112268 Tutkimus

Tupakointiin ja asbestialtistukseen liittyvät diagnostiset ja hoidolliset biomarkkerit ei-pienisoluisissa keuhkosyövissä ja mesotelioomassa (Yhteishanke 112269)

Tupakointiin ja asbestialtistukseen liittyvät diagnostiset ja hoidolliset biomarkkerit ei-pienisoluisissa keuhkosyövissä ja mesotelioomassa (Yhteishanke 112269)

4.1.2013

Toistaiseksi ei ole käyttökelpoisia biomarkkereita osoittamaan, onko keuhkosyöpä ja mesoteliooma de novo -syntyinen vai onko se asbestin, tupakanpolton tai molempien aiheuttama.

Hyödyntäen Työterveyslaitoksella (TTL) ja Patologian osastolla (HY ja HUSLAB) keräämäämme kliinisesti, histopatologisesti ja genotoksisesti karakterisoitua tutkimusaineistoamme tavoitteemme on suorittaa genominlaajuinen eksomisekvensointi sekä bioinformaattisten algoritmien avulla profiloida de novo -syntyistä, asbestialtistunutta ja tupakanpolton altistunutta keuhkosyöpää ja mesotelioomaa.

Pyrkimyksenämme on löytää ennusteellisia ja hoitotulosta ennakoivia biomarkkereita. Kuvatut biomarkkerit auttavat ymmärtämään eri etiologisten ryhmien molekulaarista patogeneesiä ja suunnittelemaan spesifisiä molekyylejä kohdistetuksi personoiduksi lääkitykseksi.
Työperäisen syövän tautidiagnostiikan ja siten korvattavuuden kannalta spesifisen biomarkkerin löytyminen on luonnollisesti tärkeää.

Tutkimus on HY:n ja TTL:n yhteishanke. Potilaiden kliinisestä diagnostiikasta ja potilaiden hoidosta vastaa HUS:n keuhkotautien klinikka (Dos. Aija Knuuttila). Muita yhteistyötahoja ovat HUSLAB, FIMM ja Aalto yliopisto. Tutkimuksen vastuullisena tutkijana toimii Prof. Sakari Knuutila.

Tutkimustuloksista tiedotetaan tieteellisten seurojen ja tutkijakokousten sekä kansainvälisten aikakausisarjojen ja päivälehtien välityksellä. Tutkimustulosten hyödyntäminen potilasdiagnostiikkaan on odotettavissa kolmen vuoden kuluessa.

Hankkeen vastuuhenkilö
Sakari Knuutila

Aineistoa Materials-välilehdellä.

Uudesta kemiasta iso apu syöpätutkimukselle

27.1.2016

Helsingin yliopiston Haartman-instituutin ja Työterveyslaitoksen tutkijat selvittivät syöpänäytteistä, että uuden sukupolven sekvensointimenetelmät löytävät erinomaisesti uusia, varhaisvaiheen muutoksia solutoiminnoissa. Aineistoa voidaan jatkossa käyttää biomarkkereiden eli merkkiaineiden kehittämisessä. Työsuojelurahasto rahoitti laajaa hanketta.

Sekvensointi tarkoittaa prosessia, jossa määritetään nukleotidien (nukleiinihappojen eli DNA:n ja RNA:n rakenneyksikkö) tarkka järjestys DNA-molekyylissä.
 
Haussa asbestikeuhkosyövän erottelu
 
Ainakin 80 prosentilla keuhkosyövistä on yhteys tupakointiin. Mesotelioomaa (keuhkopussin tai vatsaontelon mesoteelisolukon syöpä) taas yleensä taustoittaa asbestialtistus. Tupakoivien ja asbestialtistuneiden keuhkosyöpä- ja mesotelioomapotilaiden ennuste on erittäin huono.
 
Tupakoimattomilla potilailla molekulaarinen sairastumishistoria näyttää erilaiselta kuin tupakoivilla.
 
Jos asbestialtistuneen keuhkosyövän voisi erottaa altistumattomien ryhmästä, se vaikuttaisi suuresti työterveys- ja vakuutuslääketieteeseen.
 
Uudet sekvensointimenetelmät testissä
 
Aineistossa oli näytteitä potilailta, jotka sairastivat joko keuhkosyöpää tai mesotelioomaa. Sairauskertomuksia kerättiin 892. Niissä on kliinisten tietojen lisäksi tupakointi- ja asbestialtistustiedot.

