Μελέτη γενετικών πολυμορφισμών μονο-νουκλεοτιδίων (SNP) που αφορούν στο μεταβολισμό της οξαλιπλατίνας σε ασθενείς με κολοορθικό καρκίνο: ανάλυση αναφορικά με την τοξικότητα και την αποτελεσματικότητα: επίδραση του μικροπεριβάλοντος στην εξέλιξη του κολοορθικού καρκίνου και άλλων νεοπλασιών του γαστρεντερικού συστήματος

Abstract

Gastrointestinal malignancies constitute a major cause of morbidity and mortality in the general population. Despite the initial efficacy of chemotherapeutic agents, in most cases cancer cells will develop drug resistance while patients may experience treatment side effects. In the present study we analyze the role of single nucleotide polymorphisms (SNPs) in DNA repair genes in the development of drug resistance and toxicity in colorectal cancer patients, as well as the role of the microenvironment in the resistance development of pancreatic cancer cell lines.Recent data suggest that polymorphisms in DNA repair genes may contribute to patient differences in the activity and toxicity of antineoplastic drugs, including oxaliplatin. The primary objective of this study was to evaluate the relation of ERCC1 (excision repair cross-complementing rodent repair deficiency, complementation group 1) and XD (Xeroderma pigmentosum group D protein) SNPs with tumor response and toxicity in a cohort of patients with colorectal cancer that received chemotherapy with oxaliplatin, irinotecan or 5-fluoropyrimidine base regimes. All patients supplied a peripheral blood sample from which genomic DNA was extracted from PBMCs. A polymerase chain reaction-based restriction fragment length polymorphism (PCR-RFLP) technique was used to determine the genotype of both XPD-751 and ERCC1-118. SNP frequency was correlated with the clinical data. In total, 243 samples patients were analyzed (111 patients received adjuvant therapy and 132 first line treatment for metastatic colorectal cancer).Both genotypes were in allelic equilibrium. There was no correlation of toxicity and survival with the polymorphisms we studied. However, KQ SNP was predictive of improved 5 year survival in patients treated with any kind of adjuvant treatment but not in those treated with oxaliplatin based treatment. This observation should be studied prospectively in a large, homogenously treated population.Caveolin-1 (Cav-1) expression has been correlated with tumor growth and chemotherapy resistance in pancreatic cancer. Furtheron, we explored the significance of Cav-1 expression in pancreatic cancer cells as compared to fibroblasts on cancer cell proliferation and chemoresistance, both in vitro and in vivo, in an immunodeficient mice model. We also aimed to evaluate the immunohistochemical expression of Cav-1 in the epithelial and stromal component of pancreatic cancer tissue specimens. Immunohistochemical staining of poorly differentiated tissue sections showed strong and weak Cav-1 expression in epithelial tumor cells and stromal fibroblasts respectively. Conversely, well differentiated areas were characterized by weak epithelial Cav-1 expression. Cav-1 down regulation in cancer cells resulted in increased proliferation in vitro, but had no impact on chemoresistance and growth gain in vivo. In contrast, reduced expression of Cav-1 in fibroblasts resulted in a growth advantage and chemoresistance of cancer cells when they were co-injected in immunodeficient mice to develop mixed fibroblast/cancer cells xenogtafts. Our results suggest that downregulation of Cav-1 in fibroblasts correlate with increased tumor proliferation rate in vivo and chemoresistance. Further studies are warranted to explore whether targeting Cav-1 in the stroma may represent a novel therapeutic approach in pancreatic cancer.

