Endometrial cancer : from a molecular genetic perspective

The first observations indicative of a role of genetic factors in carcinogenesis were made as early as 1912, when Rous demonstrated that a filterable agent (i.e. virus) could induce cancer in chicken (Rous 1965). In 1914, Boveri postulated a "genetic" theory on carcinogenesis by hypothesizing that the development of malignant tumor cells is caused by either the predominance of chromosomes which promote cell division, or by the elimination of chromosomes which inhibit cell division (Boveri, 1914). In the last decade, research techniques in molecular biology have advanced rapidly. As a result, biological science has recently made huge steps forward in understanding the human genome. The disclosure of the human genome seems imminent, as, in February 2001, two research groups (the Human Genome Project (HGP) and Celera Genomics) published their draft sequences of the near complete human genome (Lander, Linton et al. 2001; Venter, Adams et al. 2001). With the knowledge of the human genome sequence and new molecular research techniques it is now possible to monitor gene expression levels on a genomic scale. These new data promise to enhance the fundamental understanding of life at the molecular level. As, in general, genetic alterations are thought to play a major role in tumor development and tumor progression ((Fearon and Vogel stein 1990); (Knudson 1993)), knowledge of molecular genetics seems essential in understanding the etiology and the biological behavior of cancer

Aplicació de tecnologies d’alt rendiment per a l’anàlisi d’alteracions moleculars i l’heterogeneïtat intratumoral en el càncer d’endometri

