Επιγενετικές μεταβολές με προγνωστική και προβλεπτική σημασία στο cell-free DNA (cfDNA) ασθενών με πρώιμο και προχωρημένο καρκίνο του στομάχου

Abstract

Gastric cancer is one of the most common cancers in the world. The average age of diagnosis is 69 years and the 5-year overall survival at any stage, is less than 30%. The outcome of advanced gastric cancer remains unfavorable. Its etiology is multifactorial. Dietary habits and H. pylori infection play the most important role in the development of this disease. The most common symptoms include weight loss, dysphagia, nausea, abdominal pain, and melaenae. Treatment of the disease includes surgical excision, chemotherapy (preoperative, perioperative, postoperative, as well as chemotherapy/targeted treatment in metastatic disease) as well as radiotherapy. Prognosis of gastric cancer remains poor. Epigenetics refers to inherited changes in gene expression that are not due to modifications in the DNA sequence. The most well-known epigenetic marker is DNA methylation. During carcinogenesis, there is generally hypomethylation of several genes, but in particular there is hypermethylation of tumor suppressor genes. DNA-based biomarkers have been developed using cell-free DNA (cfDNA) in patient's blood, in order to diagnose and predict the response to cancer treatment. Until now, this feature is not applicable on a large scale. Recent advances in understanding cancer-related DNA methylation have resulted in the use of this method at clinical level, with the development of molecular indicators for early diagnosis and prognosis of cancer. The ability of methylation markers to detect cancer has been tested in several biological samples, including blood. Gene methylation plays an important role in the development of gastric cancer. In addition, hypermethylation of many genes with different biological functions has been correlated with clinicopathological features and prognosis of gastric cancer. In the present study, the methylation status of the tumor suppressor genes RASSF1A, SOX17, Wif-1, BRCA1 and BRCA2 in the cfDNA of patients with advanced gastric cancer, was determined in 105 patients with metastatic gastric cancer as well as in 63 patients with early gastric cancer at the department of Medical Oncology in the University General Hospital of Alexandroupolis. The results of this study are:•Concentration of cfDNA in blood sasmples of patients with metastatic gastric cancer is higher than that of healthy controls.•In patients with metastatic gastric cancer, the promoter region of RASSF1A, SOX17, Wif-1, BRCA1 and BRCA2 genes was found to be methylated to a fairly high percentage.•Methylation of the promoter region of these genes is associated with a decrease in progression free survival (PFS).•Methylation of the promoter region of all genes studied is associated with a decrease in overall survival (OS).•Methylation all genes studied, except the Wif-1 gene is associated with a decreased response to first-line treatment containing docetaxel, capecitabine and oxaliplatin.More studies are needed for the establishment of hypermethylation of the RASSF1A, SOX17, Wif-1, BRCA1 and BRCA2 tumor suppressor genes, as powerful biomarkers for the early diagnosis, prognosis and prediction of response to chemotherapy in patients with early and advanced gastric cancer.

