Opdagelse og validering af plasma-DNA-methyleringsbiomarkør til påvisning af mavekræft

På trods af markant faldende forekomst i de seneste årtier blev næsten en million nye tilfælde af mavekræft anslået at være opstået i 2012, hvilket gør det til den femte mest almindelige malignitet i verden efter lunge-, bryst-, kolorektal- og prostatacancer. Mere end 70 % af tilfældene (677.000 tilfælde) forekommer i udviklingslande, og halvdelen forekommer i Østasien (hovedsageligt i Kina). Selvom Nordamerika anses for at være en lavrisiko-region, diagnosticeres 22.000 tilfælde i USA hvert år. Fem-års overlevelse for 2005-2011 i USA var mindre end 30%, da mavekræft generelt er asymptomatisk i de tidlige stadier og ofte har metastaseret på tidspunktet for diagnosen. I modsætning hertil er 5-års overlevelsesrater næsten 70% i Sydkorea og Japan, hvor der er implementeret massescreeningsprogrammer, og en stor del af mavekræft opdages i tidlige stadier. UGI-endoskopi er blevet betragtet som guldstandarden for diagnosticering af mavekræft, men endoskopi-baseret massescreening er muligvis ikke mulig i relativt lavrisiko- eller mindre udviklede regioner. Derfor er identifikation af biomarkører for tidlig sygdomsstadie afgørende for udviklingen af ​​effektive screeningsstrategier. Med de seneste fremskridt inden for cancergenetik og assayteknologier er dette et passende tidspunkt til at opdage minimalt invasive, specifikke og omkostningseffektive biomarkører.

En overraskende opdagelse fra de store cancergenomprojekter som TCGA var den enorme variation i mutationsmønstre både på tværs af og inden for individuelle tumortyper. Selv de mest almindeligt muterede gener blev typisk ændret i mindre end halvdelen af ​​tilfældene af en given cancer. De to hyppigst muterede drivergener i mavekræft, TP53 (tumorprotein p53) og ARID1A (AT rigt interaktivt domæne 1A), blev muteret i henholdsvis 44 % og 17 % af tilfældene. Mutationsraterne for de resterende gener for mavekræftdriver var endnu lavere. Det er vigtigt, at mutationer af disse gener ofte er spredt over flere exoner, hvilket komplicerer påvisning af DNA-baseret sekvensvariation, da et stort antal prøver og omfattende genotypebestemmelse vil være påkrævet for at opnå tilstrækkelig følsomhed og kraft. I modsætning hertil genererer DNA-methylering, som er en kemisk modifikation af CpG-dinukleotider, der ikke ændrer baseparsekvensen, et mere robust signal sammenlignet med genetiske ændringer. For eksempel blev methylering i Stratifin-promotoren fundet i 96 % (24/25) af brystkarcinomer, 83 % (15/18) af duktalt carcinom in situ og 38 % (3/8) af benigne atypiske hyperplasier, men var fraværende i brystvæv fra raske individer, hvilket tyder på, at methyleringsstatus for dette locus er en tidlig begivenhed af brystkræft, der kunne tjene som en brystkræftbiomarkør. Aberrant DNA-methylering forekommer i en tidlig fase af carcinogenese og bidrager til udvikling og progression. Især klassificerede en omfattende molekylær karakterisering af 295 primære mavekræftformer i TCGA tumorerne i fire molekylære undertyper. Alle fire typer udviste DNA-hypermethylering i forskellige grader, med en type mere stærkt methyleret end nogen anden tumorgruppe tidligere analyseret i TCGA. Desuden har andre undersøgelser også antydet, at afvigende methylering kan være forbundet med forskellige præ-maligne tilstande som Helicobacter pylori-infektion, svær gastritis, intestinal metaplasi og dysplasi, hvilket antyder en rolle for en epigenetisk felteffekt, som kan afspejle de tidligste trin i neoplastisk transformation af maven. Det er vigtigt, at hypermethylering kan påvises i cirkulerende cellefrit DNA (cfDNA), som menes at være afledt af præneoplastisk eller tumorvæv. Bestræbelser på at opdage blodbaserede DNA-methyleringsmarkører er i gang i forskellige typer kræft. Specielt plasma-methyleret SEPT9-DNA er blevet evalueret til påvisning af kolorektal cancer, og en kommerciel blodprøve for dette er under gennemgang til godkendelse af US Food and Drug Administration.