Caracterización molecular de pacientes con cáncer colorrectal / Molecular characterization of colorectal cancer patients

Introducción. El cáncer colorrectal tiene una alta incidencia en la población mundial. Diversas vías moleculares están involucradas en su desarrollo, entre ellas, la inestabilidad cromosómica, la inestabilidad microsatelital y la epigenética. Objetivo. Hacer la caracterización molecular de 44 individuos con cáncer colorrectal esporádico. Materiales y métodos. El análisis de mutaciones en los genes APC, KRAS, TP53 y BRAF se hizo mediante secuenciación de Sanger; la inestabilidad microsatelital se determinó mediante electroforesis capilar utilizando cinco marcadores de repetición corta en tándem (Short Tandem Repeat) y el estado de metilación del promotor del gen MLH1 se hizo con la técnica MS-PCR (Methylation-Specific PCR). Resultados. La frecuencia de mutación de los genes APC, KRAS y TP53 fue del 18,1, 25 y 4,5 %, respectivamente; las mutaciones detectadas se localizaron con mayor frecuencia en el colon derecho. La frecuencia de inestabilidad microsatelital fue del 27,2 % y el 73,1 % en los tumores con metilación en el gen MHL1, y el 91,6 % de los tumores con inestabilidad microsatelital presentaba metilación en el gen MLH1. En el grupo de tumores con estabilidad microsatelital, las mutaciones en los genes APC, KRAS y TP53 fueron más frecuentes que en el grupo de tumores con inestabilidad microsatelital. La metilación del gen MLH1 fue la alteración más predominante. Conclusiones. En los pacientes con cáncer colorrectal evaluados se demostró la presencia de alteraciones moleculares en las diferentes vías genéticas, las cuales son comunes en su carcinogénesis. Los pacientes presentaron un perfil de mutaciones diferente al de otras poblaciones. Los hallazgos obtenidos en este estudio confirman la heterogeneidad molecular descrita en el desarrollo del cáncer colorrectal.

Introduction: Colorectal cancer has a high incidence in the world population. Different molecular pathways, such as chromosomal instability, microsatellite instability, and epigenetics are involved in its development. Objective: To perform molecular characterization in 44 individuals with sporadic colorectal cancer. Materials and methods: We conducted mutation analyses of the APC, KRAS, TP53 y BRAF genes using Sanger sequencing techniques; microsatellite instability was determined by capillary electrophoresis with five STR genetic markers while the methylation status of the MHL1 promotor gene was analyzed using methylation-specific PCR. Results: APC, KRAS, and TP53 genes mutation frequency was 18.1%, 25%, and 4.5%, respectively; the somatic mutations detected were located more frequently in the right colon. The frequency of microsatellite instability was 27.2% and 73.1% of the tumors had the MHL1 gene methylated while 91.6% of microsatellite instability-positive tumors had the methylated MLH1 gene. The mutation profile of microsatellite stability tumors APC, KRAS, and TP53 genes was more frequent than in the microsatellite instability-positive tumors. The methylation of the MLH1 gene was the most predominant molecular alteration. Conclusions: We identified molecular alterations in different genetic pathways of the colorectal cancer patients evaluated, which are common in the carcinogenesis of this cancer. These patients showed a different mutational profile compared to other populations. Our findings confirm the molecular heterogeneity described in the development of colorectal cancer.

Características histopatológicas del carcinoma colorrectal con inestabilidad microsatelital (IMS) / Histopathologic characteristics of microsatellite instability in colorectal cancer

El carcinoma colorrectal es una de las neoplasias con mayor incidencia a nivel mundial. Algunos de los tipos tienen componente hereditario y asociación con defectos en la reparación génica a nivel replicacional, por mutaciones en los genes encargados (MLH1, MSH2, MSH6 y PMS2), llamándose esto la inestabilidad microsatelital. Esta situación se acompaña de mayor predisposición a desarrollar carcinoma colorrectal y algunos extracolónicos que incluyen cáncer de estómago, endometrio, ovarios y tracto urinario, entre otros. Es importante, entonces, evaluar la presencia de la inestabilidad microsatelital a nivel histopatológico conociendo que hay ciertos hallazgos que hacen sospechar la presencia de estas alteraciones genéticas, tales como la presencia de linfocitos intraepiteliales, infiltrado inflamatorio Crohn-like , el subtipo histológico y la localización. El objetivo de este artículo es revisar en detalle algunas características de las variables mencionadas, así como resaltar la importancia de otras variables histopatológicas con impacto pronóstico.