Toisen sukupolven DNA-sekvensoinnilla ja mikro-RNA -profiloinnilla luokiteltiin ei-pienisoluiset keuhkosyövät ja mesotelioomat alaryhmiin. Alaryhmistä selvitettiin vastaavuus ennusteeseen, hoitovasteeseen, tupakointiin ja asbestialtistukseen.
 
Uusi menetelmä ylivoimainen
 
Tutkijat selvittivät 81 potilaan keuhkosyöpänäytteistä, että potilaista joka viides kantoi vähintään yhtä mutaatiota friinireseptori-geeneistä. Useat mutaatioista ennustettiin haitallisiksi. Valtaosa mutaatioista esiintyi tupakoitsijoilla ja usein muiden mutaatioiden kanssa.
 
Kun 81 potilaan tuloksia verrattiin vakiintuneeseen PCR-menetelmään, uuden sukupolven sekvensointi todettiin ylivertaiseksi. Uusi menetelmä sekä osoitti parafiinileikemateriaalista
perinteisellä menetelmällä löydetyt aloitusmutaatiot, mutta myös uusia mutaatioita, joita perinteisin menetelmin ei voitu tutkia.

Uusia löydöksiä
 
Ensimmäistä kertaa tutkijat selvittivät keskeisimpien keuhkosyövän ja mesoteliooman
aloitusmutaatioiden yleisyyden suomalaisilla potilailla.
 
Tutkituista 510 potilaasta EGFR-mutaatioita esiintyi 11 prosentilla, useimmin naisilla ja tupakoimattomilla. Mutaatioita löytyi useammin asbestille altistumattomilta kuin altistuneilta potilailta.

Samoin ensimmäistä kertaa tutkijat laskivat suomalaispotilailla ALK-fuusiotiheyden. Se on 2,3 prosenttia eli hieman pienempi kuin muissa eurooppalaisissa aineistoissa.

Luotettava ja pystyvä menetelmä
 
Neljän menetelmän vertailu ALK-fuusioiden osoittamisessa osoitti, että ne kaikki antoivat saman tuloksen. Uuden polven sekvensointi todettiin luotettavaksi sekä ALK-fuusiogeenin osoittamiseen että samanaikaiseen kliinisesti merkittävien aloitusmutaatioiden toteamiseen.
 
Esimerkiksi Ion Torrent -pohjaisella menetelmällä voi jo pienestä parafiinileikemateriaalista osoittaa samanaikaisesti suurien määrän syöpien aloitusmutaatioita.
 
Asbestibiomarkkereita jäljittämässä
 
Yhteistyö Työterveyslaitoksen, keuhkolääkäreiden, patologien, bioinformaatikkojen ja Suomen molekyylilääketieteen instituutin hankkeessa sujui kitkatta. Syntynyt verkosto on jatkossakin arvokas.
 
EGFR-, ALK- ja EPH-geenilöydökset on jo julkaistu kansainvälisissä arvostetuissa lehdissä. Menetelmien soveltuvuuden vertailu biomarkkerianalyysissa poiki metodologisia julkaisuja.
 
Kun tutkijat jäljittävät uusia asbestialtistuksen biomarkkereita, nyt saadut löydökset pitää vahvistaa suurella potilasaineistolla. Riittävien potilasaineistojen saaminen edellyttää kansainvälistä yhteistyötä. Jo tässä hankkeessa yhteistyö syveni Barcelonan ja Veronan yliopistojen kanssa.

Toimittaja
Hannu Kaskinen

Aineistoa Materials-välilehdellä.

Tupakointiin ja asbestialtistukseen liittyvät diagnostiset ja hoidolliset biomarkkerit ei-pienisoluisissa keuhkosyövissä ja mesotelioomassa (Yhteishanke 112269)

Raportti
Sakari Knuutila, Henrik Wolff, Eeva Kettunen ja Kirsti Husgafvel-Pursiainen: Tupakointiin ja asbestialtistukseen liittyvät diagnostiset ja hoidolliset biomarkkerit ei-pienisoluisissa keuhkosyövissä ja mesotelioomassa. Loppuraportti Työsuojelurahastolle. Työterveyslaitos, Helsinki 2015. 30 sivua. ISBN 978-952-261-559-6 (nid.), ISBN 978-952-261-560-26 (pdf).
112268-loppuraportti-112268_112269_Loppuraportti_ISBN978-952-261-560-2.pdf (184.3 kt)

Mäki-Nevala S., Sarhadi V.K., Tuononen K., et al. 2013. Mutated ephrin receptor genes in non-small cell lung carcinoma and their occurrence with driver mutations - Targeted resequencing study on formalin-fixed, paraffin-embedded tumor material of 81 patients. Genes Chromosomes Cancer 52:1141-1149.

