Proteomics in pregnancy-associated breast cancer and outcome evaluation in patients and neonates

Abstract

Background: Pregnancy-associated breast cancer (PABC) represents one of the most frequently diagnosed pregnancy-related types of malignancy characterized by notably rising incidence. There is a significant lack of data available in the literature regarding PABC proteome and underlying pathophysiology. Additionally, neonatal outcome and long-term pediatric development after in-utero exposure to PABC and cancer management require further investigation as existing data remain scarce. Materials & Methods: Proteomic techniques, including immunohistochemistry (IHC), two-dimensional gel electrophoresis (2-DGE) and matrix-assisted laser desorption ionization time-of-flight mass spectrometry (MALDI-TOF-MS) were applied to evaluate implications of Hippo signaling pathway de-regulation in PABC tumorigenesis and to further explore PABC serum proteomic signatures. Furthermore, the International Network on Cancer, Infertility and Pregnancy (INCIP) registry protocol was employed to assess the impact prenatal exposure to PABC and chemotherapy administration may have on fetal growth, neonatal outcome and long-term pediatric development. Results: The immunohistochemical analysis on YAP1 and TAZ expression in PABC carcinogenesis and metastasis included 21 formalin-fixed paraffin embedded (FFPE) tissue samples. Strong nuclear YAP1/TAZ staining was reported in 48% of the PABC patients examined and hormone receptor (HR) negative status was statistically associated with Hippo signaling pathway de-regulation. No correlation was observed with the overall survival (OS) and the disease-free survival (DFS) rate. Furthermore, high-throughput proteomic techniques (e.g., 2-DGE, MALDI-TOF-MS) identified a panel of 53 differentially expressed serum proteins with diverse biological roles and various functional interactions among 5 PABC patients, 5 matched non-PABC patients, and 5 matched healthy pregnant controls analyzed. Most of the differentially expressed proteins in PABC patients were involved in biological mechanisms known to be interrupted in oncogenesis such as cellular process (20.8%), localization (14.6%), biological regulation (12.5%), metabolic process (8.3%), response to stimulus (8.3%), and immune system process (6.3%). Moreover, 5 children in-utero exposed to PABC and cancer management were evaluated in our study (clinical examination, ECG and echocardiogram, brain MRI, and/or neuropsychological testing) and no aberrant findings were reported. Conclusion: PABC demonstrates differential proteomic expression and distinct clinical and molecular features. The identification of PABC-related proteomic biomarkers may offer novel targets for early diagnosis and optimal management. Lastly, vigilant monitoring of neonatal and pediatric outcome after prenatal exposure to PABC is essential to formulate definite clinical practice guidelines and provide valuable patient counseling.