Colorectal cancer (CRC) is one of the most common cancers in the world. Some have a heritable component and are associated with a genetic defect in replication error repair due to MLH1, MSH2, MSH6 and PMS2 genes mutations known as microsatellite instability. This entails a greater predisposition to CRC and other extracolonic cancers including stomach, endometrium, ovary and urinary tract cancers, among other. Thus, it is important to detect histologic microsatellite instability through certain findings such as intraepithelial infiltrating lymphocytes, Crohn-like inflammatory reaction, histologic subtype and anatomical location leading to suspect the presence of genetic alterations. The objective of this article was to examine some features of said variables in detail and highlight the importance of other histopathologic variables with prognostic significance.

Inestabilidad de los microsatélites en cáncer colo-rectal y su distribución de acuerdo a factores pronósticos en SOLCA Cuenca 2004-2014 / Instability of microsatellites in colo-rectal cancer and its distribution according to prognostic factors in SOLCA-Cuenca 2004-2014

Mundialmente, el cáncer colo-rectal constituye la tercera neoplasia más común en hombres y la segunda en mujeres. Las vías de tumorogénesis, nos permite subclasificar a los pacientes y protocolizar tratamientos. Lainestabilidad microsatelital constituye una de estas vías; se presenta en un 15% a 20% en el carcinoma colo-rectal y su presencia se asocia a un mejor pronóstico. Objetivo:Determinar la frecuencia de inestabilidad microsatelital y su distribución de acuerdo a los factores pronósticos en biopsias de pacientes con cáncer colo-rectal atendidos en el Instituto del Cáncer SOLCA-Cuenca durante el periodo 2004-2014".Método:Es un estudio de tipo observacional, analítico. Se estudiaron 240 pacientes con cáncer colo-rectal, diagnosticados en Departamento de Patología del Instituto del Cáncer Solca Cuenca y que disponían de su material de biopsias en donde se realizaron las técnicas de inmunohistoquímica con 4 marcadores MLH1, MSH2, MSH6, PMS2. Resultados:El 37.9% correspondió a hombres y el 62.1% a mujeres. La media de edad fue 66.2 años. El 58.75% (n= 141) tuvieron localización en colon. Se observó falta de expresión proteica en un 24.2 % (58 pacientes). En cuanto a que proteínas, el 68.96% (40 casos) fueron MLH1/PMS2; 1.72 % (1 caso) MSH2/MSH6.De los casos que no expresaron las proteínas el 87.93% se localizaron en el colon; 79.3% fueron adenocarcinoma; 58.6% fueron grado moderado y 37.9% fueron etapa II. En el análisis bivariado se estableció asociación estadísticamente significativa entre la inestabilidad microsatelital con localización del tumor (OR 7 . 4 ; IC 3.2-17) y el grado de diferenciación (OR 2.8; IC 1.5- 5.4). Conclusiones: Se recomienda el uso protocolizado dentro del tratamiento del cáncer colo-rectal.

Worldwide, colorectal cancer is the third most common neoplasm in men and the second in women. Tumorigenesis pathways allow us to sub-classify patients and protocolize treatments. The microsatellite instability constitutes one of these pathways; it is present in a 15% to 20% in colorectal carcinoma; its presence is associated with a better prognosis.Objective:To determine the frequency of microsatellite instability and its distribution according to prognostic factors in biopsies of patients with colorectal cancer in the Solca-Cuenca Cancer Institute during the period 2004-2014. Method:It is an observational, analytical study. About 240 patients with colorectal cancer were studied, they were diagnosed in the Pathology Department of the Cuenca Cancer Institute and who had their biopsy material where the immunohistochemical techniques were performed with 4 markers MLH1, MSH2, MSH6, and PMS2.Results:The 37.9% corresponded to men and 62.1% to women. The average age was 66.2 years. The 58.75% (n = 141) had localization in the colon. A lack of protein expression was observed in 24.2% (58 patients). Regarding to proteins, 68.96% (40 cases) were MLH1 / PMS2; 1.72% (1 case) MSH2 / MSH6. About the cases that did not express the proteins, 87.93% were located in the colon; 79.3% were adenocarcinoma; 58.6% were moderate grade and 37.9% were stage II. In the bivariate analysis, a statistically significant association was established between microsatellite instability with tumor location (OR 7 . 4 , CI 3.2-17) and degree of differentiation (OR 2.8, CI 1.5- 5.4). Conclusions:The protocolized use is recommended within the treatment of colorectal cancer.

