällen zurückgesetzt. In Deutschland ist die Durchführung der Tumorendoskopie mit starrem Instrumentarium aber nach wie vor sehr verbreitet 154 . So lange keine belastbare Evidenz existiert, kann die Endoskopie so wie bislang standardisiert durchgeführt werden, beim HPV OSCC kann jedoch ohne Bedenken auch symptomorientiert die Biopsie in Narkose oder in örtlicher Betäubung durchgeführt werden.

5.3 Bildgebung

Die bildgebende Diagnostik für HPV OSCC entspricht der standardisierten Bildgebung für KHT. So werden bspw. Sonografien der Halsweichteile zur Darstellung des regionären Tumorleidens durchgeführt. Auch die Schnittbildverfahren Computertomographie (CT) und Magnetresonanztomographie (MRT) finden routinemäßig Anwendung. Diese Verfahren dienen der rein morphologischen Abbildung von KHT. Im Vergleich hierzu dient die Positronen-Emissions-Tomografie (PET) in Kombination mit der CT als ein Hybridverfahren, welches eine funktionale Abbildung der Stoffwechsellage im erkrankten Gewebe darstellt. Hierbei stellt das radioaktive Isotop 18 F des Fluors das meist verwendete Nuklid in der PET dar und kann mit diversen Pharmaka kombiniert werden. Die Kombination, die am häufigsten Anwendung erfährt, ist der metabolische Radiotracer 18 F-2-Fluoro-2-Deoxy-Glukose (FDG), mögliche Alternativen sind hypoxische Radiotracer, wie z. B. 18 F-Fluoromisonidazol (FMISO) oder die nachfolgende Generation 18 F-Fluoroazomycin Arabinosid (FAZA) 155 .

Aufgrund des distinkten Tumormetabolismus HPV-assoziierter im Vergleich HPV-negativer OSCC (Kapitel 3.6) ( Abb. 7 ) sind Unterschiede in der funktionalen Bildgebung zu erwarten 156 . HPV-spezifische Tumorcharakteristika spiegeln sich so im 18 F-FDG PET-CT möglicherweise wider. Bspw. konnte gezeigt werden, dass HPV-assoziierte OSCC im Rahmen der epithelialen mesenchymalen Transition (EMT) deutlich homogenere FDG und FAZA Traceraufnahmen aufweisen 155 157 . Konkordant hierzu zeigt sich ein signifikanter Anstieg der PET-Parameter HPV-negativer OSCC mit Zunahme der Primärtumorgröße 155 . Im Vergleich hierzu zeigen HPV OSCC ein deutlich homogeneres Bild der Traceraufnahme in den verschiedenen Tumorstadien.

Abb. 7.

Abb. 7

Die aktuelle Stadiengruppierung für HPV positive und HPV negative OSCC wurde umfangreich verändert. Links ist ein metastasiertes HPV OSCC (ipsilateral,<6cm), somit besteht ein Tumorstadium I, nach der alten Auflage wäre der Tumor als Stadium IVa (T1, N2b) zu klassifizieren gewesen. Rechts ist ein T3N1 OSCC, HPV negativ abgebildet, somit als Tumorstadium III zu klassifizieren. Anstatt größer ist das Tumorstadium für den Patienten links nun kleiner im Vergleich zum Patienten rechts.

Die funktionale Bildgebung findet aber nicht nur im Rahmen des Stagings Verwendung, sondern wird zunehmend auch als Therapiemonitoring aufgegriffen. Im Mittelpunkt steht hierbei die aktuell diskutierte Therapie-Deeskalation für HPV OSCC. In einer prospektiven Studie (DAHANCA 24) konnte kürzlich gezeigt werden, dass die Durchführung eines FAZA-PET/CTs im Rahmen einer primären Radiotherapie als Monitoring für ein Therapieansprechen erfolgsversprechend sein kann 158 . In einer weiteren Pilotstudie konnte für HPV-positive OSCC Patienten gezeigt werden, dass ein FMISO PET vor und unter Therapie die Tumorlast gut widerspiegelt. Denkbar wäre hierdurch die Strahlenreduktion bei Nachweis von Therapieansprechen 159 . Zudem ist die funktionale Bildgebung unerlässlich für das Follow-up geworden. In einer prospektiv angelegten multizentrischen Studie konnte ein hoher Stellenwert des 18 F-FDG PET-CTs für das Follow-up von primär radiochemotherapierten OSCC gezeigt werden. Hierbei zeigte sich, dass das 18 F-FDG PET-CT als Diagnostikum zur Detektion eines regionären Residuums einem Standardarm mit posttherapeutischer salvage Neck dissection nicht unterlegen war, was in der hohen Sensitivität dieses Testverfahrens begründet ist. Ferner konnten Komplikationen und Kosten durch die Bildgebung reduziert werden 160 .

Eine neue Möglichkeit der Bildgebung stellen Radiomics-Verfahren dar, hierbei werden Bildmerkmale computergestützt quantifiziert, Cluster gebildet und anschließend mit Bilddatenbanken verglichen, um hierdurch automatisiert Aussagen über Gewebeeigenschaften, Diagnosen und Krankheitsverläufe machen zu können. Bspw. ist so eine computergestützte Vorhersage des HPV-Status anhand eines CT Datensatzes relativ sicher möglich 161 . Radiomics-Signaturen wurden bspw. bei Mammakarzinom Patientinnen aber auch beim Bronchialkarzinom und KHT erfolgreich als Prognostikatoren eingesetzt 162 163 . Durch Kombination von Radiomics Signatur und p16-Test konnte die prognostische Trennschärfe zwischen 2 Gruppen von KHT Patienten verbessert werden 164 . „Radiomics“– Datensätze könnten daher zukünftig in prognostische Modelle mit einfließen.

5.4 Aktualisierte TNM-Klassifikation und Staging-Regeln

Die TNM-Klassifikation maligner Tumore dient insbesondere als Prognostikator. Die steigende Inzidenz, die unterschiedliche Biologie der Erkrankung und die deutlich bessere Prognose nach der Therapie begründen die Notwendigkeit HPV OSCC als eigenständige Tumorentität zu werten. Wesentlicher Grund war die Tatsache, dass die etablierten Stagingregeln die Prognose der Patienten nur unzureichend widerspiegelten. Insbesondere für den nodalen Status wurde mehrfach herausgearbeitet, dass nach den alten TNM-Regeln kein signifikanter Einfluss auf die Prognose der Patienten bestand 165 166 . Lediglich für fortgeschrittene T-Stadien wurde eine Trennschärfe für die Prognose nach den alten TNM-Regeln berichtet 167 168 . Mit Herausgabe der 8. Auflage der TNM-Klassifikation maligner Tumoren findet nun der HPV-Status von OSCC eigene Berücksichtigung. Auch die TNM-Regeln für HPV negative OSCC wurden geändert, der Faktor extrakapsuläres/extranodales Wachstum (englisch: extranodal extension/ENE oder extracapsular spread/ECS) wird nun berücksichtigt und HPV negative OSCC werden wie Hypopharynxkarzinome klassifiziert und in einem eigenen Kapitel das Cancer Staging Manuals abgehandelt. Ab dem 01. Januar 2017 unterscheiden sich nun die TNM-Regeln zu der vorangegangenen Version insbesondere in Bezug auf den nodalen Status beim HPV OSCC – dies hat auch essenziellen Einfluss auf das Tumorstadium nach UICC (Union internationale contre le cancer).

Die neue Auflage orientiert sich beim HPV OSCC v. a. an Studienergebnissen der ICON-S Gruppe (International Collaboration on Oropharyngeal cancer Network for Staging) in Kanada, USA, Dänemark und den Niederlanden. In dieser multizentrischen Kohortenstudie wurden 2603 Patienten mit bekanntem HPV-Status eingeschlossen. Dabei erhielten die Patienten nahezu alle primäre Radiochemotherapie (98% der Patienten) und über 70% der untersuchten Patienten waren HPV positiv 169 . Das Gesamtüberleben wurde für beide Gruppen nach entsprechend vorangegangener rekursiver Partitionsanalyse mit Ableitung eines erneuerten Stagingsystems für die Gruppe der HPV-assoziierten OSCC und HPV–negative OSCC analysiert. Die Vorschläge der Autoren wurden unverändert in der 8. Auflage für die ohne Operation behandelten Patienten implementiert. Weil bei der Analyse von Patienten, die tumorsanierende Operationen erhalten die Anwendbarkeit nicht gesichert ist, wurden für diese Patienten modifizierte Kriterien vorgeschlagen. Dabei wurden retrospektive erhobene Ergebnisse einer chirurgisch behandelten Kohorte von 220 amerikanischen Patienten beachtet, bei denen die Anwesenheit von 5 und mehr Lymphknotenmetastasen mit einem hohen Risiko für ein Tumorrezidiv verknüpft war 170 . Alle Patienten waren p16-positiv und wurden transoral operiert, 80% hatten ECS-positive Lymphknoten, dieser Faktor war ohne Relevanz für die Prognose.

Bislang wurde ECS als ungünstiger Prognostikator gewertet und nahm entscheidenden Einfluss auf die Therapie 171 172 . So stellt das extranodale Wachstum eine Indikation für die adjuvante Platingabe bei postoperativer RT dar 173 . Der Ausschluss von ECS im neuen Staging-System für HPV OSCC basiert analog zu oben auf den Ergebnissen in anderen Publikationen. Mehrfach konnte in retrospektiven Untersuchungen gezeigt werden, dass der Faktor ECS für das outcome bei HPV OSCC wahrscheinlich nicht relevant ist 174 175 . Hinzu kommt, dass der Faktor ECS mit einer hohen interobserver Varianz erhoben wird 176 . Durch diese Ergebnisse kann daher der Wert eine RCT im adjuvanten Setting beim ECS-positiven HPV OSCC angezweifelt werden 177 . Die prospektive Überprüfung dieser Erkenntnis wäre dringend wünschenswert, weil im Tumorboard diese Frage häufig diskutiert wird. Derzeit werden 3 prospektive Studien durchgeführt, die sich mit Therapiedeeskalation, u. a. von ECS-positiven HPV-OSCC zur Vermeidung von Akut- und Spättoxizität befassen (ECOG 3311, ADEPT, PATHOS, Tab. 2 ). Erst danach wird sich möglicherweise zeigen, ob eine Therapiedeeskalation trotz Vorliegen von ECS beim HPV OSCC gerechtfertigt ist.

