Document

The prognostic value of the dynamic changes of tissue and serum miRNA and serum cancer related proteins during neo-adjuvant chemotherapy in locally advanced breast cancer.

Publisher
Sultan Qaboos University
Gregorian
2015
Language
English
English abstract
Breast cancer (BC) is a heterogeneous disease with distinct morphological features and clinical behavior. It is the most common type of cancer in women Worldwide and in Oman where it presents at advanced stages in young females and has an aggressive biological behavior. Locally Advanced Breast Cancer (LABC) care has been revolutionized by the introduction of the preoperative chemotherapy -Neo-adjuvant chemotherapy (NAC) and is now considered as the standard of care for patients with LABC that allows breast conservation and improved survival in a subset of patients who achieve complete pathological response. The ultimate question has been whether the patients who will have a better outcome in terms of response and survival can be predicted? Two groups of molecules have been advocated to serve such purpose; namely miRNAs and cancer related proteins (CRPs). MiRNAs are small non-coding RNAs that have been shown to play a vital role in cancer progression. The CRPs are diverse group of proteins that serve essential cellular processes that are altered during carcinogenesis and its treatment in a way that it may predict the clinical outcome. Therefore, the aim of the study was to evaluate miRNA and CRPs alterations during NAC by multiple sampling of tissue and serum and correlate it with clinico-pathological features, clinical and pathological responses, and survival to identify potential predictive and prognostic molecular markers. Methods: Tissue and serum samples were collected at four time points from LABC patients undergoing NAC, including time of diagnosis, after 1st and 4th cycle of Adriamycin/cyclophosphamide treatment, and after 4th cycle of Docetaxel administration. The relative expression of tissue miRNAs was expressed using Significance Analysis of Microarrays (SAM) analysis and heat map was generated by Hierarchical Clustering. A panel of 4 miRNAs (miR-451, miR-3200, miR-21 and miR-205) in serum samples was further validated using Qrt-PCR. Ninety-two CRPs were studied using Proximity Extension Assay (PEA). The alterations of serum levels of miRNA and CRPs, associations with clinical and pathological responses, correlation with clinico-pathological features, and survival outcome were studied using Friedman, Mann-Whitney U, Spearman and Wilcoxon signed ranks and Wilcoxon signed ranks tests. P values of 0.05 or less was considered statistically significant. Calculations were performed using Statistical Package for the Social Sciences (SPSS) v.21.0 Software. Results: A total of 32 tissue samples and 108 serum samples from eight patients and 27 patients were analyzed respectively in miRNA study. MicroRNA expression profiling of tumor verşus normal tissue revealed more than 150 differentially expressed miRNAs. Serum miR-451 showed significant decrease in its level during treatment and higher serum levels were associated with improved clinical and pathological responses and disease free survival. The serum levels of miR-3200 declined during NAC and higher serum levels at baseline were associated with lower residual breast cancer burden and relapse rates. A total of 132 serum samples from 33 patients were analyzed respectively in the CRP study. Thirty five proteins exhibited significant changes during the treatment. Pre-operative serum VEGF correlated with pathologically responding patients whereas, IL-2Ra correlated with clinical response. Amphiregullin (AR) at time of diagnosis showed a significant elevation in the pathologically non-responding patients compared to the responders which also has been observed in PRL, ErBb2 and OPG. Low expression levels of serum VEGF and PRL at baseline was associated with better patients' Disease Free Survival (DFS). Moreover, low serum VEGF at baseline was also associated with better patients OS. Interactome analysis showed the interaction between EGFR, EGF and Fas proteins which their correlation was supported in our findings. Conclusion: There are variations in serum miRNA and CRP levels during NAC treatment, which may be of prognostic significance in terms of response and survival outcomes in patients receiving NAC for LABC.
