alterazioni genomiche e sottotipi molecolari di cancro gastrico negli asiatici

alterazioni genomiche e sottotipi molecolari di cancro gastrico negli asiatici
Abstract
cancro gastrico (GC) è una malattia altamente eterogenea, ed è la seconda causa di morte per cancro nel mondo. chemioterapie comuni non sono molto efficaci per GC, che spesso si presenta come una malattia avanzata o metastatica alla diagnosi. Le opzioni di trattamento sono limitate, e la prognosi per avanzati GC è scarsa. Il paesaggio di alterazioni genomiche in GC è stato recentemente caratterizzato da numerosi programmi genoma del cancro internazionali, tra cui gli studi che si sono concentrati esclusivamente su GC negli asiatici. Questi studi hanno identificato come principali mutazioni del driver ricorrente e ha fornito nuove intuizioni l'eterogeneità mutazionale e profili genetici di GC. L'analisi dei dati di espressione genica da parte del Cancer Group Asian Research (ACRG) ulteriori scoperte quattro sottotipi molecolari distinti con caratteristiche cliniche ben definite e le loro intersezioni con alterazioni genetiche attuabili a cui mirate agenti terapeutici sono o già disponibili o in fase di sviluppo clinico. In questo articolo, passiamo in rassegna il progetto ACRG GC. Discutiamo anche le implicazioni dei risultati genetici e molecolari provenienti da varie GC studi di genomica per quanto riguarda lo sviluppo di diagnosi più precise e approcci terapeutici per GC.
Parole
cancro gastrico Cancer Genome sottotipizzazione molecolare driver eterogeneità oncogenici terapia mirata Sfondo
cancro gastrico (GC) è il quarto cancro più comune e la seconda causa di morte per cancro nel mondo [1, 2]. Sebbene GC incidenza è diminuita nel mondo sviluppato nel corso degli ultimi decenni, l'incidenza nei paesi in via di sviluppo, in particolare nei paesi asiatici, continua a salire. Ogni anno, quasi un milione di nuovi casi sono diagnosticati, e 72.000 persone muoiono di GC. cancro gastrico in Cina da sola rappresenta oltre il 40% di tutti i nuovi casi in tutto il mondo, e il tasso di mortalità in Cina è molto più elevata rispetto alla media mondiale [3-5]. L'incidenza GC si prevede di aumentare costantemente nel corso dei prossimi 40 anni in Cina come l'invecchiamento della popolazione.
Tumori gastrici mostrano elevata eterogeneità e diverso patobiologia attraverso geografiche regioni, etnie, e generi, che probabilmente riflettono le diverse eziologie che portano allo sviluppo GC [6, 7]. GC è tradizionalmente classificata in due principali sottotipi istologici, diffuso e intestinale, sulla base di posizioni anatomiche alle regioni prossimali e dello stomaco distale, rispettivamente. Intestinal GC sono spesso associati con Helicobacter pylori
infezione, alimentazione scorretta, e il fumo di tabacco, che sono comuni nello sviluppo di paesi asiatici [7]. D'altra parte, diffuse GC tendono ad essere associati ad anomalie genetiche [6]. La maggior parte dei casi GC nei paesi sviluppati sono diagnosticati come il sottotipo diffuso, mentre la maggior parte dei casi nei paesi asiatici appartengono al sottotipo intestinale [6]. L'eterogeneità del GC è ulteriormente riflessa dalla mancanza di opzioni di trattamento universalmente accettati in tutto il mondo. Diversi paesi tipicamente adottano differenti regimi di trattamento, e sono proposti diversi schemi di classificazione per GC [6, 7].
