Badanie ujawnia, że wariant genu afrykańskiego pochodzenia jest silnie powiązany z wysoce agresywnymi postaciami raka prostaty
Andrea Miyahira: Cześć wszystkim. Nazywam się Andrea Miyahira z Fundacji na rzecz Walki z Rakiem Prostaty. Rozmawiam dzisiaj z dr Mayuko Kanayamą, pracownikiem naukowym na Uniwersytecie Johna Hopkinsa, na temat niedawnego artykułu jej grupy „Clinical and Functional Analyses of an African-ancestry Gain-of-function HOXB13 Variant Implikowany w agresywnym raku prostaty”. Zostało to opublikowane w European Urology. Doktorze Kanayama, dziękuję bardzo za przyłączenie się do mnie dzisiaj.
Mayuko Kanayama: Dziękuję, że mnie gościsz. To wielki zaszczyt.
Mayuko Kanayama: Dziękuję, Andrea, za to miłe wprowadzenie. Jestem Mayuko Kanayama. Proszę, pozwólcie, że zacznę od tła. Zatem, jak niedawno doniósł zespół dr Michaela Haffnera, HOXB13 ulega specyficznej ekspresji w prostatach i jego ekspresja utrzymuje się aż do późnego stadium raka prostaty z przerzutami. Koncentrujemy się na wariancie X285K linii zarodkowej stop-loss HOXB13, w którym jeden nukleotyd w kodonie stop jest usunięty, co skutkuje przedłużeniem o 96 aminokwasów na jego C-końcu. Wariant ten występuje szczególnie w populacji pochodzenia afrykańskiego. Po raz pierwszy opisano go w rodzinnym raku prostaty na małej karaibskiej wyspie zwanej Martyniką.
Następnie lekarze Bill Isaacs i zespół Chrisa Haimana niezależnie podali, że wariant ten był istotnie powiązany z bardziej agresywną chorobą, taką jak diagnoza we wcześniejszym wieku, wyższy stopień Gleasona lub wyższy stopień T. I jak widać, o tym wariancie zrobiło się głośno stosunkowo niedawno. I podobnie jak wiele innych wariantów linii zarodkowych związanych z ryzykiem raka prostaty, mechanizm biologiczny tego wariantu jest nieznany. Dlatego nasze badanie ma na celu określenie klinicznego i biologicznego znaczenia tego wariantu.
Zatem po pierwsze, aby określić znaczenie kliniczne tego wariantu, we współpracy z firmą Invitae, zajmującą się badaniami genetycznymi, przeanalizowaliśmy dane pochodzące ze świata rzeczywistego. Zatem w tym badaniu 21 393 mężczyzn chorych na raka prostaty przeszło sekwencjonowanie progenów, w tym niedawną analizę duplikacji genów istotnych dla nowotworu, przy użyciu próbek ich krwi lub śliny. Pacjentów podzielono na grupy etniczne, które sami zgłaszali, a ich wyniki kliniczne, takie jak stopień Gleasona i stopień T, porównano między różnymi wariantami.
I to jest rezultat. W tym badaniu skupiliśmy się na X285K, a także G84E i BRCA2, które są znanymi wariantami linii zarodkowych związanymi z ryzykiem raka prostaty. Po pierwsze, zgodnie z wcześniejszymi badaniami, X285K został znacząco wzbogacony u pacjentów rasy czarnej, którzy sami zgłaszali swoje działanie, podczas gdy G84E został znacząco wzbogacony u pacjentów rasy białej, którzy sami zgłaszali swoje działanie. Po drugie, częstość występowania wyższego stopnia Gleasona była większa w grupie X285K niż w grupie G84E, 62,5% w porównaniu z 49,3%. Ponadto częstość występowania choroby w stadium czwartym była znacznie wyższa w grupie X285K niż w grupie G84E. Istniała istotność statystyczna pomiędzy tymi dwiema wartościami. Ponadto choroba w czwartym stadium była częstsza w przypadku BRCA2 niż w G84E. W tym miejscu chcę podkreślić, że X285K ma taki sam wpływ jak BRCA2 pod względem związku z bardziej agresywną chorobą.
Przejdźmy zatem do stołu drugiego. Zatem jednym z ograniczeń naszej analizy danych ze świata rzeczywistego jest brak populacji kontrolnej. Aby więc rozwiązać ten problem, opracowaliśmy równanie umożliwiające obliczenie PAR, ryzyka przypisanego populacji, przy użyciu podanych wartości. Czym więc jest PAR? PAR to odsetek zapadalności na chorobę wynikającą z narażenia w całej populacji chorych, zarówno narażonych, jak i nienarażonych. Zatem te trzy wartości po lewej stronie to częstotliwości nośne w naszym badaniu, a wartości pośrodku to częstotliwości nośne w bazie danych, które są uważane za częstotliwości nośne w populacji kontrolnej. A te liczby tutaj to PAR.
