The development of an angiogenic protein signature in ovarian cancer ascites as a tool for biologic and prognostic profiling

Advanced ovarian cancer (AOC) is one of the leading lethal gynecological cancers in developed countries. Based on the important role of angiogenesis in ovarian cancer oncogenesis and expansion, we hypothesized that the development of an “angiogenic signature” might be helpful in prediction of prognosis and efficacy of anti-angiogenic therapies in this disease. Sixty-nine samples of ascitic fluid- 35 from platinum sensitive and 34 from platinum resistant patients managed with cytoreductive surgery and 1st-line carboplatin-based chemotherapy- were analyzed using the Proteome ProfilerTM Human Angiogenesis Array Kit, screening for the presence of 55 soluble angiogenesis-related factors. A protein profile based on the expression of a subset of 25 factors could accurately separate resistant from sensitive patients with a success rate of approximately 90%. The protein profile corresponding to the “sensitive” subset was associated with significantly longer PFS (8 [95% Confidence Interval {CI}: 8-9] vs. 20 months [95% CI: 15-28]; Hazard ratio {HR}: 8.3, p80%) βρίσκονται ήδη σε προχωρημένο στάδιο κατά την διάγνωσή τους. Τα τελευταία χρόνια, η έρευνα στρέφεται ολοένα και περισσότερο στην μελέτη δεικτών που θα μπορούσαν να χρησιμοποιηθούν ως διαγνωστικοί παράγοντες για την νόσο, αλλά και ως προγνωστικοί, για την αποτελεσματικότητα ή μη της θεραπείας. Η διαδικασία της αγγειοεγένεσης και η σημασία της για την εξέλιξη του καρκίνου των ωοθηκών, ήταν ένα από τα πρώτα πεδία που μελετήθηκε. Βασιζόμενοι λοιπόν στην σημασία της αγγειογένεσης για την δημιουργία, την ανάπτυξη και την εξέλιξη του καρκίνου των ωοθηκών, αλλά και την αναστολή της ως θεραπεία του, υποθέσαμε ότι θα μπορούσε να δημιουργηθεί ένας συνδυασμός αγγειογενετικών παραγόντων που θα επέτρεπε την ανάδειξη και διαλογή των ασθενών εκείνων που θα μπορούσαν να ωφεληθούν από τις «αντι-αγγειογενετικές» θεραπείες. Βασικό σκοπό της προτεινόμενης μελέτης, αποτελεί ο καθορισμός των επιπέδων παραγόντων σχετικών με την αγγειογένεση σε ασκιτικές συλλογές ασθενών με καρκίνο των ωοθηκών, με σκοπό την δημιουργία ενός «αγγειογενετικού προφίλ» τους που θα μπορούσε να χρησιμεύσει ως προβλεπτικός και προγνωστικός παράγων στον καρκίνο των ωοθηκών. Συλλέχθηκαν εξήντα εννέα δείγματα ασκητικού υγρού – 35 από χημειοευαίσθητες και 34 από χημειοενθεκτικές στην πλατίνα ασθενείς- οι οποίες αντιμετωπίστηκαν πρώτη φορά για προχωρημένο καρκίνο των ωοθηκών με κυτταρομειωτική επέμβαση και 1ης γραμμής χημειοθεραπεία (πακλιταξέλη, καρβοπλατίνα). Τα δείγματα επεξεργάστηκαν με την τεχνική των πρωτεϊνικών συστοιχιών και με χρήση του Proteome ProfilerTM Human Angiogenesis Array Kit, με το οποίο ελέγχτηκε η έκφραση ταυτόχρονα 55 αγγειοεγενετικών παραγόντων. Από τον συνδυασμό 25 παραγόντων, προέκυψε ένα αγγειογενετικό προφίλ, που μπορούσε με ακρίβεια να διαχωρίσει τις χημειοευαίσθητες από τις χημειοανθεκτικές ασθενείς με ποσοστό επιτυχίας 90% περίπου. Το πρωτεϊνικό προφίλ που ήταν συμβατό με την «χημειοευαισθησία» σχετίστηκε με μεγαλύτερο PFS [Διάμεση τιμή PFS 8 μήνες για τις resistant ασθενείς (95% CI: 8-9) vs. 20 μήνες για τις sensitive (95% CI: 15-28); HR: 8.3, p<0.001] και OS [20.5 μήνες για τις resistant (95% CI: 13.5-30) vs. 74 μήνες για τις sensitive (95% CI: 36-not reached); HR: 5.6 (95% CI: 2.8-11.2); p<0.001]. Το προγνωστικό μοντέλο που προέκυψε από αυτή την μελέτη, φάνηκε να είναι ανώτερο και ανεξάρτητο από παράγοντες όπως το στάδιο, η ηλικία, ο βαθμός, ο ιστολογικός τύπος, η υπολειπόμενη νόσος μετά την πρωταρχική κυτταρομειωτική επέμβαση, και τα επίπεδα έκφρασης του VEGF στο ασκιτικό υγρό. Συμπερασματικά, καταφέραμε να αναπτύξουμε μια «αγγειογενετική υπογραφή» για τους ασθενείς με επιθηλιακό καρκίνο των ωοθηκών που θα μπορούσε να χρησιμοποιηθεί σαν προγνωστικός δείκτης και εργαλείο επιλογής των ασθενών για αντι-αγγειογενετικές θεραπείες

