Tumoral and non-tumoral trachea stenoses: evaluation with three-dimensional CT and virtual bronchoscopy

<p>Abstract</p> <p>Background</p> <p>We evaluated the ability of 3D-CT and virtual bronchoscopy to estimate trachea stenosis in comparison to conventional axial CT and fiberoptic bronchoscopy, with a view to assist thoracic surgeons in depicting the anatomical characteristics of tracheal strictures.</p> <p>Methods</p> <p>Spiral CT was performed in 16 patients with suspected tracheal stenoses and in 5 normal subjects. Tracheal stenoses due to an endoluminal neoplasm were detected in 13 patients, whilst post-intubation tracheal stricture was observed in the other 3 patients. Multiplanar reformatting (MPR), volume rendering techniques (VRT) and virtual endoscopy (VE) for trachea evaluation were applied and findings were compared to axial CT and fiberoptic bronchoscopy. The accuracy of the procedure in describing the localization and degree of stenosis was tested by two radiologists in a blinded controlled trial.</p> <p>Results</p> <p>The imaging modalities tested showed the same stenoses as the ones detected by flexible bronchoscopy and achieved accurate and non-invasive morphological characterization of the strictures, as well as additional information about the extraluminal extent of the disease. No statistically significant difference was observed between the bronchoscopic findings and the results of axial CT estimations (P = 1.0). No statistically significant differences were observed between bronchoscopic findings and the MPR, VRT and VE image evaluations (P = 0.705, 0.414 and 0.414 respectively).</p> <p>Conclusion</p> <p>CT and computed generated images may provide a high fidelity, noninvasive and reproducible evaluation of the trachea compared to bronchoscopy. They may play a role in assessment of airway patency distal to high-grade stenoses, and represent a reliable alternative method for patients not amenable to conventional bronchoscopy.</p

Μοριακοί μηχανισμοί που ενέχονται στην παθογένεια του μη μικροκυτταρικού καρκίνου του πνεύμονα με έμφαση στο ρόλο των ρυθμιστών των microRNAs, Drosha, Dicer και AGO2

