Genetic study of tumors of the breast

Cancer is one of the most common diseases in the modern world and consists an important cause of human mortality. Breast cancer, is the most frequent malignant condition in women from Western world countries. Compared to its vital importance the number of studies concerning genetic research of breast carcinomas are relatively few. Hence, important features of the biology of this tumor type remain unknown. Among the basic matters concerning breast cancer genetic research are:1.The individual steps of breast cancer evolution. The theory of multistage carcinogenesis even though seems to be valid in the case of breast tumors has not been yet thoroughly described in this tumor type. Therefore only the primary imbalances are known and nothing is known about the secondary ones and the possible interactions between them.2.Cytogenetic multiclonality. Latest research in breast cancer cytogenetics has revealed that an important number among the breast tumors analyzed displays cytogenetically unrelated abnormal clones. This is described as breast tumor multiclonality and suggests that in contrast to monoclonal cancer origin a percentage of breast tumors presents unrelated malignant cell subpopulations. 3.Tumors with normal cytogenetic profile. According to the statement that cancer is a genetic disease all tumors harbor genetic alterations (inherited or acquired). However, the existing data reveal that there is a number of breast tumors that present only normal karyotypes.Basic project of the present thesis was to contribute in enlightening the matters above, by thorough analysis of a series of breast tumor samples. In order to achieve this, 127 histologically characterized samples of breast carcinomas were cytogenetically analyzed. 63 out of them, with available tumor material, were further analyzed by the application of Comparative Genomic Hybridization assays.The results of the present thesis along with their evaluation and interpretation are presented in brief as follows:1.In general the cytogenetic and molecular genetic features of the tumors analyzed are in agreement with findings already existing in breast cytogenetic literature, thus it is apparent that the present thesis is based on solid ground supported by valid experimental data.2.In the subgroups of tumors harboring as primary changes chromosome der(1;16) and i(1q), the present results identified the existence of an extra copy of the primary change as well as imbalances of chromosome arm 11q during clonal evolution. In addition, tumors harboring i(1q) displayed trisomy of chromosome 20 with increased frequency and tumors with chromosome der(1;16) presented a particularly frequent trisomy of chromosome 7. These secondary changes (additional copies of i(1q), der(1;16), imbalances of 11q and +7, +20) constitute individual secondary steps in breast tumorigenesis dependant on the primary imbalance and thus enlighten the course of malignant procedure in this tumor type.3.The fact that both cytogenetics and Comparative Genomic Hybridization analysis reveal multiclonality in breast tumors confirms that the finding of cytogenetically abnormal unrelated clones, already referred in breast tumor literature, is not an artifact but reflects the in vivo image of breast tumor parenchyma. This statement is of crucial importance since apart from research purposes it can be of therapeutic value.4.Breast tumors which appear cytogenetically normal, that is display only normal karyotypes after the completion of cytogenetic analysis, do harbor genetic imbalances, as was revealed by the results of Comparative Genomic Hybridization analysis performed in such a tumor series included in the present thesis. Furthermore, it is stated that the genetic features of cytogenetically normal tumors compared to those of cytogenetically abnormal ones, are related with lower mitotic activity both in vivo and in vitro. Therefore, cytogenetically normal breast tumors represent an individual genetic subset which may differentiate from others as far its prognosis is concerned.