Femke Verhees

Hoewel de incidentie van tabak gerelateerde kanker de afgelopen twee decennia is afgenomen, vanwege een afname van de prevalentie van roken in de meeste welvarende landen, is er een toename van HPV-geassocieerde orofaryngeale plaveiselcelcarcinoom (OPSCC). Meer specifiek is de prevalentie van HPV in OPSCC gestegen van 21.4% in 2004 naar 50% in 2011 in het Maastricht Universitair Medisch Centrum. Er is al enige tijd een HPV vaccin beschikbaar, dat niet alleen de incidentie van baarmoederhalskanker kan verminderen, maar ook van HPV-geassocieerd hoofd-hals plaveiselcelcarcinoom (HNSCC). In Nederland is het HPV vaccin sinds 2010 beschikbaar voor meisjes en sinds 2022 voor jongens, voor beiden vanaf tien jaar. Om de potentiële voordelen van HPV-vaccinatie te maximaliseren, is het noodzakelijk om de vaccinatiegraad zo hoog mogelijk te krijgen. Daarom is het belangrijk dat patiënten en zorgverleners op de hoogte zijn van het humaan papillomavirus, de associatie van het virus met kanker en de beschikbaarheid van een HPV-vaccinatie. Tot nu toe was het onduidelijk wat de kennis is over de rol van HPV bij OPSCC onder de algemene bevolking en huisartsen in Nederland.

Hoofdstuk 2 toont de resultaten van het onderzoek naar de bekendheid van HPV-geassocieerde OPSSC onder een representatieve steekproef van de Nederlandse bevolking. 30.6% van de deelnemers had gehoord van HPV en slechts 29.9% van deze deelnemers wist van het verband tussen HPV en OPSCC. 49.7% van de deelnemers wist dat er een HPV vaccin beschikbaar is. De resultaten van dit onderzoek geven aan dat het publieke bewustzijn van HPV en de associatie met OPSCC ontbreekt. Het bewustzijn over HPV, het HPV vaccin en de link van HPV met OPSCC was groter bij vrouwen en suggereert dat deze kennis voornamelijk te danken is aan de kennis over de rol van HPV bij de ontwikkeling van baarmoederhalskanker. Een groter bewustzijn van de rol van HPV-infectie bij OPSCC is nodig om de vaccinatiegraad te verhogen, bij vrouwen maar vooral ook bij mannen.

Het besef van het verband tussen HPV en OPSCC is veel hoger onder de huisartsen in Nederland (72%), maar meer dan een kwart van hen is niet op de hoogte van HPV als oorzakelijke factor voor OPSCC. De resultaten in hoofdstuk 3 laten zien dat huisartsen zich maar beperkt bewust waren van geslacht, leeftijd en prognose van patiënten met HPV geassocieerde OPSCC. Slechts 35.5% van de deelnemende huisartsen wist dat HPV geassocieerde OPSCC patiënten vaker mannelijk zijn en iets meer dan de helft van de deelnemers wist dat deze patiënten over het algemeen jonger zijn. Interventies om het bewustzijn van HPV en de associatie ervan met niet-baarmoederhalskanker te vergroten, moeten worden overwogen, wat zou kunnen helpen om de vaccinatiegraad van HPV en een eerdere diagnose van deze ziekte te vergroten, wat kan leiden tot een betere overleving.

HPV vaccinatie en een groter bewustzijn van HPV gerelateerde OPSCC zijn mogelijkheden om de prognose van deze kanker te verbeteren. De meeste HPV positieve tumoren hebben een gunstigere prognose in vergelijking met HPV negatieve tumoren, maar een subgroep van HPV positieve tumoren heeft een minder gunstige prognose met een groter risico op recidief van de ziekte of het ontwikkelen van een tweede primaire tumor. Om de prognose van HNSCC patiënten te verbeteren, zijn nieuwe therapeutische strategieën nodig. Er zijn verschillende cellulaire signaalroutes (pathways) waarbij de deregulatie een rol speelt bij de ontwikkeling van HPV positieve en -negatieve HNSCC en dus mogelijke doelwitten kunnen zijn bij de behandeling van HNSCC. Daarom hebben we onderzocht of medicatie gericht op enkele van de belangrijkste signaalroutes (pathways) de behandeling kan verbeteren.