Tab. 2 Adaptive De-eskalation Behandlung in HPV positive OSCC.

Beginn der Studie NCT-Code Kurzbezeichnung Phase HPV-Diagnostik Strategie für Patienten mit HPV OSCC Primärziel der Studie Titel der Studie rekrutierend laufend abgeschlossen
2009 NCT01088802 2 HPV-DNA und/oder p16 INK4a Deintensivierung der strahlendosis Vergleichbarer Therapieerfolg bei geringerer Langzeittoxizität Treatment De-Intensification for Squamous Cell Carcinoma of the Oropharynx X
2010 NCT01084083 2 HPV-ISH und/oder p16 INK4a Induktionschemotherapie, Reduktion der Strahlendosis, gefolgt von Cetuximab Vergleichbarer Therapieerfolg Induction Chemotherapy Followed By Cetuximab and Radiation in HPV-Associated Resectable Stage III/IV Oropharynx Cancer X
2011 NCT01302834 RTOG1016 3 p16 INK4a Ersetzen von Cisplatin durch Cetuximab in RCT Vergleichbarer Therapieerfolg Radiation Therapy With Cisplatin or Cetuximab in Treating Patients With Oropharyngeal Cancer X
NCT01530997 2 HPV-DNA und/oder p16 INK4a Reduktion der Chemotherapie und Strahlendosis, limitierte Neck dissection Vergleichbarer Therapieerfolg bei geringerer Toxizität Phase II Study of De-intensification of Radiation and Chemotherapy for Low-Risk HPV-related Oropharyngeal Squamous Cell Carcinoma X
2012 NCT01530997 2 HPV-DNA und/oder p16 INK4a Reduktion der Chemotherapie und der Strahlendosis Vergleichbarer Therapieerfolg bei geringerer Toxizität De-intensification of Radiation and Chemotherapy for Low-Risk Human Papillomavirus-related Oropharyngeal Squamous Cell Carcinoma X
NCT01687413 ADEPT 3 p16 INK4a Postoperative Radiotherapie mit und ohne Cisplatin (bei R0 und N>0) Vergleich des Therapieerfolg und Toxizität Post Operative Adjuvant Therapy De-intensification Trial for Human Papillomavirus-related, p16+ Oropharynx Cancer (ADEPT) X
NCT01716195 2 p16 INK4a Induktionschemotherapie (Carboplatin/Paclitaxel), Reduktion der Strahlendosis und Chemotherapie (Paclitaxel) Vergleichbarer Therapieerfolg bei geringerer Toxizität Induction Chemotherapy Followed by Chemoradiotherapy for Head and Neck Cancer X
NCT01706939 Quarterback Trial 3 HPV-DNA und p16 INK4a Reduktion der Strahlendosis (56 Gy) mit wöchentl. Carboplatin vs. 70 Gy Strahlendosis und wöchentl. Carboplatin Vergleichbarer Therapieerfolg bei reduzierter Strahlendosis The Quarterback Trial: A Randomized Phase III Clinical Trial Comparing Reduced and Standard Radiation Therapy Doses for Locally Advanced HPV Positive Oropharynx Cancer X
NCT01663259 HPV-DNA und/oder p16 INK4a Ersetzen von Cisplatin durch Cetuximab in Radiochemotherapie Vergleichbarer Therapieerfolg bei geringerer Toxizität Reduced-intensity Therapy for Oropharyngeal Cancer in Non-smoking HPV-16 Positive Patients X
2013 NCT01898494 ECOG 3311 2 p16 INK4a Reduktion der Strahlendosis nach transoraler Tumorresektion (fortgeschrittene OSCC) Vergleichbarer Therapieerfolg Transoral Surgery Followed By Low-Dose or Standard-Dose Radiation Therapy With or Without Chemotherapy in Treating Patients With HPV Positive Stage III-IVA Oropharyngeal Cancer X
NCT01874171 De-ESCALaTE-HPV 3 p16 INK4a Ersetzen von Cisplatin durch Cetuximab in Radiochemotherapie Verbesserung der Lebensqualität und Verminderung der Toxizität Determination of Cetuximab Versus Cisplatin Early and Late Toxicity Events in HPV+ OPSCC (De-ESCALaTE) X
NCT01891695 1 p16 INK4a Reduktion der Strahlendosis für Halslymphknoten (39,6 Gy) bei klinisch N0 Vergleichbarer Therapieerfolg bei geringerer Toxizität A Pilot Single Arm Study of Intensity Modulated Radiation Therapy Elective Nodal Dose De-Escalation for HPV-Associated Squamous Cell Carcinoma of the Oropharynx X
NCT01855451 TROG12.01 3 p16 INK4a Ersetzen von Cisplatin durch Cetuximab in Radiochemotherapie Vegleich der Lebensqualität und Toxizität Weekly Cetuximab/RT Versus Weekly Cisplatin/RT in HPV-Associated Oropharyngeal Squamous Cell Carcinoma (HPVOropharynx) X X
2014 NCT02281955 2 HPV-DNA und/oder p16 INK4a Reduktion der Chemotherapie und der Strahlendosis (follow-up Studie zu NCT01530997) Vergleichbarer Therapieerfolg bei geringerer Toxizität De-intensification of Radiation and Chemotherapy for Low-Risk HPV-related Oropharyngeal SCC: Follow-up Study X X
NCT02072148 SIRS TRIAL 2 HPV-DNA und p16 INK4a Alleinige OP bei ,,low-risk“ Patienten Vergleichbarer Therapieerfolg The Sinai Robotic Surgery Trial in HPV Positive Oropharyngeal Squamous Cell Carcinoma (SCCA) (SIRS TRIAL) X X
NCT02254278 2 p16 INK4a Reduktion der Strahlendosis mit oder ohne Cisplatin Vergleichbarer Therapieerfolg bei geringerer Toxizität A Randomized Phase II Trial for Patients With p16 Positive, Non-Smoking Associated, Locoregionally Advanced Oropharyngeal Cancer X
NCT02215265 PATHOS 2+3 HPV (keine weiteren Angaben) Reduktion der adjuvanten Therapie nach transoraler Resektion Verbesserung der Schluckfunktion Post-operative Adjuvant Treatment for HPV-positive Tumours (PATHOS) X
2016 NCT02784288 2 p16 INK4a Behandlungsstratifizierung nach Pathologie der Neck dissection Verbesserung der Lebensqualität Phase II Treatment Stratification Trial Using Neck Dissection-Driven Selection to Improve Quality of Life for Low Risk Patients With HPV+ Oropharyngeal Squamous Cell Cancer
2017 NCT03210103 ORATOR2 HPV-DNA oder p16 INK4a Primäre deintensivierte Radiotherapie vs. transorale Chirurgie mit Neckdissection (+/- adj. Radiotherapie) Vergleichbarer Therapieerfolg A Randomized Trial of Treatment De-Escalation for HPV-Associated Oropharyngeal Squamous Cell Carcinoma: Radiotherapy vs. Trans-Oral Surgery (ORATOR II)
NCT03215719 2 p16 INK4a Reduktion der Strahlendosis bei Respondern während Standard Radiotherapie Vergleichbarer Therapieerfolg Adaptive Treatment De-escalation in Favorable Risk HPV-Positive Oropharyngeal Carcinoma X X

Der p16-Test ist im Cancer Staging Manual als Surrogatmarker für eine HPV Infektion vorgeschlagen und die Kapitelüberschrift heißt auch nicht HPV-positive OSCC, sondern p16-positive OSCC. Die Gruppe der Autoren hat sich für diese Einteilung entschieden, weil der Nachweis einer HPV-Assoziation eben auf einer Kombination von Testverfahren beruht, diese aufwändig und dann auch nicht immer eindeutig sind. Demgegenüber ist der p16-Test einfach, preiswert und weitverbreitet. In zahlreichen Studien konnte zudem die Signifikanz des p16-Testes für die Prognose von Patienten mit OSCC herausgearbeitet werden 8 178 179 . Die naturgemäß bestehenden Probleme des Testverfahrens (hohe Subjektivität bei der Auswertung, biologisch bedingt variable p16 Expression in zahlreichen Fällen) führen häufig zu nicht eindeutigem Testergebnis. p16-Test-negative Patienten sollen laut Vorschlag der Autoren im Cancer Staging Manual wie HPV-negative und Hypopharynxkarzinome klassifiziert werden. In unserer eigenen Patientenkohorte konnten wir die Prognose der Patienten dahingehend analysieren, dass sich ein gutes outcome eben nur für doppelt positiv getestete Patienten zeigt ( Abb. 6 ). Daher besteht beim neuen Staging System die Gefahr, dass bis zu 10% der Patienten fälschlicherweise nach den Regeln für p16-positive OSCC klassifiziert wird. Es ist daher empfehlenswert, den HPV-Status wenn möglich durch ein bimodales Vorgehen zu sichern und zum immunhistochemischen Nachweis von p16 zusätzlich HPV-DNA oder mRNA nachzuweisen (s. o.).

5.4.1 HPV-assoziierte OSCC

T-Kategorie: In p16-positiven und p16-negativen OSCC entspricht die klinische (c) T-Kategorie der pathologischen (p) T-Kategorie. Unterschiede der einzelnen Kategorien gibt es lediglich bezüglich der T4 Kategorie. HPV-negative OSCC werden in T4a und T4b unterteilt, abhängig von der Tumorausdehnung. Bei den HPV OSCC hingegen erfolgt keine weitere Unterteilung der T4 Kategorie ( Tab. 3 ).