Lung cancer is the leading cause of cancer related death worldwide. Decades ofresearch have contributed to our understanding that lung cancer is a multistep processinvolving genetic and epigenetic alterations. Oncogene activation occurs in all lungcancers, resulting in persistent upregulation of mitogenic signals. In lung cancercommonly activated oncogenes are EGFR, ERbB2, MYC, KRAS, MET, CCND1,CDK4, EML4-ALK fusion, and BCL2. Loss of tumor suppressor gene (TSG)function is also important in lung carcinogenesis and usually results from silencing ofboth alleles. Commonly unactivated TSGs in lung cancer are TP53, RB1, STK11,CDKN2A, FHIT and PTEN. Epigenetic alterations include DNA methylation, histonemodification and microRNA regulation of gene expression. MicroRNAs are smallnon-protein encoding RNAs, responsible for the negative post transcriptionalregulation of gene expression. Studies have shown the role of microRNAs in normalpulmonary development and homeostasis but also in the pathogenesis of multiple lungdiseases including lung cancer. The biogenesis of mature and functional microRNAsrequires the orchestrated action of a group of proteins, collectively refered to asmiRNA machinery. The miRNA machinery regulates the expression of many TSGsand oncogenes in a miRNA guided fashion. Drosha, Dicer and AGO2 are maincomponents of the miRNA machinery. Our study adressed the cellular localizationand protein levels of Drosha, Dicer and AGO2, components of the miRNAmachinery, in NSCLC cell lines, and in NSCLC FFPE tissue sections. We employedimmunofluorescence and Western blot analysis in five NSCLC cell lines andimmunohistochemistry on FFPE NSCLC tissue sections. Staining intensity of theFFPE tissues was correlated with clinicopathological parameters.Altered Drosha cellular distribution was evident in neoplasia. The staining intensityof Drosha (p=0,03) was significantly lower in neoplastic tissues compared to normal138tissues. When we compared neoplastic tissue stage I with normal tissues, Drosha’sstaining intensity (p=0,002) was significantly lower. Drosha, protein levels were notsignificantly associated with age, tumor histology, grade or stage.Altered Dicer nuclear distribution was evident in lung neoplasia. The stainingintensity of Dice was significantly lower in neoplastic tissues stage I compared tonormal tissues (p=0,04). Dicer’s protein levels in FFPE tissues were significantlyassociated with tumor stage (p=0,049).AGO2 excibited physiological cytoplasmic distribution in lung neoplasia. Thestaining intensity of AGO2 was significantly lower in neoplastic tissues compared tonormal tissues (p=0,000). When we compared neoplastic tissue stage I with normaltissues, AGO2 staining intensity (p=0,000) was significantly lower. AGO2 proteinlevels were not significantly associated with age, tumor histology, grade or stage. Ourfindings provide evidence that the miRNA machinery components Drosha, Dicer andAGO2 are involved in lung carcinogenesis but only Dicer is implicated in cancerprogression.The expression levels of the miRNA processing components might contribute toimproved cancerous molecular portraits for achieving personalized medicine, theselection of patient-tailored treatment regimens.Ο καρκίνος του πνεύμονα είναι η πιο συχνή αιτία θανάτου από καρκίνο παγκοσμίως.Είναι γνωστό ότι ο καρκίνος του πνεύμονα είναι διαδικασία πολλαπλών σταδίων,στην οποία ενέχονται γενετικοί και επιγενετικοί μηχανισμοί. Ενεργοποίησηογκογονιδίων συμβαίνει σε όλους τους βρογχοπνευμονικούς καρκίνους μεαποτέλεσμα την αύξηση των μιτογόνων σημάτων. Στον καρκίνο του πνεύμονα τα πιοσυχνά ενεργοποιημένα ογκογονίδια είναι τα EGFR, ERbB2, MYC, KRAS, MET,CCND1, CDK4, EML4-ALK fusion, και BCL2. Επίσης, η απώλειαογκοκατασταλτικών γονιδίων είναι ιδιαίτερα σημαντική στην πνευμονικήκαρκινογένεση και είναι συνήθως αποτέλεσμα απενεργοποίησης και των δυοαλληλόμορφων. Συχνά απενεργοποιημένα ογκοκατασταλτικά γονίδια στον καρκίνοτου πνεύμονα είναι TP53, RB1, STK11, CDKN2A, FHIT και PTEN. Οι επιγενετικοίμηχανισμοί περιλαμβάνουν την μεθυλίωση του DNA, την τροποποίηση των ιστονώνκαι τη ρύθμιση της γονιδιακής έκφρασης μέσω των microRNAs. Τα microRNAsείναι μικρά, μη κωδικοποιούντα μόρια RNA που εμπλέκονται στην αρνητική μετα-μεταγραφική ρύθμιση της έκφρασης των γονιδίων. Μελέτες έχουν αποδείξει το ρόλοτων miRNAs στην φυσιολογική πνευμονική ανάπτυξη και ομοιόσταση αλλά και τονενεργό ρολό τους στην παθογένεια πνευμονικών νοσημάτων όπως είναι ο καρκίνοςτου πνεύμονα. Η δημιουργία ωρίμων, λειτουργικών microRNAs απαιτεί τησυντονισμένη δράση μιας ομάδας πρωτεϊνών που στο σύνολο τους απαρτίζουν τομηχανισμό ρύθμισης των microRNA (microRNA machinery). Ο μηχανισμός ελέγχουτων microRNA ρυθμίζει μέσω των παραγομένων microRNAs την έκφραση πολλώνογκοκατασταλτικών γονιδίων και ογκογονιδίων. Κύρια συστατικά του μηχανισμούρύθμισης των microRNA είναι οι ριβονουκλεάσες Drosha, Dicer και AGO2. Σκοπόςτης παρούσας διατριβής ήταν η μελέτη της κυτταρικής εντόπισης και έκφρασης τωνσυστατικών του μηχανισμού ρύθμισης των microRNA, Drosha, Dicer και AGO2,135στον μη μικροκυτταρικό καρκίνο του πνεύμονα. Συγκεκριμένα, ελέγχθηκε ηκυτταρική εντόπιση των Drosha, Dicer και AGO2 στις κυτταρικές σειρές καρκίνουτου πνεύμονα A549, H23, H358, H661, HCC827 με τη μέθοδο του ανοσοφθορισμού.Η παρούσα εργασία είναι η πρώτη που μελετά την κυτταρική εντόπιση της Drosha invitro και σε ιστούς από ανθρώπινο καρκίνο του πνεύμονα. Τα επίπεδαανοσοέκφρασης της Drosha ήταν στατιστικά χαμηλότερα στα νεοπλασματικάκύτταρα NSCLC, σε σχέση με τα φυσιολογικά. Επίσης, τα κυτταρικά επίπεδα τηςDrosha ήταν στατιστικά χαμηλότερα στα NSCLC σταδίου Ι σε σχέση με τοφυσιολογικό ιστό. Όμως, στατιστικά σημαντική διαφορά δεν προέκυψε από τηνσύγκριση καρκινικών ιστών μεταξύ τους κατά ιστολογικό τύπο, στάδιο νόσου καιβαθμό κακοήθειας. Τα ευρήματα αυτά υποδηλώνουν συμμετοχή της ριβονουκλεάσηςDrosha στην πνευμονική κακοήθη εξαλλαγή και στην παθογένεια του NSCLC αλλάόχι στην εξέλιξη της νόσου.Η παρούσα εργασία είναι η πρώτη που μελετά την κυτταρική εντόπιση της Dicer invitro και σε ιστούς από ανθρώπινο καρκίνο του πνεύμονα. Τα πειράματαανοσοϊστοχημείας, ανέδειξαν ότι τα επίπεδα ανοσοέκφρασης της Dicer ήτανστατιστικά χαμηλότερα στα NSCLC σταδίου Ι σε σχέση με το φυσιολογικό ιστό(p=0,040). Μάλιστα, παρατηρήθηκε στατιστικά σημαντική διαφορά στηνανοσοέκφραση της Dicer στην σύγκριση των τριών σταδίων μεταξύ τους (p=0,049)και αυτό το εύρημα παρουσιάζεται για πρώτη φορά στη βιβλιογραφία από τηνπαρούσα μελέτη. Όμως, τα κυτταρικά επίπεδα αυτής της πρωτεΐνης δεν σχετίζονταιμε τον ιστολογικό τύπο αλλά και το βαθμό της κακοήθειας. Τα ευρήματα μας αυτάεισηγούνται τη συμμετοχή της ριβονουκλεάσης Dicer στην πνευμονικήκαρκινογένεση και στην εξέλιξη της νόσου.Τέλος, τα κυτταρικά επίπεδα της ενδονουκλεάσης AGO2 είναι στατιστικάχαμηλότερα στα πνευμονικά νεοπλασματικά κύτταρα σε σχέση με τα φυσιολογικά. Ηπρωτεϊνική έκφραση των κυτταρικών σειρών NSCLC παρουσίασε σχεδόν136ομοιόμορφη κατανομή. Μάλιστα, και για την πρωτεΐνη AGO2 τα επίπεδαανοσοέκφρασης είναι στατιστικά χαμηλότερα στα NSCLC σταδίου Ι σε σχέση με τοφυσιολογικό ιστό (p=0,000). Όμως, παρατηρήθηκε ότι τα κυτταρικά επίπεδα αυτήςτης πρωτεΐνης δεν σχετίζονται με τον ιστολογικό τύπο, το στάδιο της νόσου αλλά καιτο βαθμό της κακοήθειας. Το γεγονός αυτό ενισχύει την άποψη ότι η AGO2συμμετέχει στην παθοβιολογία του NSCLC αλλά πιθανά όχι στην εξέλιξη της νόσου.Εάν αποδειχθεί σημαντική η συμμετοχή του μηχανισμού ρύθμισης των microRNAστην παθογένεια της πνευμονικής κακοήθειας, θα υπάρξει η δυνατότητα ναχρησιμοποιηθούν για την δημιουργία υποομάδων («μοριακά πορτραίτα») τουκαρκίνου του πνεύμονα, οι οποίες να έχουν προγνωστική αλλά και θεραπευτική αξία(στοχευμένες θεραπείες