Nel corso degli ultimi decenni, gli sforzi per migliorare gli esiti clinici per i pazienti CG, come ad esempio la diagnosi precoce attraverso il programma nazionale di screening e chirurgia radicale, hanno migliorato la prognosi di GC in Giappone e Corea, dove una incidenza elevata GC garantisce un programma di screening a livello nazionale [6]. Attualmente, la resezione chirurgica completa rappresenta l'unica potenziale trattamento curativo per GC in fase iniziale. Tuttavia, la maggior parte dei pazienti GC presentano malattie avanzate alla diagnosi in Cina e in altri paesi in via di sviluppo che non dispongono di una infrastruttura sanitaria avanzata, in particolare nelle zone rurali. Nonostante gli sforzi di standardizzazione in trattamento, chemioterapia e la radioterapia non sono migliorate in modo significativo il tasso di sopravvivenza a 5 anni per i pazienti con avanzati (stadi III e IV) malattie [1, 8]. Questa mancanza di progressi significativi nella chemioterapia e la radioterapia non è del tutto sorprendente in quanto queste terapie sono in genere indiscriminata nella loro attività contro cellule proliferanti; Inoltre, queste terapie sono stati sviluppati senza alcuna considerazione di eterogeneità cancro. GC individuali hanno dimostrato elevata eterogeneità, sia a istologici e livello molecolare, in studi di genomica. Questa eterogeneità indubbiamente gioca un ruolo importante non solo nella progressione della malattia, ma anche nella risposta alla terapia e successiva comparsa di resistenza. Per esempio, in una sottopopolazione di pazienti con CG recettori Erb-B2 tirosina chinasi 2 (ERBB2
) di amplificazione, l'aggiunta di trastuzumab standard 5-fluorouracile e platino chemioterapia ha migliorato significativamente la sopravvivenza globale [9]. Questa scoperta sottolinea l'importanza di, così come la necessità di una, la caratterizzazione molecolare e subtyping di GC per sviluppare le opzioni di trattamento più sicuri e più efficaci.
Recente sequenziamento di prossima generazione e profilo di espressione genica studi sul GC hanno iniziato a stabilire un approccio globale paesaggio di alterazioni genomiche. Essi hanno inoltre identificato una serie di driver genetiche attuabili come bersagli farmacologici o biomarker diagnostici. Inoltre, la combinazione di espressione genica globale profilazione con dati clinici longitudinali ha definito sottotipi molecolari clinicamente rilevanti di GC. In questo articolo, discuteremo il progetto GC asiatico Cancer Research Group (ACRG) e mettere in evidenza i risultati significativi e intuizioni molecolari che possono essere utilizzati per lo sviluppo di terapie mirate più efficaci e approcci diagnostici precisi per GC.
Alterazioni genomiche in GC negli asiatici
Per analizzare la base genomica e sottostante eterogeneità genetica di GC, il ACRG selezionato una coorte GC-arricchita diffuso da Samsung Medical center, Corea. Il ACRG poi eseguito tutto il sequenziamento del genoma (WGS) su 49 casi di tumori in stadio avanzato (stadio IV, 19 casi; fase III, 29 casi; e fase II, 1 caso) con il contenuto delle celle di alta tumorali e campioni di sangue periferico corrispondenti [10 ]. Trentuno campioni tumorali sono state diffuse, e 18 sono stati intestinale, stabili microsatelliti (MSS) GC
. Profonda WGS identificato alterazioni genetiche e ulteriormente rivelato l'eterogeneità mutazione e le differenze tra le diffuse e intestinali sottotipi di GC, fornendo una base molecolare per la loro diverse patobiologia e la prognosi. Il numero di varianti somatiche nell'individuo genoma del cancro varia, che vanno da 172 a 38.328, con una media di 9036 varianti per tumore. Un totale di 4528 mutazioni somatiche nel 2553 geni sono stati rilevati, con 384 geni mutati in almeno due tumori. L'analisi dei geni mutati significativamente confermati mutazioni conosciute in GC che erano stati precedentemente individuati, come la proteina tumorale 53 (TP53
), AT-ricchi 1A dominio interattivo (ARID1A
), fattore di crescita trasformante beta recettore 2 (TGFβR2
), e caderina 1 (CDH1
). L'analisi ha anche scoperto nuovi geni mutati in modo significativo, tra cui spectrin repeat-contenenti, nucleare busta 1 (SYNE1
; n
= 10, 20%) e proteasi transmembrana, serina 2 (TMPRSS2
; n
= 3, 6%) in questo gruppo coreano [10]. Il significato biologico della
SYNE1 e TMPRSS2