Tab. 3 TNM Kategorien in der 7. und 8. Auflage für OSCC.

TNM 7. Auflage TNM 8. Auflage
p16 Negativ p16 Positiv
c/p T1 ≤2 cm c/p T1 ≤2 cm c/p T1 ≤2 cm
c/p T2 >2 cm,≤4 cm c/p T2 >2 cm,≤4 cm c/p T2 >2 cm,≤4 cm
c/p T3 >4 cm o Ausbreitung auf linguale Epiglottis c/p T3 >4 cm o Ausbreitung auf linguale Epiglottis c/p T3 >4 cm o Ausbreitung auf linguale Epiglottis
c/p T4a Infiltration Larynx, äußere Zungenmusk., Hartgaumen, Mandibula c/p T4a Infiltration Larynx, äußere Zungenmusk., Hartgaumen, Mandibula, Lamina med. Processus pterygoideus c/p T4 Infiltration Larynx, äußere Zungenmusk., Lamina med./lat. Processus pterygoideus, Hartgaumen, Mandibula, M. pterygoideus lateralis, Schädelbasis, ACI, lat. Nasopharynx
c/p T4b Infiltration M. pterygoideus lateralis, Schädelbasis, ACI c/p T4b Infiltration M. pterygoideus lateralis, Schädelbasis, ACI
N c N c N
c/p N0 keine regionären Lymphknotenmetastasen c N0 keine regionären Lymphknotenmetastasen c N0 keine regionären Lymphknotenmetastasen
c/p N1 Ipsilateral solitär≤3 cm c N1 Ipsilateral solitär≤3 cm c N1 ipsilateral solitär oder multipel≤6 cm
c/p N2a Ipsilateral solitär>3–6 cm c N2a Ipsilateral solitär>3–6 cm c N2 kontralateral or oder bilateral ≤ 6 cm
c/p N2b Ipsilateral multipel≤6 cm c N2b Ipsilateral multipel≤6 cm
c/p N2c Bilateral, kontralateral≤6 cm c N2c Bilateral, kontralateral≤6 cm
c/p N3 Metastasen>6 cm c N3a Metastasen>6 cm c N3 Metastasen > 6 cm
c N3b ECS
p N p N
p N0 keine regionären Lymphknotenmetastasen p N0 keine regionären Lymphknotenmetastasen
p N1 Ipsilateral solitär≤3 cm p N1 ≤4 betroffene Lymphknoten
p N2a Ipsilateral solitär,≤3 mit ECS oder≤6 cm ohne ECS p N2 ≥5 betroffene Lymphknoten
p N2b Ipsilateral multipel≤6 cm, ohne ECS
p N2c Bilateral, kontralateral≤6 cm ohne ECS
p N3a Metastasen>6 cm, kein ECS
p N3b Metastasen>3 cm mit ECS oder kontra-/bilateral mit ECS

Merke.

Die Unterkategorien T4a und T4b sind beim HPV OSCC abgeschafft

N-Kategorie: Die wichtigste Erneuerung wird in Bezug auf den nodalen Status bei p16-positivem OSCC mit der 8. Auflage eingeführt. Dabei sind Unterschiede zwischen der c-Kategorie und der p-Kategorie betroffener Halslymphknoten zu beachten. Die klinische Einteilung des nodalen Status p16-positiver OSCC (cN) ist im Vergleich zu früher nun stark vereinfacht. Ein einseitiger Befall resultiert in cN1, ein beidseitiger oder kontralateraler Befall in cN2. Die cN3 Kategorie bleibt unverändert bei Metastasen>6 cm Ausdehnung. Die Regeln nach Operation der Halslymphknoten (pN) lassen nun nur noch die Kategorien pN1 und pN2 zu. Grenzwert ist der Befall von 4 Halslymphknoten. Liegen 5 oder mehr Halslymphknotenmetastasen vor, so liegt ein pN2 Status vor. Weder die Größe noch das Vorliegen eines ECS werden bei der Zuordnung berücksichtigt.

Merke.

Die N-Kategorie für HPV OSCC unterscheidet cN und pNcN: ipsilateral → cN1 | bilateral → cN2 |>6 cm → cN3 pN: 4 Lymphknoten → pN1 | ≥5 Lymphknoten → pN2

5.4.2 HPV-negative OSCC

Die T-Kategorie bleibt in der neuen Auflage für HPV negative OSCC unverändert bestehen. Für die N- Kategorie wird nun zwischen klinisch und pathologisch unterschieden und der Faktor ECS findet jeweils in Form einer Hochstufung in die jeweilig höhere Kategorie Berücksichtigung ( Tab. 3 ). ECS ist bei cN als Hautinvasion, Infiltration von Muskulatur, Nerven oder Knochen definiert und sollte auch nur dann verwendet werden. Die gleichen TNM Regeln gelten auch für die Plattenepithelkarzinome des Hypopharynx.

Merke.

Die N-Kategorie für HPV-negative OSCC unterscheidet cN und pN ECS resultiert bei klinischem Staging zur neuen Kategorie cN3b Bei pathologiebasiertem Staging führt der Faktor ECS jeweils zu einer Hochstufung

5.4.3 UICC-Stadien

Die Unterschiede der TNM-Klassifikation spiegeln sich nun auch in der UICC-Stadieneinteilung wider. Unterschieden werden gleichsam p16-positive und -negative OSCC. Die Regeln für die Einteilung in Tumorstadien hat sich für HPV negative OSCC nicht verändert, beim p16-postiven OSCC erfolgt die UICC-Stadieneinteilung durch die klinisch oder pathologisch verifizierten TNM-Kategorien. Besonders dabei ist, dass nun fortgeschritten lymphogen metastasierte Tumore als N1 kategorisiert werden (z. B. 4 positive Lymphknotenmetastasen mit ECS) und als Tumorstadium 1 zu klassifizieren sind ( Abb. 7 , Tab. 4 ). Nur eine Fernmetastasierung rechtfertigt das Tumorstadium 4. In einer eigenen Auswertung der neuen TNM-Regeln und UICC-Staging-Gruppen konnten wir zeigen, dass ein erhebliches UICC-Downstaging der HPV- OSCC durch die neue TNM-Auflage erreicht wird 7 . An einer Patientenkohorte von 150 HPV OSCC Patienten zeigt sich, dass durch die neue UICC-Stadieneinteilung die Patientenzahl in den Stadien I und II deutlich erhöht und eine signifikante Verringerung der Patientenzahl in dem Stadium IV hervorgerufen wird ( Abb. 8 ). Aktuell wurden die neuen TNM-Regeln bereits in mehreren Patientenkohorten überprüft und als wertvoll beschrieben 180 , bzw. Verbesserungsvorschläge gemacht 181 .

Tab. 4 Gruppen von Tumorstadien beim Oropharynxkarzinom, 8. Auflage.

p16 negativ p16 positiv
Stadium Stadium Klinisch
0 Tis N0 M0 Stadium 0 Tis N0 M0
I T1 N0 M0 Stadium I T1, T2 N0, N1 M0
II T2 N0 M0 Stadium II T1, T2 N2 M0
III T3 N0 M0 T3 N0, N1, N2 M0
T1, T2, T3 N1 M0 Stadium III T1, T2, T3, T4 N3 M0
IVA T4a N0, N1 M0 T4 Jedes N M0
T1, T2, T3, T4a N2 M0 Stadium IV Jedes T Jedes N M1
IVB Jedes T N3 M0
T4b Jedes N M0
IVC Jedes T Jedes N M1 Stadium Pathologisch
Stadium 0 Tis N0 M0
Stadium I T1, T2 N0, N1 M0
Stadium II T1, T2 N2 M0
T3 N0, N1 M0
Stadium III T3, T4 N2 M0
Stadium IV Jedes T Jedes N M1

Abb. 8.

Abb. 8

Durch die neuen Stagingregeln für HPV OSCC sind Stadium IV-Tumoren selten geworden, dafür existiert nun ein erheblicher Anteil an Stadium I- und Stadium II-Tumoren.

Zusammenfassend entspricht die Entwicklung des Stagingsystems für HPV OSCC dem hohen Stellenwert dieser Erkrankung und führt zu einer Verbesserung der Trennschärfe prognostischer Gruppen. Allerdings werden in Zukunft vermutlich weitere Anpassungen der aktuellen Auflage erforderlich sein. Kritisch ist, dass durch die alleinige p16-Testung bis zu 10% falsch eingeschätzt werden. Außerdem sollte das Downstaging bei HPV-positiven OSCC nicht unkritisch zur Deeskalation von Therapieregimen führen. Molekulare Signaturen und Eigenschaften (Komorbidität) bzw. Gewohnheiten (Nikotinabusus) der Patienten können eine bedeutendere Rolle für die Einschätzung der Prognose spielen und werden vermutlich zukünftig auf die TNM-Klassifikation Einfluss nehmen.

6. Entscheidungshilfen für die Therapie

Aufgrund der erheblich besseren Prognose HPV-assoziierter OSCC sowohl für das rezidiv-freie Überleben als auch für das Gesamtüberleben muss gefragt werden, ob dies auch Konsequenzen für die Therapiestrategien hat. Hier gibt es grundsätzlich 2 Ansätze: Da die eingesetzten multimodalen Therapiestrategien beim HPV OSCC offensichtlich wesentlich wirksamer sind, ergibt sich die Frage, ob Teile dieser multimodalen Therapie bei HPV OSCC deeskaliert werden können und ob eine weniger intensive Therapie nicht gleich gute Chancen auf Heilung bietet. Zweitens stellt sich die Frage, ob dies für alle Patienten zutrifft, oder nur bei Subgruppen von Patienten eine solche De-Intensivierung durchgeführt werden kann, ohne den Therapieerfolg zu gefährden. Vor diesem Hintergrund ist die Etablierung verschiedener prognostischer Modelle auch aus retrospektiven Kohorten zur Abschätzung der Wertigkeit der Prädiktoren und vor dem Hintergrund verschiedener Therapiestrategien von besonderer Bedeutung (siehe Kapitel 8). Neben dem Ansatz der Deeskalation stellt sich die Frage, ob HPV ein prädiktiver Marker für eine spezifische Therapie darstellt. Anhand der retrospektiven Kohorten ergibt sich hier zunächst kein Hinweis, da die Prognose HPV-assoziierter Tumoren sowohl nach primär radiotherapeutischer als auch nach primär chirurgischer Therapie besser ist. Problematisch ist bei dieser vergleichenden Bewertung, dass geschätzt 80% der primär chirurgischen Patienten auch adjuvant bestrahlt wurden.

