Molecular biology techniques for loss of heterozygosity detection: the glioma example / Técnicas de biologia molecular para avaliação da perda de heterozigosidade: o exemplo em glioma

ABSTRACT In recent years, many oncology institutions have implemented the use of molecular approaches to assess and manage cancer patients. One commonly observed type of genetic alteration in cancer is the loss of heterozygosity (LOH). In the clinical setting, this molecular genetic marker is an important tool for disease prognosis, diagnosis and treatment. For example, the loss of 1p/19q is a classical molecular marker for oligodendroglioma assessment. In addition, this marker is associated with a favorable prognosis and chemosensitivity in oligodendroglial tumors. Interpretation of the clinical significance of molecular markers requires that health professionals and biomedical scientists understand the basic theoretical fundamentals of molecular diagnostic techniques. Although there are different methodologies to assess LOH, including high-performance techniques, this review aims to describe the polymerase chain reaction (PCR)-based LOH assays and fluorescence in situ hybridization (FISH), which are the molecular techniques most used for evaluation of 1p/19q status in pathology laboratories.

RESUMO Nos últimos anos, instituições de oncologia têm implementado o uso de abordagens moleculares para avaliar e conduzir pacientes com câncer. O tipo mais comum de alteração encontrada no câncer é a perda de heterozigosidade (LOH). Na clínica, esse marcador molecular pode ter importância para o prognóstico, o diagnóstico e/ou na decisão do tratamento. Por exemplo, a perda de 1p/19q é um marcador molecular clássico para a avaliação do oligodendroglioma. Além disso, esse marcador está associado ao prognóstico favorável e à quimiossensibilidade em tumores oligodendrogliais. A interpretação do significado clínico dos marcadores moleculares exige que os profissionais da área da saúde entendam os fundamentos básicos teóricos das técnicas de diagnóstico molecular. Embora existam diferentes metodologias para avaliar a LOH, inclusive técnicas de alta performance, esta revisão tem o objetivo de descrever o ensaio de LOH com base na reação da cadeia da polimerase (PCR) e a hibridização in situ fluorescente (FISH), que são as técnicas moleculares mais usadas para avaliação do status 1p/19q em laboratórios de patologia.

Cutaneous mosaicisms: concepts, patterns and classifications / Mosaicismos cutaneos: conceitos, padroes e classificacoes

A mosaic is an organism composed of two or more genetically distinct cell populations derived from a genetically homogeneous zygote. Cutaneous mosaicisms are the clinical expressions of these disorders. The main event which allows the existence of mosaicism is a genetic mutation, either structural or functional. Cutaneous mosaicisms usually manifest by specific patterns on the skin and the archetypic pattern is the system of Blaschko lines, but others include checkerboard, phylloid, large patches without midline separation and lateralization. Since 1901, when Blaschko lines were first described, the study of mosasicism has helped to elucidate the behavior of numerous genetic diseases, generating therapeutic perspectives for these pathologies, including the promising gene therapy.

Um mosaico é um organismo formado por duas ou mais populações de células geneticamente distintas originadas a partir de um mesmo zigoto geneticamente homogêneo. Os mosaicismos são as expressões clínicas dessa desordem, e a mutação gênica seu evento determinante, que pode ser tanto estrutural quanto funcional. Os mosaicismos cutâneos costumam se expressar em padrões específicos, dentre os quais podem ser mencionados as prevalentes linhas de Blaschko, o padrão "checkerboard", o padrão filóide, o padrão em placa sem separação na linha média e o padrão de lateralização, que serão abordados neste artigo. Desde 1901, momento da primeira descrição das linhas de Blaschko, o estudo dos mosaicismos tem contribuído para a elucidação do comportamento de numerosas desordens genéticas, de forma a criar perspectivas terapêuticas para essas doenças, incluindo a promissora terapia gênica.