Arabic abstract
يعد مرض سرطان الثدي من الأمراض متعددة الخواص والمتشعبة من النواحي الإكلينيكية والجينية. وهو من الأمراض الأكثر شيوعا بين النساء حول العالم ومن المتوقع أن يتم تشخيص 1 . 7 مليون امراة بالمرض في عام 2020. كذلك هو الحال في سلطنة عمان، إذ أن معظم الحالات المشخصة كانت النساء صغيرات في السن وفي مراحل حالات متقدمة من المرض.
إن نظام العلاج المتبع والمتفق عليه لعلاج الحالات المتقدمة لسرطان الثدي يبدأ بالعلاج الكيماوي، تليه العملية الجراحية. إذ يهدف العلاج الكيماوي للسيطرة على حجم الورم والحد من انتشاره، كما أنه يزيد من معدلات فرص الحياة عند الاستجابة الكلية للعلاج. يهدف هذا البحث إلى دراسة مدى تأثير العلاج الكيماوي المكون من 4 جرعات من ال Adriamycin Cyclophosphamide تليها 4 جرعات من ال Taxane على الورم في الأنسجة السرطانية ومصل الدم على الصعيدين اللاجيني متمثلا في miRNA ومستوى البروتينات وتقدير مدى فاعليته في معدل استجابة المرضى للعلاج والإستفادة منه . تم تجميع 32 عينة من أنسجة سرطانية و عينات من انسجة طبيعية مجاورة لها و132 مصل من 33 مريضة خاضعة للعلاج الكيماوي قبل العملية الجراحية في أربع نقاط زمنية خلال مدة العلاج وهي مقسمة كالأتي : 1) لحظة تشخيص المرض ,. 2) بعد 3 أسابيع من الجرعة الأولى , 3) بعد 3 اسابيع من الجرعة الرابعة 4 بعد نهاية العلاج أما على الصعيد اللاجيني، عند مقارنة الخلايا السرطانية والطبيعية باستخدام تقنية الى MicroRNA microarray فقد أظهرت النتائج وجود تباين بين أكثر من 150 نوع من ال miRNA مميزا الخلايا السرطانية عن الخلايا الطبيعية.
إضافة إلى ذلك تم اختيار أربع أنواع من ال miRNA وهي - miR - 451 , miR - 3200 , miR - 21 , miR 205 لتقدير المعدل النسبي لها في المصل و دراسة التغيرات الطارئة عليها خلال فترة العلاج اذ أثبتت الدراسة وجود هبوط في نسبة 451-miR خلال مدة العلاج والذي يرتبط معدل إرتفاعه بمدى إستجابة المريض على الصعيدين الإكلينيكي والباثولوجي وارتفاع معدلات فرص الحياة. كذلك فإن هناك تناقص في مستوى 3200-miR خلال مدة العلاج والذي ترتبط نسبة ارتفاعه عادة بمعدل إستجابة المريض للعلاج وإنخفاض معدل انتكاس المرض. وعلى صعيد التغيرات في مستوى البروتينات تم دراسة 92 من البروتينات ذات الصلة بالسرطان عن طريق استخدام تقنية ال (Proximity Extension Assay ( PEA والتي تتضمن تطبيق فكرة التعرف على الأجسام المضادة عن طريق الى immunoassay أو تحويلها إلى التقدير الجزيئي باستخدام الى qrt - PCR . اما النتائج فقد أظهرت وجود ارتفاع في مستوى بروتين الى VEGF عند التشخيص مرتبطا بانخفاض في نسبة استجابة المرضى للعلاج ، إضافة إلى أن الانخفاض في معدل ال VEGF والبرولاكتين لحظة تشخيص المرض ارتبط بتحسين معدل البقاء لدى المرضى. خلصت الدراسة إلى وجود تغييرات ديناميكية في معدلات الى miRNAs والبروتينات ذات الصلة بالسرطان وذلك في أوقات مختلفة أثناء مدة العلاج الكيماوي.
Category
Theses and Dissertations