RESUMO
Resumen: El estudio del cromosoma 2 en los seres humanos ha permitido reconocer que su alteración, basada en una localización específica, puede conducir a diversas enfermedades asociadas. Mediante la identificación fenotípica, sustentada en el estudio molecular de hibridación genómica comparativa y un estudio bioinformático posterior, se detectó la presencia de una duplicación patogénica en la región cromosómica 2p25.3p24.3, relacionada con la afección de 36 genes. Adicionalmente, se identificó una deleción patogénica en la citobanda 2q37.3, relacionada con la afección de 36 genes. El análisis bioinformático demostró interacciones entre genes que explican características sintomatológicas. Esta es la primera vez que se presentan estas dos variantes en un mismo individuo. Ambas alteraciones se han asociado con retraso psicomotor moderado, autismo, neurohipófisis ectópica, aracnodactilia, cardiopatía congénita y alteraciones cardiovasculares. Se ha propuesto que la mutación HDAC4 es la causante de la mayoría de las características del síndrome de microdeleción 2q37. El fenotipo clínico heterogéneo es el resultado del reordenamiento cromosómico encontrado, lo cual permite describir, interpretar y dar un tratamiento oportuno y dirigido a la paciente y la respectiva conserjería genética familiar. Finalmente, esta es la primera vez que se reporta este tipo específico de reordenamiento cromosómico.
Abstract: The study of chromosome 2 in humans has allowed recognizing that its alteration, based on a specific location, can lead to various associated diseases. Through the phenotypic identification, supported by comparative genomic hybridization and subsequent bioinformatic analysis, the presence of a pathogenic duplication was detected in the chromosomal region 2p25.3p24.3 affecting 36 genes. Additionally, a pathogenic deletion was identified in cytoband 2q37.3 affecting 36 genes. The bioinformatic analysis showed interactions among genes that explain symptomatic characteristics. This is the first time that these two variants are present in the same individual. Both disorders have been associated with moderate psychomotor retardation, autism, ectopic neurohypophysis, arachnodactyly, congenital heart disease, and cardiovascular disorders. The hdac4 mutation has been suggested to cause most of the features of 2q37 microdeletion syndrome. The heterogeneous clinical phenotype derives from the chromosomal rearrangement found, which allows describing, interpreting, and providing the patient with timely targeted treatment and the respective family genetic counseling. Finally, this specific type of chromosomal rearrangement has been reported for the first time.
Resumo: O estudo do cromossomo 2 em seres humanos nos permitiu reconhecer que sua alteração, com base em uma localização específica, pode levar a diversas doenças associadas. Por meio da identificação fenotípica, apoiada no estudo molecular da hibridação genômica comparativa e em um estudo bioinformático posterior, foi detectada a presença de uma duplicação patogénica na região cromossômica 2p25.3p24.3, relacionada a 36 genes afetados. Além disso, uma deleção patogénica foi identificada na citobanda 2q37.3, relacionada a 36 genes afetados. A análise bioinformática mostrou interações entre genes que explicam características sintomáticas. É a primeira vez que essas duas variantes são apresentadas no mesmo indivíduo. Ambos os distúrbios tém sido associados a retardo psicomotor moderado, autismo, neuro-hipófise ectópica, aracnodactilia, doenças cardíacas congénitas e distúrbios cardiovasculares. Propõe-se que a mutação hdac4 é a causa da maioria das características da síndrome de microdeleção 2q37. O fenótipo clínico heterogéneo é o resultado do rearranjo cromossômico encontrado, que permite descrever, interpretar e oferecer um tratamento oportuno direcionado ao paciente e ao respectivo aconselhamento genético familiar. Finalmente, também é a primeira vez que esse tipo específico de rearranjo cromossômico é relatado.