mutazioni nel GC resta da esplorare sperimentalmente e clinicamente. Recurrent SYNE1
mutazioni sono stati identificati nel glioblastoma multiforme (GBM) tumori [11]. SYNE1
il polimorfismo è associata con invasivo rischio di cancro ovarico epiteliale [12]. È interessante notare che la successiva analisi di associazione di mutazioni somatiche e cambiamenti di espressione genica in GBM identificato SYNE1
come un importante nodo; SYNE1
mutazioni hanno effetti drastici sulla espressione dei geni 543, tra cui mancata corrispondenza di riparazione geni MutS omologo 6 (MSH6
) e MutL omologo 1 (MLH1
). I loro effetti sono secondo solo agli effetti delle mutazioni isocitrate deidrogenasi 1 (IDH1
) [13]. analisi clonale delle variazioni somatiche rivelato che il sottotipo intestinale di GC ha significativamente più alta ploidia e clonalità rispetto al sottotipo diffuso [10]. La clonalità basso osservato nel sottotipo diffuso del GC indica la presenza di una notevole eterogeneità intra-tumorale, che ha implicazioni cliniche per la comparsa di resistenza ai farmaci. I risultati forniscono anche una spiegazione plausibile per la prognosi infausta del sottotipo diffuso di GC. L'eterogeneità intra-tumorale e clonalità in GC sono stati anche dimostrato in uno studio profilo genomico dei pazienti GC in Cina del Nord che includevano i dati WGS di due pazienti GC, ciascuno con tre tumori primari e due corrispondenti linfonodi metastatici [14].
il sottotipo intestinale di GC mostra anche le variazioni più strutturali rispetto al sottotipo diffuso [10]. Tali cambiamenti includono la fusione genica, traslocazione, e le variazioni del numero di copie (CNV). Acil-CoA-dominio di legame contenenti 5-zinc finger homeobox E-box-binding 1 (ACBD5
-ZEB1
), WD-repeat contenenti proteine ​​52 (WDR52
) -TGFβR2
, Sine fattore Oculis-binding protein omologo-mesenchimale-epiteliale di transizione (SOBP
-MET
), e l'allattamento-elevata proteina 1 (LACE1
) -MET
fusioni sono state confermate da reazione a catena della polimerasi di trascrizione inversa- (RT-PCR) e Sanger sequenziamento. La sovraespressione del recettore del fattore di crescita epidermico (EGFR
), MET
e ErbB2
amplificazioni sono stati convalidati da entrambi ibridazione fluorescente in situ e immunoistochimica. Questi cambiamenti genetici sono stati in gran parte rispettati in TP53
sfondo -mutant, e si escludono a vicenda. In generale, le cellule tumorali del sottotipo diffuso hanno meno alterazioni genetiche e sono per lo più diploide. Mutazioni in CDH1
, catenina alfa-1 (CTNNA1
), o fosfatidilinositolo-4,5-bisfosfato 3-chinasi, subunità alfa catalitica (PIK3CA
) sono anche noti per essere associati con il sottotipo diffuso GC ereditaria [10]. L'elevato carico di mutazioni e conseguenti neo-antigeni sono implicati nella risposta immunitaria tumorale [15]. D'accordo, sono stati identificati amplificazioni ricorrente morte programmata-ligando (PD
-L
) 1
e PD
-L2
gene, in particolare nei virus positivo di Epstein-Barr (EBV +) GC intestinale [16]. Questa possibilità è molto interessante dal punto di vista medico, e ha implicazioni significative per lo sviluppo di immunoterapia efficace per GC. Tuttavia, una recente analisi retrospettiva dei dati di profilazione oltre 1000 di espressione genica GC ha dimostrato che GC nei paesi occidentali e asiatici si differenziano per le loro firme risposta immunitaria. GC nei paesi occidentali, che sono più spesso del sottotipo diffuso, sono associati con un arricchimento di cellule T tumorali infiltranti [17]. Sebbene i risultati di questo grande studio retrospettivo sono interessanti, essi devono essere convalidati attraverso studi prospettici che sono specificamente progettati per confrontare gli effetti geografiche. Il continuo sviluppo di inibitori di checkpoint del sistema immunitario, la morte programmata 1 (PD-1) e PD-L1 anticorpi monoclonali, in GC contribuirà a definire come le alterazioni genomiche influenzare la risposta immunitaria tumorale.