6.1 Strahlentherapie

Aufgrund von Zellkulturmodellen ergeben sich Hinweise für eine höhere Strahlenempfindlichkeit HPV-assoziierter OSCC im Vergleich zu HPV negativen OSCC 182 . In eigenen Untersuchungen an Zelllinien konnte nach Strahlentherapie ein signifikant vermindertes klonogenes Überleben von HPV-positiven Tumorzelllinien gezeigt werden. Vergleichbare Resultate wurden von mehreren Arbeitsgruppen ebenfalls beschrieben 183 . Aus einer Meta-Analyse von 30 klinischen Studien ist das bessere Überleben nach alleiniger Radiotherapie bei HPV OSCC auch in der Klinik gesichert 184 . Dennoch ist der HPV-Nachweis alleine nicht prädiktiv für eine primäre radiotherapeutische Therapie. Als Hinweis dafür kann gewertet werden, dass wenn Patienten mit HPV OSCC alleine mittels Radiotherapie behandelt werden, die lokoregionäre Tumorkontrolle der p16-positiven Tumoren nach 5 Jahren nur bei 58% und das Gesamtüberleben bei nur 62% liegt 185 . Vergleichende Untersuchungen zu Radiochemotherapie oder zu primär chirurgischer Therapie liegen nicht vor. Die Prognose nach alleiniger Radiotherapie beim HPV-assoziierten OSCC kann insgesamt als 10–15% schlechter abgeschätzt werden, gegenüber Patienten, die multimodal (z. B. mit Radiochemotherapie) behandelt werden 61 139 169 .

Dies lässt den Schluss zu, dass eine Deeskalation für alle HPV-assoziierten OSCC mittels alleiniger Radiotherapie wahrscheinlich nicht geeignet ist. Darüberhinaus haben Patienten mit sehr fortgeschrittenen inoperablen OSCC auch unter intensivierter, definitiver Radiochemotherapie eine schlechte Prognose von unter 40% progressionsfreiem Überleben 186 . Möglicherweise gibt es eben Untergruppen in HPV-assoziierten OSCC, z. B. mit kleinen Primärtumoren und nur gering ausgeprägter Halslymphknoten-Metastasierung, die mittels einer alleinigen Radiotherapie adäquat therapiert werden können. Hinweise hierfür gibt es aus einer retrospektiven Studien an knapp 900 Patienten. Die Patienten wurden jedoch in erster Linie dahingehend ausgewählt, ob sie phänotypisch einen HPV-assoziierten Tumor hatten, HPV Testergebnisse lagen nicht vor 187 . Welche zusätzlichen Prädiktoren neben HPV für eine solche gezielte Deeskalation der Therapie geeignet sind, wird derzeit in klinischen Deeskalationsstudien geprüft ( Tab. 2 ). Neben der Problematik, dass fortgeschrittene HPV OSCC mit alleiniger RT möglicherweise nicht adäquat therapiert sind, ergibt sich für Tumore mit ausgedehnter Halsmetastasierung (nach TNM der 7. Auflage: N2c) auch eine verhältnismäßig hohe Rate an Fernmetastasen (geschätzt bei 30% der Patienten) nach alleiniger RT 188 . Daher sind Patienten mit fortgeschrittenem Tumorleiden beim HPV OSCC bei der Durchführung einer RT weiterhin auf die Gabe von Chemotherapie angewiesen. Dass die Deeskalation in der RT bereits Einzug gehalten hat, kann an mehreren publizierten retrospektiven Serien abgelesen werden. Bei 261 Patienten wurde die Aussparung des Tumorbettes in der adjuvanten Situation ohne reduzierte lokale Kontrolle berichtet 189 . Kontrollraten von über 97% wurden in einer Meta-Analyse beschrieben, wenn auf die elektive Radiotherapie der Lymphabflusswege der Gegenseite bei HPV OSCC verzichtet wurde 190 .

6.2 Welche Rolle spielen Operationen?

Neben der Deeskalation durch alleinige Radiotherapie gibt es auch Ansätze mittels chirurgischer Verfahren in der Primärtherapie bspw. eine Deeskalation der adjuvanten Therapie herbeizuführen ( Tab. 2 ). Das Grundprinzip ist, durch eine vorgeschaltete primäre chirurgische Therapie (upfront surgery) histologisch gesicherte Prädiktoren zu erarbeiten, die eine Deeskalation der adjuvanten Therapie ermöglichen. Darüber hinaus kann in diesen Studien geprüft werden, ob Risikofaktoren, die bisher in der adjuvanten Situation zur Gabe einer simultanen Chemotherapie geführt haben, beim HPV-positiven Tumor ihre Berechtigung haben (siehe Kapitel 5.4). Den Wert einer Operation für das Überleben oder Funktion nach der Therapie eines HPV OSCC herauszuarbeiten, wird durch die Tatsache erschwert, dass geschätzt 80% aller primär chirurgisch behandelten Patienten auf eine adjuvante Therapie angewiesen sind. Derzeit werden klinische Studien mit Chirurgie beispielhaft mit folgenden Fragen durchgeführt: Reduktion der adjuvanten RT-Dosis nach der Bestimmung von Risikofaktoren postoperativ (ECOG 3311); Weglassen der Chemotherapie bei der postoperativen Bestrahlung (ADEPT); Vergleich von keiner adjuvante Bestrahlung vs. adjuvanter Radiatio mit 50 Gy, 60 Gy oder 60 Gy plus Platin, abhängig von Risikofaktoren (PATHOS).

Von besonderer Bedeutung sind in diesem Zusammenhang die beiden zurzeit anlaufenden von der Deutschen Krebshilfe geförderten Studien, die prospektiv beim Oropharynxkarzinom die primär chirurgische Therapie mit der primären Strahlentherapie vergleichen. Zwar werden hier nicht nur HPV-assoziierte Tumore eingeschlossen, dennoch wird der HPV-Status bestimmt und Subgruppenanalysen sind möglich. Die europaweite und in Deutschland durchgeführte EORTC Studie „Best of-1420“ hat hier die frühen Stadien des Oropharynxkarzinom mit funktionellen Endpunkten im Fokus. Dagegen vergleicht die TopROC-Studie die verschiedenen Therapiestrategien für fortgeschrittene OSCC und der Endpunkt ist das Überleben.

Die Wahl zwischen primär chirurgischer Herangehensweise gefolgt von risikoadaptierter adjuvanter Therapie oder primär nicht-chirurgischer Therapie hängt derzeit mehr von lokalen oder landesweiten Besonderheiten und Leitlinien ab. Kürzlich wurde ein Review für histopathologische Marker publiziert, hier konnten insbesondere ein fortgeschrittenes T-Stadium als Risikofaktor für ausbleibende Tumorkontrolle identifiziert werden 191 . Für Raucher ist in einer aktuellen retrospektiven Analyse beschrieben, dass die Prognose eher HPV-negativen OSCC-Patienten gleicht. Für primär chirurgisch behandelte Kohorten wird es zukünftig bedeutsam sein auch in einem prospektiven Setting Risikofaktoren zu identifizieren, die für die Prognose der Patienten bedeutsam sind, denn in Deutschland werden aktuell 75% aller OSCC Patienten einer primär chirurgischen Therapie zugeführt. Beispielhaft kann die zystisch degenerierte Metastase angeführt werden, hier sind schlechte lokale Kontrollraten nach Therapie ohne Operation beschrieben 192 . In unserer eigenen Kohorte konnte für HPV OSCC insbesondere ein junges Lebensalter zusätzlich als Prädiktor für ein gutes outcome identifiziert werden 193 .

6.3 Chemotherapie und Antikörpertherapie

Patienten mit HPV OSCC haben ein besseres outcome nach RCT als Patienten mit HPV negativen Tumoren, dieses wurde erstmals überzeugend in der so genannten Ang-Studie gezeigt 139 . Auch im adjuvanten Setting mit RCT wurde dieser Überlebensvorteil gezeigt 194 , und nach Induktionschemotherapie ist das Ansprechen ebenfalls besser 195 . Vergleichbar mit den Ausführungen oben haben wir jedoch keine Kenntnis, ob die HPV-Positivität ein Prädiktor für eine Chemotherapie-Gabe ist, also ob HPV OSCC Patienten bevorzugt mit Chemotherapie behandelt werden sollten. Für die kombinierte Behandlung mit Nimorazole und Radiotherapie konnte bspw. gezeigt werden, dass bei HPV OSCC weder Patienten mit hypoxischen noch weniger hypoxischen Tumoren einen Überlebensvorteil haben, während für HPV-negative hypoxische Tumoren ein Vorteil gezeigt werden konnte 196 . In einer weiteren klinischen Studie mit einem Target für hypoxische Tumorzellen zeigte sich in einer Subgruppenanalyse für Patienten mit HPV OSCC sogar ein schlechteres Ansprechen 197 . Aus experimentellen Daten ergeben sich Hinweise für ein besonders gutes Ansprechen HPV-positiver Zelllinien auf Chemotherapie, in einer eigenen Untersuchung konnten wir bspw. eine bessere Chemosensitivtät HPV-positiver Zelllinien gegenüber einem Platinderivat in Kombination mit Bestrahlung zeigen 198 .

