Endometrial and ovarian cancers are among the most prevalent malignancies in females all around the world. Type I subset of these carcinomas exhibit many similarities in their genetic and epigenetic profiles. Lynch syndrome (LS) is one of the most prevalent hereditary cancer susceptibility syndromes in the world. LS is a result of defective mismatch repair (MMR) caused by a germline mutation in MMR genes, which combined with other molecular alterations, is known to accelerate tumorigenesis. In addition to a high prevalence in colon cancer, type I endometrial and ovarian cancers predominate in women with LS. Apart from the MMR abnormalities, the molecular profile of LS-associated ovarian cancer remains unknown. Moreover, the developmental changes occurring in LS patients and in the general population prior to endometrial and ovarian cancer are poorly understood. Type I endometrial and ovarian non-serous carcinomas are believed to originate from the endometrial lining of the uterus, termed the endometrium. Women with LS have been offered regular gynecological surveillance in Finland since 1996. This surveillance program provides invaluable consecutive endometrial samples before cancer diagnosis and represents an excellent model with which to investigate the molecular changes resulting in the development of endometrial and ovarian tumors. The aims of this thesis were to identify and compare the molecular alterations in LS-associated and sporadic ovarian cancer, and to determine genetic, epigenetic and gene expression alterations in consecutive specimens prior to the appearance of endometrial and ovarian cancer.
In total, 213 endometrial and ovarian carcinomas, as well as endometrial biopsy specimens from 66 LS mutation carriers were compared to 197 sporadic specimens of the corresponding histological types and profiled with established genetic and partly novel epigenetic markers. Immunohistochemistry (IHC) was used to analyze expression of MMR, ARID1A, and L1CAM genes, whereas epigenetic DNA methylation alterations of 37 tumor suppressor genes (TSGs) were evaluated using both commercial and custom-designed methylation-specific multiplex ligation-dependent probe amplification (MS-MLPA) assays. Additionally, ovarian carcinomas were investigated by IHC for p53 protein, hypomethylation of LINE-1 marker (a retrotransposon) was detected by MS-MLPA and we also conducted a mutational analysis of hotspot sites in KRAS, BRAF, and PIK3CA by PCR, followed by sequencing.
Novel molecular characteristics of LS-associated ovarian cancer were identified: An extremely high frequency of loss of ARID1A protein expression, MMR deficiency, no BRAF and KRAS mutations, normal p53 protein expression, a unique hypermethylation of selected TSGs, and an absence of LINE-1 hypomethylation in endometrioid and clear cell ovarian carcinomas, and frequent L1CAM overexpression specifically in clear cell ovarian cancer. Molecular analyses of LS surveillance specimens revealed closely related pathways in endometrial and ovarian type I tumorigenesis. For example, both MMR deficiency and TSG promoter methylation of specific genes appeared in histologically normal endometrial tissue preceding endometrial and ovarian cancer and there was ARID1A loss in complex hyperplasia with or without atypia prior to the appearance of the endometrial cancer. Additionally, we identified a high degree of similarity in the molecular alterations present in the hyperplastic lesions that occurred prior to or concurrently with the detection of endometrial or ovarian carcinoma collected from the same patient. This discovery suggests that endometrial hyperplasia may contribute to the development of ovarian tumors in addition to its well-established role in endometrial tumorigenesis.
The findings provide novel and valuable information about the gynecological tumorigenesis of LS as well as the corresponding tumor with a sporadic origin. The results may facilitate the prediction of the malignant potential of pre-neoplastic specimens, guide treatment decisions and identify those women who could benefit from prophylactic surgery.Kohtu- ja munasarjasyöpä ovat naisten yleisimpiä syöpiä, kun taas Lynchin syndrooma on kaikkein yleisin perinnöllinen syöpäoireyhtymä maailmassa, aiheuttaen naiskantajilleen kohonneen riskin sairastua elinaikanaan tyypin 1 kohtu- (jopa 57 %) ja munasarjasyöpiin (jopa 24 %). Lynchin syndrooma on seurausta sukusoluissa tapahtuneesta mutaatiosta DNA:n emäspariutumisvirheitä korjaavissa (MMR) geeneissä, mikä aiheuttaa puutteita DNA:n korjauksessa ja lisää syöpäalttiutta eri kudoksissa.