Els dos subtipus més freqüents de càncer d’endometri (CE) són el carcinoma endometrioide (CEE) i el carcinoma serós (CSE). El diagnòstic diferencial entre aquestes dues tipologies no sempre és fàcil, hi ha casos que presenten característiques histològiques molt dubtoses i ambigües que dificulten el correcte diagnòstic final. Aquests dos tipus tumorals presenten diferents perfils moleculars i un pronòstic diferencial, fent que el CSE sigui el subtipus més agressiu i amb el pronòstic més desfavorable. Actualment s’està posant en coneixement la importància que pot jugar l’heterogeneïtat intratumoral (HIT) en els comportaments més agressius dels tumors i en la resistència als tractaments, com és el cas del CSE. En els últims anys, la irrupció de les tecnologies d’alt rendiment com la NGS (Next Generation Sequencing) i la MLPA (Multiple Ligase-dependent Probe Amplification) han ofert l’opció d’ampliar el coneixement molecular del càncer d’una manera més precisa i resolutiva. Per aquests motius, els dos primers objectius d’aquesta tesi s’han centrat en analitzar, en els dos tipus més freqüents de càncer d’endometri, diverses alteracions moleculars que ens permetin obtenir uns perfils genètics específics, i classificar d’una manera més precisa i objectiva aquests dos tipus tumorals. Per realitzar les anàlisis de les alteracions genètiques s’han utilitzat, l’aplicació de targeted sequencing (NGS) amb un panell personalitzat de 40 gens per determinar els gens alterats respecte a variants somàtiques, i la tècnica MLPA per determinar les alteracions somàtiques en el número de còpies (ASNC) de 106 gens. Finalment, el tercer objectiu s’ha focalitzat en conèixer el paper que juga l’heterogeneïtat intratumoral en el CSE. L’efecte de l’HIT ha estat estudiat a dos nivells d’alteració molecular, a nivell de l’alteració dels gens determinant variants somàtiques i de l’alteració en el número de còpies dels gens, mitjançant les dues tècniques anteriors. Els resultats del primer objectiu d’aquesta tesi han demostrat la idoneïtat del nostre estudi personalitzat de NGS com a eina molecular addicional per confirmar la classificació histològica del CE. Aquesta estratègia sembla interessant com una eina per classificar tumors amb troballes microscòpiques inusuals i ambigües. Amb els resultats del segon objectiu s’ha descrit que de manera general el CSE presenta moltes més ASNC que el CEE. Tot i això, també s’ha mostrat que dins el CSE hi ha un percentatge de casos (42%) que presenten unes característiques genètiques que no es corresponen amb el fenotip, i que per tant, en aquests casos pot ser de gran ajuda l’ús del perfil genètic d’ASNC per realitzar una classificació més correcta. A més a més, s’ha suggerit l’ús de la combinació de la determinació de p53 per immunohistoquímica i del número de còpies de la CCNE1 per classificar els casos dins el grup serous-like. Per finalitzar, els resultats del tercer objectiu han mostrat que el CSE, per una banda, presenta unes alteracions moleculars clonals com les variants somàtiques al gen TP53 i guanys en els gens CCNE1 i PIK3CA, i per altra banda, que la seva heterogeneïtat intratumoral està caracteritzada principalment per les ASNC dels gens. A més a més, s’ha remarcat que un dels gens principalment afectats per aquesta heterogeneïtat és el gen ERBB2, que és una diana terapèutica àmpliament utilitzada.Los dos subtipos más frecuentes de cáncer de endometrio (CE) son el carcinoma endometrioide (CEE) y el carcinoma seroso (CSE). El diagnóstico diferencial entre estas dos tipologías no siempre es fácil, hay casos que presentan características histológicas muy dudosas y ambiguas que dificultan su correcto diagnóstico final. Estos dos tipos tumorales presentan perfiles moleculares y pronósticos diferenciales, haciendo que el CSE sea el subtipo más agresivo y con el pronóstico más desfavorable. Actualmente se está poniendo en conocimiento la importancia que puede jugar la heterogeneidad intratumoral (HIT) en los comportamientos más agresivos de los tumores y en la resistencia a los tratamientos, como es el caso del CSE. En los últimos años, la irrupción de las tecnologías de alto rendimiento como la NGS (Next Generation Sequencing) y la MLPA (Multiple Ligase-dependiente Probe Amplification) han ofrecido la opción de ampliar el conocimiento molecular del cáncer de una manera más precisa y resolutiva. Por estos motivos, los dos primeros objetivos de esta tesis se han centrado en analizar en los dos tipos más frecuentes de cáncer de endometrio varias alteraciones moleculares que nos permitan obtener unos perfiles genéticos específicos, y clasificar de una manera más precisa y objetiva estos dos tipos tumorales. Para realizar los análisis de las alteraciones genéticas se han utilizado, la aplicación de targeted sequencing (NGS) con un panel personalizado de 40 genes para determinar los genes alterados respecto a variantes somáticas, y la técnica MLPA para determinar las alteraciones somáticas en el número de copias (ASNC) de 106 genes. Finalmente, el tercer objetivo se ha focalizado en conocer el papel que juega la heterogeneidad intratumoral en el CSE. El efecto de la HIT ha sido estudiado a dos niveles de alteración molecular, a nivel de la alteración de los genes analizando las variantes somáticas y la alteración en el número de copias de los genes, mediante las dos técnicas anteriores. Los resultados del primer objetivo de esta tesis han demostrado la idoneidad de nuestro estudio personalizado de NGS como herramienta molecular adicional para confirmar la clasificación histológica del CE. Esta estrategia parece interesante como una herramienta para clasificar tumores con hallazgos microscópicos inusuales y ambiguos. Con los resultados del segundo objetivo se ha descrito que de manera general el CSE presenta muchas más ASNC que el CEE. Sin embargo, también se ha mostrado que dentro el CSE hay un porcentaje de casos (42%) que presentan unas características genéticas que no corresponden con el fenotipo, por lo que en estos casos puede ser de gran ayuda el uso del perfil genético de ASNC para realizar una clasificación más correcta. Además, se ha sugerido el uso de la combinación de la determinación de p53 por inmunohistoquímica y del número de copias de la CCNE1 para clasificar los casos dentro del grupo serous-like. Para finalizar, los resultados del tercer objetivo han mostrado que el CSE, por una parte, presenta unas alteraciones moleculares clonales como las variantes somáticas en el gen TP53 y ganancias en los genes CCNE1 y PIK3CA, y por otra parte, que su heterogeneidad intratumoral está caracterizada principalmente por las ASNC de los genes. Además, se ha remarcado que uno de los genes principalmente afectados por esta heterogeneidad es el gen ERBB2, que es una diana terapéutica ampliamente utilizada.The two most common subtypes of endometrial cancer (CE) are endometrioid carcinoma (CEE) and serous carcinoma (CSE). Differential diagnosis between these two types is not always easy, there are cases with very doubtful and ambiguous histological features that make it difficult their final diagnostic. These two tumor types have different molecular profiles and differential prognosis, making the CSE the most aggressive subtype and with the most unfavorable prognosis. At present, the importance of intratumoral heterogeneity (HIT) can be played out in the most aggressive behaviors of tumors and in resistance to treatment, as in the case of CSE. In recent years, the advent of high-performance technologies such as NGS (Next Generation Sequencing) and MLPA (Multiple Ligase-dependent Probe Amplification) have offered the option of extending molecular knowledge of cancer in a way more accurate and resolute. For these reasons, the first two objectives of this dissertation have been to analyze in the two most common types of endometrial cancer, various molecular alterations that allow us to obtain specific genetic profiles, and to classify more precisely and objective these tumor types. To preform genetic alteration analyzes have been used the application of targeted sequencing (NGS) with a personalized panel of 40 genes to determine the altered genes with respect to somatic variants, and the MLPA technique to determine somatic alterations in the number of copies (ASNC) of 106 genes. Finally, the third objective was focused on understanding the role that intratumoral heterogeneity plays in CSE. The effect of HIT has been studied at two levels of molecular alteration, at the level of the genes determining somatic variants and the number of copies of the genes, using the two previous techniques. The results of the first objective of this thesis have shown the suitability of our personalized NGS study as an additional molecular tool to confirm the histological classification of CE. This strategy seems interesting as a tool for classifying tumors with unusual and ambiguous microscopic findings. The results of the second objective have described that in general the CSE has many more ASNCs than the EEC. However, it has also been shown that in the CSE there is a percentage of cases (42%) that have genetic characteristics that do not correspond to the phenotype, and therefore in these cases the use may be very helpful of the ASNC gene profile for more accurate classification. In addition, the combination of p53 determination by immunohistochemistry and the number of CCNE1 copies has been suggested to classify cases within the group serous-like. Finally, the results of the third objective have shown that CSE, on the one hand, has clonal molecular alterations such as the somatic variants in the TP53 gene and gains in the CCNE1 and PIK3CA genes, and on the other hand, that its intratumoral heterogeneity is characterized mainly by the ASNC of the genes. It has also been emphasized that one of the genes that is most affected by this heterogeneity is the ERBB2 gene, which is a widely used therapeutic target