Mapeamento de Variantes Estruturais Oncogénicas no Cancro Gástrico Revela 27 Locais Potenciais de Condutores

O câncer gástrico (CG) é uma forma prevalente de câncer em todo o mundo, ocupando o quinto lugar entre os mais comuns. Compreender as alterações genéticas e epigenéticas associadas aos fatores que impulsionam o câncer gástrico é crucial para terapias direcionadas. Eventos-chave como alterações no ERBB2 e VEGFA foram identificados como alvos terapêuticos importantes. Análises genômicas extensivas do câncer gástrico revelaram múltiplos eventos impulsionadores e processos mutacionais, incluindo assinaturas mutacionais que se relacionam com fatores geográficos, epidemiológicos e histológicos.

Embora o papel de variantes estruturais (SVs) no câncer gástrico é reconhecido, os seus padrões e mecanismos específicos ainda não são totalmente compreendidos. Certos SVs condutores significativos, como o gene de fusão CLDN18-ARHGAP e a amplificação do potenciador KLF5, já foram relatados anteriormente. Estudos recentes examinaram os padrões de variação estrutural (assinaturas de SV ou assinaturas de rearranjo) em vários tipos de câncer humano. No entanto, esses estudos não exploraram adequadamente os contextos clínicos e epidemiológicos que subjazem a esses padrões.

Mapa de Variantes Estruturais Oncogénicas

Um estudo intitulado "Paisagem de aberrações estruturais oncogénicas nos genomas do cancro gástrico" foi publicado na Nature Communications. Neste estudo, os investigadores realizaram uma análise abrangente de 170 casos de cancro gástrico para investigar a paisagem das aberrações estruturais oncogénicas nos genomas do cancro gástrico. Ao examinar os genomas completos destes casos, a equipa identificou seis assinaturas de rearranjo distintas (RS) e localizou 27 potenciais locais de SV condutores que contribuem para o desenvolvimento do cancro gástrico. Os resultados lançam luz sobre os intrincados mecanismos genéticos subjacentes ao cancro gástrico e oferecem valiosas perspetivas para futuras abordagens terapêuticas.

Neste estudo envolvendo 170 genomas de câncer gástrico, os investigadores descobriram um total de 49.059 variações estruturais (SVs). Estas SVs compreendiam 22.179 deleções, 11.234 repetições em tandem, 8.534 inversões e 7.112 translocações. SVs menores, com cerca de 100 quilobases de tamanho, envolvendo deleções e duplicações em tandem, exibiram uma frequência alélica de SV (SVAF) mais elevada, indicando a sua aquisição precoce. Repetições em tandem com variações substanciais no número de cópias demonstraram SVAF significativamente mais altas, exibindo uma tendência dependente do tamanho, o que sugere o seu potencial como motores do câncer. Por outro lado, as translocações exibiram uma SVAF média mais baixa em comparação com outros tipos de SVs, confirmando a sua aquisição através da hipometilação genómica durante a progressão do câncer.

Ao utilizar o SVAF, os investigadores pretendiam identificar SVs condutores em escala genómica no câncer gástrico. Descobriram que os hotspots de SV frequentemente coincidiam com genes de alto SVAF associados a oncogenes do câncer gástrico e genes de fusão. Além disso, foram observados hotspots de repetições em tandem de alto SVAF e inversões em locais de oncogenes conhecidos, como ERBB2 e CCNE1, bem como em outros locais.

O estudo concentrou-se especificamente nestes dois tipos de SVs e identificou 27 segmentos genómicos como potenciais hotspots de SVs condutores. Estes segmentos cumpriram os seguintes quatro critérios: 1) detetados em mais de 5% dos casos; 2) não localizados dentro de locais frágeis comuns (CFS) ou transposões ativos; 3) contêm cinco ou mais casos com alta SVAF (>0,4); e 4) o número de casos de SV tinha cópias significativamente mais altas em comparação com casos sem SVs, indicando aumentos nas proporções.

Variantes estruturais em 170 genomas de cancro gástrico (CG). (Saito-Adachi et al., 2023)

Para investigar os aspectos moleculares e epidemiológicos da acumulação de SV, os investigadores realizaram uma análise na qual extrairam características de SV que representavam as tendências dos SVs. O estudo identificou seis SVs distintos, denominados RSs, com base em 80 características de classificação de SV de sinal e categorias adicionais. Cada RS exibiu uma distribuição de cromaticidade característica.