Ο καρκίνος είναι μια από τις πιο συχνές ασθένειες του ανθρώπου με ιδιαίτερα αυξημένη συχνότητα τις τελευταίες δεκαετίες. Ευθύνεται για ένα σημαντικά μεγάλο ποσοστό της ανθρώπινης νοσηρότητας και θνησιμότητας. Ειδικότερα, ο καρκίνος του μαστού αποτελεί την συχνότερη κακοήθη νόσο των γυναικών του Δυτικού κόσμου. Σε σχέση όμως με την μεγάλη σημασία που έχουν οι όγκοι του μαστού είναι σχετικά λίγες οι γενετικές μελέτες που έχουν γίνει και σημαντικά ζητήματα που αφορούν την βιολογία του όγκου αυτού παραμένουν άλυτα. Τα βασικότερα από αυτά είναι:1.Η γενική θεωρία της πολυσταδιακής εξέλιξης των όγκων αν και φαίνεται ότι ισχύει στον καρκίνο του μαστού και είναι γνωστές οι εναρκτήριες γενετικές ανακατατάξεις της ογκογένεσης εν τούτοις δεν έχουν εντοπισθεί αυτές οι οποίες έπονται και η μεταξύ τους σχέση.2.Ένα άλλο σημαντικό ζήτημα που έχει προκύψει από έρευνες της τελευταίας δεκαετίας είναι η πολυκλωνικότητα των όγκων του μαστού. Σε αντίθεση με την θεωρία της μονοκλωνικής εξέλιξης του καρκίνου ένα ποσοστό όγκων του μαστού εμφανίζει κυτταρογενετικά μη σχετιζόμενους πληθυσμούς καρκινικών κυττάρων.3.Τέλος ενώ η άποψη ότι ο καρκίνος είναι γενετική ασθένεια θεωρεί ότι όλοι οι όγκοι φέρουν γενετικές ανακατατάξεις ( κληρονομικές ή επίκτητες), εν τούτοις ένα σημαντικό ποσοστό εμφανίζει ομαλό καρυότυπο.Η παρούσα εργασία σχεδιάσθηκε με βασικό σκοπό την συνεισφορά στην επίλυση των παραπάνω προβλημάτων μέσω διεξοδικής προσπάθειας προσδιορισμού των γενετικών χαρακτηριστικών μιας σειράς καρκινωμάτων του μαστού. Για τον σκοπό αυτό 127 καρκινώματα μαστού, σαφώς χαρακτηρισμένα ως προς την ιστοπαθολογία τους, αναλύθηκαν κυτταρογενετικά. Από αυτά 63, από τα οποία υπήρχε διαθέσιμο υλικό, εξετάσθηκαν επιπροσθέτως και με την μέθοδο του Συγκριτικού Γενωμικού Υβριδισμού. Τα αποτελέσματα της παρούσας διατριβής, η ερμηνεία και αξιολόγησή τους συνοψίζονται ακολούθως: 1) τα γενικά κυτταρογενετικά και μοριακά γενετικά χαρακτηριστικά των καρκινωμάτων που περιλαμβάνονται στην παρούσα σειρά είναι σε συμφωνία με ευρήματα ήδη υπάρχοντα στην βιβλιογραφία υποδηλώνοντας με αυτόν τον τρόπο ότι η παρούσα εργασία οικοδομείται σε στέρεο έδαφος τεκμηριωμένων δεδομένων 2) στις υποομάδες των καρκινωμάτων που χαρακτηρίζονται από τις πρωτογενείς ανωμαλίες der(1;16) και i(1q) προσδιορίσθηκε η προσθήκη ενός επιπλέον αντιγράφου της πρωτογενούς ανωμαλίας καθώς και ανακατατάξεις του 11q κατά την κλωνική εξέλιξη. Επιπλέον, οι όγκοι με i(1q) έχουν με αυξημένη συχνότητα τρισωμία του χρωμοσώματος 20 και οι όγκοι με der(1;16) τρισωμία του 7. Οι ανιχνευόμενες αυτές δευτερογενείς ανωμαλίες (επιπλέον αντίγραφα του i(1q) και der(1;16), οι ανακατατάξεις του 11q και τα +7, +20) προσδιορίζουν επόμενα βήματα στην καρκινογένεση εξαρτώμενα από τις πρωτογενείς ανωμαλίες και φωτίζουν ορισμένα από τα βήματα της ογκογενετικής διεργασίας 3) ο εντοπισμός στα ίδια δείγματα τόσον με την κυτταρογενετική ανάλυση όσον με τον Συγκριτικό Γενωμικό Υδριδισμό, πολυκλωνικότητας πιστοποιεί ότι η αναφερόμενη από προηγούμενες κυτταρογενετικές μελέτες πολυκλωνικότητα του καρκίνου του μαστού, δεν είναι αποτέλεσμα που προεκλήθη από τις συνθήκες καλλιέργειας, αλλά αντικατοπτρίζει την in vivo κατάσταση του όγκου με πιθανές σημαντικές προεκτάσεις στην θεραπευτική αντιμετώπιση αυτών των όγκων 4) τα καρκινώματα στα οποία κυτταρογενετικά ανιχνεύονται μόνο ομαλοί καρυότυποι όπως αποκαλύπτει η ανάλυση με την μέθοδο του Συγκριτικού Γενωμικού Υβριδισμού, έχουν γενετικές ανακατατάξεις. Τα γενετικά χαρακτηριστικά των καρκινωμάτων αυτών συγκρινόμενα με τα άλλα καρκινώματα συνδέονται με μικρότερη σε σχέση με τα άλλα μιτωτική δραστηριότητα in vivo και in vitro γεγονός που τα καθιστά μια διαφορετική από γενετικής πλευράς οντότητα με πιθανή προγνωστική σημασία