Lynchin syndroomaan liittyvät munasarjasyövät eroavat ilmiasultaan yleisesti väestössä esiintyvästä munasarjasyövästä, mutta MMR-virheiden ohella muita tekijöitä ei ole aiemmin tunnistettu. Myös kohtu- ja munasarjasyövän kehitykseen johtavat muutokset Lynchin syndrooman mutaationkantajilla sekä yleisesti väestössä tunnetaan heikosti. Työssä tutkimme erilaisia tunnettuja geneettisiä ja osin uusia epigeneettisiä markkereita, joiden toiminta usein muuttuu gynekologisissa syövissä. Geneettinen muutos tarkoittaa DNA-sekvenssin rakenteellista mutaatiota, kun taas epigeneettinen muutos aiheuttaa periytyviä muutoksia geenien toiminnassa, DNA-sekvenssin pysyessä ennallaan. Tutkimuksissa havaitsimme ainutlaatuisen molekyyliprofiilin Lynchin syndroomaan liittyvässä munasarjasyövässä. Tärkeimpiä löydöksiä olivat erittäin yleinen ARID1A:n valkuaistuotteen puutos, MMR-koneiston häiriöt, valikoitujen kasvunrajoitegeenien hypermetylaatio, sekä L1CAM-valkuaisen ylituotanto erityisesti kirkassoluisissa munasarjasyövissä.
Nykytietämyksen valossa tyypin 1 kohtu- ja munasarjasyövän kaikkein aikaisimpien muutosten uskotaan näkyvän jo kohdun limakalvolla. Suomessa Lynchin syndrooman mutaationkantajanaiset ovat osallistuneet gynekologiseen seulontaan vuodesta 1996, jonka yhteydessä otetaan limakalvonäyte kohdusta. Seulonnan ansiosta pystymme tutkimaan kliinisiä näytteitä kohdun limakalvolta jo vuosia ennen potilaiden syöpädiagnoosia. Tutkimusta varten keräsimme yli 200 kohtu- ja munasarjanäytettä lähes 70 Lynchin syndrooman mutaationkantajalta, jotka ovat sairastuneet kohtu- ja/tai munasarjasyöpään ja/tai kohtusyövän esiasteeseen. Lisäksi keräsimme syöpä- ja esiastediagnooseja edeltävät potilaiden seulontanäytteet yli kahdenkymmenen vuoden ajalta koko Suomen laajuisesti. Tämä keräys on hyvin ainutlaatuinen, eikä vastaavaa ole tietääksemme tehty aiemmin.
Lynchin syndroomapotilaiden syöpä- ja seulontanäytteiden analyysit paljastivat läheisesti yhteen liittyviä kehitysreittejä tyypin 1 kohtu- ja munasarjasyövässä. MMR-puutokset ja valikoitujen geenien säätelyalueiden hypermetylaatio olivat havaittavissa jo histologisesti normaalilta kohdun limakalvolta jopa useita vuosia ennen kohtu- ja munasarjasyöpää, ja ARID1A:n valkuaistuote hävisi jo osassa kohtusyöpää edeltävissä kohtusyövän esiasteissa. Lisäksi, kohtu- ja munasarjasyöpää edeltävät esiasteet sisälsivät paljon samoja molekyylitason muutoksia kuin myöhemmin ilmenevät kasvaimet. Tämä mielenkiintoinen löydös viittaa siihen, että kohtusyövän esiasteet saattavat olla osallisina myös munasarjasyövän kehityksessä.
Tutkimustyö tuo uutta ja tärkeää tietoa munasarja- ja kohtusyövän syntymekanismeista sekä kulusta Lynchin syndrooman mutaation kantajilla ja yleisesti väestössä ilmenevissä syövissä. Tutkimuksessa tehtyjä ainutlaatuisia löydöksiä voidaan mahdollisesti hyödyntää myöhemmin sekä perinnöllisen että satunnaisesti väestössä ilmenevän munasarja- ja kohtusyövän diagnostiikassa sekä potilaiden jakamisessa erityyppistä ja räätälöityä hoitoa vaativiin ryhmiin. Työn tulokset voivat edesauttaa erityisesti kohtusyöpää edeltävien esiasteiden pahanlaatuisuuden arvioinnissa, ohjata hoitopäätöksiä ja tunnistaa niitä potilaita, jotka hyötyvät lääkkeellisestä hoidosta tai ennaltaehkäisevästä kirurgiasta
