Μελέτη και κλινική αξιολόγηση νέων μοριακών δεικτών καρκίνου του μαστού

Abstract

Recent reports have included PALB2 (Partner and localizer of BRCA2) in the growinglist of hereditary cancer genes. PALB2 is located in the chromosome region 16p12.1and consists of 13 exons transcribing approximately 3.5Kb mRNA, which encodes aprotein of 1186 amino acids. Exons 4 and 5 are much larger than all the others (65%of the coding area). Its deleterious mutations confer a moderate breast cancer risk inheterozygotes and Fanconi anemia in biallelic mutation carriers (hence its other name:FANCN) and are rare: 1-2 % of BRCA negative breast cancer patients in mostpopulations. PALB2 protein co-localizes with BRCA2 and BRCA1 in nuclearstructures and enables error-free homologous recombination DNA repair of doublestrandedbreaks. This important contribution could be severely diminished, not onlyby mutations, but also by epigenetic mechanisms such as promoter CpG islandmethylation. In such a case, patients could benefit from therapeutic treatment withPARP inhibitors.The aim of the study was: A) The genetic analysis of the PALB2 gene foridentification of mutations in DNA from peripheral blood samples of patients withfamiliar breast and ovarian cancer B) the expression analysis of PALB2 gene in tissuesamples of patients with sporadic breast cancer for identification of epigeneticsmechanisms that might silence gene’s expression.MethodsFor the genetic analysis of the two large exons of the gene (exon 4 and 5), a PTTnovel methodology was developed (Protein Truncation Test) and for the rest smallexons of the gene the HRMA methodology was applied. The results were confirmed with DNA Sequencing. In addition the gene was also tested for large rearrangementswith MLPA analysis.For the expression analysis of PALB2 gene, pyrosequencing methodology forstudying the DNA methylation of the gene’s promoter and RT- qPCR with a TaqManprobe in the Light Cycler for the quantification of PALB2 mRNA transcripts weredeveloped and validated. Then, there was an effort to confirm the expression resultswith immunohistochemistry (IHC) with a polyclonal PALB2 antibody During genetic analysis of 57 samples (among them 15 samples of medullary breastcancer) the missence mutations Q599R was found in two samples, the synonymousmutation T1100T was found in five samples and an intronic new polymorphism inone sample. The MLPA analysis was negative in all samples. No deleterious PALB2mutation was detected. This was the first study investigating PALB2 mutations in therare medullary breast cancer.During the DNA methylation analysis of the PALB2 promoter all specimens werefound to be negative therefore, rendering DNA methylation as an unlike mechanismfor its expression silencing. In RT-qPCR four samples had no PALB2 expression. Thefact that PALB2 gene was not expressed in four specimens was examined further withimmunohistochemistry experiments. They have shown only cytoplasmic staining ofthe PALB2 protein with no nuclear staining; probably due to defective antibody, thusit was not possible to draw any conclusion for PALB2 protein expression profile ofthose four samples. The average value of the copies was 7,23×104 copies/μg of totalRNA, while the median value was 1,34×104 copies/μg (range 3,51×10 to 1,23×106copies/μg). The results were compared with clinical and histopathological data (tumorsize, grade, lymph node involvement, hormone receptors, C-ERBB2 overexpression)but no significant statistical correlation was found. So far, PALB2 expression does notseem be a promising prognostic and predictive biomarker for sporadic breast cancer.