RESUMO
O tratamento padrão para pacientes com câncer de reto localmente avançado consiste no uso de quimioradioterapia neoadjuvante (QRTn), seguida por cirurgia. Uma fração significativa dos pacientes responde completamente ao tratamento e no momento da reavaliação não apresenta evidência clínica nem radiológica de doença. Uma abordagem alternativa, Watch and Wait, propõe não operar imediatamente esses pacientes e submetê-los a um protocolo de observação frequente, a fim de evitar as morbidades associadas à cirurgia. No entanto, a avaliação da resposta ao tratamento ainda é um desafio, devido à subjetividade da avaliação clínica e a ausência de exames radiológicos suficientemente sensíveis e específicos para garantir a ausência de células tumorais residuais ou capazes de detectar a recorrência precoce da doença. DNA circulante contendo alterações genéticas específicas do tumor (ctDNA) pode ser encontrado na fração livre de células do sangue e tem sido utilizado para monitorar a dinâmica tumoral em tumores sólidos. Avanços recentes das tecnologias de sequenciamento permitem a identificação eficiente e rápida e a um custo relativamente baixo de alterações genéticas em tumores individuais, superando o problema imposto pela ausência de alterações genéticas recorrentes nesses tumores. Essas alterações podem ser utilizadas como biomarcadores personalizados para monitorar a resposta ao tratamento, detectar doença residual e a recidiva precoce do tumor. O objetivo deste trabalho foi identificar e estudar biomarcadores personalizados em pacientes com câncer de reto localmente avançado tratados com QRTn e avaliar a capacidade desses biomarcadores para monitorar a dinâmica tumoral, e auxiliar na definição da conduta cirúrgica e na detecção da recidiva precoce da doença. Biópsias de seis pacientes com adenocarcinoma de reto distal (cT2- 3N0-1M0), foram coletadas prospectivamente pré-tratamento. O DNA genômico extraído a partir das biópsias foi usado para construir bibliotecas tipo mate-pair para o sequenciamento do genoma completo, utilizando a plataforma SOLiD. Rearranjos inter e intracromossômicos foram identificados utilizando programas computacionais desenvolvidos pelo nosso grupo de pesquisa e em seguida foram validados utilizando PCR e sequenciamento Sanger. Foram validadas, pelo menos, três variações estruturais para cada paciente. Amostras de plasma foram coletadas no momento do diagnóstico, depois da QRTn e durante o seguimento. DNA circulante total foi extraído a partir das amostras de plasma e ensaios personalizados foram desenvolvidos para monitorar a presença de variações estruturais através de PCR Digital. ctDNA foi detectado em todas amostras de plasma pré-tratamento de pacientes com tumores T3. A detecção desses biomarcadores apresentou boa correlação com a resposta ao tratamento, no entanto, esta abordagem não foi sensível o suficiente para detectar doença residual. Para dois pacientes que desenvolveram doença metastática foi verificado um aumento nos níveis de ctDNA com pelo menos 36 semanas antes do diagnóstico clínico de doença metastática, sendo possível correlacionar os níveis de ctDNA detectados em coletas subsequentes com a resposta ao tratamento sistêmico de segunda linha. Este estudo, embora de caráter exploratório, gerou dados relevantes e suficientes para justificar a realização de estudos adicionais para avaliar a aplicação dos biomarcadores personalizados na definição da conduta cirúrgica e no acompanhamento de pacientes com câncer de reto tratados com QRTn
The standard treatment for patients with locally advanced rectal cancer comprises in neoadjuvant chemo radiotherapy (nCRT), followed by surgery. A significant fraction of these patients show complete response to the treatment and at the time of reassessment, there are no clinical and nor radiological evidence of residual tumor. An alternative approach, Watch and Wait, proposes not to immediately operate these patients, but to submit them to a protocol of frequent observation in order to avoid the morbidities associated with radical surgery. However, assessment of treatment response remains a significant challenge due to the subjectivity of the clinical examination and to the lack of sufficiently sensitive tools to ensure the absence of tumor cells or to detect early disease recurrence. Circulating DNA carrying tumor-specific genetic alterations (circulating tumor DNA - ctDNA) can be found in the cell-free fraction of the blood and has been successfully used to monitor the tumor dynamics in solid tumors. Recent advances in sequencing technologies have enabled the rapid and cost effective identification of genetic alterations in individual tumors, overcoming the problem imposed by the absence of recurrent genetic alterations in these tumors. These alterations can be used as personalized biomarkers to monitor treatment response, detect residual disease and early tumor recurrence. The purpose of this work was to identify and validate the use of personalized biomarkers for patients with locally advanced rectal cancer treated with nCRT and to evaluate the ability of these biomarkers to monitor the tumor dynamics, to define surgical approach and to detect early recurrence of the disease. Pre-treatment biopsies from 6 patients with cT2-3N0-1M0 distal rectal adenocarcinoma were prospectively collected. Genomic DNA extracted from the biopsies was used to construct mate-pair libraries for whole genome sequencing using SOLiD platform. Inter and intrachromosomal rearrangements were identified using an in-house bioinformatics pipeline and validated using PCR amplification and Sanger sequencing. At least three structural variations were validated for each patient. Plasma samples were collect at diagnosis, after nCRT and follow-up. Circulating DNA was obtained from the plasma samples and personalized assays were designed to monitor the presence of structural variations using Droplet Digital PCR. ctDNA was detected in all pre-treatment plasma samples for patients with T3 tumors. The detection of these biomarkers showed a good correlation with the treatment response, nonetheless, the approach was not sensitive enough to detect residual disease. In two patients who developed metastatic disease, an increase in ctDNA levels was observed at least 36 weeks before clinical detection of metastatic disease, and it was possible to correlate the level of ctDNA in subsequent plasma samples with response to the second-line treatment. This study, although exploratory, generated relevant and sufficient data to support additional studies to evaluate the use of personalized biomarkers in the surgical management and follow-up of rectal cancer patients treated with nCRT