Zatem to 0,62% oznacza, że jeśli spojrzeć na całą populację raka prostaty, 0,62% z nich zachoruje na raka prostaty z powodu tego wariantu. A liczba ta jest równie znacząca jak G84E. Nie powinniśmy też zapominać, że jeśli chodzi o BRCA2, nie jest to pojedynczy wariant, ale zbiór wariantów patogennych i prawdopodobnie patogennych. Zatem fakt, że X285K i G84E, jako pojedyncze warianty, wykazują tak wysoki współczynnik PAR, jest bardzo znaczący. Podsumowując, nasze odkrycia potwierdzają wczesne badania przesiewowe w kierunku choroby u czarnych mężczyzn noszących ten wariant i wczesną eskalację leczenia, gdy rozwinie się u nich rak prostaty. Pacjenci i lekarze oglądający ten kanał mogą zastanawiać się, gdzie mogą poddać się testom na ten wariant. I chociaż nie mamy informacji o innych firmach zajmujących się testami genetycznymi, ale firma Invitae, z którą współpracowaliśmy, po opublikowaniu tego artykułu zaktualizowała ten wariant z prawdopodobnie łagodnego do coraz bardziej przerażającego. Jeśli zatem pacjenci uzyskają pozytywny wynik testu na ten wariant, zostaną o tym poinformowani.
Następnie przeszliśmy do analizy funkcjonalnej, aby określić biologiczne znaczenie tego wariantu. Aby to zrobić, wygenerowałem dwukierunkową ekspresję shRNA HOXB13 znakowanego RFP razem z cDNA typu dzikiego lub X285K HOXB13, aby osiągnąć jednoczesne wyeliminowanie endogennego HOXB13 typu dzikiego i ekspresję egzogennego HOXB13, a do tego użyłem kilku klonów do każdego genotypu, aby zapewnić powtarzalność. Klony te poddano sekwencjom RNA, ChIP-seq i ATAC-seq. Ma to na celu pokazanie, że nasz system jest czysty i działa. Są to obrazy Western blot HOXB13 i RFP reprezentatywnych klonów. Zatem, jak widać, egzogenny HOXB13 ulega ekspresji, a RFP ulega ekspresji w wyniku leczenia Dox, podczas gdy endogenny HOXB13 jest skutecznie niszczony.
Klony te najpierw poddano sekwencjonowaniu RNA. To jest wynik sekwencji RNA. Zatem po lewej stronie znajduje się wykres wulkanu porównujący X285K z typem dzikim w warunkach stymulowanych androgenami. Co ciekawe, CCNB1, kodujący cyklinę B1 i MYC, kodujący c-MYC, okazały się genami regulowanymi w górę przez X285K. Zatem cyklina B1 jest ważną cząsteczką dla progresji cyklu komórkowego, a MYC jest, nie trzeba dodawać, ważnym onkogenem raka prostaty. Zgodnie z tym analiza wzbogacenia zestawu genów wykazała wzbogacenie E2F i MYC w komórkach wykazujących ekspresję X285K, co sugeruje, że X285K przyczynia się do proliferacji komórek. Wszystkie te wyniki zostały potwierdzone metodą Western blot i qRT-PCR.
Następnie, aby dokładniej zbadać mechanizm, przeprowadziliśmy sekwencjonowanie ChIP i sekwencjonowanie ATAC. Wynik ATAC nie jest uwzględniony w artykule, ale ATAC jest testem służącym do oceny dostępności chromatyny. Zatem nasze dane ChIP-seq pokazują, że X285K ma charakterystyczny profil wiązania w porównaniu z typem dzikim i ma więcej miejsc wiązania w genomie. To jest jeden przykład. Jest to gen cykliny B1 i jego region 5′ powyżej, a cyklina B1, jak wspomniałem wcześniej, jest regulowana w górę przez X285K. Jak widać w danych ChIP-seq, białko związane z X285K wiąże się bardziej z regionem 5′ powyżej. A jeśli spojrzysz na dane ATAC-seq, otwiera się chromatyna tego samego regionu. Jest więc prawdopodobne, że jest to mechanizm regulacji w górę. Potwierdziliśmy także zwiększone wiązanie X285K z regionem superwzmacniacza MYC, zgodnie z regulacją w górę MYC.
Oto podsumowanie naszej analizy funkcjonalnej. Nasze przesłanie jest dość proste. X285K wiąże się bardziej ze swoimi docelowymi genami, otwiera chromatynę i zwiększa ich ekspresję, co sugeruje jego rolę jako mutacji zyskującej funkcję, podobnie jak BRCA2. Znane warianty linii zarodkowej to mutacje powodujące utratę funkcji. Zatem koncepcja mutacji polegającej na wzmocnieniu funkcji jest dość nowatorska.