Omdat HNSCC geassocieerd is met activering van de PIPK/Akt/mTOR signaalroute (pathway) en ook met deregulering van de celcyclus, hebben we de in vitro antiproliferatieve effecten van verschillende PIPK/Akt/mTOR remmers (alpelisib, buparlisib en gedatolisib) en CDK4/6 remmers (palbociclib en ribociclib) onderzocht in HPV positieve en -negatieve HNSCC cellijnen (hoofdstuk 4). Daarnaast hebben we de remmers vergeleken met het groei remmende effect van cisplatine, de huidige, meest gebruikte chemotherapeutische behandelingsoptie bij HNSCC. PIPK remmers en CDK4/6 remmers bleken hun respectieve signaalroutes en HNSCC celgroei in vitro efficiënt te remmen, de laatste alleen in HPV negatieve cellijnen. Terwijl PIPK remming vooral apoptose induceert en het cellulaire metabolisme remt, leidt CDK4/6 remming vooral tot het stoppen van de celcyclus. Verder onderzoek moet uitwijzen of (een combinatie van) deze remmers effectieve therapeutische middelen kunnen zijn voor HNSCC patiënten.

Een andere mogelijke therapeutische optie voor HNSCC is het antivirale middel Cidofovir (CDV), een middel dat zich richt op DNA virussen die coderen voor hun eigen DNA polymerase. Naast directe antivirale effecten in DNA virussen heeft CDV ook antiproliferatieve eigenschappen aangetoond tegen HPV positieve en HPV negatieve maligniteiten in vitro en in vivo. Het moleculaire mechanisme dat ten grondslag ligt aan de werkzaamheid van CDV wordt niet volledig begrepen, aangezien HPV de DNA polymerase van de gastheer gebruikt voor replicatie. Daarom werden in hoofdstuk 5 de antiproliferatieve effecten van CDV onderzocht in HPV positieve en HPV negatieve HNSCC cellijnen en de normale orale keratinocyten cel (NOK) cellijn. We onderzochten of het antiproliferatieve effect werd veroorzaakt door een verschil in reactie op DNA schade. CDV remde de celgroei van alle HPV positieve en -negatieve HNSCC cellijnen. Behandeling met CDV veroorzaakte DNA schade door middel van DNA-dubbelstrengsbreuken (DSBDs) en als gevolg daarvan werd de signaalroute voor DNA schade geactiveerd. Er was meer DNA schade zichtbaar in de HPV positieve cellijnen die de sterkste remming vertoonden in vergelijking met de HPV negatieve cellijnen die significant minder remming door CDV vertoonden. CDV behandeling resulteerde in ophoping van cellen in de G2/M-fase, maar apoptose leek niet op te treden. Onze resultaten wijzen eerder op het optreden van een mitotische catastrofe.

Na een HPV infectie kan het virus in zijn episomale vorm blijven, of het HPV genoom wordt uiteindelijk geïntegreerd in het genoom van de gastheercel. Tot nu toe is er weinig bewijs dat virale integratie invloed kan hebben op de prognose en het is onduidelijk of er een biologisch gevolg is van virale integratie. Daarom identificeerden we in hoofdstuk 6, door het vergelijken van HPV positieve OPSCC met episomaal of geïntegreerd virus met behulp van mRNA microarray-expressieprofilering, een unieke signatuur van differentieel tot expressie gebrachte menselijke mRNA's in relatie tot de virale fysieke toestand. De tumoren met virale integratie vertoonden gedereguleerde expressie van genen die betrokken zijn bij metabole routes, waaronder vaak opgereguleerde expressie van Aldo-keto-reductase NCN en/of NCP (AKRNCN en AKRNCP). Overlevingsanalyse van 141 extra immuungekleurde OPSCC (HPV positief en HPV negatief) toonde ongunstige overlevingspercentages voor tumoren met opgereguleerde AKRNCN of AKRNCP.

