Metilación del promotor SOX17 en células tumorales circulantes y ADN coincidente de células libres aislado del plasma de pacientes con cáncer de mama M. Chimonidou, A. Strati, N. Malamos, V. Georgoulias y E.S. Lianidou Enero de 2013 www.clinchem.org/content/59/1/270.full © Copyright 2013 by the American Association for Clinical Chemistry

Introducción Células tumorales circulantes (CTC) Las CTC juegan un papel fundamental en la diseminación metastásica de los carcinomas y su detección está asociada con el pronóstico en diversos tipos de cáncer humano, mientras que su enumeración ha sido esclarecida por la FDA para el seguimiento de pacientes con cáncer de mama, colon y próstata, a quienes se les han confirmado metástasis. Las CTC representan una herramienta diagnóstica nueva y promisoria, especialmente para pacientes con cáncer en etapa avanzada, en quienes las CTC pueden usarse como una "biopsia líquida", que permite a los médicos llevar un seguimiento de los cambios del cáncer con el paso del tiempo y adaptar el tratamiento de forma correspondiente. No obstante, actualmente queda claro que la simple enumeración de las CTC no es suficiente. La caracterización molecular de las CTC es muy importante ya que puede jugar un papel fundamental en la comprensión de la biología de la metástasis y en la selección de pacientes para el tratamiento dirigido.

Introducción ADN de células libres (ADNcf) El ADNcf circula en el plasma de pacientes con cáncer a elevadas concentraciones. Muchos equipos se han enfocado al desarrollo de ensayos que permitan la detección específica de pequeñas cantidades de ADNcf específico del tumor en la sangre periférica de pacientes con cáncer. La detección de alteraciones en el ADN específico del tumor, como mutaciones y metilación en el ADNcf, proporciona una fuente de ADN para el análisis genético menos invasiva y de más fácil acceso que las biopsias de tumores. Diversos estudios han descrito la metilación de los genes supresores de tumores en muestras de suero o plasma y en los correspondientes tumores de mama primarios, aunque la metilación de ADN no se detectó en el plasma ni en el suero de donantes sanos.

Introducción SOX17 Es un miembro de la familia de los factores transcripción SOX (caja del grupo de alta movilidad relacionado con el gen SRY). Juega un papel fundamental en la regulación del desarrollo y la función de células precursoras o células madre, parcialmente a través de la represión de la vía canónica de señalización Wnt/beta-catenina. El análisis global de la hipermetilación de islas de CpG y la expresión genética en líneas celulares de cáncer demostraron que el silenciador génico SOX17 está asociado con la hipermetilación de ADN de una isla de CpG localizada en la región del promotor El promotor SOX17 está metilado en las CTC aisladas de sangre periférica de pacientes con cáncer de mama.

Pregunta: ¿Existe una conexión directa entre la presencia de CTC y el ADN de células libres en pacientes con cáncer de mama operable a quienes se les ha realizado la resección del tumor primario? Para contestar esta pregunta los autores escogieron usar el mismo marcador y la misma metodología en las muestras clínicas coincidentes. Los autores evaluaron si la metilación del promotor SOX17 en las CTC estaba asociada con el patrón de metilación de este gen en el ADNcf coincidente aislado del plasma de pacientes con cáncer de mama.

Diagrama esquemático del flujo de trabajo del estudio. Cáncer de mama temprano (N=55) Cáncer de mama avanzado con metástasis confirmada (N=59) Individuos sanos (N=13) Figura 1. Diagrama esquemático del flujo de trabajo del estudio. 21 mL de sangre periférica en EDTA 20 mL: Aislamiento de PBMC mediante centrifugación por gradiente de densidad (Ficoll) 1 mL: separación de plasma Selección positiva de CTC mediante separación inmunomagnética (EpCAM) Aislamiento de ADNcf del plasma (200 mcL) Fracción de CTC Aislamiento de ARN total (Trizol) Aislamiento de ADN genómico (Trizol) Aislamiento de RNAm (oligo-dTbeads) Conversión con SB del ADN genómico Síntesis de ADNc MSP en tiempo real para SOX17 RTq-PCR para CK-19

Aislamiento de ADN de células libres 20 mL de sangre periférica Gradiente de Ficoll PBMC Recuento de células Selección positiva (EpCAM) Aplicación de imán Extracción de ADN de las CTC Aislamiento de CTC Aislamiento de ADN de células libres Plasma Metodología Figura 2. Esquema de la obtención de ADN de células libres y CTC.