Pérdida de heterocigocidad e identificación de portadoras de distrofia muscular de Duchenne: un caso familiar con evento de recombinación / Loss of heterozygosity and carrier identification in Duchenne muscular dystrophy: a familiar case with recombination event / Perda de heterozigosidade e identificação de portadoras de distrofia muscular de Duchenne: um caso familiar com evento de recombinação

La distrofia muscular de Duchenne y Becker (DMD/DMB) es una entidad de herencia recesiva ligada al cromosoma X que se presenta con debilidad muscular y es causada por mutaciones en el gen de la distrofina. La pérdida de heterocigocidad permite identificar a las mujeres portadoras de deleción en el gen de la distrofina mediante haplotipos. Objetivo: identificar mujeres portadoras en una familia con un paciente afectado por DMD mediante análisis de pérdida de heterocigocidad. Materiales y métodos: se analizaron nueve miembros de una familia con un afectado de DMD. Se hizo extracción de ADN y amplificación de diez STR del gen de la distrofina; se construyeron haplotipos, y se determinó el estado de portadora de deleción en dos de las seis mujeres analizadas, quienes mostraron pérdida de heterocigocidad de tres STR. Se establecieron algunos eventos de recombinación. Resultados: dos de las seis mujeres analizadas, mostraron pérdida de heterocigocidad en tres de los diez STR genotipificados, indicando su estado de portadora de deleción en este fragmento del gen de la distrofina. Con la segregación familiar de los haplotipos se establecieron eventos de recombinación. Conclusiones: mediante pérdida de heterocigocidad es posible establecer el estado de portadora de deleción en el gen de la distrofina con un 100% de certeza. La construcción de haplotipos identifica el cromosoma X portador de la deleción en familiares del caso índice. Se evidenció un evento de recombinación en una de las hermanas del afectado, lo que hace indeterminado su estado de portadora.

Duchenne/Becker Muscular Dystrophy (DMD/BMD) is an X-linked recessive disease characterized by muscular weakness. It is caused by mutations on the dystrophin gen. Loss of heterozygosity allows us to identify female carriers of deletions on the dystrophin gen. Objective: identify female carriers in a family with a patient affected by DMD. Material and methods: nine family members and the affected child were analyzed using DNA extraction and posterior amplification of ten STRs on the dystrophin gen. Haplotypes were constructed and the carrier status determined in two of the six women analyzed due to loss of heterozygosity in three STRs. Additionally, we observed a recombination event. Conclusions: loss of heterozygosity allows us to establish with a certainty of 100% the carrier status of females with deletions on the dystrophin gen. By the construction of haplotypes we were able to identify the X chromosome with the deletion in two of the six women analyzed. We also determined a recombination event in one of the sisters of the affected child. These are described with a high frequency (12%). A possible origin for the mutation is a gonadal mosaicism in the maternal grandfather or in the mother of the affected child in a very early stage in embryogensis. This can be concluded using the analysis of haplotypes.

A distrofia muscular de Duchenne e Becker (DMD/DMB) é uma entidade de herança recessiva ligada ao cromossoma X que se apresenta com debilidade muscular e é causada por mutações no gene da distrofia. A perda de heterozigosidade permite identificar às mulheres portadoras de deleção no gene da distrofina mediante haplótipos. Objetivo: identificar mulheres portadoras em uma família com um paciente afetado de DMD mediante análises de perda de heterozigosidade. Materiais e métodos: se analisaram nove membros de uma família com um afetado de DMD. De fez extração de ADN e amplificação de dez STR do gene da distrofina; construíram-se haplótipos, e determinou-se o estado de portadora de deleção em duas das seis mulheres analisadas, as quais mostraram perda de heterozigosidade de três STR. Estabeleceram-se alguns eventos de recombinação. Resultados: duas das seis mulheres analisadas mostraram perda de heterozigosidade em três dos dez STR genotipados, indicando seu estado de portadora de deleção neste fragmento do gene da distrofina. Com a segregação familiar dos haplótipos se estabeleceram eventos de recombinação. Conclusões: mediante perda de heterozigosidade é possível estabelecer o estado de portadora de deleção no gene da distrofina com um 100% de certeza. A construção de haplótipos identifica o cromossoma X portador da deleção em familiares do caso índice. Evidenciou-se um evento de recombinação em uma das irmãs do afetado, o que faz indeterminado seu estado de portadora.

