Biologiczne podłoże raka wątroby spowodowanego przewlekłym wirusowym zapaleniem wątroby typu B

2) Cele

Rak wątrobowokomórkowy (HCC) jest drugą najczęstszą przyczyną zgonów związanych z rakiem na świecie (Jemel i in. CA Cancer J Clin 2011). Amerykanie z Azji i wysp Pacyfiku (API) są stale najbardziej dotkniętą grupą rasową pod względem zapadalności na HCC i śmiertelności związanej z HCC ze względu na wysoką częstość występowania przewlekłego wirusowego zapalenia wątroby typu B (CHB). Podczas gdy API są najbardziej obciążone HCC związanym z CHB, istnieją różnice w wynikach między różnymi azjatyckimi grupami etnicznymi. Badacze przeanalizowali wcześniej dane zdezagregowane etnicznie od 6068 Kalifornijczyków pochodzenia azjatyckiego z HCC zdiagnozowanym w latach 1998-2007 (Ryerson i wsp. Cancer 2016). Śmiertelność z powodu określonej przyczyny była znacznie wyższa wśród Laosu / Hmongów (współczynnik ryzyka, 2,08; 95% CI, 1,78-2,44) oraz pacjenci z Kambodży (współczynnik ryzyka 1,26; 95% CI, 1,06-1,51). Warto zauważyć, że pacjenci z Laosu / Hmong prezentowali się we wczesnym wieku iz bardziej zaawansowanymi stadiami HCC, co sugeruje, że różnice te nie były związane z opóźnieniami w diagnozie lub prezentacji, ale raczej z różnicami biologicznymi w zachowaniu HCC. W rzeczywistości zarówno czynniki wirusowe, jak i odpowiedzi immunologiczne gospodarza były związane z rokowaniem HCC związanego z CHB. Obecnie badacze badają te potencjalne mechanizmy u osób z Hmong/Laosu, Chin i Wietnamu zakażonych wirusem zapalenia wątroby typu B (HBV). W przeciwieństwie do oceny mechanizmów związanych ze złymi wynikami po rozwinięciu się HCC, obecna propozycja będzie opierać się na danych zebranych przez badaczy w celu zidentyfikowania markerów rozwoju HCC.

Główną hipotezą jest to, że przed rozwojem HCC związanego z HBV istnieją specyficzne odpowiedzi biologiczne odzwierciedlone w profilu ekspresji genów pełnej krwi, które mogą różnicować pacjentów z CHB z HCC i bez HCC.

Aby przetestować tę hipotezę, badacze wykonają następujące cele szczegółowe:

Część 1 (Cel nr 1): Powiązać sekwencje wirusowe i sygnatury ekspresji genów gospodarza z ustalonymi czynnikami ryzyka HCC u Amerykanów pochodzenia azjatyckiego.

W tym celu pobrane zostaną próbki krwi od 10 osób, które wyraziły na to zgodę. DNA wyekstrahowane z tych próbek zostanie wykorzystane w ramach trwających badań porównujących sekwencje wirusowe i profile ekspresji genów w azjatyckich grupach etnicznych. Badacze przeanalizują te same dane, porównując osoby z wysokimi i niskimi czynnikami ryzyka HCC (tj. marskość wątroby, wysokie miano wirusa HBV, mężczyźni uprawiający seks z mężczyznami).

Część 2 (Cel nr 2): Zbadanie tkanki HCC związanej z HBV pod kątem sekwencji wirusowych związanych z HCC i ludzkich białek. Skrawki tkanki HCC na szkiełkach bez informacji o stanie zdrowia pacjenta zostaną uzyskane z UC Davis Cancer Center Biorepository (CCB) i innych biobanków, w tym między innymi Cooperative Human Tissue Network. Z uprzednio zgromadzonej w banku tkanki HCC badacze 1) wyodrębnią i zsekwencjonują DNA HBV z tkanki nowotworowej i porównają je z naszą kolekcją sekwencji innych niż HCC HBV oraz 2) wybarwią tkanki pod kątem białek odpowiadających genom zidentyfikowanym w analizie ekspresji genów pełnej krwi.

3) Tło

Według analizy bazy danych Surveillance Epidemiology and End Results (SEER), API miało najwyższe wskaźniki zachorowalności na HCC skorygowane o wiek w latach 2006-2010, wynoszące 4,7 na 100 000, a następnie Latynosi (3,2), Czarni (2,5) i biali (1,4 ). Najwyższy stwierdzony współczynnik zachorowalności na HCC w zależności od wieku wyniósł 54,7 na 100 000 w API w wieku powyżej 65 lat. W tej analizie śmiertelność związana z HCC wśród API była najwyższa w porównaniu z innymi grupami rasowymi (2,8 na 100 000 w porównaniu do 0,9 na 100 000 w przypadku białych) (Altekruse i in. AJG 2014). To zwiększone ryzyko HCC i jego powikłań wśród API zostało przypisane przewlekłemu wirusowemu zapaleniu wątroby typu B (CHB) (El Sarag i in. Gastroenterologia 2012). W przypadku osób z CHB istnieje silny związek między wzrostem poziomu DNA wirusa zapalenia wątroby typu B (HBV) a zwiększoną częstością występowania HCC i marskości wątroby (Chen i wsp. JAMA 2006). Najczęstsze drogi przenoszenia HBV to wertykalna z zakażonych matek na niemowlęta i pozioma we wczesnym dzieciństwie wśród osób mieszkających na obszarach o wysokiej endemiczności HBV (Nguyen i wsp. J Cancer Educ 2007) Pomimo dostępności szczepionki zapobiegawczej, globalny zasięg szczepień wynosi tylko 75% i nie dotyczy obciążenia chorobowego u około 350 milionów ludzi zakażonych HBV na całym świecie (Meireles i in. Świat J Hepatol 2015).