Πρόσφατες μελέτες συμπεριλαμβάνουν το γονίδιο PALB2 (Partner and localizer ofBRCA2) στην συνεχώς αυξανόμενη λίστα των γονιδίων κληρονομούμενου καρκίνου του μαστού. Εντοπίζεται στη χρωμοσωμική περιοχή 16p12.1 και αποτελείται από 13 εξόνια που μεταγράφουν mRNA περίπου 3,5 Kb που κωδικοποιεί μια πρωτεΐνη 1186 αμινοξέων. Τα εξόνια 4 και 5 είναι αισθητά μεγαλύτερα από όλα τα άλλα (65 % του γονιδίου). Οι παθογνωμικές μεταλλάξεις του προσδίδουν έναν σοβαρό κίνδυνο καρκίνου του μαστού στους ετεροζυγώτες και αναιμία Fanconi στους φορείς διαλληλικών μεταλλάξεων (γι’ αυτό αλλιώς ονομάζεται και FANCN). Οι μεταλλάξεις του είναι σπάνιες και έχουν ανιχνευθεί στο 1-2 % των BRCA αρνητικών γυναικών με καρκίνο του μαστού. Η πρωτεΐνη PALB2 αποτελεί τον συνδετικό κρίκο των BRCA2 και BRCA1 που εντοπίζονται στον πυρήνα και συμμετέχει στην επιδιόρθωση των σπασιμάτων της διπλής έλικας του DNA μέσω του αλάθητου ομόλογου ανασυνδυασμού. Η σημαντική του συνεισφορά θα μπορούσε να περιοριστεί αρκετά,εκτός από την ύπαρξη μεταλλάξεων, εάν επηρεαζόταν από επιγενετικούς μηχανισμούς όπως την μεθυλίωση των CpG νησίδων του υποκινητή. Σ’ αυτή την περίπτωση, οι ασθενείς θα μπορούσαν να ωφεληθούν από θεραπευτική αγωγή μεPARP αναστολείς.Σκοπός της εργασίας ήταν: Α) η πλήρη γενετική μελέτη του γονιδίου PALB2 για την εύρεση τυχόν μεταλλάξεων σε δείγματα DNA περιφερικού αίματος ασθενών με κληρονομούμενο καρκίνο του μαστού και των ωοθηκών Β) η ανάλυση έκφρασης του γονιδίου PALB2 σε δείγματα ιστού ασθενών με σποραδικό καρκίνο του μαστού για τον εντοπισμό τυχόν επιγενετικών μηχανισμών που να εμποδίζουν την έκφρασή του. Μέθοδοι. Για τη γενετική ανάλυση των μεγάλων εξονίων του γονιδίου (εξόνιο 4 και 5)αναπτύχθηκε νέα μεθοδολογία PTT (Protein Truncation Test) ενώ για τα υπόλοιπα μικρά εξόνια του γονιδίου εφαρμόστηκε μεθοδολογία HRMA. Τα αποτελέσματα επιβεβαιώθηκαν σ’ όλα τα δείγματα με την μεθοδολογία DNA Sequencing που είχε αναπτυχθεί από την ομάδα μας. Επιπλέον, το γονίδιο ελέγχθηκε και για μεγάλες γενωμικές αναδιατάξεις με την μέθοδο MLPA. Για την ανάλυση έκφρασης του γονιδίου PALB2, αναπτύχθηκαν και επικυρώθηκαν μεθοδολογίες pyrosequencing για την μελέτη μεθυλίωσης του υποκινητή του γονιδίου και RT-qPCR με ανιχνευτή TaqMan στο Light Cycler για την ποσοτικοποίηση τωνPALB2 mRNA μεταγράφων. Απομονώθηκε RNA από 91 καρκινικά δείγματα (και 4 φυσιολογικά) και παράχθηκε cDNA. Στην συνέχεια έγινε προσπάθεια επιβεβαίωσης των αποτελεσμάτων έκφρασης με PALB2 πολυκλωνικό αντίσωμα με την μέθοδο της ανοσοϊστοχημείας (IHC).Αποτελέσματα – Συμπεράσματα γενετικής ανάλυσης PALB2 γονιδίου. Κατά τη γενετική ανάλυση 57 δειγμάτων (ανάμεσά τους 15 με μυελοειδή καρκίνο του μαστού) βρέθηκε σε δύο δείγματα η παρανοηματική μετάλλαξη Q599R, σε πέντε η συνώνυμη μετάλλαξη Τ1100Τ και σε ένα μια νέα ιντρονική μετάλλαξη. Όλες θεωρούνται πολυμορφισμοί και δεν ανιχνεύθηκε παθογνωμική μετάλλαξη. Η MLPAανάλυση απέβηκε αρνητική σ’ όλα τα δείγματα. Η μελέτη αυτή είναι η πρώτη καταγεγραμμένη PALB2 γενετική ανάλυση στον σπάνιο υπότυπο των μυελοειδών καρκινωμάτων μαστού.Αποτελέσματα – συμπεράσματα έκφρασης PALB2 γονιδίου. Κατά τη μελέτη μεθυλίωσης του υποκινητή του γονιδίου δε βρέθηκε κανένα δείγμα που να είναι μεθυλιωμένο, συνεπώς η μεθυλίωση του DNA δεν φαίνεται να είναι ένας πιθανός μηχανισμός αποσιώπησης του γονιδίου. Κατά την ανάλυση έκφρασης με RTqPCR,4 δείγματα από τα 91 δεν εμφάνισαν έκφραση. Το γεγονός αυτό διερευνήθηκε περαιτέρω με πειράματα ανοσοϊστοχημείας. Κατέδειξαν μόνο κυτταροπλασματική χρώση της PALB2 πρωτεΐνης και καθόλου πυρηνική όπως αναμενόταν γεγονός που πιθανόν οφείλεται σε ελαττωματικό αντίσωμα και συνεπώς δεν μπορούσε να εξαχθεί συμπέρασμα για τον λόγο μη έκφρασης του γονιδίου. O μέσος όρος των αντιγράφων ήταν 7,23×104copies/μg ολικού RNA, ενώ η μέση τιμή ήταν 1,34×104copies/μg(εύρος 3,51×10 to 1,23×106copies/μg). Έγινε προσπάθεια συσχέτισης των επιπέδωνPALB2 mRNA με τα κλινικά και ιστοπαθολογικά χαρακτηριστικά των όγκων που αναλύθηκαν (μέγεθος όγκου, βαθμός, λεμφαδένες, μετάσταση, ορμονικούς υποδοχείς, C-ERBB2 έκφραση) ωστόσο δεν βρέθηκε κάποιος στατιστικά σημαντικός συσχετισμός. Δεν φαίνεται λοιπόν να αποτελεί η PALB2 έκφραση καλό προγνωστικό και προβλεπτικό δείκτη.