Découvrir les gènes derrière les tumeurs du cartilage et les anomalies vasculaires à l'aide du séquençage génomique

Conception de l'étude :

L'étude recrutera et recrutera jusqu'à 100 patients atteints de la maladie d'Ollier (OD) et du syndrome de Maffucci (SEP) sur cinq ans. Chaque participant sera vu au NIH Clinical Center (CC) pour une visite d'étude en milieu hospitalier de 5 jours ou plus.

Au cours de cette visite, les procédures suivantes seront effectuées : absorptiométrie à rayons X bi-énergie (DXA), radiographie du corps entier, angiographie par résonance magnétique (ARM), tomographie par émission de positons (TEP) du corps entier, résonance magnétique imagerie (IRM) et spectroscopie par résonance magnétique cérébrale à voxel unique. Après avoir été vus au NIH CC par l'équipe d'étude, les participants recevront un résumé de tous les résultats des tests et consultations effectués au NIH.

Les membres de la famille inscrits au séquençage du génome ne subiront aucune évaluation clinique au NIH CC.

Le Dr Gordon supervisera la mise en œuvre de l'étude au NIH. Le Dr Marini a participé à la demande de subvention initiale du NIH et a pris sa retraite, mais elle conserve un poste au NIH en tant que scientifique émérite/bénévole. Le Dr Marini participera au protocole en tant que consultant clinique principal et travaillera au NIH CC. Elle ne consentira pas aux participants mais sera présente à de nombreuses visites d'étude.

Les membres de l'équipe d'étude du JHU auront l'autorisation de travailler et/ou d'observer au NIH ; ils ne seront cependant pas considérés comme faisant partie de l'équipe d'étude du NIH et ne seront pas identifiés comme enquêteurs associés du NIH.

Objectifs :

La maladie d'Ollier (OD) et le syndrome de Maffucci (SEP) sont caractérisés par de multiples enchondromes qui entraînent de graves déformations du squelette au cours de la petite enfance et un risque accru d'hondrosarcomes et d'autres tumeurs malignes. Les patients atteints de SEP présentent également des anomalies vasculaires. Le chondrosarcome est une tumeur maligne provenant de cellules cartilagineuses. Il s’agit de la troisième tumeur maligne primitive des os la plus courante après le myélome et l’ostéosarcome. Elle représente environ 20 % des tumeurs osseuses et est diagnostiquée chez environ 600 patients chaque année aux États-Unis. Jusqu'à 40 % des chondrosarcomes proviennent d'un enchondrome. Le risque de chondrosarcome en cas de DO peut atteindre 45,8 % et en cas de SEP jusqu'à 57,1 %. Actuellement, le seul traitement pour les patients atteints de ces troubles est chirurgical ; il n’existe pas de traitement pharmacologique efficace.

Nous avons identifié des variantes de perte de fonction germinale hétérozygote dans PTPN11 (codant pour une protéine tyrosine phosphatase SHP2 non réceptrice) provoquant la MC. Dans des études préliminaires, nous avons également identifié le variant PTPN11 R138X dans un hémangioendothéliome rétiforme d'un patient atteint de SEP et le variant germinal PTPN11 L560F chez un patient atteint de DO. PTPN11 code pour SHP2, une protéine cytosolique tyrosine phosphatase impliquée dans une étape précoce de la signalisation RAS/MAPK en aval de plusieurs récepteurs tyrosine kinases, notamment EGFR et FGFR. À l'aide d'une analyse par immunoblot, nous avons mesuré l'expression des produits finaux de cette voie, pERK1 et 2 dans les fibroblastes de patients atteints de MC et de OD et avons observé une diminution de l'expression de pERK1 et 2 chez les patients par rapport aux témoins (Sobreira et al., non publié). De même, des expériences sur les modèles de souris knock-out conditionnels Ptpn11 ont montré une signalisation ERK1/2 réduite dans les chondrocytes dépourvus de SHP2. Pris ensemble, ces résultats suggèrent qu’une réduction de la signalisation RAS/MAPK peut conduire à la formation d’enchondromes. Des variantes somatiques hétérozygotes d'IDH1 et 2 ont été identifiées dans les tumeurs d'une fraction des patients atteints de SEP et de DO. Aucune des deux variantes n’a été identifiée dans l’ADN germinal des individus affectés. Et nos études préliminaires ont identifié les variantes germinales KDM4C et HIF1A, 2 gènes connus pour interagir avec IDH1 et 2, comme gènes candidats chez 2 candidats non apparentés présentant de multiples enchondromes.

Sur la base de ces résultats, nous émettons l'hypothèse que la DO et la SEP sont des syndromes de prédisposition tumorale causés par des variantes germinales telles que la neurofibromatose de type 1 et la schwannomatose. Des atteintes ultérieures dans le même gène ou dans des gènes différents, tels que IDH1 et IDH2 ou d'autres gènes encore identifiés, sont impliquées dans la formation d'enchondromes et de chondrosarcomes. De plus, ces variantes régulent probablement à la baisse la voie RAS/MAPK ou se trouvent dans des gènes qui interagissent avec IDH1 et 2.

