Identificación y caracterización de alteraciones epigenéticas responsables de síndrome de Lynch y Lynch-like

Abstract

La deficiencia reparadora es una característica de los tumores de individuos con síndrome de Lynch, los cuales son portadores de mutaciones o epimutaciones en línea germinal de los genes reparadores de desapareamientos del DNA. Sin embargo, más del 50% de pacientes con tumores con deficiencia reparadora no pueden ser diagnosticados debido a la ausencia de mutaciones germinales que expliquen su predisposición, siendo considerados pacientes “Lynch-like”. Nuestra primera hipótesis es que, en estos pacientes, la presencia de epimutaciones germinales podría ser responsable en algunos casos de la predisposición a desarrollar tumores. Por su parte, la epimutación primaria en MLH1 aparece de novo en el individuo y no sigue un patrón de herencia mendeliano. Sus portadores están considerados individuos con síndrome de Lynch, sin embargo, el riesgo de los familiares de primer grado es desconocido. Estos pacientes, además, presentan mucha variabilidad en el porcentaje de metilación presente en el promotor de MLH1, lo que se conoce como mosaicismo epigenético, y que en ocasiones dificulta la también la identificación de los pacientes portadores. También hipotetizamos que una mejor identificación y la caracterización exhaustiva de las epimutaciones constitucionales en MLH1 permitirá mejorar el manejo clínico de estos pacientes y su consejo genético. Así pues, los objetivos de este trabajo han sido buscar la presencia de alteraciones epigenéticas constitucionales responsables de síndrome de Lynch en individuos Lynch-like e identificar y caracterizar molecularmente epimutaciones constitucionales en MLH1. Para ello, hemos realizado un análisis exhaustivo de 121 individuos y 12 pacientes con epimutación en MLH1, tanto a nivel genético como epigenético y hemos estudiado mediante técnicas de alta sensibilidad la metilación constitucional en 22 pacientes con tumores MLH1- metilados menores de 50 años. En la serie Lynch-like, hemos identificado un portador de epimutación en MLH1, 3 individuos con mutaciones no identificadas en los genes reparadores y 19 variantes de significado desconocido en genes reparadores de las cuales reclasificamos 8, diagnosticando a 10 familias de nuestra serie y 5 adicionales. El estudio somático dde 5 tumores encontró dobles mutaciones somáticas en 2 de ellos. También identificamos variantes patogénicas y predichas patogénicas por su análisis in-silico en otros genes de predisposición a cáncer colorrectal: MUTYH, BUB1, SETD2, FAN1, EXO1, MSH3, APC y POLD1Las alteraciones constitucionales epigenéticas fuera de los genes reparadores no parecen tener ningún papel en la patología Lynch-like. La caracterización genética de los portadores de epimutación en MLH1 permitió su clasificación como epimutación primaria, demostrando la aparición de novo de la epimutación en 3 casos y el borrado intergeracional en un nuevo caso. El estudio del metiloma de estos pacientes puso de manifiesto que las mutaciones primarias en MLH1 son un evento epigenético focal de extensión constante (Chr3: 37,033,791-37,035,400; 1,6Kb), específico de este tipo de pacientes y mantenido tanto en los tejidos normales del individuo como sus tumores colorrectales. Estos resultados apoyan que exista un mecanismo causal subyacente vinculado a las reprogramaciones epigenéticas de los primeros estadios de la vida humana. La puesta a punto de una técnica de alta sensibilidad permitió la identificación de un nuevo caso de epimutación en MLH1 con un 1% de metilación germinal, demostrando que las epimutaciones pueden tener una prevalencia más elevada de la reportada hasta el momento, debido al infradiagnóstico de

pacientes con mosaicismo germinal, lo que nos ha llevado a proponer una modificación del algoritmo diagnóstico para epimutaciones en síndrome de Lynch. El presente estudio ofrece una perspectiva amplia sobre la diversidad de mecanismos causales que pueden dar lugar a la deficiencia reparadora en tumores y destaca la relevancia de estudiar de manera exhaustiva todos los pacientes con el fin de poder identificar todos los individuos con una predisposición genética o epigenética al cáncer.

Lynch-like syndrome individuals develop MMR deficient tumors but no germline mutations or epimutations at MMR genes have been identified. Our first hypothesis is that their cancer predisposition may be caused in some of them by unidentified epimutations in cancer predisposition genes. Primary MLH1 epimutation carriers are considered as Lynch syndrome patients. However, it is not possible to estimate the risk for their first-degree relatives due to the complex patterns of inheritance. A better understanding of MLH1 epimutations will benefit the clinical management of these families. We aimed to search for the presence of constitutional epimutations responsible of Lynch-like predisposition and to deeply characterize MLH1 epimutations identified. 121 Lynch-like patients and 12 MLH1 epimutation carriers were submitted to a exhaustive genetic and epigenetic characterization. In addition, 22 patients with MLH1-methylated tumors were analyzed by high-sensitive methylation detection techniques. In three patients MMR pathogenic variants not previously identified were found. Nineteen MMR VUS were identified and we performed the reclassification of 8 of them, giving diagnostic for a total of 15 families. Double somatic mutations were found in 2 of 5 analyzed tumors. A new case of MLH1 epimutation was identified. Pathogenic or predicted pathogenic variants were discovered in new-proposed cancer predisposition genes in a subset of Lynch-like cases. However, epimutations outside MMR genes do not seem to play a role. MLH1 epimutation was found as a focal epigenetic event, with constant length throughout tissues and specific of MLH1 epimutation carriers, suggesting a common causal mechanism. High sensitivity methylation techniques allow the identification of a new case of MLH1 epimutation with epigenetic mosaicism (≈1% methylation). The current study provides a global perspective on the heterogeneity of causal mechanisms leading to MMR deficiency and highlights the relevance of comprehensive characterization to diagnose individuals with genetic or epigenetic predisposition to Lynch syndrome.