Amplification of EIF3S3 in breast and prostate cancer

Abstract

Eturauhassyöpä on yleisin miehillä esiintyvä syöpä Suomessa. Eturauhassyövän hoitona käytetään hormonaalista hoitoa, joka vaikuttaa tehokkaasti hoidon alussa, mutta jonka hoitovaste yleensä lakkaa ajanmyötä. Tällä hetkellä ei ole olemassa tehokasta keinoa, millä uusiutunutta ns. hormoniresistenttiä eturauhassyöpää voitaisiin hoitaa. Tämän vuoksi olisi tärkeää tunnistaa niitä geneettisiä muutoksia, jotka aiheuttavat eturauhassyövän uusiutumisen hormonaalisen hoidon aikana. Väitostutkimuksen tavoitteena oli tunnistaa eturauhassyövän etenemiseen johtavia geneettisiä muutoksia käyttäen vertailevaa genomista hybridisaatiota (VGH). VGH:lla pystytään yhdessä hybridisaatiossa tutkimaan kaikki kasvaimessa olevat DNA-jakson kopiolukumäärän muutokset. Näin ollen VGH on erityisen hyvä molekyylisytogeneettinen menetelmä seuloa kasvaimessa esiintyviä geneettisen materiaalin häviämiä ja/tai monistumia. Tutkimuksen tulokset osoittivat, että, hormonihoidon aikana uusiutuneissa eturauhassyövissä yleisin löydös (esiintyy 80%:ssa tapauksista) oli kromosomi 8:n pitkän käsivarren monistuma. Koska 8q-monistuma on harvinainen diagnoosivaiheen eturauhassyövissä, se näyttäisi liittyvän eturauhassyövässä aggressiiviseen, hormonihoidolle resistenttiin taudinkuvaan. VGH:n avulla voitiin myös kaventaa ns. minimaalinen, yleisesti monistunut kromosomaalinen alue kromosomiraitoihin; 8q21 ja 8q23-q24. Tutkimuksen seuraavana tavoitteena oli tunnistaa kromosomi 8q-monistuman kohdegeeni tai -geenit. Uusien ehdokasgeenien etsimiseen käytettiin vaimennus-subtraktiohybridisaatio-tekniikkaa, jonka avulla voidaan valikoidusti monistaa polymeraasiketjureaktion (PCR) avulla kahdessa näytteessä erilailla ilmentyneitä geenejä. Tällä tavalla löudetty ehdokaskohdegeeni EIF3S3 paikannettiin 8q23-kromosomialueelle ja sen löydettiin olevan yli-ilmentynyt ja monistunut 20%:ssa diagnoosivaiheen rinta- ja 30%:ssa uusiutuneissa eturauhassyövissä. Seuraavaksi EIF3S3 geenin minimaalinen monistuma-alue kartoitettiin tarkemmin käyttäen fluoresenssi in situ hybridisaatiotekniikoita (FISH). Alueen kooksi määritetiin 2.5 miljoonaksi emäspariksi. Alueella sijaitsevat geenit tutkittiin ilmentymistasonsa suhteen ja näin voitiin osoittaa, että EIF3S3 on ainoa alueella sijaitseva monistunut ja yli-ilmentynyt ehdokaskohdegeeni. EIF3S3:n proteiinin toimintaa ei toistaiseksi tunneta tarkoin. Se oletetaan kuitenkin liittyvän proteiinisynteesin aloitukseen. Näin ollen EIF3S3 monistuma rinta- ja eturauhassyövässä viittaa siihen, että proteiinisynteesin säätelyn muutokset ovat tärkeitä syövän kehityksen mekanismeja. Tätä löydöstä voitaisiin mahdollisesti hyödyntää uusien entistä parempien ennustetekijöiden ja hoitojen kehittämisessä.To identify genetic alterations that underlie the progression of prostate cancer during endocrine therapy, hormone-refractory prostate carcinomas and prostate cancer cell lines were screened by comparative genomic hybridization (CGH). Recurrent hormone-refractory carcinomas showed on average 11 genetic changes per tumor, and the most common genetic aberrations were losses at 8p (73%), 1p (54%), 13q (51%) and 10q (46%) and gains at 8q (73%), 7q (43%), Xq (35%) and 18q (30%). Findings in CGH were validated by fluorescence in situ hybridization (FISH) using both pericentromeric (7, 8, 18) and locus-specific probes (CAV1, MYC, BCL2). The clonal relationship of six primary-recurrent tumor pairs was also examined. Half of these tumor pairs showed a close genetic relationship, whereas in the rest of tumors the relationship was less evident. Amplification at the long arm of chromosome 8 occurs in a large fraction of primary breast and prostate cancers. In order to clone the target genes associated with this amplification, suppression subtraction hybridization (SSH) was used to identify overexpressed genes in the breast cancer cell line SK-Br-3, which harbors amplification at 8q21 and 8q23-q24. A differentially expressed gene, the p40 subunit of eukaryotic translation initiation factor 3 (EIF3S3 alias eIF3-p40), identified by SSH, was localized to 8q23, and was found to be highly amplified and overexpressed in the breast and prostate cancer cell lines studied. High-level amplification of EIF3S3 was also found in 30% of hormone-refractory prostate tumors and in 18% of untreated primary breast tumors. In the majority of cases, EIF3S3 and MYC were amplified in equal copy numbers. Tumors with higher copy numbers of EIF3S3 than MYC were also found. Expression of EIF3S3 mRNA was analyzed by in situ hybridization. Amplification of the EIF3S3 gene was associated with overexpression of its mRNA, as expected for a functional target gene of amplification. FISH mapping data on EIF3S3 amplification narrowed the minimal highly amplified region to 2.5 Mb. All mapped ESTs within and nearby the highly amplified region were investigated as regards their expression in several cancer cell lines. Three anonymous ESTs and one known gene (EXT1) were shown to be expressed more in cancer cell lines with 8q amplification. However, these ESTs were located outside the minimal highly amplified region and EXT1 was overexpressed only in one of the cancer cell lines containing 8q amplification