Análise do gene AIP na acromegalia familial isolada / Analysis of the AIP gene in familial isolated acromegaly

A acromegalia é doença insidiosa e desfigurante caracterizada por um crescimento desproporcional dos ossos das mãos, pés e do crânio devido à exposição crônica a altos níveis de hormônio de crescimento (GH) e de seu efetor insuline growth factor 1 (IGF-1). Trata-se de uma doença rara, com incidência estimada de 3-4 casos por milhão, com prevalência de aproximadamente 50 casos por milhão de pessoas. A principal causa da acromegalia é a presença de um tumor hipofisário secretor de GH (somatotropinoma). Caso o somatotropinoma ocorra durante a infância ou adolescência, antes do fechamento das epífises dos ossos longos, a criança crescerá longitudinalmente de forma descontrolada, caracterizando a forma clínica gigantismo. Na grande maioria dos casos a acromegalia se apresenta na forma esporádica, entretanto casos familiais da doença podem ocorrer associados à Neoplasia Endócrina Múltipla tipo 1 (NEM-1), ao complexo de Carney (CNC) e à acromegalia familial isolada (IFS). Os genes responsáveis pela NEM-1 (MEN1) e CNC (PRKAR1A) foram clonados há mais 10 anos, entretanto etiologia molecular da IFS permaneceu desconhecida até recentemente. Vierimaa et al. (2006) combinaram estudos de ligação por análise de polimorfismos e estudos de expressão gênica e identificaram mutações no gene AIP em famílias com acromegalia não-NEM-1 e não-CNC; além de perda de heterozigose (LOH) nos somatotropinomas dos pacientes com mutação AIP. No presente estudo, investigamos o gene AIP em três famílias brasileiras com IFS e em seus tumores (hipofisários e não-hipofisários). Descrevemos uma nova mutação AIP (Y268X) em uma família brasileira com IFS, confirmando o papel desse novo gene na predisposição a tumores hipofisários. A partir de dados gerados em uma extensa revisão da literatura, sugerimos que os tumores hipofisários familiais isolados são doenças multigênicas que possuiriam um gene principal, mas que sofreriam influência de outros genes/loci ainda pouco caracterizados...

Acromegaly is a rare disfigurating and insidious disease characterized by enlargement of hands, feet and skull bones due to excess of growth hormone (GH) secreted by a pituitary tumor (somatotropinoma). The majority of the cases with acromegaly is sporadic, however it may occur in association with inherited disorders as Multiple Endocrine Neoplasia type 1 (MEN1), Carney complex (CNC) and Isolated Familial Somatotropinoma (IFS). The genes associated with MEN1 syndrome (MEN1) and CNC (PRKAR1A) have been described more than a decade ago, however until very recently the molecular etiology of IFS remained unknown. Using a combined strategy of single nucleotide polymorphism (SNP) analysis and gene expression analysis, Vierimaa et al. (2006) described mutations in the AIP gene occurring in families with acromegaly not associated with MEN1 and CNC. In the current study, we investigated three Brazilian families with IFS and were able to describe two germline mutations in the AIP gene, confirming the role of this new gene in the predisposition to familial somatotropinoma. We revised the literature of genetic studies of isolated pituitary adenoma syndromes, which indicated a genetic heterogeneity as well as possible multigenic inheritance for these diseases. Thus, we investigated the role of several genes/loci (SSTR2, SSTR5, CDKN1B, AHR, PRKAR1A, PTTG, PROP1, MEG3, RB1 and 2p16) selected as potentially acting as phenotypic modulators in IFS. Our data indicate that AIP-mutated patients are prone to pituitary disease, however it is necessary the co-segregation of markers located at oncogenic regions to the development of the pituitary tumors and manifestation of the disease. Herein, we also present the first somatic analysis of non-pituitary tumors of AIP-mutated patients. A potential role of AIP, which is implicated in the cAMP pathway, could not be excluded in the development of an adrenocortical carcinoma.