Als deze resultaten in grotere onderzoeken zouden kunnen worden bevestigd, dan zouden AKRNCN en AKRNCP kunnen worden opgenomen in OPSCC voorspellingsmodellen, onafhankelijk van de HPV status. Groepen met een laag risico (bijvoorbeeld HPV positieve OPSCC tumoren zonder AKRNC upregulatie) zouden dan potentieel kunnen profiteren van de-intensivering van behandelprotocollen, terwijl groepen met een gemiddeld en hoog risico zouden kunnen worden geselecteerd voor andere therapeutische opties, zoals remmers van de PIPK- en NRF2-signaalroutes, waaronder AKRNC.

Impact

The results of the first study of this thesis show that there is a lack of knowledge among the Dutch population about the role of HPV in oropharyngeal cancer. In addition, only 49.7% of the study population knew of the existence of an HPV vaccine, despite the current vaccination programme against HPV related cervical and oropharyngeal cancer. If the knowledge about the role of HPV in the development of oropharyngeal cancer and the role of the HPV vaccine in the protection against these cancer types increases, hopefully the vaccination grade will increase with a decrease of HPV related cancers in the future. The results of our study have therefore been used for the national ‘Make Sense Campaign’ (see attachment), which is a yearly initiative from the Dutch Working Group on Head and Neck Tumors (NWHTT), in order to create more awareness about head and neck cancer among the Dutch population and in this specific case about HPV related oropharyngeal cancer.

General practitioners (GPs) in The Netherlands are relatively well aware of HPV as a causative factor for oropharyngeal cancer, but there is a gap in knowledge on the characteristics of patients at risk for HPV associated oropharyngeal cancer. Further education on these subjects could improve disease recognition and thereby early treatment and patient survival. The GPs who participated in this study received a fact sheet with information about HPV and the role of HPV in oropharyngeal cancer. In addition, the study results have also been published as an infographic in the Dutch journal ‘Huisarts & Wetenschap’ (designed by Studio Wiegers, see attachment). As a consequence, we expect that the knowledge about HPV and oropharyngeal cancer among GPs in the Netherlands will increase, which will contribute to an earlier recognition of patients with head and neck cancers and to an earlier refer for further diagnosis and treatment.

In addition, there is a need to improve treatment for HNSCC, as the 5-year overall survival rate is still around 40-50%. In contrast to some other types of cancer, improving treatment for head and neck cancer remains a challenge because HNSCC is a heterogenous disease. Nevertheless, recently some promising targetable pathways for new therapeutic approaches have been identified. We tested several PIPK pathway- and CDK4/6 inhibitors for their efficacy to inhibit cell growth in HPV positive and negative head and neck cancer cell lines. The results of these studies were promising and may stimulate further research to bring these substances into clinical practice. Furthermore, it should be tested whether or not it may be useful to combine these agents with each other as well as with radiotherapy.

We also tested the antiviral agent Cidofovir and showed that the working mechanism is different than supposed until now. Treatment resulted in DNA damage and mitotic catastrophe in the head and neck cancer cell lines, independent of HPV status. This mechanism is also seen in radiotherapy. The results of this thesis were published in high impact scientific journals and when possible as open access articles in order to create transparency and to target a broad audience. The results have also been shared through presentations at (inter)national congresses, for example at the International Academy of Oral Oncology World Congress (2019, Rome) and the International Symposium on HPV-infection in Head and Neck Cancer (2022, Amsterdam).

Earlier research has addressed that, in general, HPV positive tumors have a far more favourable prognosis than HPV negative tumors. However, the presence of HPV in tumor cells does not predict outcome in the individual patient. A subgroup of HPV positive patients shows a less favorable prognosis with a greater risk of recurrence or development of a second primary tumor. Therefor de-intensification of treatment for HPV positive tumors has not been possible until now and the treatment of these two different subtypes of HPV positive cancers is still identical while the intensity of treatment is linked to the severity of side effects and loss of quality of life. A possible mechanism leading to differences in biological behaviour of different HPV positive tumors is viral genomic integration. However, very little is known about this until now. We have shown that oropharyngeal cancer with HPV integration show an altered expression of genes involved in cell metabolism, resulting in upregulation of the enzyme AKRNC. These tumors with increased expression of AKRNC show an unfavourable prognosis. With this insight we’ve delivered an additional potential factor for identifying HPV positive tumors in which treatment de-intensification can be applied. However, these results have to be confirmed in a larger group of patient. Furthermore, for tumors with an unfavourable prognosis a potential new therapeutic agent, AKRNC inhibitors, has been identified. This offers the possibility to start new (pre) clinical studies.