Inestabilidad de microsatélites en pacientes con diagnóstico de cáncer colorrecta / Microsatellite instability in patients with diagnostic of colorectal cancer

Determinar la presencia de inestabilidad de microsatélites en pacientes con cáncer colorrectal usando el panel molecular Bethesda y discutir su importancia en pacientes con sospecha de cáncer colorrectal hereditario no polipósico (HNPCC) o con sospecha de síndrome de Lynch. Materiales y métodos: Se trabajó con muestras de sangre periférica y tejido tumoral de 28 pacientes con diagnóstico de cáncer colorrectal remitidos al laboratorio de Biología Molecular del Instituto Nacional de Enfermedades Neoplásicas (INEN) de Lima, bajo sospecha de Síndrome de Lynch. El ADN fue extraído utilizando kits de extracción de ácidos nucleicos para sangre periférica y tejido tumoral embebido en parafina. Se amplificaron los cinco marcadores microsatélites del panel Bethesda: BAT25, BAT26, D2S123, D5S346 y D17S250, por reacción en cadena de la polimerasa. El análisis de IMS fue realizado mediante electroforesis en chip en el bioanalizador Agilent 2100. Resultados: Del total de pacientes estudiados 11 tuvieron IMS alta (IMS-H) y uno no pudo ser totalmente clasificado quedando como IMS-H/IMS-L. En todos los casos de IMS-H tanto BAT25 como BAT26 resultaron inestables. La IMS-H en estos pacientes indica mayor probabilidad de HNPCC o síndrome de Lynch, lo cual debe ser contrastado con el análisis genético de los genes MMR. Conclusión: La técnica permitió determinar cuáles son los pacientes que deben continuar con el estudio de los genes del sistema de reparación de mal apareamiento del ADN, para establecer si estamos frente a casos de HNPCC o ante casos de cáncer colorrectal esporádicos...

To determine the presence of microsatellite instability in patients with colorectal cancer using the molecular panel Bethesda and discuss its significance in patients with suspected hereditary nonpolyposis colorectal cancer (HNPCC) or Lynch Syndrome. Materials and methods: We worked with samples of peripheral blood and tumor tissue of 28 patients diagnosed with colorectal cancer referred to the Laboratory of Molecular Biology of the Instituto Nacional de Enfermedades Neoplasicas (INEN), Lima, with suspected of Lynch syndrome. DNA was extracted using kits of nucleic acid extraction of peripheral blood and paraffin-embedded tumor tissue. Five microsatellite markers of Bethesda panel were amplified: BAT25, BAT26, D2S123, D5S346 and D17S250, by polymerase chain reaction. IMS analysis was performed by electrophoresis on chip in the Bioanalyzer Agilent 2100. Results: Of the patients studied, 11 had high IMS (IMS-H) and one could not be fully ranked, staying as MSI-H / IMS-L. In all cases of IMS-H both BAT26 and BAT25 were unstable. The IMS-H in these patients indicates high probability of HNPCC or Lynch syndrome; it must be contrasted with the genetic analysis of MMR genes. Conclusion: The technique allowed determine which patients have to continue with the study of system mismatch repair genes, for establish whether we facing to HNPCC or sporadic colorectal cancer...

Vías de carcinogénesis colorrectal y sus implicaciones clínicas / Pathways of colorectal carcinogenesis and their clinical implications

El cáncer colorrectal (CCR) es la cuarta causa de mortalidad por cáncer en Colombia y en el mundo, en ambos sexos; por esta razón, es considerado un problema de salud pública. El CCR es altamente heterogéneo en su fenotipo y genotipo, lo que está en relación con las diferentes vías de carcinogénesis descritas que implican diferentes mecanismos de progresión y agresividad de la enfermedad. Las vías clásicas, supresora y mutadora, se caracterizan por una serie de alteraciones genéticas relacionadas con los cambios fenotípicos de la progresión morfológica en la secuencia adenoma-carcinoma. Las vías alternas, originadas por mutaciones en los genes, BRAF y KRAS, se relacionan con la progresión de pólipo aserrado a carcinoma. Conocer estas vías es muy importante para comprender la enfermedad de manera integral y profundizar en el estudio de sus mecanismos de control, que incluyen: diagnóstico temprano, tratamiento y seguimiento.

Colorectal cancer (CRC) is ranked fourth among causes of cancer mortality in Colombia and in the world, for both genders; it is therefore regarded as a public health issue. CRC´s phenotype and genotype are highly heterogeneous, a fact related to the various carcinogenic pathways described, and which is also implicated in the different progression mechanisms and the aggressiveness of the disease. The classic pathways, suppressive and mutable, are characterized by a series of genetic alterations related to phenotype changes in the morphologic progression of the adenoma-carcinoma sequence. The alternate pathways, originated by BRAF and KRAS gene mutations, are linked to the serrated polyp progression to carcinoma. Knowledge of these pathwaysis very important in achieving a fuller understanding of the disease and for broadening the study of mechanisms for its control; these include: early diagnosis, treatment and follow-up.