Molecular characterization of breast cancer in young Brazilian women / Caracterização molecular do câncer de mama e mulheres brasileiras jovens

OBJECTIVE: To evaluate the distribution of molecular subtypes of breast tumors diagnosed in young Brazilian women and to analyze the frequency of loss of heterozygocity (LOH) in BRCA1 among different molecular subtypes of early-onset breast cancer. METHODS: Samples from 72 cases of invasive breast carcinoma diagnosed in women aged between 19 and 40 years were evaluated using an immunohistochemical panel of biomarkers. Three intragenic BRCA1 locus microsatellites, D17S1322, D17S1323, and D17S855, were PCR amplified from matched normal (lymphocyte) and tumor DNAs for (LOH) analysis. RESULTS: We found 13 cases (18 percent) that had an immunohistochemical profile consistent with being basal-like. Forty cases (55 percent) were luminal A type; 11 percent (8 cases) were luminal B type, 13 percent (9 cases) were HER2-overexpressing tumors and two cases were ER-/HER2- carcinomas lacking basal marker expression. Four of the 16 informative cases at D17S1322, one of the four informative cases at D17S855, and none of the five informative cases at D17S1323 displayed LOH (four basal-like and one Luminal A). Microsatellite instability (MSI) at D17S855 and D17S1322 was found in two cases (one a basal-like and one Luminal A). CONCLUSION: In our study, basal-like tumor was the second most frequent molecular type among young Brazilian women and was only observed in women diagnosed under the age of 35 years. There was no significant difference of LOH at BRCA1 locus rates between basal-like breast tumors and not-basal-like breast tumors (p=0.62). LOH in BRCA1 and MSI in these breast cancers were not frequent but may indicate a small group of breast cancers with a specific molecular makeup.

OBJETIVO: Avaliar a distribuição dos subtipos moleculares dos tumores de mama diagnosticados em mulheres brasileiras jovens e determinar a frequência de perda de heterozigose (LOH) no gene BRCA1 entre os diferentes subtipos moleculares de tumores. MÉTODOS: Setenta e dois casos de carcinoma invasivo de mama diagnosticados em mulheres entre 19 e 40 anos de idade foram classificados de acordo com o subtipo molecular utilizando um painel imunoistoquímico e para a análise de LOH foram utilizados três marcadores intragênicos para o gene BRCA1 (D17S1322, D17S855, D17S1323). RESULTADOS: Treze casos (18 por cento) apresentaram perfil imunoistoquímico compatível com carcinoma do tipo basal (basal-like tumor). Quarenta casos (55 por cento) foram classificados como tumores do tipo luminal A; 11 por cento (oito casos) do tipo luminal B, 13 por cento (nove casos) corresponderam a tumores com superexpressão de HER2 (HER2-overexpressing tumors) e dois casos corresponderam a carcinomas ER/HER2 negativos sem expressão de marcadores basais. LOH foi detectada em quatro dos 16 casos informativos para o marcador D17S1322 e em um dos quatro casos informativos para D17S855. Instabilidade de microssatélites (MSI) foi observada em dois casos, um do tipo basalóide e um do tipo luminal A. CONCLUSÃO: Carcinomas do tipo "basal-like" corresponderam ao segundo subtipo molecular mais frequente entre os tumores de mama diagnosticados neste grupo de mulheres e foram restritos às mulheres com idade inferior a 35 anos. Não houve diferença significativa na frequência de LOH no gene BRCA1 entre os subtipos moleculares (p= 0,62). A frequência de LOH e de instabilidade de microssatélite em BRCA1 foi baixa neste grupo de pacientes, porém podem indicar um pequeno grupo de cânceres de mama com características moleculares específicas distintas.