Make Sense Campaign

HPV and throat cancer

Recently, it has become clear that, in addition to smoking and alcohol consumption, human papillomavirus (HPV) is also a risk factor for the development of head and neck cancer, and in particular throat cancer. An HPV infection is a sexually transmitted disease. Frequent sexual contact and oral sex are risk factors for HPV related throat cancer. Recent studies in the United States show that HPV related throat cancer appears to be more common than HPV related cervical cancer. Furthermore, patients with this form of throat cancer are more often male than female, are in relatively good health and do not smoke and/or drink excessively alcohol. Throat cancer occurs in the back of the throat, tongue or tonsils.

HPV vaccine for boys and girls

Since 2009, the HPV vaccine has been available in the Netherlands from the National Immunization Program for girls from 13 years of age. Since then, knowledge about HPV as a risk factor for cervical cancer among the population has increased. However, this did not translate into a high vaccination coverage: in 2019, only 53% of 13-year-old girls have been vaccinated. Since 2022, the HPV vaccine has also been available for boys. Girls and boys can be vaccinated with this vaccine from the age of nine.

Knowledge of HPV among the population

The percentage of the general population that is aware of HPV as a risk factor for throat cancer was unknown until now. For this reason we recently conducted a survey which revealed that 30.6% of those surveyed had heard of HPV. And 29.2% of those surveyed who had previously heard of HPV knew that HPV is a risk factor for throat cancer. That is only 11% of all respondents! We then also asked whether or not people were aware of the HPV vaccine: 49.7% indicated that they were aware of this vaccine. We can therefore conclude that only a limited percentage of people knows that HPV is a risk factor for the development of throat cancer. Also, there was little knowledge about the availability of the HPV vaccine for boys and girls from 9 years old. It is therefore important that the Dutch population becomes more aware of the risks of HPV: for women the risk of developing cervical cancer and for men and women the risk of developing throat cancer. It is also essential that people are aware that the HPV vaccine can protect against these cancers. With increasing knowledge, we expect that more girls and boys will be vaccinated, which will finally lead to a decrease in incidence of these diseases.

Knowledge of HPV among General Practitioners (GPs)

In addition to a higher vaccination coverage, we also want a higher cure rate for HPV related throat cancer. Because the chance of recovery increases if patients are treated as soon as possible, it is important that GPs are aware of this form of throat cancer. In this way they can search for symptoms of the disease in a more targeted way and interpret them better/faster. That is why we also conducted a survey among the GPs in the Netherlands. The majority (72%) of GPs were found to be aware of HPV as a risk factor for throat cancer. 35% of the GPs knew that HPV related throat cancer is more common in men and 50% were aware that this form of throat cancer occurs at a relatively younger age. These results of the survey may be a result of the fact that a GP sees relatively few patients with throat cancer. Treatment for patients with head and neck cancer in the Netherlands is centralized. This means that specialists in the centres see large numbers of patients every year. With more than 12,000 GPs in the Netherlands and just over 3,000 new patients with head and neck cancer every year, a general practitioner only sees a patient once every four years. And the group of patients with HPV related throat cancer is even smaller. We therefore find it essential that specialists actively share their knowledge with GPs. We have attempted to raise awareness of HPV related throat cancer among primary care physicians by conducting our survey and sending them the latest information on the subject. Overall, GPs are relatively well aware of HPV as a risk factor for throat cancer. Detailed knowledge, for example that the disease is more common in younger men who do not smoke and/or drink alcohol excessively, can still be improved. Hopefully, our research and the information sent will contribute to an increase in this specific knowledge.

Conclusions

Not enough people in the Netherlands know that HPV is a risk factor for developing throat cancer. GPs are relatively well informed about HPV as a risk factor for throat cancer. Detailed knowledge, for example that the disease is more common in younger men who do not smoke and/or drink alcohol excessively, can still be improved.

Drs. F. Verhees, ENT specialist Maastricht UMC+
Also on behalf of the research group: drs. I. Demers, prof. E.J.M. Speel and prof. B. Kremer

Infographic Huisarts & Wetenschap