Bases moleculares del cáncer colorrectal / Molecular bases of colorectal cancer

Se considera que el cáncer colorrectal (CCR) es un problema mundial de salud pública; es el tercer cáncer más común en hombres y el segundo en mujeres. Su distribución geográfica es variable: las tasas de incidencia son altas en países desarrollados de Europa, Norteamérica y Oceanía y bajas en países de regiones subdesarrolladas como África y Suramérica. Sin embargo, los datos de estudios recientes publicados por la Agencia Internacional de Investigaciones en Cáncer (IARC, International Agency for Research on Cancer) muestran un aumento rápido en la incidencia de CCR en los períodos 1983-1987 y 1998-2002 en países en vías de desarrollo (1), mientras que en países desarrollados la incidencia se ha estabilizado y en muchos casos ha disminuido (2). La carcinogénesis del CCR es un proceso de múltiples etapas, caracterizado por una gran inestabilidad genómica que permite la acumulación de mutaciones en protooncogenes y genes supresores de tumores, alteración en la expresión de genes y producción de proteínas no funcionales, que les confieren a las células ventajas de proliferación y aumento de la supervivencia. La inestabilidad genómica del CCR se produce por diferentes vías; entre las más importantes se encuentran: la de inestabilidad cromosómica (CIN), la de inestabilidad microsatelital (MSI) y la de metilación.

Worldwide, colorectal cancer (CRC) is a public health problem; it is the third most prevalent cancer in men and the second in women. There are some geographical variations in its incidence, with high rates in many developed countries of Europe, North America and Oceania, and low rates in countries of less developed regions such as Africa and South America. Recent studies on cancer, published by the International Agency for Research on Cancer (IARC), show a rapid increase in the incidence of CRC in developing countries between 1983-1987 and 1998-2002 (1), while in the developed world incidence has stabilized and in many cases decreased (2). Carcinogenesis of CRC is a multiple step process, characterized by high genomic instability that may lead to the accumulation of mutations in proto-oncogenes, tumor suppressor genes, repair machinery failures, epigenetic changes in DNA and production of non-functional proteins; these changes lead to cell proliferation advantages and to an increase in cell survival. Genomic instability of CRC occurs through different pathways, the most important of which are: chromosomal instability (CIN), microsatellite instability (MSI) and methylation.

Evaluación citogenética y de pérdida de la heterocigosidad de la región 22q11.2 en pacientes con el síndrome de DiGeorge / Cytogenetic evaluation and loss of heterozigocity of chromosome 22q11.2 in patients with the DiGeorge syndrome

Objetivo: evaluar la utilidad de la PCR para marcadores microsatélites (PCR-STR) en la región 22q11.2 en el ADN genómico, para identificar microdeleciones en pacientes con síndrome de DiGeorge (SDG). Materiales y Métodos: se hizo un análisis de las historias clínicas de tres niñas con SDG y se investigaron deleciones en el cromosoma 22q11.2 mediante FISH y PCR-STR. Resultados: la FISH logró detectar deleciones en 22q11.2 en dos de las tres pacientes. Por su parte, por medio de la PCR-STR, se logró establecer que la paciente n.º 1 presentaba una deleción de 1,5 Mb proximal al centrómero, la segunda de mayor frecuencia en los pacientes con SDG. La deleción fue de origen paterno. Para caracterizar el defecto molecular en las otras pacientes, sería necesario acoplar estudios de cromatografía a este método, que permitan determinar el tamaño molecular de cada uno de los alelos parentales, o bien, ampliar este análisis con más microsatélites informativos ubicados en la región 22q11.2 para así definir más precisamente el tamaño de la deleción. Conclusiones: la PCR-STR en el ADN genómico es una alternativa para identificar deleciones que afectan microsatélites en la región 22q11.2 a un menor costo que la FISH y con resultados más rápidos; al mismo tiempo permite definir el origen parental y el tamaño de la microdeleción. Esta información es valiosa para identificar los genes asociados con las características clínicas del síndrome.