Studien zur Deintensivierung der Chemotherapie werden beim HPV OSCC mittels Ersatz einer platinbasierten Chemotherapie durch eine Antikörpertherapie mit Cetuximab verfolgt. Aus einer Analyse von HPV OSCC Patienten aus dem Kollektiv in der so genannten Bonner-Studie wurde jedoch kein spezifischer Vorteil für Patienten mit HPV OSCC gezeigt 199 und aus einer RTOG Studie mit Hinzunahme von Cetuximab zu platinbasierter Radiochemotherapie wurde ebenfalls kein Vorteil für Patienten mit HPV OSCC nachgewiesen 200 . Daher besteht aus klinischen Studien kein direkter Hinweis, dass HPV prädiktiv für eine Antikörper-Therapie mit Cetuximab ist. In mehreren klinischen Studien wird aktuell dennoch der Austausch von Cisplatin durch Cetuximab randomisiert überprüft. Endpunkte der Studien sind analog zum fraglichen Benefit für die Tumorkontrolle eine geringere Toxizität der Therapie. Studien zur Deintensivierung der Radiotherapie-Dosis bei definitiver kombinierter platinhaltiger Radiochemotherapie werden aktuell mit dem Ziel einer Dosisreduktion im Primärtumorgebiet oder im Bereich der zervikalen Lymphabflusswege durchgeführt. Einschlusskriterien für die Deeskalationsstudien sind dabei zusätzliche günstige Risikoprofile der Patienten (Nichtraucher oder<10 pack-years,<T3, usw.) 201 . In einer weiteren klinischen Studie (NCT02254278) wird für eine platinbasierte Radiochemotherapie oder alleinige Radiotherapie bei Patienten mit HPV OSCC randomisiert.

Bedeutsam sind retrospektive Studien zur adjuvanten Radiochemotherapie bei HPV OSCC. Die Indikationskriterien hierzu sind anerkannt, nämlich die inkomplette Exzision (R1) und das extranodale Tumorwachstum (ECS). Für HPV OSCC wurden mehrfach retrospektive Daten publiziert, aus denen relativ sicher ableitbar ist, dass die platinbasierte Radiochemotherapie in der adjuvanten Situation für Patienten mit HPV OSCC wahrscheinlich keinen bedeutsamen Zugewinn bei der Tumorkontrolle bringt. An einer Kohorte von 29 Patienten mit HPV OSCC (>90% der Patienten hatten keine tumorfreien Schnittränder!) wurden kürzlich keine Unterschiede in der Tumorkontrolle beschrieben, unabhängig davon ob die Patienten bei der postoperativen Bestrahlung mit oder ohne Chemotherapie behandelt wurden 202 . Zur Frage der Indikation der adjuvanten RCT bei ECS positiven Lymphknotenbefall liegen Daten aus mehreren Studien vor, jeweils wird angegeben, dass die kombinierte adjuvante Therapie beim HPV OSCC keinen Gewinn bei der Tumorkontrolle bringt 174 175 203 . Allerdings sind die publizierten Kollektive klein, selektioniert und retrospektiv ausgewertet, sodass auf der Basis der bisher publizierten Arbeiten sicher keine Empfehlung für das Weglassen der Chemotherapie bei der postoperativen Radiatio bei Vorliegen der Risikofaktoren, bspw. bei tumorinfiltrierten Schnitträndern abgegeben werden kann.

Zur Induktionschemotherapie liegen nur begrenzt Daten zum HPV OSCC vor. In einer ECOG Phase II Studie an resektablen KHT wurden 2 Zyklen Carboplatin und Paclitaxel gefolgt von einer Radiatio mit 70 Gy gegeben. Bei 62 Patienten mit OSCC (38/61% HPV OSCC) wurde für HPV-getriebene Tumoren ein besseres Ansprechen auf die Induktion (82 vs. 55%; P=0,01) und ein besseres Überleben nach 2 Jahren (95 vs. 62%; P=0,005) beschrieben 204 .

Für HPV-positive Patienten aus der TAX 324 Studie (n=56) konnte nach der Induktion (Cisplatin 100 mg/5-FU 1000 mg/ ± Docetaxel 75 mg) gefolgt von einer RCT eine bessere Tumorkontrolle gezeigt werden, allerdings war die Rate von Fernmetastasen nicht signifikant geringer 195 . In einer Studie mit TPF-Induktion aus Deutschland gefolgt von Operation und adjuvanter Therapie war der HPV-Status jedoch nicht prädiktiv für ein gutes Ansprechen auf die Chemotherapie 205 . In prospektiven klinischen Studien wird aktuell für das HPV assoziierte OSCC überprüft, ob eine Induktion als Schalterfunktion für eine deintensivierte Radiotherapie oder Radiochemotherapie dienen kann (Quarterback, ECOG 1308). HPV-positive Patienten zeigten in den beiden Studien jeweils hohe Komplettremissionen (ca. 80%) nach der Induktionschemotherapie.

6.4 Immuntherapie

Ob der HPV-Status für neue immunonkologische Therapieansätze ein prädiktiver Marker sein kann, ist noch unbekannt. Der Programmed Death Receptor 1 (PD1) ist ein Mitglied der T-Zell-Rezeptor-Familie und wird auf der Oberfläche von Immunzellen exprimiert. Der Ligand von PD1 ist der Programmed Death Receptor Ligand 1 (PD-L1), und wird häufig auf der Oberfläche von Krebszellen exprimiert. Hierdurch wird eine zytotoxische T-Zellantwort supprimiert, was eigentlich dem Schutz vor Autoimmunkrankheiten dient. Die Wirksamkeit einer pharmazeutischen Blockade dieser Interaktion wurde beim Melanom, Bronchialkarzinom, Nierenzellkarzinom und weiteren Tumorentitäten überzeugend gezeigt 206 . Für HPV OSCC konnten wir in einer eigenen Untersuchung (zur Publikation eingereicht) eine erhöhte Expression des PD-L1 Rezeptors zeigen. Analog wurde für Tonsillenkarzinome ebenfalls eine erhöhte PD-L1-Expression gezeigt 207 . Allerdings gibt es erst in jüngerer Zeit Anstrengungen die PD-L1 Immunhistologie zu standardisieren 208 209 , sodass unterschiedliche Ergebnisse hier mitunter durch unterschiedliche Methodik (Antikörper, cut-off, usw.) erklärt werden können. Nicht nur die Ergebnisse von HPV-Status und PD-L1 Expression sind uneinheitlich, insbesondere besteht aktuell Unklarheit, ob eine immunhistochemisch sichtbare PD-L1-Expression für sich alleine prädiktiv für eine gegen die PD1/PD-L1-Achse gerichtete Antikörpertherapie ist 210 .

Für HPV OSCC wurden differentielle Immuninfiltrate in Tumoren mehrfach beschrieben. CD8 positive T-Zellinfiltrate 211 , NK-Zellinfiltrate 115 und PD-1 positive T-Zellinfiltrate wurde jeweils mit verbessertem Outcome beim HPV OSCC beschrieben 212 . In einer aktuellen Untersuchung wurden mittels Immunoscores (CD8, PD-L1 und CD68) beim HPV OSCC gezeigt, dass Fälle mit dichtem CD8+ T-Zellinfiltrat im Stroma und niedrigem PD-L1-Level im Tumor die beste Prognose hatten 213 . Derzeit ist beim HPV OSCC ungeklärt, welchen Wert eine PD-L1-Expression als Biomarker besitzt. Wahrscheinlich können zukünftig Kombinationen immunologischer Marker das Ansprechen auf eine Immuntherapie gerade beim HPV OSCC wirksam vorhersagen, weil die Karzinogenese beim HPV OSCC durch eine virale Immunmodulation in besonderem Maße getriggert wird. Die Kombination von immuntherapeutischen Medikamenten in Form einer Verstärkung des antitumoralen Mikromilieus durch T-Lymphozyten-kostimulatorische Agentien (z. B. CD27 Agonist), Chemokin-Rezeptor-Blockade (CXCR2, CSF1R und CCR4 Blockade) und direkten antitumoralen Medikamenten (EGFR, STAT3) sind möglicherweise gerade beim HPV OSCC zukünftig vielversprechend.

2 Checkpoint-Inhibitoren, Pembrolizumab (Keytruda) und Nivolumab (Opdivo) wurden bei Patienten mit Platin-Resistenz überprüft. In der KEYNOTE-012 Studie (Pembrolizumab) wurde ein Ansprechen von 32% bei HPV-positiven KHT gegenüber 18% bei HPV negativen Tumoren herausgearbeitet 214 . In der CheckMate-141 Studie (Nivolumab) lagen p16-Testergebnisse bei 178 von 361 Patienten vor. Unabhängig vom p16-Status war das Überleben im Therapiearm mit Nivolumab signifikant verlängert. HPV-positive Tumoren zeigten eine längere Tumorkontrolle (overall survival 9,1 Monate vs. 7,5 Monate bei HPV negativen KHT) 215 . Die Ergebnisse der beiden großen Therapiestudien lassen daher nicht den Schluss zu, dass im palliativen Setting die HPV-getriebene Karzinogenese prädiktiv ist für eine Therapie mit allein gegen die PD1/PD-L1-Achse gerichteten Antikörpern 216 .

Aktuelle klinische Studien mit dem Fokus auf viraler Karzinogenese beinhalten Kombinationen aus Strahlentherapie, Immuntherapie, Chemotherapie und Vakzinierung ( Tab. 5 ). Eine therapeutische Vakzinierung wird bspw. gegen die E6/E7 Onkoproteine oder das p16-Protein gerichtet 217 218 . Ein weiterer Ansatz ist die Injektion tumorspezifischer T-Zellen bei HPV OSCC Patienten. Therapeutische Vakzinen erlauben im Gegensatz zu prophylaktischen HPV Vakzinen die Bekämpfung einer bestehenden Infektion oder Antigen-positiver Tumorzellen. Ein Beispiel ist der attenuierte Bakterienstamm ADXS11-011, der das E7-Onkoprotein sezerniert und in einer Studie an 30 Patienten vor transoraler Operation infundiert wird (NCT02002182). Proteinbasierte Impfstoffe (ProCervix, TA-CIN) sind beim HPV OSCC bisher nicht in klinischer Prüfung. Vakzine auf DNA Basis (VGX-3100, INO-3112) wurden bei CIN-III Läsionen an der Zervix erfolgreich eingesetzt und befinden sich beim HPV OSCC in klinischer Prüfung (NCT02163057), wobei der Transfer einer DNA Vakzine jedoch nicht unproblematisch ist (Gene gun, Elektroporation).