Ao utilizar a agrupamento hierárquico não supervisionado, os investigadores classificaram um total de 170 casos em sete subtipos de RS: RS1-6 e RS2/6. Seis subtipos consistiram de um único RS como característica principal, enquanto o último subtipo continha tanto RS2 como RS6. RS1 e RS4 eram predominantemente compostos por SVs do tipo deleção. RS2 compreendia SVs pequenos distribuídos de forma esparsa, RS6 consistia em SVs grandes distribuídos de forma densa, e RS3 apresentava grandes sobreposições em tandem (variando de 1kb a 1mb) em regiões caracterizadas por cromatina ativa. Casos com subtipos RS6 e RS2/6 exibiram um prognóstico mais pobre.

Assinaturas de rearranjo estrutural de GC (RSs). (Saito-Adachi et al., 2023)

Os clusters de SV, conhecidos como SVCs, são frequentemente observados em genomas de câncer e estão ligados à amplificação de oncogenes. No câncer gástrico, aproximadamente 36,6% dos SVs formam 3.457 clusters de SV, com variações na sua distribuição entre diferentes subtipos de RS. Dentro do subtipo RS2, menos de 20% dos SVs pertencem a clusters de SV, enquanto os subtipos RS3 e RS6 exibem mais de 50% dos clusters de SV. Para entender melhor esses clusters, os investigadores categorizaram todos os 3.457 clusters de SV com base em vários fatores, como tipo de SV, tamanho, distribuição e SVAF. Eles também anotaram os mecanismos moleculares propostos.

Os resultados revelaram que os clusters de SV semelhantes a CFS eram caracterizados por deleções recorrentes de tamanhos variados dentro da mesma região, acompanhadas por um declínio gradual no número de cópias. Dos 793 clusters de SV semelhantes a CFS, 38,9% sobrepunham-se a segmentos de CFS validados documentados no HumCFS. Notavelmente, os isoformas RS4 consistiam principalmente em clusters de SV semelhantes a CFS (83,3%). Por outro lado, os clusters de SV do tipo retrotransposão L1 estavam tipicamente localizados a menos de 1,0 kb do elemento LINE1 e foram frequentemente observados em isoformas RS5 (24,9%).

Além disso, a análise revelou outros clusters de SV complexos que não puderam ser classificados. Estes clusters exibiram pontos de quebra com alta SVAF nas extremidades do amplicão, enquanto um conjunto de SVAFs mais baixos se agrupou dentro do amplicão. Em alguns casos, estes amplicões estavam interconectados a distâncias superiores a 2 Mb. Os investigadores referiram-se aos primeiros como amplicões de auto-junção e aos últimos como amplicões montados. O número destes clusters de SV complexos correlacionou-se com a contagem de "SVs de grande escala agregados" dentro da assinatura RS6.

Classificação molecular de clusters SV (SVCs). (Saito-Adachi et al., 2023)

Resumo

Os investigadores examinaram o genoma completo de 170 indivíduos com câncer gástrico e identificaram com sucesso variações estruturais recorrentes (SVs) que poderiam potencialmente impulsionar o desenvolvimento do câncer gástrico. O foco deles estava nas duplicações em tandem e inversões que levaram à amplificação segmentar. A partir desta análise, identificaram 27 locais de hotspot, que classificaram em dois tipos: monotipo e multiplex.

O tipo monotipo foi caracterizado por fusões de genes, interrupção de oncogenes e duplicação de elementos reguladores de genes a um nível baixo. Por outro lado, o tipo multiplex surgiu como resultado de uma combinação de diferentes tipos de SV, levando a um nível mais elevado de amplificação do número de cópias. Nesses casos, o número de SVs variou significativamente e, ocasionalmente, formou clusters complexos de SV. Esses clusters foram caracterizados pela acumulação de SVs subclonais, que gradualmente se amplificaram através da reparação imprecisa de quebras de DNA de cadeia dupla e da segregação de cromossomas. Essas características distintas indicam um padrão de distribuição específico de SVs condutores.

Referência:

1. Saito-Adachi, Mihoko, et al. "Paisagem de aberrações estruturais oncogénicas nos genomas do cancro gástrico." Comunicações da Natureza 14.1 (2023): 3688.