Podsumowując, HOXB13 X285K jest znacznie wzbogacony u pacjentów rasy czarnej, którzy sami zgłaszają się. A u pacjentów będących nosicielami wariantu wirusa wykrytych w rzeczywistych warunkach klinicznych występują cechy agresywnego raka prostaty, podobne do nosicieli BRCA2, co potwierdza wczesne badania przesiewowe czarnych mężczyzn będących nosicielami tego wariantu. Badania funkcjonalne ujawniły unikalny mechanizm onkogenny polegający na wzmocnieniu funkcji tego wariantu białka w regulacji sygnatur E2F/MYC. W związku z tym chciałbym podziękować PCF za finansowanie mojego projektu oraz wszystkim członkom laboratorium i wszystkim współpracownikom. Bardzo dziękuję za uwagę.
Andrea Miyahira: Dziękuję bardzo, doktorze Kanayama, za podzielenie się z nami tą informacją. Zatem, jak sądzę, jak często występuje wariant HOXB13 X285K w populacjach przodków afrykańskich? A czy wiemy, które konkretne regiony Afryki-
Mayuko Kanayama: Tak, tak, dziękuję, że pytasz.
Andrea Miyahira: … tych można znaleźć więcej?
Mayuko Kanayama: Tak, tak, racja, racja. Zatem według artykułu dr Chrisa Haimana wariant ten występuje tylko w populacji pochodzenia zachodnioafrykańskiego, takiej jak Nigeria, Senegal i Ghana. Według tego artykułu częstość występowania nosicieli, przez którą rozumiem populację osób nosicieli tego wariantu, wynosi według tego artykułu 0,76% w populacji kontrolnej, ale w populacji chorych na raka prostaty wzrasta do 2,39%. W naszym badaniu przetestowaliśmy populację Afroamerykanów chorych na raka prostaty. Jak właśnie przedstawiłem, częstość występowania nosicieli u pacjentów z rakiem prostaty wynosiła 1%. I chociaż nie mamy populacji kontrolnej, szacowana częstotliwość nośności w populacji kontrolnej wyniosła 0,39%. Zatem liczba osób chorych na raka prostaty po prostu rośnie. Tak.
Andrea Miyahira: Dobra. Dziękuję. I jak te odkrycia powinny zmienić wytyczne dotyczące badań genetycznych pod kątem wariantów ryzyka raka prostaty?
Mayuko Kanayama: Och, to takie ważne pytanie. Tak więc, jak powiedziałem, firma Invitae, z którą współpracowaliśmy, zaktualizowała ten wariant z prawdopodobnie łagodnego do coraz bardziej przerażającego. Zatem zmiana już zachodzi, a dwa wcześniejsze badania przeprowadzone przez dr Billa Isaacsa i Chrisa Haimana wykazały powiązanie kliniczne tego wariantu z bardziej agresywną chorobą. Oprócz tego przyjrzeliśmy się mechanizmowi biologicznemu, sugerując i pokazując dowody na związek przyczynowy. Zatem nasze badanie, wraz z wcześniejszymi badaniami, dostarcza klinicznego i biologicznego uzasadnienia dla wczesnych badań przesiewowych w kierunku chorób u mężczyzn, w szczególności u mężczyzn rasy czarnej, noszących ten wariant.
Andrea Miyahira: Dziękuję. Czy masz więcej informacji na temat mechanizmów, które Twoim zdaniem wykorzystuje ten wariant do zwiększania agresywności choroby?
Mayuko Kanayama: Tak, dziękuję, że o to pytasz. Zatem nasze dane ChIP-seq i dane ATAC-seq pokazują, że ten wariant białka ma charakterystyczny profil wiązania w porównaniu z typem dzikim. Wiąże się bardziej z niektórymi genami ważnymi dla populacji raka prostaty i otwiera jego chromatynę. Ponadto nasze niepublikowane dane sugerują, że ten długi ogon fizycznie wpływa na jego funkcję, na przykład wypychając niektóre kofaktory, wpływając na ogólny epigenom. Zatem tak, mechanizm prawdopodobnie będzie polegał na wzmocnieniu funkcji. Tak.
Andrea Miyahira: Ok, dzięki. Jakie są Twoje dalsze kroki w związku z tymi studiami?
Mayuko Kanayama: Zatem tak, z klinicznego punktu widzenia największym zadaniem jest zebranie większej liczby próbek klinicznych w celu potwierdzenia naszych wyników w próbkach ludzkich. Z badawczego punktu widzenia, tak jak powiedziałem, podejrzewam, że długi ogon robi coś, co fizycznie wpływa na jego funkcję. Naprawdę interesuje mnie analiza strukturalna białek i stworzyłem także model myszy transgenicznej wyrażającej to białko w mysiej prostacie. Zobaczę więc, jakiego rodzaju fenotypy są indukowane przez ten wariant białka. To mój przyszły kierunek.
Andrea Miyahira: Dobra. Cóż, dziękuję bardzo za przybycie dzisiaj i podzielenie się tym z nami.
Mayuko Kanayama: Tak tak. Dziękuje bardzo za Twój czas.
