Investigação de causas genéticas associadas ao desenvolvimento de sarcomas em idade jovem / Investigation of genetic causes associated with the development of sarcomas at young age

RESUMO

Os avanços recentes na genômica permitiram o reconhecimento de quase uma centena de novos genes de predisposição ao câncer (GPC). Embora o rastreamento genético de uma parte destes genes esteja atualmente bem estabelecido para os tumores hereditários mais comuns, há uma série de tumores raros, como sarcomas, que podem estar associados a síndromes de câncer hereditário, mas cuja relação genótipo-fenótipo ainda é desconhecida. Dessa forma, o presente estudo propôs-se a definir a frequência de variantes raras germinativas patogênicas em GPCs em crianças, adolescentes e adultos jovens com sarcomas; avaliar as características moleculares dos tumores para confirmar sua causa genética em casos selecionados, realizando análise de perda de heterozigose (LOH); identificar novos genes e vias relevantes associados ao desenvolvimento de condrossarcomas e sarcomas ultrarraros. Para isso, foram rastreadas variantes germinativas em 177 pacientes jovens diagnosticados com sarcoma abaixo de 40 anos, através da análise de sequenciamento de nova geração, com painéis customizados de 113/126 GPCs. Primeiramente, foi rastreada a variante fundadora do gene TP53 mais prevalente na população brasileira (p.Arg337His) e 5/177 pacientes foram detectados como portadores e excluídos da análise de painel. No painel, foram avaliados 172 pacientes e em 33 foram detectadas variantes patogênicas (P) ou provavelmente patogênicas (PP) (18,6%), sendo estas em genes previamente associados ao risco no desenvolvimento de sarcomas, como CHEK2, EXT1, EXT2, NF1, RB1 e TP53, mas também em genes no qual esse risco ainda é desconhecido (AKT1, ERCC3, ERCC4, FANCM, MITF, MUTYH, NTHL1, SLX4 e TSC2) ou é emergente (BRCA2, ERCC2, PALB2). Cento e trinta e nove (78,5%) pacientes tiveram variantes de significado incerto ou foram negativos. Portadores de variantes P/PP foram mais propensos a apresentar mais de um tumor primário do que não portadores (21,1% X 6,5%; p=0,012). Dos 25 tumores avaliados para LOH, a perda do alelo selvagem foi detectada em nove (36%), sendo um dos genes de associação desconhecida a sarcomas (MITF). Para explorar novos genes candidatos, 9 pacientes com condrossarcomas ou sarcomas ultrarraros negativos para variantes P/PP foram incluídos em análise de sequenciamento de exoma tumoral e germinativo. Foram priorizadas na análise germinativa variantes em 10 GPCs conhecidos e 22 genes com variantes de perda de função e missenses em que a relação com câncer hereditário é desconhecida. Foi encontrada somente uma variante em um gene associado a sarcomas (RECQL4) e em um gene emergente (BRCA2). Uma variante patogênica no gene RAD50 foi detectada em um paciente com sarcoma fibromixóide. Em dois tumores distintos, foi observada alteração no gene COL7A1. Na análise somática, em três genes (TP53, PTCH1, CREBBP) foram encontradas alterações potencialmente significantes clinicamente, visto que são genes de associação conhecida a sarcomas. Também foram identificados outros genes mutados, alguns deles incluídos em vias biológicas que podem ser interessantes para sarcomas, como VPS16 e MYF6. Contudo, para que seja possível realizar associações genótipofenótipo dos dados de exoma, tanto germinativo quanto somático, outras evidências são necessárias, como análise de transcriptoma e co-segregação. Com os dados do painel, nossos resultados destacam uma alta taxa de variantes P/PP em GPCs em pacientes jovens brasileiros com sarcoma (21,5% incluindo os pacientes portadores da variante TP53 p.Arg337His), mesmo em pacientes sem história familiar de câncer. As taxas de variantes P/PP variaram de 0% a 33% entre os subtipos de sarcoma e exibiram associações específicas entre subtipos e genes. Isso aponta a urgência de implementar estratégias de triagem genética adequadas para esses indivíduos e suas famílias.

ABSTRACT

Recent advances in genomics have allowed the recognition of nearly a hundred new cancer predisposing genes (CPGs). Although genetic screening in some of these genes is currently well established for the most common hereditary tumors, there are a number of rare tumors, such as sarcomas, that may be associated with hereditary cancer syndromes, but whose genotypephenotype relationship is still unknown. Thus, the present study aimed to define the frequency of rare pathogenic germline variants in CPGs in children, adolescents and young adults with sarcomas; assess the molecular characteristics of tumors to confirm their genetic cause in selected cases, performing loss of heterozygosity (LOH) analysis; identify novel genes and relevant pathways associated with the development of chondrosarcomas and ultra-rare sarcomas. For this, we searched for germline variants in 177 young patients diagnosed with sarcoma under 40 years old, through next-generation sequencing analysis, with customized panels of 113/126 CPGs. First, we searched for the founder variant in TP53 gene (p.Arg337His) - most prevalent in the Brazilian population - and found that 5/177 patients were detected as carriers, being excluded from the panel analysis. In the panel, 172 patients were evaluated and in 33 (18.6%) there were detected germline pathogenic variants (GPVs), occurring in genes previously associated with the risk of developing sarcomas (TP53, RB1, NF1, CHEK2, EXT1 and EXT2), but also in genes where that risk is still unknown (ERCC2/3, TSC2, RAD50, FANCM, and others) or is emerging (PALB2, BRCA2). GPVs carriers were more likely to present more than one primary tumor than non-carriers (21.1% X 6.5%; p=0.012). One hundred and thirty-nine (78.5%) patients had variants of uncertain significance or were negative. Of the 25 tumors evaluated for LOH, loss of the wild-type allele was detected in nine (36%), in which one of the genes has an unknown association with sarcomas (MITF). To explore new candidate genes, 9 patients with chondrosarcomas or ultra-rare sarcomas negative for GPVs were included in tumor exome and germline sequencing analysis. In the germline analysis, there were prioritized variants in 10 known CPGs and 22 genes with loss-of-function and missense variants in which the relationship with hereditary cancer is unknown. Only one variant was found in a sarcoma-associated gene (RECQL4) and in an emergent gene (BRCA2). A pathogenic variant in the RAD50 gene was detected in a patient with fibromyxoid sarcoma. An alteration in COL7A1 gene was observed in two different tumors. In the somatic analysis, there were found potentially clinically significant alterations in three genes (TP53, PTCH1, CREBBP), since they are genes with a known association with sarcomas. Other mutated genes were also identified, some of them included in biological pathways that may be interesting for sarcomas, such as VPS16 and MYF6. However, in order to be able to perform genotype-phenotype associations of exome data, other evidences are needed for both germline and somatic evaluation, such as transcriptome analysis and co-segregation. With panel data, our results highlight a high rate of GPVsin CPGs in young Brazilian patients with sarcoma (21.5% including patients carrying the TP53p.Arg337His variant), even in patients with no family history of cancer. Our findings reveal that 1 in each 5 patients with sarcomas under 40 years old presented a GPV, even in patients without family history of cancer. GPVs rates varied from 0% to 33% across sarcoma subtypes and exhibited specific gene-subtypes associations. This pinpoints the urgency of implementing appropriated genetic screening strategies for these individuals and their families.