Υπολογισμός hrd score σε γυναικολογικούς καρκίνους

Abstract

DNA damage can be categorized into two main classes based on its origin: endogenous and exogenous. In such cases the cell either leads to apoptosis, or causes cell cycle disruption or proceed to DNA damage repair through three main mechanisms (MMR,BER,NER) . The aim of this PhD thesis is the mutation detection in genes involved in the homologous recombination pathway as well as genomic instability detection. The existence of genomic instability is indicative of the inadequacy of the homologous recombination (HR) pathway. For its calculation, three biological parameters ("genomic scars") are used: the loss of heterozygosity (LOH), Telomeric Allelic Imbalance (ΤΑΙ) and the Large Scale Transitions (LST). The greatest predictive value, however, is the combined use of the above biomarkers, which is used to calculate a final value (HRD score), and seems to be increased in patients with a defective HR pathway. HRD (homologous recombination deficiency) means the inability of the cell to use the homologous recombination pathway (HR pathway) to repair DNA damage which is the leading cause of carcinogenesis. The BRCA1 and BRCA2 genes are essential for homologous recombination, and tumors which carry this type of mutations appear to be homologous recombination defect as a result of the loss of the second non mutated allele in the tumor. However, both epigenetic changes and mutations in many other additional genes involved in the HR pathway, including Fanconi anemia genes and the ΑRID1A, ATM, ATRX, BAP1, BARD1, BLM, BRIP1, CHEK1/2, MRE11A, NBN, PALB2, RAD50, RAD51, WRN genes may be responsible for the HRD phenomenon. Since 2014, four PARP inhibitors (PARPi) have been approved in the United States; olaparib, niraparib, rucaparib, and talazoparib. The purpose of this thesis is the investigation of the most appropriate algorithm for HRD score calculation as well as to determine the cut off of patients with a higher probability of PARP inhibitors treatment response. Upgraded technology equipment for next-generation sequencing (S5 System, Thermo Fisher) as well as GeneChip® System (Affymetrix) microarray platform will be used. Although most clinical trials to date have been shown to demonstrate the clinical significance of HRD in ovarian cancer, it is important to demonstrate its contribution as a biomarker to other gynaecological cancers such as breast and endometrial cancer.

Οι πηγές των βλαβών του DNA είναι δύο. Οι ενδογενείς και οι εξωγενείς βλάβες. Στην περίπτωση πρόκλησης εξωγενών βλαβών το κύτταρο είτε οδηγείται σε απόπτωση, είτε προκαλείται διακοπή του κυτταρικού κύκλου ή καλείται να επιδιορθώσει τις βλάβες του με τη βοήθεια τριών κύριων μηχανισμών επιδιόρθωσης (MMR,BER,NER): Η συγκεκριμένη διατριβή αφορά την ανίχνευση μεταλλαγών σε γονίδια που συμμετέχουν στο μονοπάτι του ομόλογου ανασυνδυασμού καθώς και γενωμικής αστάθειας. Η ύπαρξη γενωμικής αστάθειας είναι ενδεικτική της ανεπάρκειας του μονοπατιού του ομόλογου ανασυνδυασμού (HR). Για τον υπολογισμό της, χρησιμοποιούνται τρεις βιολογικοί παράμετροι (‘’genomic scars’’): η απώλεια ετεροζυγωτίας (LOH, Loss of Heterozygosity), η ανισορροπία αλληλίων σε περιοχές τελομερών (TAI, Telomeric Allelic Imbalance), και οι Mεγάλης Kλίμακας Mεταθέσεις (LST, Large Scale Transitions) . Τη μεγαλύτερη προβλεπτική αξία όμως έχει η συνδυαστική χρήση των παραπάνω βιοδεικτών, η οποία χρησιμοποιείται για τον υπολογισμό μιας τελικής τιμής (HRD score), και είναι αυξημένη σε ασθενείς με ελαττωματικό μονοπάτι HR. Με τον όρο HRD (hοmologous recombination deficiency) εννοείται η αδυναμία του κυττάρου να χρησιμοποιήσει το μονοπάτι του ομόλογου ανασυνδυασμού (HR μονοπάτι) για την επιδιόρθωση βλαβών του DNA και αποτελεί την κυριότερη αιτία πρόκλησης της καρκινογένεσης. Τα γονίδια BRCA1 και BRCA2 είναι απαραίτητα για τον ομόλογο ανασυνδυασμό και όγκοι ασθενών που φέρουν κληρονομούμενες μεταλλάξεις σε αυτά τα γονίδια παρουσιάζουν HRD ως αποτέλεσμα της απώλειας στον όγκο του δεύτερου μη μεταλλαγμένου αλληλίου. Ωστόσο τόσο επιγενετικές τροποποιήσεις όσο και μεταλλαγές σε πολλά επιπρόσθετα γονίδια που εμπλέκονται στο μονοπάτι του ομόλογο ανασυνδυασμού, συμπεριλαμβανομένων των γονιδίων αναιμίας Fanconi και των γονιδίων ΑRID1A, ATM, ATRX, BAP1, BARD1, BLM, BRIP1, CHEK1/2, MRE11A, NBN, PALB2, RAD50, RAD51, WRN μπορεί να ευθύνονται για το φαινόμενο του HRD. Από το 2014, τέσσερις αναστολείς PARP (PARPi) έχουν εγκριθεί στις Ηνωμένες Πολιτείες. olaparib, niraparib, rucaparib, και talazoparib. Σκοπός της παρούσας διδακτορικής διατριβής είναι η εύρεση του καταλληλότερου αλγορίθμου για τον υπολογισμό του HRD score καθώς και ο καθορισμός της τιμής η οποία θα διαχωρίσει τους ασθενείς με μεγαλύτερη πιθανότητα ανταπόκρισης στη θεραπεία με PARP αναστολείς. Θα χρησιμοποιηθεί εκσυγχρονισμένος τεχνολογικός εξοπλισμός όσον αφορά τις πλατφορμές αλληλούχισης της επόμενης Γενιάς (S5 System, Thermo Fisher) αλλά και πλατοφόρμα μικροσυστοιχιών GeneChip® System (Affymetrix). Παρά το γεγονός του ότι οι περισσότερες κλινικές μελέτες που έχουν πραγματοποιηθεί, μέχρι σήμερα, για την απόδειξη της κλινικής σημασίας του HRD αφορούν τον καρκίνο των ωοθηκών, είναι πολύ σημαντικό να να αποδειχθεί η συνεισφορά του σαν βιοδείκτης και σε άλλους γυναικολογικούς καρκίνους όπως είναι ο καρκίνος του μαστού και ο καρκίνος του ενδομητρίου.