Ο καρκίνος του στομάχου, είναι ένας από τους συχνότερα εμφανιζόμενους καρκίνους παγκοσμίως. Η μέση ηλικία διάγνωσης είναι τα 69 έτη και η συνολική 5ετής επιβίωση, σε οποιοδήποτε στάδιο, είναι μικρότερη από 30%. Η έκβαση του προχωρημένου καρκίνου του στομάχου, παραμένει δυσμενής, με πολύ χαμηλά ποσοστά 5ετούς επιβίωσης. Η αιτιολογία του είναι πολυπαραγοντική, με τη διατροφή και τη λοίμωξη από το βακτήριο Η. pylori, να παίζουν το σημαντικότερο ρόλο στην ανάπτυξή του. Τα συνηθέστερα συμπτώματα, περιλαμβάνουν απώλεια βάρους, δυσφαγία, ναυτία, κοιλιακό άλγος και μέλαινες κενώσεις. Η θεραπεία της νόσου, περιλαμβάνει τη χειρουργική εξαίρεση, τη χημειοθεραπεία (προεγχειρητική, περιεγχειρητική, μετεγχειρητική, καθώς και χημειοθεραπεία/στοχευμένη θεραπεία πρώτης γραμμής στη μεταστατική νόσο), καθώς και την ακτινοθεραπεία. Η πρόγνωση του καρκίνου του στομάχου, παραμένει φτωχή.Η επιγενετική, αναφέρεται στις κληρονομούμενες αλλαγές στη γονιδιακή έκφραση που δεν οφείλονται σε τροποποιήσεις στην αλληλουχία του DNA. Ο πιο γνωστός επιγενετικός δείκτης, είναι η μεθυλίωση του DNA. Στον καρκίνο, υφίσταται γενικώς υπομεθυλίωση αρκετών γονιδίων, αλλά ιδιαίτερα υφίσταται υπερμεθυλίωση ογκοκατασταλτικών γονιδίων. Η μεθυλίωση του DNA, έχει δυνητικά κλινική σημασία. Οι δείκτες υπερμεθυλίωσης του DNA, βρίσκονται υπό έρευνα ως συμπληρωματικά διαγνωστικά εργαλεία, ως προγνωστικοί παράγοντες και ως προβλεπτικοί δείκτες ανταπόκρισης στη θεραπεία. Έχουν αναπτυχθεί βιοδείκτες που βασίζονται στο DNA, χρησιμοποιώντας το ελεύθερο κυττάρων DNA (cell free DNA - cfDNA), στο αίμα του ασθενούς, για τη διάγνωση και πρόβλεψη της απάντησης στη θεραπεία του καρκίνου. Μέχρι τώρα, αυτή η δυνατότητα δεν εφαρμόζεται σε ευρεία κλίμακα. Οι πρόσφατες πρόοδοι στην κατανόηση της μεθυλίωσης του DNA που σχετίζεται με τον καρκίνο, έχουν ως συνέπεια τη χρήση της μεθόδου αυτής σε κλινικό επίπεδο, με την ανάπτυξη μοριακών δεικτών για την πρώιμη διάγνωση του καρκίνου, την πρόβλεψη στη θεραπεία και την πρόγνωση της νόσου. Η ικανότητα των δεικτών μεθυλίωσης να ανιχνεύουν τον καρκίνο, έχει δοκιμαστεί σε αρκετά βιολογικά υλικά, μεταξύ των οποίων το αίμα. Η μεθυλίωση γονιδίων παίζει σημαντικό ρόλο στην ανάπτυξη του καρκίνου του στομάχου. Επιπροσθέτως, η υπερμεθυλίωση πολλών γονιδίων με διαφορετικές βιολογικές λειτουργίες, έχει συσχετισθεί με τα κλινικοπαθολογικά χαρακτηριστικά και την πρόγνωση του καρκίνου του στομάχου. Στην παρούσα μελέτη, προσδιορίστηκε η μεθυλίωση των ογκοκατασταλτικών γονιδίων RASSF1A, SOX17,Wif-1, BRCA1 και BRCA2 στο cfDNA ασθενών με προχωρημένο καρκίνο του στομάχου, σε 105 ασθενείς με μεταστατικό καρκίνο στομάχου, καθώς και σε 63 ασθενείς με πρώιμο καρκίνο στομάχου, της Πανεπιστημιακής Ογκολογικής Κλινικής του Π.Γ.Ν. Αλεξανδρούπολης. Από τη μελέτη αυτή, φάνηκε ότι: •Η συγκέντρωση του cfDNA στο αίμα ασθενών με μεταστατικό καρκίνο στομάχου, είναι υψηλότερη από αυτή των υγιών μαρτύρων.•Στους ασθενείς με μεταστατικό καρκίνο στομάχου, οι υποκινητές των γονιδίων RASSF1A, SOX17, Wif-1, BRCA1 και BRCA2 βρέθηκαν μεθυλιωμένοι σε αρκετά μεγάλο ποσοστό.•Η μεθυλίωση του υποκινητή των γονιδίων αυτών, συσχετίζεται με ελάττωση του διαστήματος ελεύθερου υποτροπής της νόσου (PFS).•Η μεθυλίωση του υποκινητή των γονιδίων που μελετήθηκαν, συσχετίζεται με ελάττωση της ολικής επιβίωσης των ασθενών (OS).•Η μεθυλίωση του υποκινητή των γονιδίων που μελετήθηκαν, εκτός του Wif-1, συσχετίζεται με ελαττωμένη ανταπόκριση στη χημειοθεραπεία πρώτης γραμμής, η οποία περιέχει δοσεταξέλη, καπεσιταμπίνη και οξαλιπλατίνη.Χρειάζονται περισσότερες μελέτες, ώστε η υπερμεθυλίωση των ογκοκατασταλτικών γονιδίων RASSF1A, SOX17, Wif-1, BRCA1 και BRCA2, να καθιερωθεί ως ισχυρός βιοδείκτης για την πρώιμη διάγνωση και τον καθορισμό της πρόγνωσης και της πρόβλεψης απάντησης στη χημειοθεραπεία σε ασθενείς με καρκίνο του στομάχου.