Οι κακοήθειες του γαστρεντερικού συστήματος αποτελούν σημαντική αιτία νοσηρότητας και θνησιμότητας στο γενικό πληθυσμό. Παρά την αρχική αποτελεσματικότητα των χημειοθεραπευτικών παραγόντων, στην πλειονότητα των περιπτώσεων τα καρκινικά κύτταρα θα εμφανίσουν ανθεκτικότητα στη θεραπεία ενώ οι ασθενείς μπορεί να εμφανίσουν παρενέργειες από τη θεραπεία. Στην παρούσα μελέτη αναλύουμε το ρόλο των γενετικών πολυμορφισμών μόνο-νουκλεοτιδίων (SNPs) σε γονίδια επιδιόρθωσης του DNA, στην ανάπτυξη αντίστασης και τοξικότητας σε ασθενείς με καρκίνο παχέος εντέρου, καθώς και το ρόλο του μικροπεριβάλλοντος στην ανάπτυξη αντίστασης σε κυτταρικές σειρές καρκίνου παγκρέατος. Πρόσφατα δεδομένα υποδεικνύουν ότι πολυμορφισμοί σε γονίδια επιδιόρθωσης του DNA μπορεί να συνεισφέρουν στις διαφορές μεταξύ ασθενών στη δραστικότητα και τοξικότητα αντινεοπλασματικών φαρμάκων, συμπεριλαμβα-νομένης και της οξαλιπλατίνας. Αρχικός σκοπός της παρούσης μελέτης ήταν να αξιολογηθεί η ύπαρξη πολυμορφισμών στα γονίδια επιδιόρθωσης DNA, ERCC1 (excision repair cross-complementing rodent repair deficiency, complementation group 1) και XPD (Xeroderma pigmentosum group D protein) σε σχέση με την ανταπόκριση ασθενών με καρκίνο παχέος εντέρου που έλαβαν θεραπεία με βάση την οξαλιπλατίνα, την ιρινοτεκάνη και τη 5-φθοριοπυριμιδίνη. Για το σκοπό αυτό απομονώθηκε DNA από περιφερικά μονοπύρηνα και χρησιμοποιήθηκε η τεχνική PCR-RFLP (polymerase chain reaction-based restriction fragment length polymorphism) για να καθοριστεί ο γονότυπος των XPD-751 και ERCC1-118 Η ύπαρξη των SNPs συσχετίστηκε αναδρομικά με τα κλινικά δεδομένα του πληθυσμού. Συνολικά αναλύθηκαν δείγματα από 243 ασθενείς (111 έλαβαν επικουρική θεραπεία και 132 θεραπεία πρώτης γραμμής για μεταστατικό καρκίνο του παχέος εντέρου). 232 ασθενείς είχαν επιτυχές RFLP αποτέλεσμα για τον ERCC1 πολυμορφισμό και 146 για τον XPD πολυμορφισμό. Οι δυο γονότυποι ήταν σε απόλυτη ισορροπία αλληλίων. Στο συγκεκριμένο πληθυσμό δεν παρατηρήθηκε συσχέτιση των πολυμορφισμών με την τοξικότητα ή την αποτελεσματικότητα της θεραπείας. Εντούτοις, ο ΚQ πολυμορφισμός, φάνηκε να σχετίζεται με καλύτερη πενταετή επιβίωση σε ασθενείς που έλαβαν οποιαδήποτε μορφή επικουρικής θεραπείας αλλά όχι σε αυτούς που έλαβαν θεραπεία με βάση την οξαλιπλατίνα. Η συσχέτιση του αυτή θα πρέπει να μελετηθεί προοπτικά σε μεγαλύτερο πληθυσμό που θα λάβει όμοια θεραπεία. Η έκφραση της Caveolin-1 (Cav-1) έχει συσχετιστεί με την ανάπτυξη του όγκου και την ανθεκτικότητα στη χημειοθεραπεία στον καρκίνο του παγκρέατος. Περαιτέρω στόχος της μελέτης μας ήταν η διερεύνηση της σημασίας της έκφρασης της Cav-1 στα παγκρεατικά καρκινικά κύτταρα σε σύγκριση με τους ινοβλάστες του στρώματος, στον πολλαπλασιασμό των καρκινικών κυττάρων και την ανάπτυξη χημειοαντίστασης, τόσο in vitro όσο και in vivo, σε μοντέλο ανοσοανεπαρκούς ποντικού. Επιδιώξαμε επίσης να αξιολογήσουμε την ανοσοϊστοχημική έκφραση της Cav-1 στο καρκινικό επιθήλιο και στο στρώμα του όγκου σε ιστολογικά δείγματα καρκίνου παγκρέατος. Η ανοσοϊστοχημική χρώση των πτωχά διαφοροποιημένων τμημάτων ιστού έδειξε ασθενή και ισχυρή έκφραση Cav-1 στα επιθηλιακά κύτταρα του όγκου και στους στρωματικούς ινοβλάστες, αντίστοιχα. Αντίθετα, οι καλά διαφοροποιημένες περιοχές χαρακτηρίστηκαν από ισχυρή επιθηλιακή έκφραση της Cav-1. Η μειορρύθμιση της Cav-1 σε καρκινικά κύτταρα οδήγησε σε αυξημένο πολλαπλασιασμό in vitro, αλλά δεν είχε αντίκτυπο στην χημειοαντοχή και την ανάπτυξη in vivo. Αντίθετα, η μειωμένη έκφραση του Cav-1 σε ινοβλάστες είχε σαν αποτέλεσμα την αυξημένη ανάπτυξη και τη χημειοαντίσταση των καρκινικών κυττάρων όταν ινοβλάστες και καρκινικά κύτταρα ενέθηκαν σε ανοσοανεπαρκείς ποντικούς, για να αναπτύξουν μεικτά ξενομοσχεύματα από ινοβλάστες και καρκινικά κύτταρα. Τα αποτελέσματά μας υποδηλώνουν ότι η μειορρύθμιση της Cav-1 σε ινοβλάστες συσχετίζεται με την ανάπτυξη αυξημένου πολλαπλασιασμού του όγκου και χημειοαντίσταση in vivo. Περαιτέρω μελέτες είναι απαραίτητες για να διερευνηθεί κατά πόσον η στόχευση του Cav-1 στο στρώμα μπορεί να αντιπροσωπεύσει μια νέα θεραπευτική προσέγγιση στην αντιμετώπιση του καρκίνου του παγκρέατος.