Descobrindo genes por trás de tumores de cartilagem e anomalias vasculares usando sequenciamento genômico

Desenho do estudo:

O estudo irá recrutar e inscrever até 100 pacientes com doença de Ollier (DO) e síndrome de Maffucci (EM) ao longo de cinco anos. Cada participante será atendido no NIH Clinical Center (CC) para uma visita de estudo com paciente internado de 5 dias ou mais.

Durante essa visita, serão realizados os seguintes procedimentos: absorciometria radiológica de dupla energia (DXA), radiografia de corpo inteiro, angiografia por ressonância magnética (MRA), tomografia por emissão de pósitrons (PET) de corpo inteiro, ressonância magnética imagem (MRI) e espectroscopia de ressonância magnética de voxel único do cérebro. Após serem atendidos no NIH CC pela equipe do estudo, os participantes receberão um resumo de todos os resultados dos testes e consultas realizadas no NIH.

Os membros da família inscritos para sequenciamento do genoma não serão submetidos a nenhuma avaliação clínica no NIH CC.

Dr. Gordon supervisionará a implementação do estudo no NIH. A Dra. Marini esteve envolvida no pedido original de subsídio do NIH e se aposentou, mas mantém um cargo no NIH como Cientista Emérita/Voluntária. Dr. Marini atuará no protocolo como Consultor Clínico Sênior e trabalhará no NIH CC. Ela não consentirá os participantes, mas estará presente em muitas das visitas do estudo.

Os membros da equipe de estudo da JHU terão permissão para trabalhar e/ou observar no NIH; entretanto, eles não serão considerados parte da equipe de estudo do NIH e não serão identificados como Investigadores Associados do NIH.

Objetivos:

A doença de Ollier (DO) e a síndrome de Maffucci (EM) são caracterizadas por múltiplos encondromas que resultam em deformidades esqueléticas graves durante a primeira infância e um risco aumentado de hondrossarcomas e outras doenças malignas. Pacientes com EM também apresentam anomalias vasculares. O condrossarcoma é um tumor maligno que se origina de células cartilaginosas. É a terceira malignidade óssea primária mais comum, depois do mieloma e do osteossarcoma. É responsável por cerca de 20% dos tumores ósseos e é diagnosticado em aproximadamente 600 pacientes a cada ano nos Estados Unidos. Até 40% dos condrossarcomas surgem de um encondroma. O risco de condrossarcoma na DO é de até 45,8% e na EM de até 57,1%. Atualmente, o único tratamento para pacientes com essas doenças é cirúrgico; não existe terapia farmacológica eficaz.

Identificamos variantes de perda de função da linha germinativa heterozigótica em PTPN11 (que codifica uma proteína tirosina fosfatase não receptora SHP2) causando MC. Em estudos preliminares, também identificamos a variante PTPN11 R138X em um hemangioendotelioma retiforme de um paciente com EM e a variante germinativa PTPN11 L560F em um paciente com DO. PTPN11 codifica SHP2, uma proteína tirosina fosfatase citosólica envolvida em uma etapa inicial da sinalização RAS / MAPK a jusante de vários receptores tirosina quinases, incluindo EGFR e FGFR. Utilizando análise de imunoblot medimos a expressão dos produtos finais desta via, pERK1 e 2 em fibroblastos de pacientes com MC e OD e observamos diminuição da expressão de pERK1 e 2 em pacientes em comparação aos controles (Sobreira et al., não publicado). Da mesma forma, experimentos nos modelos de camundongos knockout condicionais de Ptpn11 mostraram redução da sinalização de ERK1/2 em condrócitos sem SHP2. Tomados em conjunto, estes resultados sugerem que a redução da sinalização RAS/MAPK pode levar à formação de encondromas. Variantes somáticas heterozigóticas de IDH1 e 2 foram identificadas nos tumores de uma fração dos pacientes com EM e DO. Nenhuma das variantes foi identificada no DNA da linha germinativa dos indivíduos afetados. E nossos estudos preliminares identificaram variantes germinativas KDM4C e HIF1A, 2 genes conhecidos por interagirem com IDH1 e 2, como genes candidatos em 2 probandos não relacionados com encondromas múltiplos.

