Alteracions del genoma i el transcriptoma en càncer colorectal. Aplicació a la recerca de factors de pronòstic.

Abstract

El càncer colorectal és una malaltia genètica que afecta principalment als països desenvolupats. A les fases inicials del desenvolupament del tumor es formen adenomes benignes, que amb el temps poden adquirir una estructura més desorganitzada formada per cèl·lules displàsiques, i al final evolucionar cap a tumors malignes. El càncer de còlon i recte és el resultat d'un procés gradual d'adquisició de noves característiques per part de les cèl·lules epitelials que permeten escapar dels controls cel·lulars i de l'ambient. L'acumulació de múltiples alteracions genètiques i epigenètiques són les responsables d'aquests canvis.<br/>En la present tesi ens hem centrat en l'estudi de 50 casos de càncer colorectal esporàdics en estadis de Dukes B i C. La classificació de Dukes està associada a una supervivència diferent, i és en aquest subconjunt de casos on la determinació del pronòstic és més incerta, pel que l'anàlisi d'aquest conjunt de mostres ens pot permetre trobar nous factors de pronòstic útils. Partint de biòpsies humanes la quantitat de material és limitada, per això vam escollir dues aproximacions globals que requereixen poc material i que generen un gran voulm de resultats: l'anàlisi d'alteracions genòmiques per CGH (Comparative Genomic Hybridization) i l'anàlisi d'expressió gènica mitjançant microarrays. El nostre objectiu era obtenir una classificació en subgrups dels 50 tumors per donar explicació al comportament diferencial i buscar factors de pronòstic específics de grup.<br/>En base als resultats de CGH vem trobar 9 casos sense cap alteració (18%), i 41 amb algun braç de cromosoma alterat (82%). De mitjana hi ha 8,8±6,3 alteracions per cas. El rang de variació va de 0 fins a 20 alteracions. Definim com a alteracions recurrents aquelles que apareixen en més d'un 15% dels casos. Totes elles s'han descrit anteriorment en el càncer colorectal i ens ajuden a definir el perfil d'aquest tipus de tumor. Les alteracions més comuns són: +20q (74%), -18q (66%), -17p (48%), +13 (44%), -18p (40%).<br/>A l'hora d'agrupar les mostres hem encaixat els nostres resultats amb els grups que va definir Dutrilleaux (1995) per la seva semblança, i al nostre criteri, la seva coherència. Definim així quatre grups: el que presenta inestabilitat de microsatèl·lits (6%), el grup Normal sense alteracions cromosòmiques (16%), el grup d'Inestabilitat Cromosòmica Monosomic Like (44%), i el grup d'Inestabilitat cromosòmica Restant (34%). La classificació dels tumors en funció del patró d'alteracions cromosòmiques és poc útil com a factor pronòstic directament, però sí que permet identificar factors de pronòstic específics de grup. Per exemple, el nombre d'alteracions cromosòmiques és un factor de pronòstic important dins del grup d'Inestabilitat Cromosòmica Monosomic Like. També vam trobar que pèrdues al braç 12p i guanys al braç 11q són indicadors de mal pronòstic en càncer colorectal.<br/>En l'anàlisi d'expressió gènica diferencial per microarrays vam seleccionar 128 gens que presenten una major variabilitat entre les 50 mostres. A partir de la informació d'aquests genes i mitjançant agrupaments jeràrquics hem identificat quatre grups de tumors: El primer, format per 22 casos, té una supervivència lliure de malaltia bona, a diferència d'un segon, format per 18 casos, que és dolenta. Els dos grups restants estan formats per molt pocs casos (4 i 6 respectivament). Paral·lelament, mitjançant l'anàlisi de components principals vam definir noves variables anomenades metagens. Aquests són combinacions linials de gens que agrupen aquells que tenen un mateix comportament, disminuint així el nombre de variables per resumir la informació redundant. D'aquesta manera hem pogut identificar metagens que ens ajuden a discriminar la supervivència.<br/><br/>RESUMEN<br/><br/>En la presente tesis hemos estudiado 50 casos de cáncer colorectal esporádico en estadío de Dukes B y C. Al partir de biopsias humanas la cantidad de material es limitada, por ello escogimos dos aproximaciones globales: la CGH (<i>Comparative Genomic Hybridization</i>) y el análisis de la expresión mediante microarrays. Nuestro objetivo era explicar el comportamiento del conjunto de las 50 muestras mediante la clasificación en subgrupos para buscar nuevos factores de pronóstico específicos de cada grupo.<br/>Los resultados de la CGH se resume de la siguiente manera: de los 50 casos estudiados, hay 9 casos sin ninguna alteración (18%), y 41 con algún brazo de cromosoma alterado (82%). De promedio tenemos 8,8 alteraciones por caso, con una desviación estándar de 6,3. El rango de variación es de 0 a 20 alteraciones por caso. Las alteraciones más frecuentes son: +20q (74%), -18q (66%), -17p (48%), +13 (44%), -18p (40%). <br/>Con el objetivo de agrupar las muestras hemos seguido la clasificación de Dutrilleaux (1995) por su coherencia. Hemos definido así cuatro grupos: el que presenta inestabilidad de microsatélites (6%), el grupo normal sin alteraciones cromosómicas (16%), el grupo de inestabilidad cromosómica <i>monosomic like</i> (44%), y el grupo de inestabilidad cromosómica restante (34%). Hemos visto que la clasificación de los tumores en función del patrón de alteraciones cromosómicas es poco útil como factor pronóstico directamente, pero sí permite identificar factores de pronóstico específicos de grupo. Por ejemplo, el número de alteraciones es un factor de pronóstico importante en el grupo de inestabilidad cromosómica <i>monosomic like</i>. A su vez, identificamos seis regiones amplificadas: 20q33, 11q13, 8q24, 5q31-q33, 10q22, i 1p36.<br/>Por otro lado, a partir de la expresión de 128 genes que presentan una mayor variabilidad entre las 50 muestras hemos identificado un grupo de genes que se sobreexpresa y otro que se infraexpresa. Con estos mismos genes y utilizando agrupaciones jerárquicas hemos identificado cuatro grupos: dos de ellos formados por muy pocos casos (4 y 6 respectivamente), y los dos restantes con un pronóstico opuesto. Uno formado por 22 casos, tiene una supervivencia buena, y el otro, formado por 18 casos, mala. Mediante análisis de componentes principales hemos definido nuevas variables denominadas metagenes. Éstos son combinaciones lineales de genes que agrupan aquellos que tienen un mismo comportamiento, disminuyendo de este modo el número de variables para resumir la información redundante. Así hemos identificado cuatro metagenes que nos ayudan a discriminar los casos según su supervivencia.