Pour tester ce modèle, nous poursuivrons les objectifs spécifiques suivants :

Objectif spécifique 1. Définir de manière exhaustive les caractéristiques phénotypiques des patients atteints de DO et de SEP.

Hypothèse : la DO et la SEP sont des syndromes distincts de susceptibilité au cancer sous-caractérisés et présentant des caractéristiques diverses. Récemment, nous avons proposé des lignes directrices en matière de diagnostic et de surveillance pour l'évaluation systématique des patients atteints de DO et de MS9. Ici, nous allons : (a) identifier l'ensemble complet des caractéristiques phénotypiques caractéristiques des patients atteints de DO et de SEP en effectuant une évaluation détaillée de leurs antécédents cliniques et familiaux et de leurs caractéristiques physiques au NIH/CC ; (b) déterminer le nombre, la taille et l'emplacement des enchondromes et des anomalies vasculaires et identifier d'autres tumeurs chez ces patients en effectuant une IRM ou une radiographie du corps entier, une ARM et une spectroscopie par résonance magnétique cérébrale ; et (c) établir une biobanque d'échantillons provenant de patients et de membres de la famille pour des tests génétiques, métaboliques et fonctionnels.

Objectif spécifique 2. Recherche de variantes causales manquantes de lignée germinale (et/ou mosaïque somatique) (codantes et non codantes) dans l'ADN du sang, des enchondromes, des chondrosarcomes et des hémangiomes associés. Nous effectuerons le WGS sur l'ADN de la lignée germinale et de la tumeur (enchondromes, chondrosarcomes et hémangiomes) pour identifier les variantes germinales dans le sang et les impacts ultérieurs impliqués dans la formation de la tumeur. Nous effectuerons également le séquençage d'ARN (RNAseq) sur l'ARN isolé d'échantillons de tumeurs pour effectuer une analyse de l'expression génique et identifier d'autres voies possibles affectées dans ces troubles ; et pour faciliter l'interprétation des variantes détectées par WGS, en particulier les variantes synonymes et non codantes affectant respectivement l'épissage et l'abondance de l'ARN.

Objectif spécifique 3. Pour tester l'hypothèse selon laquelle l'analyse standard peut négliger une variante causale en raison d'un mode d'hérédité alternatif, nous appliquerons de nouvelles approches analytiques qui étudient des modes d'hérédité alternatifs généralement non pris en compte. Nous étudierons les modes d'héritage par empreinte paternelle et maternelle et étudierons les variantes identifiées dans les gènes qui échappent à l'inactivation de l'X. Avec WGS, nous serons également en mesure d’étudier les variantes des gènes liés à l’X qui échappent à l’inactivation de l’X et les variantes des gènes liés à l’Y.

Objectif spécifique 4. Déterminer l'effet des variantes causales de l'OD ou de la SEP dans la voie HIF-1.

Hypothèse : les variantes causales de la DO et de la SEP provoquent une régulation négative de HIF1A et de ses gènes cibles. Notre analyse préliminaire des données RNAseq provenant d'échantillons de fibroblastes et d'enchondromes provenant de patients atteints de DO et de SEP a montré une induction altérée des gènes liés à HIF-1, contrairement à d'autres contextes de cancer. Les variantes de HIF1A n'ont pas été identifiées comme pathogènes, mais sept de nos patients présentent une variante causale dans ce gène. Nous avons constaté que HIF1A et VHL étaient mutés à un taux plus élevé chez les patients atteints de DO et de SEP que chez les témoins (p <0,05). Par conséquent, nous allons : (a) utiliser des modèles cellulaires knock-in pour étudier l'effet des variantes causales que nous avons identifiées dans HIF1A (muté chez sept patients), VHL (muté chez six patients) et KDM4C (muté chez quatre patients). ) sur l'activité transcriptionnelle de HIF-1 à l'aide d'un test à double luciférase40 ; et (b) identifier les gènes différentiellement exprimés et les voies perturbées avec l'enchondrome RNAseq.

Objectif spécifique 5. Partage de données. Comme nous le faisons dans d'autres projets, nous soumettrons nos données de séquence à dbGaP pour faciliter le partage de données. Le JHM IRB déterminera que le partage est conforme à la politique génomique des NIH. De plus, pour identifier d'autres personnes disposant de données pertinentes pour nos variantes et gènes candidats, nous utiliserons GeneMatcher et Matchmaker Exchange. Nous soumettrons également nos données aux bases de données ClinVar et COSMIC. Nous sommes impatients de participer à un consortium visant à établir la ressource de données Kids First et à l'ensemble de données génétiques globales sur les cancers infantiles du NCI Genomic Data Commons.