Com base nesses resultados, levantamos a hipótese de que DO e EM são síndromes de predisposição tumoral causadas por variantes germinativas, como neurofibromatose tipo 1 e schwannomatose. Acertos subsequentes nos mesmos genes ou em genes diferentes, como IDH1 e IDH2 ou outros genes ainda identificados, estão envolvidos na formação de encondromas e condrossarcomas. Além disso, essas variantes provavelmente regulam negativamente a via RAS/MAPK ou estão em genes que interagem com IDH1 e 2.

Para testar este modelo, perseguiremos os seguintes Objetivos Específicos:

Objetivo específico 1. Definir de forma abrangente as características fenotípicas de pacientes com DO e EM.

Hipótese: DO e EM são síndromes distintas de suscetibilidade ao câncer subcaracterizadas com características diversas. Recentemente, propusemos diretrizes diagnósticas e de vigilância para avaliação sistemática de pacientes com DO e EM9. Aqui, iremos: (a) identificar o conjunto completo de características fenotípicas características de pacientes com DO e EM, realizando uma avaliação detalhada de suas histórias clínicas e familiares e características físicas no NIH/CC; (b) determinar o número, tamanho e localização de encondromas e anomalias vasculares e identificar outros tumores nesses pacientes realizando ressonância magnética de corpo inteiro ou raios X, ARM e espectroscopia de ressonância magnética cerebral; e (c) estabelecer um biobanco de amostras de pacientes e familiares para testes genéticos, metabólicos e funcionais.

Objetivo específico 2. Pesquisar variantes causais (codificantes e não codificantes) de linha germinativa ausente (e/ou mosaico somático) em DNA de sangue, encondromas, condrossarcomas e hemangiomas associados. Realizaremos WGS no DNA da linha germinativa e tumoral (encondroma, condrossarcomas e hemangiomas) para identificar as variantes da linha germinativa no sangue e os subsequentes acertos envolvidos na formação do tumor. Também faremos sequenciamento de RNA (RNAseq) em RNA isolado de amostras tumorais para realizar análise de expressão gênica e identificar outras possíveis vias afetadas nesses distúrbios; e auxiliar na interpretação de variantes detectadas pelo WGS, especialmente variantes sinônimas e não codificantes que afetam o splicing e a abundância de RNA, respectivamente.

Objetivo específico 3. Para testar a hipótese de que a análise padrão pode ignorar uma variante causal devido a um modo alternativo de herança, aplicaremos novas abordagens analíticas que investigam modos alternativos de herança normalmente não considerados. Investigaremos os modos de herança do imprinting paterno e materno e investigaremos variantes identificadas nos genes que escapam à inativação do X. Com o WGS, também seremos capazes de investigar as variantes nos genes ligados ao X que escapam à inativação do X e as variantes nos genes ligados ao Y.

Objetivo específico 4. Determinar o efeito de variantes causais de OD ou MS na via HIF-1.

Hipótese: Variantes causais de OD e MS causam regulação negativa de HIF1A e seus genes alvo. Nossa análise preliminar de dados de RNAseq de amostras de fibroblastos e encondroma de pacientes com DO e EM mostrou indução prejudicada de genes relacionados ao HIF-1 em contraste com outros cenários de câncer. As variantes do HIF1A não foram identificadas como causadoras de doenças, mas sete dos nossos pacientes têm uma variante causadora neste gene. Descobrimos que o HIF1A e o BVS sofreram mutação em uma taxa maior entre pacientes com DO e EM em comparação aos controles (p<0,05). Portanto, iremos: (a) usar modelos baseados em células knock-in para investigar o efeito das variantes causais que identificamos em HIF1A (mutado em sete pacientes), BVS (mutado em seis pacientes) e KDM4C (mutado em quatro pacientes). ) na atividade transcricional do HIF-1 usando um ensaio de luciferase dupla; e (b) identificar genes diferencialmente expressos e vias interrompidas com encondroma RNAseq.

Objetivo Específico 5. Compartilhamento de Dados. Como estamos fazendo em outros projetos, enviaremos nossos dados de sequência ao dbGaP para facilitar o compartilhamento de dados. O JHM IRB determinará se o compartilhamento é consistente com a política genômica do NIH. Além disso, para identificar outros com dados relevantes para nossas variantes e genes candidatos, usaremos o GeneMatcher e o Matchmaker Exchange. Também enviaremos nossos dados para o banco de dados ClinVar e COSMIC. Estamos ansiosos para participar de um consórcio para estabelecer o Kids First Data Resource e o conjunto geral de dados genéticos para câncer infantil no NCI Genomic Data Commons.