Upptäckt och validering av plasma-DNA-metyleringsbiomarkör för upptäckt av magcancer

Trots markant sjunkande incidens under de senaste decennierna, uppskattades nästan en miljon nya fall av magcancer ha inträffat 2012, vilket gör det till den femte vanligaste maligniteten i världen efter lung-, bröst-, kolorektal- och prostatacancer. Mer än 70 % av fallen (677 000 fall) inträffar i utvecklingsländer och hälften inträffar i östra Asien (främst i Kina). Även om Nordamerika anses vara en lågriskregion diagnostiseras 22 000 fall i USA varje år. Femårsöverlevnaden för 2005-2011 i USA var mindre än 30 %, eftersom magcancer i allmänhet är asymtomatisk i tidiga stadier och ofta har metastaserats vid tidpunkten för diagnos. Däremot är 5-årsöverlevnaden nästan 70 % i Sydkorea och Japan där massscreeningsprogram har implementerats och en stor del av magcancer upptäcks i tidiga skeden. UGI-endoskopi har ansetts vara guldstandarden för diagnos av magcancer, men endoskopibaserad massscreening kanske inte är möjlig i relativt lågriskregioner eller mindre utvecklade regioner. Därför är identifiering av biomarkörer för sjukdom i tidigt stadium avgörande för utvecklingen av effektiva screeningstrategier. Med de senaste framstegen inom cancergenetik och analystekniker är detta en lämplig tidpunkt att upptäcka minimalt invasiva, specifika och kostnadseffektiva biomarkörer.

En överraskande upptäckt från storskaliga cancergenomprojekt som TCGA var den enorma variationen i mutationsmönster både över och inom enskilda tumörtyper. Även de vanligaste muterade generna förändrades vanligtvis i mindre än hälften av fallen av en given cancer. De två mest frekvent muterade drivgenerna i magcancer, TP53 (tumörprotein p53) och ARID1A (AT-rik interaktiv domän 1A), muterades i endast 44 % respektive 17 % av fallen. Mutationsfrekvensen för de återstående generna för magcancerdrivkraft var ännu lägre. Viktigt är att mutationer av dessa gener ofta sprids över flera exoner, vilket komplicerar detektion av DNA-baserad sekvensvariation, eftersom ett stort antal prover och omfattande genotypning kommer att krävas för att uppnå adekvat känslighet och kraft. Däremot genererar DNA-metylering, som är en kemisk modifiering av CpG-dinukleotider som inte ändrar basparsekvensen, en mer robust signal jämfört med genetiska förändringar. Till exempel hittades metylering i Stratifin-promotorn i 96 % (24/25) av bröstkarcinom, 83 % (15/18) av duktalt karcinom in situ och 38 % (3/8) av benigna atypiska hyperplasier, men var frånvarande i bröstvävnad från friska individer, vilket tyder på att metyleringsstatus för detta locus är en tidig händelse av bröstcancer som skulle kunna fungera som en biomarkör för bröstcancer. Avvikande DNA-metylering sker i en tidig fas av karcinogenesen och bidrar till utveckling och progression. Noterbart är att en omfattande molekylär karakterisering av 295 primära magcancer i TCGA klassificerade tumörerna i fyra molekylära subtyper. Alla fyra typerna uppvisade DNA-hypermetylering i olika grader, med en typ mer kraftigt metylerad än någon annan tumörgrupp som tidigare analyserats i TCGA. Dessutom har andra studier också föreslagit att avvikande metylering kan vara associerad med olika pre-maligna tillstånd som Helicobacter pylori-infektion, svår gastrit, intestinal metaplasi och dysplasi, vilket innebär en roll för en epigenetisk fälteffekt som kan återspegla de tidigaste stegen i neoplastisk transformation av magen. Viktigt är att hypermetylering kan detekteras i cirkulerande cellfritt DNA (cfDNA) som tros härröra från preneoplastiska eller tumörvävnader. Ansträngningar för att upptäcka blodbaserade DNA-metyleringsmarkörer pågår i olika typer av cancer. Speciellt har plasmametylerat SEPT9-DNA utvärderats för upptäckt av kolorektal cancer, och ett kommersiellt blodprov för detta är under granskning för godkännande av US Food and Drug Administration.