Tab. 5 Eine Auswahl von Checkpoint-Inhibitoren mit denen aktuell oder zukünftig klinische Studien bei HPV OSCC durchgeführt werden.

Medikament Status Studientitel Einschlusskriterium
Pembrolizumab Not yet recruiting Pembrolizumab Combined With Chemoradiotherapy in Squamous Cell Carcinoma of the Head and Neck KHT, Stratifiziert für HPV
Recruiting E7 TCR T Cells With or Without PD-1 Blockade for Human Papillomavirus-Associated Cancers HPV getriebene Karzinome, inklusive OSCC
Nivolumab Active, not recruiting Nivolumab and HPV-16 Vaccination in Patients With HPV-16 Positive Incurable Solid Tumors HPV getriebene Karzinome, inklusive OSCC
Recruiting HPV-16/18 E6/E7-Specific T Lymphocytes, Relapsed HPV-Associated Cancers, HESTIA HPV getriebene Karzinome, inklusive OSCC
Recruiting Oropharyngeal Tumor Induction Chemotherapy and Response-stratified Locoregional Therapy Trial in Order to Minimize Long-term Adverse Events HPV OSCC
Recruiting An Investigational Immuno-therapy Study to Investigate the Safety and Effectiveness of Nivolumab, and Nivolumab Combination Therapy in Virus-associated Tumors HPV getriebene Karzinome, inklusive OSCC
Durvalumab Not yet recruiting Safety and Efficacy of MEDI0457 and Durvalumab in Patients With HPV Associated Recurrent/Metastatic Head and Neck Cancer HPV OSCC, rezidiviert
Recruiting Phase 1-2 Study of ADXS11-001 or MEDI4736 Alone or Combo In Cervical or HPV+ Head & Neck Cancer HPV OSCC und Zervixkarzinom
Recruiting Durvalumab Before Surgery in Treating Patients With Oral Cavity or Oropharynx Cancer OSCC und Mundhöhle
Avelumab Not yet recruiting Phase Ib/II of TG4001 and Avelumab in HPV16 Positive R/M Cancers and Expansion Cohort to Oropharyngeal SCCHN HPV getriebene Karzinome, inklusive OSCC
ipilimumab Recruiting An Investigational Immuno-therapy Study to Investigate the Safety and Effectiveness of Nivolumab, and Nivolumab Combination Therapy in Virus-associated Tumors HPV getriebene Karzinome, inklusive OSCC

Zusammenfassend kann zum heutigen Zeitpunkt von der Feststellung des HPV-Status beim Oropharynxkarzinom kein grundsätzlich geändertes Therapieregime abgeleitet werden. Insofern sollte auch für HPV-assoziierte OSCC die primärchirurgische Therapie individualisiert geprüft werden. Der Vorteil einer primär chirurgischen Therapie beim HPV-assoziierten Oropharynxkarzinom ergibt sich aus folgenden Überlegungen:

  • Durch eine R0-Resektion des Primärtumors und Neck dissection kann meist auf eine adjuvante Radiochemotherapie verzichtet werden

  • Durch die histologische Abklärung des Halses kann bei einer N0-Situation ganz auf eine adjuvante Therapie verzichtet werden

  • Die applizierte Strahlendosis und die Strahlenfelder können möglicherweise vermindert werden. Voraussetzung hierfür ist die sichere R0-Resektion

Insofern muss die OP-Indikation bei HPV-assoziiertem OSCC besonders sorgfältig dahingehend gestellt werden, ob eine R0-Resektion gelingt und kann dann zu einer Optimierung des Therapieregimes für den einzelnen Patienten führen.

6.5 Optionen nach Therapieversagen

Ein Therapieversagen beim OSCC ist allgemein mit einer schlechten Prognose verknüpft, die Patienten erhalten daher oft eine palliative Chemotherapie oder keine tumorspezifische Therapie. Das durchschnittliche 5-Jahresüberleben nach Versagen der Erstlinien-Therapie kann beim OSCC allgemein etwa mit 25% und das mediane Überleben mit 1,5 Jahren nach Feststellung der Diagnose eines Rezidivs abgeschätzt werden. Unser Wissen über das Management beim KHT ist jedoch auf Patienten mit HPV OSCC nicht einfach übertragbar. Therapieversagen beim HPV OSCC ist selten, und die Inzidenzunahme ist erst in den letzten 2 Jahrzehnten erfolgt. Daher sind die publizierten Serien zum rezidivierten/metastasierten HPV OSCC klein. Auch aus den großen Therapiestudien zur palliativen Kombinations-Chemotherapie (EXTREME, SPECTRUM) ließen sich keine spezifischen Therapie-Empfehlungen für das HPV OSCC ableiten weil die Patientenzahl zu gering und der HPV-Status oft nicht eindeutig definiert war.

In den publizierten retrospektiven Serien konnte für HPV OSCC jedoch einheitlich erheblich bessere Überlebensraten auch beim Tumorrezidiv festgestellt werden. In einer großen Untersuchung an>1000 Patienten, die im Rahmen zweier RTOG-Studien behandelt wurden, und ein Rezidiv hatten, war das 2-Jahresüberleben>50% (n=105 HPV OSCC) vs.<30% (n=76 HPV negativ). Interessanterweise war ein längeres Überleben signifikant mit „Salvage Surgery“ verknüpft 219 . Hinzu kommt, dass beim HPV OSCC andere Formen des Therapieversagens mit einer Häufung von Weichgewebs- und Fernmetastasen beschrieben sind 220 . Die Rate kann nach Auswertung unserer Patienten und anhand der publizierten Kollektive mit über 50% abgeschätzt werden ( Abb. 9 ) und auch nach längeren Zeiten von Tumorkontrolle ist eine Häufung hämatogener Metastasen belegt 221 . Insbesondere bei hämatogener Metastasierung ist eine bessere Tumorkontrolle für das HPV OSCC beschrieben. in einer publizierten Serie war die mittlere Überlebensdauer beim fernmetastasierten HPV OSCC immerhin über 42 Monate 222 , bzw. in einer anderen Serie 34 Monate 223 . Demgegenüber steht eine mittlere Überlebensdauer ab der Diagnose von Fernmetastasen von etwa 4 Monaten beim sonstigen KHT 224 . Die mittlere Überlebensdauer ist beim HPV OSCC also geschätzt fast 10-mal so lange.

Abb. 9.

Abb. 9

Die Art des Therapieversagens bei HPV-assoziiertem und HPV-negativem OSCC unterscheidet sich: Patienten mit HPV getriebenem OSCC entwickeln häufig Fernemetastasen, bei HPV-negativem Tumor überwiegen lokale oder lokoregionäre Tumorrezidive.

Für die Salvage Therapie scheint zutreffend zu sein, dass bei lokalem Therapieversagen auch bei HPV OSCC häufig keine dauerhafte Tumorkontrolle durch eine Operation gelingt. In 2 publizierten retrospektiven Serien wurden bei lokalem Tumorrrezidiv oder Lymphknotenrezidiv entsprechend keine signifikanten Unterschiede für die Prognose beim Vergleich von HPV OSCC und HPV negativen Patienten gefunden 225 226 . In einer weiteren aktuell publizierten Serie wurde interessanterweise bei chirurgischer Therapie von Fernmetastasen eine Tumorkontrolle der Fernmetastase von 100% (!) nach 3 Jahren (n=18) erreicht 227 . Auch für die systemische Therapie bei HPV OSCC sind allerdings an einer sehr kleinen Kohorte langzeitüberlebende Patienten publiziert 228 .

Es kann daher zusammenfassend aus den bisher publizierten Serien abgeleitet werden, dass für das Therapieversagen und insbesondere bei Oligo-Fernmetastasen eine chirurgische Rezidivtherapie oder gezielte Radiotherapie mit sogar kurativem Ansatz in Erwägung gezogen werden kann. Geeignete Kandidaten für eine solche Salvage-Therapie sind Patienten mit isolierten Lungen- oder Skelettmetastasen.

7. Nachsorge

7.1 Erfassung therapiebedingter Nebenwirkungen

Die kurative Therapie beim HPV OSCC führt in der Regel zur dauerhaften Heilung des Tumorleidens. Daher kommt der Erfassung der Toxizität der Therapie eine besondere Bedeutung zu. Die Dysphagie ist ein Leitsymptom bei Tumoren des Oropharynx, weil der Tumor immer in der Nähe der anatomischen Überkreuzung von Luft- und Speiseweg entsteht. Unmittelbar nach einer Operation und während einer Strahlentherapie stehen Dysphagie und Mukositis und deren Management im Vordergrund und nach der Therapie ist die Einschränkung der Schluckfunktion das wichtigste Symptom für die Einschränkung der Lebensqualität. Einschränkungen der Schluckfunktion verlässlich zu evaluieren ist daher von besonderer Bedeutung für das Therapiemanagement beim OSCC.

Ein praktikables Instrument zur Erfassung von Einschränkungen sind Patienten- oder Arzt-bezogene Fragebögen. In einem Review-Artikel aus 2014 wurden jedoch mehr als 20 verschiedene Screening-Instrumente mit dem Schwerpunkt auf Patientenfragebögen für Schluckstörungen beschrieben 229 . Welches Instrument ist nun am weitesten anerkannt, einfach durchführbar und liefert valide Testergebnisse für unsere Patienten? In aktuell rekrutierenden internationalen klinischen Studien wird auch in Europa häufig der MD Anderson Dysphagia inventory (MDADI) angewendet Die Entwicklung erfolgte mit Fokus auf Kopf-Hals-Tumoren, eine Validierung der Testergebnisse liegt für zahlreiche Landessprachen vor. Die 19 items erfassen Emotion (6 Fragen), Funktion (5 Fragen), Körperfunktion (8 Fragen) und eine Globalfrage.