Objective: To evaluate the usefulness of PCR for microsatellite markers (PCR-STR) in the 22q11.2 region of the genomic DNA in order to identify microdeletions in patients with the DiGeorge syndrome (DGS). Methodology: Clinical information was obtained from the medical charts of three DGS patients. Deletions in the chromosomic region 22q11.2 were investigated using FISH and PCR-STR. Results: We detected 22q11.2 deletions in two of the patients using FISH. Through PCR-STR, we identified the centromere-proximal 1.5 Mb deletion in patient n.º 1, the second most common defect in DGS. This deletion was of paternal origin. In order to better characterize the molecular defect in the other two patients included in this study, cromatographic analyses should be coupled to the PCR-STR. This would allow more accurate determination of the molecular weight of each parental allele. Also, more microsatellite markers in the 22q11.2 region should be analyzed to better define the deletion size. Conclusions: PCR-STR using the genomic DNA is a good alternative to identify deletions affecting microsatellites in the 22q11.2 region. In comparison to FISH, the PCR-STR is easy to carry out, less expensive and equally reliable in the detection of typical deletions. PCR-STR also allows to determine the parental origin and the deletion size, a valuable information to identify genes associated with the clinical manifestations of this syndrome.

Analisis de la inestabilidad de microsatélites mediante el marcador BAT-26 en una muestra de pacientes del Hospital Universitario de Santander con diagnóstico de cancer gastrico o colorrectal / Microsatellite instability analysis using BAT-26 marker in patients with gastric or colorectal cancer diagnosed at Hospital Universitario de Santander

Introducción: La vía de inestabilidad de microsatélites se ha encontrado sobre todo en canceres de vías digestivas, de los cuales 90% de los casos pertenecen a pacientes con cancer hereditario y 15% con cancer esporadico. De ella se deriva un fenotipo denominado de inestabilidad de microsatélites (IMI+) o fenotipo de error de la replicación (RER+) que induce a la acumulación de mutaciones en tasas mas elevadas a las normales. Objetivos: Identificar la presencia del fenotipo IMI+ en los pacientes analizados y evaluar su relación con la diferenciación histopatológica del tumor porque en conjunto han sido asociados con un mejor pronóstico y una mejor respuesta al tratamiento dado. Metodología: Se extrajo ADN de las muestras de sangre (células normales) y las biopsias de tumor (células tumorales) de los 23 pacientes que se pudieron incluir para el estudio y mediante la amplificación por PCR y posterior electroforesis capilar; se tipificó el microsatélite mononucleotídico BAT-26, empleado por su sensibilidad para descubrir el fenotipo IMI+. Finalmente se hizo una correlación estadística según la presencia (IMI+) o ausencia (IMI-) del fenotipo, con los hallazgos histopatológicos utilizando la prueba exacta de Fisher. Resultados: Del total de pacientes, 4 (17%) presentaron IMI+: 3 de ellos con cßncer colorrectal (2 casos posiblemente con cßncer hereditario) y uno con cancer gßstrico. No se encontró ninguna asociación entre el fenotipo IMI+ con el diagnostico patológico, la edad, el sexo y la diferenciación histopatológica del tumor. Conclusión: Se encontró el fenotipo IMI+ en 17% de los casos, sin asociación con el grado de diferenciación histopatológica del tumor, posiblemente por el reducido número de muestras tipificadas, por lo cual es indispensable revisar los métodos de fijación, parafinación y almacenamiento de tejidos, pues las técnicas actuales dificultan la digestión de la proteinaza k y la PCR.

Introduction: The path of microsatellite instability has mainly been found in cancers of digestive tracts, of which 90% of cases are hereditary cancer patients and 15% are patients with sporadic cancer. That instability produces a phenotype called Microsatellite instability (IMI+) or phenotype by replication mistake (RER+) that leads to the accumulation of mutations in higher rates to normal. Objectives: To identify the presence of IMI+ phenotype in patients analyzed and evaluated its relationship with the differentiation histopathologic tumor, because which together have been associated with a better prognosis and improved response to treatment given to the patient. Methodology: DNA was extracted from blood samples (normal cells) and biopsy of the tumor (tumor cells) of the 23 patients who were included in the study and through the amplification by PCR and subsequent capillary electrophoresis was typified the microsatellite mononucleotidic BAT-26, who was employed by his sensitivity to detect IMI+ phenotype (95%). Finally, we made a statistical correlation between the microsatellite instability phenotype, the presence (IMI+) or the absence (IMI-), with histopathological findings using FisherÆs exact test. Results: In 17% of cases (4 patients) had IMI+: 3 of them with colorectal cancer (CRC) -2 cases possibly with hereditary cancer- and one with gastric cancer (GC). There was no association between phenotype IMI+ with the pathological diagnosis, age, sex and differentiation histopathologic tumor. Conclusion: We found the phenotype IMI + in 17% of cases without association with the degree of differentiation histopathologic tumor, possibly by the reduced number of samples analyzed, making it essential to review the methods of fixation, paraffin and storage tissue because current techniques hinder digestion of proteinase k and PCR.