Clinical implementation of preemptive pharmacogenomics in psychiatryResearch in context

Summary: Background: Pharmacogenomics (PGx) holds promise to revolutionize modern healthcare. Although there are several prospective clinical studies in oncology and cardiology, demonstrating a beneficial effect of PGx-guided treatment in reducing adverse drug reactions, there are very few such studies in psychiatry, none of which spans across all main psychiatric indications, namely schizophrenia, major depressive disorder and bipolar disorder. In this study we aim to investigate the clinical effectiveness of PGx-guided treatment (occurrence of adverse drug reactions, hospitalisations and re-admissions, polypharmacy) and perform a cost analysis of the intervention. Methods: We report our findings from a multicenter, large-scale, prospective study of pre-emptive genome-guided treatment named as PREemptive Pharmacogenomic testing for preventing Adverse drug REactions (PREPARE) in a large cohort of psychiatric patients (n = 1076) suffering from schizophrenia, major depressive disorder and bipolar disorder. Findings: We show that patients with an actionable phenotype belonging to the PGx-guided arm (n = 25) present with 34.1% less adverse drug reactions compared to patients belonging to the control arm (n = 36), 41.2% less hospitalisations (n = 110 in the PGx-guided arm versus n = 187 in the control arm) and 40.5% less re-admissions (n = 19 in the PGx-guided arm versus n = 32 in the control arm), less duration of initial hospitalisations (n = 3305 total days of hospitalisation in the PGx-guided arm from 110 patients, versus n = 6517 in the control arm from 187 patients) and duration of hospitalisation upon readmission (n = 579 total days of hospitalisation upon readmission in the PGx-guided arm, derived from 19 patients, versus n = 928 in the control arm, from 32 patients respectively). It was also shown that in the vast majority of the cases, there was less drug dose administrated per drug in the PGx-guided arm compared to the control arm and less polypharmacy (n = 124 patients prescribed with at least 4 psychiatric drugs in the PGx-guided arm versus n = 143 in the control arm) and smaller average number of co-administered psychiatric drugs (2.19 in the PGx-guided arm versus 2.48 in the control arm. Furthermore, less deaths were reported in the PGx-guided arm (n = 1) compared with the control arm (n = 9). Most importantly, we observed a 48.5% reduction of treatment costs in the PGx-guided arm with a reciprocal slight increase of the quality of life of patients suffering from major depressive disorder (0.935 versus 0.925 QALYs in the PGx-guided and control arm, respectively). Interpretation: While only a small proportion (∼25%) of the entire study sample had an actionable genotype, PGx-guided treatment can have a beneficial effect in psychiatric patients with a reciprocal reduction of treatment costs. Although some of these findings did not remain significant when all patients were considered, our data indicate that genome-guided psychiatric treatment may be successfully integrated in mainstream healthcare. Funding: European Union Horizon 2020