Die fiberendoskopische Schluckuntersuchung (englisch: fiberendoscopic evaluation of swallowing/FEES) ist eine Standard-Untersuchungstechnik für Patienten mit Dysphagie, hierfür wird eine indirekte Laryngoskopie flexibel transnasal durchgeführt. Larynx und Oropharynx werden in Ruhe und bei Schluckversuchen mit verschiedenen Konsistenzen beobachtet. Auswertungskriterien sind im Wesentlichen die Quantifizierung von Penetration (Eintritt von Material in den Larynx bis zur Glottis) und Aspiration (Eintritt von Material unter die Glottisebene). Zur Vereinheitlichung der Auswertung wird in Deutschland meist die Penetrations-Aspirations Skala nach Rosenbek angewendet. Die Skalenniveaus wurden mittels FEES validiert 230 . Ob die FEES der radiologischen Evaluierung von Aspiration mittels klassischem Breischluck überlegen ist, kann nicht beantwortet werden. beide Verfahren werden im Ergebnis stark vom Probanden als auch vom Untersucher beeinflusst und sind daher naturgemäß nur eingeschränkt valide.

Bezüglich der Toxizität und der Tumortherapie wurde für HPV OSCC Patienten mehrfach berichtet, dass unter RCT die Rate der Spättoxizitäten erniedrigt ist, allerdings liegen auch Literaturdaten vor, dass die Nebenwirkungen der Therapie von HPV OSCC Patienten als besonders schwerwiegend empfunden werden 231 . Insbesondere aus Lebensqualitätsuntersuchungen ist bekannt, dass Patienten mit HPV OSCC die Akutphase der Therapie mit stärkerer Beeinträchtigung erleben 232 . Für die tägliche Routine in der Tumornachsorge wurde im deutschen Sprachraum die Verwendung so genannter ICF Core Sets zur standardisierten Erfassung von Nebenwirkungen der Therapie vorgeschlagen. In einer eigenen Untersuchung haben sich die Fragebögen-Sets als brauchbar erwiesen, es entsteht jedoch ein erheblicher Aufwand in der Tumornachsorge 233 .

7.2 Frühzeitiges Erkennen eines Therapieversagens

Mit der steigenden Inzidenz von HPV OSCC sinkt das Risiko für die Entstehung eines Zweitkarzinoms nach stattgefundener Therapie eines OSCC 234 . Wiederauftreten eines Tumors wird meist durch den Patienten aufgrund von erhöhtem Lokalschmerz, Entwicklung eines neuen Knotens im Halsbereich oder Gewichtsverlust und Schluckbeschwerden entdeckt. Um bereits vor dem Auftreten neuer Symptomen Therapieversagen feststellen zu können, wird intensiv an Methoden zur frühzeitigen Detektion von Rezidiven und/oder Metastasen geforscht. Eine vielversprechende Methode ist die sogenannte Flüssigbiopsie („Liquid Biopsy“), bei der es sich um eine nicht-invasive Probenentnahme humaner Flüssigkeiten wie Blut, Urin oder Speichel handelt. Diese Proben können auf Tumormarker untersucht werden, bei denen es sich sowohl um zell-freie zirkulierende Tumor-DNA, zirkulierende Tumorzellen, oder wie im Fall von HPV, um virale DNA handeln kann ( Abb. 10 ) 235 236 .

Abb. 10.

Abb. 10

Schematische Darstellung des Prinzips einer nicht-invasiven Flüssigbiopsie. Dargestellt sind zirkulierende Tumorzellen (CTC) gesunde zell-freie DNA, Tumor-DNA, Tumor-DNA mit integrierter HPV-DNA sowie episomal vorliegende HPV-DNA.

Zirkulierende Tumorzellen (CTCs) waren der erste Tumormarker, der in Flüssigbiopsien untersucht wurde. Sie gelangen von soliden Tumoren in den Blutkreislauf, liegen allerdings nur in sehr geringen Konzentrationen vor (1 Tumorzelle in etwa 1 Million gesunder Zellen). Entsprechend muss entweder ein hohes Volumen an Blut oder extrem sensitive Methoden angewendet werden.

Zell-freie zirkulierende DNA entsteht durch Apoptose oder Nekrose gesunder und entarteter Zellen. Durch Apoptose entstehen vermehrt Fragmente einer Länge von 180 Basenpaaren oder einem Vielfachen davon, wohingegen durch Nekrose unregelmäßig längere Fragmente von über 1000 Basenpaaren entstehen 237 . Der Anteil der Tumor-DNA an der gesamten zirkulierenden zell-freien DNA kann zwischen 0,01% und bis zu 50% ausmachen. Es wurde bereits für unterschiedliche Entitäten gezeigt, dass bei Tumorpatienten insgesamt ein höherer Gehalt zell-freier DNA im Blut vorliegt als bei Gesunden. Interessanterweise korreliert die Konzentration mit dem Vorhandensein von Halsmetastasen und weist auf schlechteres Überleben hin 238 . Methodisch werden Flüssigbiopsien häufig mit quantitativer oder digitaler PCR, Sequenzierungsmethoden (Sanger Sequenzierung, Pyrosequenzierung, NGS, Whole Genome/Exome Sequencing, CAPP-Seq (cancer personalized profiling by deep sequencing)) oder BEAMing (beads, emulsion, amplification, and magnetics) untersucht 239 . Mit Next Generation Sequenzierungen können bestimmte Genabschnitte oder ganze Gene sequenziert und Veränderungen im Vergleich zu einem Referenzgenom detektiert werden. Bei der zielgerichteten Sequenzierung (targeted NGS) werden die zu untersuchenden Genabschnitte vom Anwender gewählt. Dabei werden Regionen untersucht, die bereits in der Literatur beschrieben wurden. Der Vorteil dieser Technologie liegt darin, dass eine höhere Abdeckung der Zielregion und somit eine Detektion seltener Varianten erreicht wird. Mit PCR, BEAMing und targeted NGS können somit bekannte (Punkt-)Mutationen detektiert werden, während mit Whole Genome oder Whole Exome Sequenzierung unbekannten Mutationen, chromosomale Aberrationen und veränderte Kopienzahlen, sowie virale DNA-Sequenzen und deren Integrationsstellen im humanen Genom festgestellt werden können 240 . Nachteile der NGS-Technologie zur Anwendung in der Routine sind die immer noch hohen Kosten, die Voraussetzung qualitativ-hochwertiger DNA sowie die Fülle generierter Daten, die analysiert und interpretiert werden müssen.

Bei viralen Infektionen kann das Blut zusätzlich auf virale DNA untersucht werden. Im Fall des Eppstein-Barr Virus konnte bei Nasopharynxkarzinomen (NPC) eine erhöhte Viruslast in Tumorpatienten und ein Rückgang der Last nach Therapie nachgewiesen werden 241 . Außerdem konnte kürzlich in Gebieten mit hoher Inzidenz des NPC gezeigt werden, dass mit der Detektion von EBV-DNA im Blutplasma ein Screeningverfahren für das NPC zur Verfügung steht 242 . In dieser Studie wurden Seren von über 20000 Fällen untersucht und damit konnten frühzeitig NPC entdeckt werden, sodass sich die Prognose dieser Patienten erheblich verbesserte. Diese Untersuchungen zeigen, wie die Detektion von Virus-DNA bei Virus-induzierten Malignomen als Marker genutzt werden kann. HPV-DNA konnte in Plasma und Speichel von Kopf-Hals-Tumor Patienten detektiert werden. In derselben Studie wurde gezeigt, dass Tumor-DNA vor Diagnose eines Rezidivs detektiert wurde, jedoch nicht bei Rezidiv-freien Patienten. In 3 Patienten konnte nach Behandlung des Primärtumors und 9-15 Monate vor klinischer Diagnose des Rezidivs Tumor-DNA detektiert werden 235 . In einer eigenen Untersuchung konnten wir sowohl erfolgreiche Tumorkontrolle als auch Therapieversagen an einzelnen Patienten mittels Nachweis von Tumor-DNA im Blut aufzeigen ( Abb. 11 ). In einer Studie, die HPV-DNA im Serum von OSCC-Patienten untersuchte, konnte ein Rückgang der DNA unter Radiochemotherapie beobachtet werden. 4 Patienten entwickelten einen Rückfall (1 lokoregionäres Rezidiv, 3 Fernmetastasen). Für die 3 Patienten mit Fernmetastasen konnte zum Zeitpunkt des Rückfalls erneut HPV-DNA detektiert werden, allerdings nicht für den Patienten mit dem lokoregionärem Rezidiv 243 .

Abb. 11.

Abb. 11

Korrelation zwischen der Detektion von HPV DNA im Blut unter der Therapie sowie während der Nachsorge.

Neben viraler DNA können in zell-freier Tumor-DNA ebenfalls Tumor-spezifische Mutationen nachgewiesen werden. Dies ist durch die hohe Sensitivität der NGS-Technologien möglich geworden. Auf diese Art könnten zukünftig Patienten-spezifische Tumormutationsmuster angelegt und in Plasma und Speichel untersucht werden. Weiterhin wird zurzeit untersucht, ob mittels Sequenzierungen von Tumorzellklonen zusätzlich erworbene Resistenzen ermittelt werden können, und ob damit eine Adaptierung der Therapie möglich ist. Bspw. konnten Resistenzen gegen Gefitinib und Erlotinib beim nichtkleinzelligem Lungenkarzinom (NSCLC) im EGFR Gen identifiziert werden 244 .