Εισαγωγή: Ο καρκίνος το μαστού που σχετίζεται με την κύηση αποτελεί μία από τις συχνότερες κακοήθειες της εγκυμοσύνης με διαρκώς αυξανόμενη επίπτωση της νόσου. Ελλιπής χαρακτηρίζεται η βιβλιογραφία σχετικά με τα πρωτεωμικά χαρακτηριστικά και τους υποκείμενους παθοφυσιολογικούς μηχανισμούς του καρκίνου του μαστού που σχετίζεται με την εγκυμοσύνη. Επιπλέον, ανεπαρκή θεωρούνται τα δεδομένα της βιβλιογραφίας σχετικά με την εμβρυϊκή έκθεση στο μητρικό καρκίνο και τις μεθόδους αντιμετώπισής του, καθώς και τις πιθανές επιπλοκές στο νεογνό και τη μετέπειτα παιδιατρική ανάπτυξη. Υλικά & Μέθοδοι: Πρωτεωμικές τεχνικές όπως η ανοσοϊστοχημεία, η ηλεκτροφόρηση δύο διαστάσεων (2-DGE) και η φασματομετρία μάζας (MALDI-TOF-MS), εφαρμόστηκαν για να διερευνηθεί η πιθανή απορρύθμιση του σηματοδοτικού μονοπατιού Hippo κατά την ανάπτυξη του καρκίνου του μαστού που σχετίζεται με την κύηση, καθώς και για την ανάδειξη πρωτεωμικών βιοδεικτών που χαρακτηρίζουν τη νόσο. Παράλληλα, ακολουθώντας το πρωτόκολλο του International Network on Cancer, Infertility and Pregnancy (INCIP) αξιολογήθηκε η επίδραση της έκθεσης στο μητρικό καρκίνο και τη χημειοθεραπεία στην εμβρυϊκή, τη νεογνική και τη μακροπρόθεσμη παιδιατρική ανάπτυξη. Αποτελέσματα: Η ανοσοϊστοχημική ανάλυση της έκφρασης των μεταγραφικών παραγόντων YAP1 και TAZ του σηματοδοτικού μονοπατιού Hippo εφαρμόστηκε σε 21 δείγματα ιστού. Ανιχνεύθηκε έντονη πυρηνική έκφραση των μορίων YAP1 και TAZ στο 48% των ασθενών και αποδείχθηκε στατιστικά σημαντική η συσχέτιση της έντονης πυρηνικής έκφρασης των μεταγραφικών παραγόντων με την απουσία ορμονικών υποδοχέων στην επιφάνεια των καρκινικών κυττάρων. Δεν παρατηρήθηκε στατιστικά σημαντική συσχέτιση με το overall survival (OS) και το disease-free survival (DFS) rate. Επιπλέον, πρωτεωμικές τεχνικές (2-DGE, MALDI-TOF-MS) που εφαρμόστηκαν σε δείγματα ορού από 5 ασθενείς με καρκίνο του μαστού σχετιζόμενο με την κύηση, 5 ασθενείς με καρκίνο του μαστού μη σχετιζόμενο με την εγκυμοσύνη, και 5 υγιείς εγκυμονούσες γυναίκες, ανέδειξαν ένα σύνολο 53 διαφορετικά εκφραζόμενων πρωτεϊνών με πολλαπλούς βιολογικούς ρόλους και λειτουργικές αλληλεπιδράσεις. Πιο συγκεκριμένα, στα δείγματα των ασθενών με καρκίνο του μαστού που σχετίζεται με την κύηση ανιχνεύθηκαν πρωτεΐνες, η έκφραση των οποίων απορρυθμίζεται κατά την καρκινογένεση, και συμμετέχουν σε κυτταρικές διεργασίες (20.8%), στην τοπική οργάνωση (14.6%), σε βιολογικούς μηχανισμούς (12.5%), σε μεταβολικά μονοπάτια (8.3%), στην ανταπόκριση σε ερεθίσματα (8.3%) και σε διεργασίες του ανοσοποιητικού συστήματος (6.3%). Παράλληλα, η αξιολόγηση (κλινική εξέταση, ΗΚΓ και υπερηχογράφημα καρδιάς, μαγνητική εγκεφάλου ή/και παιδιατρικές κλίμακες νευροανάπτυξης) 5 παιδιών που εκτέθηκαν κατά την εμβρυϊκή φάση της ζωής τους στο μητρικό καρκίνο και την αντιμετώπισή του δεν ανέδειξε παθολογικά ευρήματα. Συμπεράσματα: Ο καρκίνος του μαστού που σχετίζεται με την κύηση παρουσιάζει ιδιαίτερα κλινικά και μοριακά χαρακτηριστικά. Η ανάδειξη πρωτεωμικών βιοδεικτών που καθορίζουν τη νόσο προσφέρει δυνητικά νέους στόχους για έγκαιρη διάγνωση και όψιμη αντιμετώπιση του καρκίνου του μαστού που σχετίζεται με την εγκυμοσύνη. Τέλος, κρίνεται αναγκαία η στενή παρακολούθηση και αξιολόγηση των νεογνών – παιδιών που εκτίθενται κατά την εμβρυϊκή φάση της ζωής τους στο μητρική καρκίνο, ώστε να καθοριστούν οι κατευθυντήριες οδηγίες αντιμετώπισής του και να παρέχεται συμβουλευτική των ασθενών με ασφάλεια.