Μελέτη των σχετιζόμενων με την αγγειογένεση παραγόντων και πρωτεϊνών σε ασκιτικό υγρό ασθενών με καρκίνο των ωοθηκών

ΣΚΟΠΟΣ. Βασικό σκοπό της προτεινόμενης μελέτης, αποτελεί ο καθορισμός των επιπέδων παραγόντων σχετικών με την αγγειογένεση σε ασκιτικές συλλογές ασθενών με καρκίνο των ωοθηκών, με σκοπό την δημιουργία ενός «αγγειογενετικού προφίλ» που θα μπορούσε να χρησιμεύσει ως προβλεπτικός και προγνωστικός παράγων στον καρκίνο των ωοθηκών. ΑΣΘΕΝΕΙΣ - ΜΕΘΟΔΟΙ. Συλλέχθηκαν εξήντα εννέα δείγματα ασκητικού υγρού – 35 από χημειοευαίσθητες και 34 από χημειοενθεκτικές στην πλατίνα ασθενείς- οι οποίες αντιμετωπίστηκαν πρώτη φορά για προχωρημένο καρκίνο των ωοθηκών με κυτταρομειωτική επέμβαση και 1ης γραμμής χημειοθεραπεία (πακλιταξέλη, καρβοπλατίνα). Τα δείγματα επεξεργάστηκαν με την τεχνική των πρωτεϊνικών συστοιχιών (Human Angiogenesis Array Kit), με το οποίο ελέγχτηκε η έκφραση ταυτόχρονα 55 αγγειοεγενετικών παραγόντων. Από τον συνδυασμό 25 παραγόντων, προέκυψε ένα αγγειογενετικό προφίλ, που μπορούσε με ακρίβεια να διαχωρίσει τις χημειοευαίσθητες από τις χημειοανθεκτικές ασθενείς με ποσοστό επιτυχίας 90% περίπου. Το πρωτεϊνικό προφίλ που ήταν συμβατό με την «χημειοευαισθησία» σχετίστηκε με μεγαλύτερο PFS και OS. Το προγνωστικό μοντέλο που προέκυψε από αυτή την μελέτη, φάνηκε να είναι ανώτερο και ανεξάρτητο από άλλους παράγοντες . ΑΠΟΤΕΛΕΣΜΑΤΑ Συμπερασματικά, καταφέραμε να αναπτύξουμε μια «αγγειογενετική υπογραφή» για τους ασθενείς με επιθηλιακό καρκίνο των ωοθηκών που θα μπορούσε να χρησιμοποιηθεί σαν προγνωστικός δείκτης και εργαλείο επιλογής των ασθενών για αντι-αγγειογενετικές θεραπείες.Advanced ovarian cancer (AOC) is one of the leading lethal gynecological cancers in developed countries. Based on the important role of angiogenesis in ovarian cancer oncogenesis and expansion, we hypothesized that the development of an “angiogenic signature” might be helpful in prediction of prognosis and efficacy of anti-angiogenic therapies in this disease. Sixty-nine samples of ascitic fluid- 35 from platinum sensitive and 34 from platinum resistant patients managed with cytoreductive surgery and 1st-line carboplatin-based chemotherapy- were analyzed using the Proteome ProfilerTM Human Angiogenesis Array Kit, screening for the presence of 55 soluble angiogenesis-related factors. A protein profile based on the expression of a subset of 25 factors could accurately separate resistant from sensitive patients with a success rate of approximately 90%. The protein profile corresponding to the “sensitive” subset was associated with significantly longer PFS and OS. This prognostic performance was superior to that of stage, histology and residual disease after cytoreductive surgery and the levels of vascular endothelial growth factor (VEGF) in ascites. In conclusion, we developed an “angiogenic signature” for patients with AOC, which can be used, after appropriate validation, as a prognostic marker and a tool for selection for anti-angiogenic therapies

