A metilação do promotor de genes de recombinação homóloga do DNA é preditiva de resposta ao tratamento com inibidores da PARP em tumores de células germinativas do testículo

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A metilação do promotor de genes de recombinação homóloga do DNA é preditiva de resposta ao tratamento com inibidores da PARP em tumores de células germinativas do testículo

Sexta, 12.02.2021

Investigadores do Instituto Português de Oncologia do Porto (IPO-Porto) exploraram a metilação do promotor de genes de recombinação homóloga do DNA (um dos sistemas de reparação do DNA) como biomarcador em tumores de células germinativas do testículo, especificamente para predizer a resposta ao tratamento com o inibidor da PARP Olaparib.

Os inibidores da PARP estão já aprovados para o tratamento de cancros do ovário, mama e pancreático com mutações germinativas nos genes BRCA, sendo a sua eficácia dependente do efeito de “letalidade sintética”. Os tumores de células germinativas do testículo apresentam poucas mutações, mas há evidência de comprometimento da via de recombinação homóloga do DNA devido a inactivação dos genes desta família por hipermetilação do respectivo promotor.

Neste trabalho os autores descrevem um protocolo experimental com 3 fases; começaram por elaborar uma análise in silico detalhada, que permitiu identificar os genes mais relevantes desta família e, acima de tudo, quais os locais CpG cuja metilação influencia a expressão génica. Através de análises de anti-correlação entre expressão e metilação (usando dados de RNA-seq e array de metilação 450k), os genes BRCA1, RAD51C, PALB2, RAD54B e SYCP3 foram selecionados para o segundo nível de análise, que consistiu numa validação dos achados in silico numa cohort de 150 doentes com diagnóstico de tumor de células germinativas testicular. Esta análise confirmou os resultados anteriores e revelou que os genes mais relevantes como biomarcadores correspondiam ao BRCA1 e RAD51C, mostrando anti-correlação entre expressão e metilação. Os tumores não seminomatosos mostraram níveis mais elevados de metilação de todos os genes, especialmente elevada nos subtipos mais diferenciados, como o teratoma. Finalmente, numa “prova de conceito”, os autores trataram 4 linhas celulares representativas dos vários tipos de tumor de células germinativas com Olaparib, mostrando sensibilidade diferencial a este agente, com as linhas celulares exibindo níveis mais elevados de metilação de BRCA1 e RAD51C apresentando melhor resposta ao inibidor da PARP. 

Em conclusão, estes achados suportam o uso da metilação dos genes de reparação homóloga, nomeadamente do BRCA1 e RAD51C, como biomarcadores de resposta a inibidores da PARP neste modelo tumoral, para o qual são necessárias novas terapêuticas menos tóxicas do que a quimioterapia convencional à base de cisplatina.

 

Autores e Afiliações:

João Loboa,b,c,d,*, Vera Constâncioa,*, Catarina Guimarães-Teixeiraa, Pedro Leite-Silvaa, Vera Miranda-Gonçalvesa, José Pedro Sequeiraa, Laura Pistonia,e, Rita Guimarãesa,b, Mariana Cantantea,b, Isaac Bragaf, Joaquina Mauríciog, Leendert HJ Looijengad, Rui Henriquea,b,c,§,#, Carmen Jerónimoa,c,§,#

aCancer Biology and Epigenetics Group, IPO Porto Research Center (GEBC CI-IPOP), Portuguese Oncology Institute of Porto (IPO Porto) & Porto Comprehensive Cancer Center (P.CCC), R. Dr. António Bernardino de Almeida, 4200-072, Porto, Portugal

bDepartment of Pathology, Portuguese Oncology Institute of Porto (IPOP), R. Dr. António Bernardino de Almeida, 4200-072, Porto, Portugal

cDepartment of Pathology and Molecular Immunology, Institute of Biomedical Sciences Abel Salazar, University of Porto (ICBAS-UP), Rua Jorge Viterbo Ferreira 228, 4050-513, Porto, Portugal

dPrincess Máxima Center for Pediatric Oncology, Heidelberglaan 25, 3584 CS Utrecht, The Netherlands

eDepartment of Biology, University of Pisa, Lungarno Antonio Pacinotti, 43, 56126 Pisa, Italy

fDepartment of Urology, Portuguese Oncology Institute of Porto (IPOP), R. Dr. António Bernardino de Almeida, 4200-072, Porto, Portugal

gDepartment of Medical Oncology, Portuguese Oncology Institute of Porto (IPOP), R. Dr. António Bernardino de Almeida, 4200-072, Porto, Portugal

*shared first authorship

§joint senior authors

 

Abstract:

Testicular germ cell tumors (TGCTs) are the most common cancers in men aged 15-39 years, and are divided into two major groups, seminomas and non-seminomas. Novel treatment options are required for these patients, to limit side effects of chemotherapy. We hypothesized that promoter methylation of relevant homologous recombination (HR) genes might be predictive of response to poly-ADP ribose polymerase inhibitors (PARPis) in TGCTs.

We report a study pipeline combining in silico, in vitro and clinical steps. By using several databases and in silico tools, we identified BRCA1, RAD51C, PALB2, RAD54B and SYCP3 as the most relevant genes for further investigation, and pinpointed specific CpG sites with pronounced negative correlation to gene expression.

Non-seminomas displayed significantly higher methylation levels for all target genes, where increased methylation was observed in patients with more differentiated subtypes and higher disease burden. We independently performed second-line targeted validation in tissue series from TGCT patients. A moderate and/or strong anti-correlation between gene expression (assessed by RNA-sequencing) and promoter methylation (assessed by 450k array) was found, for all of the targets. As a proof of concept, we demonstrated the sensitivity of TGCT cell lines to Olaparib, which associated with differential methylation levels of a subset of targets, namely BRCA1 and RAD51C.

Our findings support the use of HR genes promoter methylation as a predictor of the therapeutic response to PARPis in patients with TGCT.

 

Revista: Molecular Oncology

 

Link: 10.1002/1878-0261.12909