Metodología PCR específica de metilación (MSP) La reacción de MSP es una técnica de reacción en cadena de la polimerasa (PCR) basada en conversión con bisulfito para el estudio de la metilación CpG del ADN. El bisulfito de sodio convierte a uracilo todas las citosinas no metiladas (no así las metiladas).

¿Cómo se diseñaron las sondas y los cebadores específicos de metilación?

Metodología Diseño de cebadores para MSP Para una discriminación máxima entre los alelos metilados y los no metilados, el cebador debe contener al menos un sitio CpG con un saliente de 3’. Además de los sitios con un saliente de al menos 3’, se prefieren más sitios CpG en las secuencias del cebador. Tanto los cebadores como las sondas de MSP deben incluir bases T derivadas de las regiones C modificadas no metiladas para discriminar y amplificar el ADN convertido del no convertido. tratamiento con bisulfito GATUUTGATTGC adición de cebadores metilados específicos para ADN adición de cebadores no metilados específicos para ADN inicio de la reacción PCR inicio de la reacción PCR hibridación del cebador, prosigue la elongación, generación de diversos fragmentos de ADN por amplificación de PCR; por tanto, se produce la metilación de CpG el cebador no logra realizar la hibridación de forma correcta, sin productos de PCR; por tanto, se produce la metilación de CpG

PCR específica de metilación en tiempo real Especificidad del ensayo MSP de SOX17 control 100% metilado 50% metilado 1% metilado 0% metilado ADN no metilado ADN metilado Tratamiento del ADN genómico con bisulfito MSP con cebador metilado específico y sonda PCR específica de metilación en tiempo real

Resultados: graficas de las características Reacción de MSP en tiempo real para SOX17 con ADN aislado de fracciones de CTC de: a) donantes sanos b) cáncer de mama operable c) metástasis confirmada MSP en tiempo real para SOX17 con ADN aislado de ADNcf de: a) donantes sanos b) cáncer de mama operable c) metástasis confirmada

RESULTADOS Mapa de calor de la metilación del promotor SOX17 en muestras coincidentes: Fracción de CTC y ADNcf de pacientes con: (a) cáncer de mama operable (n=55), (b) metástasis confirmada (n=59) En paralelo, la expresión del marcador epitelial CK-19 se muestra en la fracción de CTC   Cáncer de mama temprano (n=55) SOX17 de CTC ADN de células libres CK19 Metástasis confirmada (n=59) SOX17 metilado Muestras no metiladas

Esquema de la obtención de ADN de células libres y CTC. Cáncer de mama operable (N=55) ADN de células libres Fracción de CTC SOX17 metilado SOX17 no metilado Total 11 8 19 28 36 55 Acuerdo 39 de 55 (70.9%), P*=0.008 Metástasis confirmada (n=59) Fracción CTC 13 14 27 21 32 24 35 59 Acuerdo 34 de 59 (57.6%), P*=0.283 Tabla 1. Esquema de la obtención de ADN de células libres y CTC.

Pregunta ¿Por qué la metilación del promotor SOX17 en las CTC y el ADNcf está altamente correlacionada en el cáncer de mama primario en contraste con la metástasis confirmada?

Análisis La metilación del promotor SOX17 en las CTC y el ADNcf coincidente muestra una alta correlación en el cáncer de mama temprano pero no en la metástasis. Este hallazgo apunta hacia una conexión directa entre la presencia de CTC y ADNcf en pacientes con cáncer de mama operable, después de la remoción quirúrgica del tumor primario. En el grupo de pacientes con metástasis confirmada, no se observó tal conexión, incluso cuando en varios casos hubo concordancia entre la metilación de SOX17 en CTC y ADNcf. Esto podría deberse posiblemente al hecho de que en este caso la metástasis ya estuviera presente y el ADNcf podría liberarse también de células apoptóticas que se escapan del sitio metastásico.

Conclusiones La metilación del promotor SOX17 en las CTC y ADNcf coincidente está altamente correlacionada en el cáncer de mama temprano pero no en la metástasis. Este hallazgo apunta hacia una conexión directa entre la presencia de CTC y ADNcf en pacientes con cáncer de mama operable, después de la remoción quirúrgica del tumor primario. Dado que este estudio fue prospectivo, la importancia clínica de este hallazgo se debe seguir evaluando hasta que se conozcan los resultados clínicos de estos pacientes con cáncer de mama temprano.

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