Angiogenesis-related pathways in the pathogenesis of ovarian cancer

Ovarian Cancer represents the most fatal type of gynecological malignancies. A number of processes are involved in the pathogenesis of ovarian cancer, especially within the tumor microenvironment. Angiogenesis represents a hallmark phenomenon in cancer, and it is responsible for tumor spread and metastasis in ovarian cancer, among other tumor types, as it leads to new blood vessel formation. In recent years angiogenesis has been given considerable attention in order to identify targets for developing effective anti-tumor therapies. Growth factors have been identified to play key roles in driving angiogenesis and, thus, the formation of new blood vessels that assist in “feeding” cancer. Such molecules include the vascular endothelial growth factor (VEGF), the platelet derived growth factor (PDGF), the fibroblast growth factor (FGF), and the angiopoietin/Tie2 receptor complex. These proteins are key players in complex molecular pathways within the tumor cell and they have been in the spotlight of the development of anti-angiogenic molecules that may act as stand-alone therapeutics, or in concert with standard treatment regimes such as chemotherapy. The pathways involved in angiogenesis and molecules that have been developed in order to combat angiogenesis are described in this paper

Angiogenesis-Related Pathways in the Pathogenesis of Ovarian Cancer

Ovarian Cancer represents the most fatal type of gynecological malignancies. A number of processes are involved in the pathogenesis of ovarian cancer, especially within the tumor microenvironment. Angiogenesis represents a hallmark phenomenon in cancer, and it is responsible for tumor spread and metastasis in ovarian cancer, among other tumor types, as it leads to new blood vessel formation. In recent years angiogenesis has been given considerable attention in order to identify targets for developing effective anti-tumor therapies. Growth factors have been identified to play key roles in driving angiogenesis and, thus, the formation of new blood vessels that assist in feeding cancer. Such molecules include the vascular endothelial growth factor (VEGF), the platelet derived growth factor (PDGF), the fibroblast growth factor (FGF), and the angiopoietin/Tie2 receptor complex. These proteins are key players in complex molecular pathways within the tumor cell and they have been in the spotlight of the development of anti-angiogenic molecules that may act as stand-alone therapeutics, or in concert with standard treatment regimes such as chemotherapy. The pathways involved in angiogenesis and molecules that have been developed in order to combat angiogenesis are described in this paper

The Development of an Angiogenic Protein “Signature” in Ovarian Cancer Ascites as a Tool for Biologic and Prognostic Profiling - Fig 5

<p><b>Progression-free (A) and Overall (B) survival.</b> Progression-free (A) and Overall (B) survival of 69 patients with advanced ovarian cancer according to ascites angiogenesis-related protein profile.</p

Feature selection cross validation scores.

<p>Feature selection cross validation scores, plotted against the number of selected factors. The optimal subset, maximizing the cross validation score, comprised 25 angiogenic factors (<a href="http://www.plosone.org/article/info:doi/10.1371/journal.pone.0156403#pone.0156403.t003" target="_blank">Table 3</a>).</p

HeatMap of expression levels of the 25 angiogenic factors.

<p>Relative expression levels of the 25 angiogenic factors, which resulted in the maximum 4-fold cross-validation score (A) and the subset of 5 factors with the highest contribution to the signature (B). Expression values are displayed according to the colour scale, in which red represents above median expression and green represents below median expression. Given the complexity of the expression profiles, the two patient classes are not easily separated by clustering analysis, which justifies the utilization of more sensitive classification methodologies, like SVM.</p