Mäki-Nevala S., Rönty M., Morel M., et al. 2014. Epidermal growth factor receptor mutations in 510 Finnish non-small cell lung cancer patients. J Thorac Oncol 9:886-891.

Armengol G., Sarhadi V.K., Rönty M., et al. 2015. Driver gene mutations of non-small cell carcinoma are rare in primary carcinoids of the lung: NGS study by Ion Torrent. Lung 193:303-308.

Mäki-Nevala S., Sarhadi V.K., Knuuttila A., et al. 2015. Driver gene and novel mutations in asbestos-exposed lung adenocarcinoma and malignant mesothelioma detected by exome sequencing. Lung 194:125-135.

 

Molecular Genetics to Enhance Diagnosis and Treatment of Lung Cancer Subtypes

20.5.2016

Novel mutations of ephrin genes were found in 20% of a Finnish group of patients with non-small cell lung cancer (NSCLC). Many of these mutations occurred in conjunction with other NSCLC-promoting gene mutations such as BRAF, EGFR, ALK and KRAS.

Exome-wide sequencing also revealed novel mutations specific to patients with pulmonary adenocarcinoma or mesothelioma and a history of asbestos exposure.

These are some of the findings of a large-scale study combining tissue sample histology and cytogenetics with the clinical history and tobacco and asbestos exposure data of 892 patients with mesothelioma or lung cancer. This collaborative study between the University of Helsinki and the Finnish Institute of Occupational Health, aimed at identifying biological markers of tobacco or asbestos exposure in lung cancer or mesothelioma, was supported by the Finnish Work Environment Fund.

Patients with lung cancer or mesothelioma and a history of smoking and asbestos exposure have a very poor prognosis (five-year survival rate about 5%). Lung cancer appears to be based on different molecular pathogenesis in smokers than in non-smokers. In addition to facilitating therapy, identification of molecular biomarkers to discern asbestos exposure-associated lung cancer from other lung cancers would be of great significance for occupational health and insurance medicine.

The study used second-generation DNA sequencing tools such as Ion Torrent and Agilent’s SureSelect systems to recognise cytogenetic subgroups of NSCLCs and mesotheliomas and correlate them with prognosis, therapeutic response, smoking and asbestos exposure. The new sequencing systems proved to be efficient ways of analysing formalin-fixed, paraffin-embedded cancer tissue. In parallel analyses with polymerase chain reaction (PCR), fluorescence in situ hybridisation (FISH) and immunohistochemistry, the new sequencing methods were found to be equal and, in some cases, superior to traditional methods.

EGFR driver mutations were detected in 11% of 510 patients with NSCLC. There was no statistically significant association between these mutations and asbestos exposure.

Lung cancer driver mutations of EGFR or ALK genes were not encountered among 26 pulmonary carcinoid tumour specimens. One patient displayed mutations in BRAF, SMAD4, PIK3CA and KRAS. Thus, the mutation spectrum in carcinoid tumours appears to differ from that in NSCLSs.

Smoking history was recorded and asbestos fibre analyses on non-cancerous sites of the lungs were carried out in 199 patients with adenocarcinoma or mesothelioma. Exome DNA was sequenced from the tumour specimens of 26 adenocarcinoma and 21 mesothelioma patients exhibiting different combinations of tobacco and asbestos exposure and non-exposure. BAP1 mutations occurred in asbestos-exposed mesothelioma patients, whereas no KRAS mutations were seen in adenocarcinoma patients with a history of asbestos exposure. New candidate genes for alterations associated with asbestos exposure include MRPL1, SDK1, SEMA5B and INPP4A.

The determination of frequencies of clinically significant driver mutations in lung cancers will provide a basis for the use and development of targeted inhibitor therapies. The study generated eight peer-reviewed research publications. The study data were also used in two collaborative international publications and three doctoral theses.


Translated and edited by
Esko Meriluoto

Project-related materials can be found under the Materials tab.

Hanketiedot

  • HakijaHelsingin yliopisto Haartman-instituutti
  • ToteuttajaHelsingin yliopisto Haartman-instituutti
  • Lisätietoja
  • Sakari Knuutila
    09 1912 6527
    sakari.knuutila@helsinki.fi
    09 1912 6675
  • Toteutusaika
  • 1.1.2013 - 31.12.2014
  • Arvioitu valmistumisaika
  • 31.12.2015
  • Työsuojelurahaston päätös
  • 3.12.2012
    150 000 euroa
  • Kokonaiskustannukset
  • 300 000 euroa
  • Tulokset valmistuneet 20.1.2016

Aiheluokitus