7.3 Konsequenzen für die Tumornachsorge

Die deutsche Krebsgesellschaft schlägt für Nachsorge-Besuche von Kopf-Hals-Tumorpatienten mit geringem Risiko eine 3-monatige Frequenz im ersten Jahr, alle 4–6 Monate im zweiten Jahr, halbjährlichen im dritten und vierten Jahr und jährlich ab dem fünften Jahr nach Beendigung der Therapie vor. Für Tumorpatienten mit hohem Risiko für einen Rückfall wird zu einem Besuch alle 6 Wochen im ersten Jahr, im zweiten Jahr alle 3 Monate und ebenfalls alle 6 Monate im dritten und vierten Jahr und jährlich im fünften Jahr geraten ( www.krebsgesellschaft.de/onko-internetportal/basis-informationen-krebs/krebsarten/andere-krebsarten/kopf-hals-tumoren/kopf-hals-tumoren-nachsorge-und-reh.html ; Stand 01.08.2017).

Patienten mit HPV OSCC können über einen längeren Zeitraum als 5 Jahre in der Tumornachsorge verbleiben, weil Langzeitüberleben typisch und die Erfassung von Spättoxizität bedeutsam ist. Ein besonderer Umstand ist die Häufigkeit einer hämatogenen Tumoraussaat. sie ist nach der Therapie wegen HPV OSCC ungewohnt hoch und kann etwa mit 50% abgeschätzt werden. Insbesondere deshalb und wegen der Möglichkeit für gute Tumorkontrolle auch bei Oligometastasierung kann eine engmaschige Bildgebung des Körperstammes für HPV OSCC in der Tumornachsorge empfohlen werden ( Abb. 12 ). Möglicherweise wird in naher Zukunft der Nachweis von viraler DNA in der Nachsorge bei HPV OSCC einen Stellenwert haben.

Abb. 12.

Abb. 12

Therapieversagen bei 520 Patienten mit HPV-assoziierten und HPV-negativen OSCC. Wenn bei einem HPV-getriebenen Tumor die Tumorkontrolle misslingt, dann häufig frühzeitig innerhalb des ersten Jahres nach Therapieende.

8. Was bringt die Zukunft?

Die epidemiologische Entwicklung von KHT ist nicht mit anderen Entitäten vergleichbar. KHT setzen sich aus 2 nach klinischen und biologischen Gesichtspunkten klar unterscheidbaren Subentitäten zusammen. Die Prävalenz HPV-negativer KHT geht aufgrund des Erfolgs von anti-Raucher Kampagnen und sinkendem Tabakkonsum allgemein zurück, die der HPV-assoziierten KHT steigt jedoch stetig in vielen Ländern an. Es bleibt offen, ob der Anteil HPV-negativer KHT in Zukunft durch HPV-assoziierte Tumore ersetzt wird, oder ob gar die jetzige Gesamtinzidenz der KHT damit ansteigt. Nachvollziehbare und überprüfbare Gründe für den Anstieg der HPV-Prävalenz bei KHT, wie z. B. eine maßgebliche Veränderung des Sexualverhaltens in den vergangenen Jahrzehnten, sind unbekannt. Ebenso fehlen gezielte Maßnahmen zur Reduktion der HPV-Prävalenz bei KHT, sodass anhand der aktuellen Daten nur von einem weiteren Anstieg der HPV-Prävalenz bei KHT ausgegangen werden kann.

Der Wert einer Prophylaxe durch Impfung ist bei vielen Infektionskrankheiten anerkannt. Jüngste Studien bestätigen den beeindruckenden Erfolg einer Impfung in Australien gegen genitale HPV-Infektionen. In einem Zeitraum von etwa 10 Jahren nach der Einführung des nationalen quadrivalenten HPV Impfprogramms bei jungen Frauen, ging die Häufigkeit von Genitalwarzen um mehr als 90%, die von hochgradigen zervikalen Läsionen um mehr als 50% in der untersuchten Population zurück. Inzwischen wurde die Impfung in Australien ebenfalls auf Jungen ausgeweitet. Die wichtigsten Virustypen (HPV16 und -18) sind beim Zervixkarzinom und bei KHT identisch und auf molekularer Ebene entsprechen sich viele Aspekte der Karzinogenese in beiden Entitäten. Da entsprechende Gegenargumente fehlen sollte davon auszugehen sein, dass eine primäre Prophylaxe durch die Impfung gegen die wichtigsten Virustypen, vor einem HPV-assoziierten KHT schützen kann.

Um die Wirksamkeit der Impfung für HPV-assoziierten KHT darzustellen bestehen 2 grundlegende Probleme. Dies sind die extrem lange Latenzzeit bis es nach einer Infektion zur Entwicklung eines HPV-assoziierten KHT kommt und das Fehlen von KHT-Vorstufe, deren Verminderung als Endpunkt einer Impfstudie dienen könnte. Die aktuellen Impfraten in Deutschland liegen mit 42,5% der Frauen deutlich unter der von Australien und der für eine Herdenprotektion benötigten Wert von ~85%. Demnach besteht nur ein individueller Schutz und ein messbarer Schutz in der Population kann, wenn überhaupt, erst nach vielen Jahren nachweisbar sein. Hinzu kommt, dass die Impfung vorrangig Frauen im Rahmen der Zervixkarzinomprävention betrifft. KHT und HPV-assoziierte KHT treten jedoch meist bei Männer auf. da die Impfstoffe auch für Jungen zugelassen sind, sollte die HPV-Impfung auch für Jungen empfohlen werden. Dies entspricht auch der Empfehlung „Alle Jungen sollen ab dem 9. Lebensjahr, möglichst frühzeitig gegen HPV geimpft werden.“ in der entsprechenden S3-Leitlinie (S3-Leitlinie zur Impfprävention HPV-assoziierter Neoplasien; http://www.awmf.org ). Allerdings wird zurzeit die HPV-Impfung von Jungen noch nicht von der STIKO empfohlen, dennoch wird sie sporadisch auf Antrag auch von Krankenkassen übernommen. Erfreulicherweise erstatten außerdem inzwischen immer mehr Krankenkassen die Kosten der Impfung auch für Frauen über 18 Jahren und es bleibt zu hoffen, dass die Impfraten langfristig ansteigen.

In mehreren Studien wurden Modelle entwickelt, in denen die Bedeutung von Risikofaktoren für die Prognose von KHT untersucht wurde. Zusammenfassend wird gezeigt, dass deutlich unterschiedliche Risikogruppen existieren, die aufgrund von klinischen und „lifestyle“ Faktoren bestimmt werden. Der bei weitem wichtigste Faktor scheint hierbei HPV sein, gefolgt von Tumor-spezifischen Eigenschaften wie T- und N-Status, Tabak- und Alkoholkonsum sowie dem physischen Zustand des Patienten. Die Wichtung der Faktoren in den Modellen scheint hierbei für die Behandlungsstrategie von Bedeutung zu sein, da Unterschiede in den Modellen bestehen, je nachdem ob sie anhand von Patientenkollektiven erstellt wurden, die primär chirurgisch oder strahlentherapeutisch behandelt wurden. Gleich welches Modell herangezogen wird, existieren jedoch Patienten mit niedrigem und hohem Risiko. Erstere werden durch konventionelle Therapieverfahren möglicherweise übertherapiert, was mit unnötigen Einschränkungen der Lebensqualität verbunden ist. Für Letztere muss die Therapie verbessert werden. In mehreren aktuellen Studien wird derzeit eine Deeskalation der Therapie getestet. Die Selektion der Patienten erfolgt hierbei anhand des HPV-Status der Tumore, es ist jedoch fraglich ob für eine mögliche Deeskalation dies der einzige Faktor von Bedeutung ist. Auch in Niedrig-Risiko Gruppen von Patienten können Unterschiede bestehen, wodurch Therapieversagen nach einer deeskalierten Behandlung resultieren kann. Für diese Fälle müssen weitere Optionen entwickelt und bereitgehalten werden. Die Weiterentwicklung prognostischer Modelle und die Einbeziehung weiterer Faktoren kann in Zukunft helfen geeignete Patienten für eine Deeskalation oder spezifischere Therapien zu identifizieren.

Neue Behandlungsstrategien zeichnen sich derzeit insbesondere im Bereich der Modulation von Immuncheckpoints ab. Die Aktivierung des Immunsystems scheint von enormer Bedeutung für den Behandlungserfolg zu sein, da viele Studien zeigen, dass Tumore Immunzellen beeinflussen und sich vor dem Erkennen durch das Immunsystem verbergen. Eine Behandlung durch Immunotherapeutika in Kombination mit konventionellen Methoden wie Chirurgie und Bestrahlung ist vielversprechend und die aktuellen Studien werden zeigen, welche Patientengruppen am meisten profitieren werden.

Neben neuartigen Therapieansätzen sind die Weiterentwicklung diagnostischer Methoden und die Definition geeigneter Tumormarker voranzutreiben, um die Sicherheit der Stratifizierung von Patienten für unterschiedliche Therapiearme zu verbessern und Therapieversagen möglichst frühzeitig erkennen zu können. Die Fortschritte in der Sequenzierungstechnik ermöglichen die Bestimmung des genetischen Hintergrunds eines Tumors. Hieraus können die betroffenen Signalwege identifiziert werden, die Zielstrukturen für molekulare Therapieansätze bilden. Es können hieraus aber auch individuelle Marker abgeleitet werden, die genutzt werden können, um z. B. im Rahmen von Liquid Biopsies während der Tumornachsorge den Therapieverlauf zu überwachen und Wiederauftreten der Tumorerkrankung frühzeitig zu erkennen. Möglicherweise können individuelle genetische Marker in Zukunft auch genutzt werden, um eine Patienten-spezifische Therapiestrategie mit optimaler Wirksamkeit bei minimalen Nebenwirkungen und Langzeitschäden zu ermöglichen. Jedoch steht die klonale Selektion und „genetische Weiterentwicklung“ von Tumorzellen dem gegenüber und eine bessere Kenntnis der molekularen Prozesse während der Karzinogenese, sowie klinischen Studien sind unerlässlich, um die wissenschaftliche Erkenntnis in die klinische Praxis zu bringen.


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