Czynniki wirusowe obejmują miano wirusa, genotyp i specyficzne mutacje. Warto zauważyć, że genotyp B jest związany z wczesnym początkiem HCC i złym rokowaniem (Yin i in. Carcinogenesis 2008) Mutanty wirusowe, w tym mutacje podstawowego promotora rdzenia A1762T/G1764A i delecje regionu Pre-S, są również związane ze złymi wynikami HCC i mogą być wynikiem selekcji przez odpowiedzi immunologiczne gospodarza i aktywacji endogennej deaminazy cytydyny przez cytokiny prozapalne ( np. TNF-alfa) indukowane przez NFkappa-B prowadzące do hipermutacji G-do-A (Chen i in. Eur J Rak 2012). Inne szlaki odpowiedzi immunologicznej zostały powiązane z wynikami HCC związanym z HBV, w tym obecność komórek NK, limfocytów T CD8+, regulatorowych limfocytów T, a także poziomów IL-2 i IL-15 w mikrośrodowisku guza (Bowlus CL, Tumor Immunology 2007)

Możliwość zastosowania NGS do sekwencjonowania HBV:

NGS umożliwi badanie czynników wirusowych na wielu poziomach, w tym częstotliwości genotypów i mutacji, różnorodności wirusów i częstości mutacji jako możliwego wskaźnika aktywności deaminazy cytydynowej. Ponadto technologia ta zostanie wykorzystana do badania odpowiedzi immunologicznych w oparciu o profilowanie transkryptów. Ponadto można przeprowadzić analizę wykorzystania receptora komórek T i alleli HLA, które zostały powiązane z wynikami związanymi z HBV, a także analizę powiązań SNV w ramach profili transkrypcji.

Wstępne dane:

W ramach R21 badacze wykorzystują NGS na próbkach krwi od wcześniej nieleczonych pacjentów z Chin, Wietnamu i Laosu/Hmong, aby zidentyfikować sekwencje wirusowe i profile ekspresji z pełnej krwi, które mogą segregować z pochodzeniem Laosu/Hmong, a tym samym być kandydatami wyjaśniającymi słabe Wyniki HCC w tej populacji. Ponadto dane te można wykorzystać do identyfikacji sekwencji wirusowych i wzorców ekspresji, które wiążą się ze znanymi czynnikami ryzyka HCC, a następnie mogą zostać opracowane jako potencjalne biomarkery do nadzoru HCC wśród osób zakażonych HBV. Pierwszym krokiem w tym procesie opracowywania biomarkerów będzie wymaganie przetestowania w kohorcie pacjentów z HCC związanym z HBV i jest to główny cel tego protokołu. Rejestracja do tego badania została zakończona (n = 99), a próbki krwi są obecnie analizowane.

Badacze przeprowadzili badanie pilotażowe z wykorzystaniem NGS do profilowania transkryptomu próbek krwi pełnej, aby zademonstrować moc genomiki krwi w identyfikacji profili molekularnych związanych z określonymi stanami chorobowymi i zapewnić ultraczułe wykrywanie szlaków molekularnych związanych z patogenezą HBV (Caruccio i in. Metody Mol Bol 2011). Sekwencjonowanie RNA (RNA-Seq) przeprowadzono na całkowitym RNA wyizolowanym z próbek pełnej krwi pobranych od kohorty 10 osobników pochodzenia azjatyckiego, składającego się z 3 zdrowych osób (2 Chińczyków, 1 Filipińczyk), 6 osób z dodatnim wynikiem HBsAg bez HCC (5 chińskich , 1 wietnamski) i 1 HBsAg-dodatni pacjent z Laosu z HCC. Pacjent z HCC posiadał charakterystyczną sygnaturę ekspresji zdefiniowaną przez 634 różnie eksprymowanych genów. Metaanaliza klastra nadekspresji 173 genów z danymi transkryptomu komórek odpornościowych (Li i in. Bioinformatics 2009) ujawnił, że ta „sygnatura HCC związana z HBV” zawierała znaczące składniki napędzane przez neutrofile i makrofagi, jak również podwyższoną ekspresję genów związanych z regulatorowymi komórkami T (TReg), co jest związane z gorszym rokowaniem dla HCC ( Tepper i in. Międzynarodowa konferencja ICG Americas 2012). Analiza ontologii genów wykazała nadreprezentację procesów zgodnych z patogenezą HCC, w tym zapalenie. Badacze planują zweryfikować tę „sygnaturę HCC związaną z HBV” w większej kohorcie pacjentów z HCC związanym z HBV.

Dodatkowe informacje na temat danych wstępnych można znaleźć w dotacji dołączonej do niniejszego wniosku.