L'analisi percorso a base mostra che si verifichino mutazioni ricorrenti in vari adesione cellulare, guida degli assoni, e percorsi fattore di crescita trasformante β (TGFβ) [10]. TGFβ segnalazione regola la proliferazione delle cellule e sopprime la risposta immunitaria, e mutazioni in questo percorso sono anche identificato altri studi genomici GC [14, 18]. E 'interessante che TGFβR2
mutazioni identificate dal ACRG non sono mutazioni inattivanti [10]. Il significato del ricorrente TGFβR2
alterazioni genetiche nel contesto di immunoterapia deve essere valutata ulteriormente. Axon molecole di orientamento sono implicati nella regolazione della migrazione cellulare e apoptosi nel cancro [19]. Le mutazioni di queste molecole sono state precedentemente osservate in adenocarcinoma duttale del pancreas [20]. In questa coorte GC coreano, mutazioni percorso di orientamento degli assoni in efrine, netrins, semaforine, e fessure erano altamente prevalenti e osservato nel 59% (n = 29
) dei tumori analizzati [10]. Mutuamente esclusivi mutazioni nei efrine e fessura glicoproteina /recettore rotonda (SLIT /ROBO) geni pathway indicano che sono mutazioni del driver nello sviluppo del cancro. L'inattivazione di fenditura omologo 2 (SLIT2
) da RNA interference (RNAi) promuove la crescita cellulare GC che è mediato attraverso l'attivazione della proteina chinasi B /catenina, beta 1 (AKT /CTNNB1) di segnalazione [21]. Il percorso di segnalazione assone guida è un potenziale bersaglio terapeutico cancro
. Altri studi di genomica di GC
Come riassunto nella tabella 1, una lista crescente di studi di genomica, tra cui il progetto ACRG, sono state effettuate in modo indipendente [10, 14, 16-18, 22-31]. La maggior parte di questi studi si sono concentrati sul GC in Corea [10, 17, 22-25], la Cina [14, 17, 18, 26], Singapore [17, 22, 27], e in Giappone [28], che riflette il medico significato di GC in questi paesi. I risultati molecolari di questi studi confermano l'eterogeneità genetica della GC. Hanno anche identificare un insieme comune di alterazioni genetiche, come CDH1
e Ras famiglia omologo membro A (RhoA
) mutazioni, che sono associati con il sottotipo diffuso di GC da diverse regioni geografiche, indicando che i tumori condividono un origine genetica comune. Come CDH1
e motilità cellulare RhoA
regolare, le mutazioni in questi geni offrono una base meccanicistica del fenotipo altamente maligna delle cellule scarsamente differenziate, tra cui l'infiltrazione di primo piano e induzione stromale in GC diffuse. Questi risultati genomici sono coerenti con le osservazioni che il sottotipo diffuso di GC è associato con anomalie genetiche, e alcuni di questi sono ereditari. D'altra parte, il sottotipo intestinale di GC è più associato con factors.Table ambientale 1 Sintesi degli studi genomici sul cancro gastrico (GC)
riferimento
dimensione del campione
etnica

Istologia (tipo di Lauren)
piattaforma tecnologica
sottotipo molecolare
intestinale
Diffuse
misto

Non specificato
WES
WGS
RNA-Seq
SNP /copiare il numero di microarray
sequenziamento mirato
espressione genica microarray
metilazione del DNA profiling
[10]
49 (MSS solo)
coreano 18
31
0
0
√
NA
[14]
294
Northern Cinese
139
155
0 0

√
√ √

alta clonalità e bassa clonalità
[16]
75
asiatico 196
69
19
11
√
√ √

√ √

EBV +, MSI, GS, e CIN
220
non asiatici [17]
890
asiatico
0
0 0

1016
√
NA
126
non asiatici [18]
100

• L'espressione delle proteine ​​associate alla resistenza multifarmaco e la loro relazione alla chemioterapia postoperatoria individualizzato in gastrica cancer
• L'assenza di Helicobacter pylori resistente alle alte tetraciclina genotipo 16S rDNA AGA926-928TTC nei campioni bioptici gastrici di pazienti dispeptici di una città all'interno di San Paolo, Brasile