Phân tích dòng đột biến trên carcinôm tuyến ống sớm và tiến triển ở dạ dày: Biểu hiện liên tục hay không liên tục?

Thông Tin Y học Y Học TP. Hồ Chí Minh * Tập 15 * Phụ bản của Số 2 * 2011 Chuyên Đề Giải Phẫu Bệnh 192 PHÂN TÍCH DÒNG ĐỘT BIẾN TRÊN CARCINÔM TUYẾN ỐNG SỚM VÀ TIẾN TRIỂN Ở DẠ DÀY: BIỂU HIỆN LIÊN TỤC HAY KHÔNG LIÊN TỤC? Takahisa Nakayama*, Zhi-Qiang Ling*,**, Ken-ichi Mukaisho*, Takanori Hattori* and Hiroyuki Sugihara* TÓM TẮT Tổng quan: Điều trị triệt để carcinôm dạ dày (GC) sớm được xem là góp phần làm giảm xuất độ tử vong do carcinôm dạ dày, vì hầu hết GC dạ dày sớm diễn tiến tới GC tiến triển. Tuy nhiên, GC sớm còn được xem là một dạng thầm lặng của GC, và không thường diễn tiến thành GC tiến triển. Mục tiêu của nghiên cứu này là làm sáng tỏ mức độ trùng lặp ở các dòng đột biến gen giữa nhóm carcinôm tuyến ống (TUB) sớm và tiến triển ở dạ dày. Phương pháp: Kỹ thuật hóa mô miễn dịch trên p53 (HMMD) được thực hiện trên 28 ca phẫu thuật cắt dạ dày trong đó 13 ca TUB trong niêm mạc và 15 ca TUB xâm lấn. Bằng phương pháp di truyền phân tử tế bào có so sánh giữa các loại tế bào (CGH), số bản sao ADN được so sánh giữa vùng niêm mạc và vùng xâm lấn của TUB xâm lấn và giữa các vùng niêm mạc của TUB xâm lấn và TUB trong niêm mạc, với tổng số ca lần lượt là 25 và 22. Đột biến gen TP53 phát hiện ở exon 5-8 của 20 ca TUB. Kết quả: CGH trên NST cho thấy 4q+ và 11q+ rất thường gặp lần lượt ở TUB tiến triển và TUB sớm, trong khi sự thay đổi số lượng bản sao ở 8q và 17p cho thấy không có sự khác biệt ý nghĩa giữa TUB sớm và TUB tiến triển. Tuy nhiên, array CGH cho thấy, trong 13 ca TUB tại chỗ, mất đoạn gen MYC (MYC-) và thêm đoạn gen TP53 (TP53+) được phát hiện ở 9 TUB, và MYC+ và/hoặc TP53- trong 3 TUB. Ở vùng niêm mạc của 9 TUB xâm lấn, 7 ca cho thấy MYC-/TP53+ và không có ca nào có MYC+ và/hoặc TP53-. Ở vùng xâm lấn của 9 TUB, 1 TUB (dưới niêm mạc) cho thấy MYC-/TP53+ và 6 ca (1 từ TUB dưới niêm và 5 từ TUB tiến triển) cho thấy MYC+ và/hoặc TP53-. 6 TUB đề cập sau cùng thường cho thấy kiểu đột biến (lan tỏa hoặc không biểu hiện) bằng nhuộm hóa mô miễn dịch p53, và 4/6 ca này cho thấy có đột biến khi giải trình tự gen TP53. Kết quả thu được từ array CGH cho thấy giữa vùng niêm mạc và vùng xâm lấn, dòng gen được tìm thấy biểu hiện không liên tục ở 5 ca TUB tiến triển và liên tục ở 3 ca TUB dưới niêm mạc. Kết luận: Các dòng gen thường khác biệt giữa nhóm TUB sớm và tiến triển. MYC-/TP53+ và MYC+ và/hoặc TP53- có thể lần lượt là dấu hiệu chỉ điểm trong TUB thầm lặng và tiến triển ở dạ dày. ABSTRACT LINEAGE ANALYSIS OF EARLY AND ADVANCED TUBULAR ADENOCARCINOMAS OF THE STOMACH: CONTINUOUS OR DISCONTINUOUS? Takahisa Nakayama, Zhi-Qiang Ling, Ken-ichi Mukaisho, Takanori Hattori and Hiroyuki Sugihara Background: Eradication of early gastric carcinoma (GC) is thought to contribute to reduction in the mortality of GC, given that most of the early GCs progress to the advanced GCs. However, early GC is alternatively considered a dormant variant of GC, and it infrequently progresses to advanced GC. The aim of this study was to clarify the extent of overlap of genetic lineages between early and advanced tubular adenocarcinomas (TUBs) of the stomach. Methods: Immunohistochemical staining for p53 was performed using 28 surgically resected stomachs with * Khoa Giải Phẫu Bệnh, Trường Đại học Y khoa Shiga, thành phố Otsu, 520-2192, Nhật Bản Nhận và trả lời phản hồi: sugihara@belle.shiga-med.ac.jp Y Học TP. Hồ Chí Minh * Tập 15 * Phụ bản của Số 2 * 2011 Thông Tin Y học Chuyên Đề Giải Phẫu Bệnh 193 13 intramucosal and 15 invasive TUBs. By chromosome- and array-based comparative genomic hybridization (CGH), genomic copy number constitution was compared between the mucosal and invasive parts of the invasive TUBs and between the mucosal parts of the invasive and intramucosal TUBs, using 25 and 22 TUBs, respectively. TP53 mutation in exons 5-8 was examined in 20 TUBs. Results: Chromosomal CGH revealed that 4q+ and 11q+ were more common in advanced and early TUBs, respectively, whereas copy number changes in 8q and 17p showed no significant differences between early and advanced TUBs. However, array CGH revealed that, of the 13 intramucosal TUBs examined, loss of MYC (MYC-) and gain of TP53 (TP53+) was detected in 9 TUBs and MYC+ and/or TP53- was detected in 3 TUBs. Of the mucosal samples of 9 invasive TUBs, 7 showed MYC-/TP53+ and none showed MYC+ and/or TP53-. Of the 9 samples from the invasive parts, 1 (from submucosal cancers) showed MYC-/TP53+ and 6 (1 from submucosal and 5 from advanced cancers) showed MYC+ and/or TP53-. The latter 6 tumours commonly showed a mutant pattern (diffuse or null) in p53 immunohistochemistry, and 4 of the 6 tumours assessable for TP53 sequence analysis revealed mutations. The overall array CGH pattern indicated that, between the mucosal and invasive parts, genetic lineage was found discontinuous in 5 advanced cancers and continuous in 3 submucosal cancers. Conclusions: Genetic lineages often differed between early and advanced TUBs. MYC-/TP53+ and MYC + and/or TP53-may be the signatures of dormant and aggressive TUBs, respectively, in the stomach. TỔNG QUAN BACKGROUND Ung thư dạ dày (GC) vẫn còn là nguyên nhân thường gặp gây tử vong do ung thư thứ hai trên toàn thế giới, tuy xuất độ tử vong có giảm ở các nước phát triển gần đây. GC được phân làm 2 loại chính dựa trên hình thái học: týp tạo ống và týp lan tỏa và, dựa theo giai đoạn, phân thành ung thư sớm (khu trú ở niêm mạc và dưới niêm mạc) và ung thư tiến triển (xâm lấn đến lớp cơ niêm hoặc sâu hơn). GC sớm được xem là ung thư có thể điều trị được; GC sớm được ghi nhận là sẽ chuyển qua GC tiến triển sau nhiều giai đoạn và như là giai đoạn sớm của GC tiến triển. Ở Nhật, GC sớm có thể được điều trị triệt để bằng phương pháp nội soi can thiệp cũng như phẫu thuật, dựa trên nguyên tắc phát hiện sớm và điều trị sớm. Mặt khác, một vài nhà bệnh học vẫn giữ quan điểm các khối u dạng ống còn khu trú ở niêm mạc phát triển chậm hoặc không thể xâm lấn sâu hơn. Vì vậy mà những tổn thương loại này được gọi là nghịch sản. Gastric cancer remains the second most common cause of cancer-related deaths worldwide, despite a recent decrease in its mortality in developed countries [1]. Gastric carcinomas (GCs) are classified morphologically into 2 major categories: tubular-forming type and diffuse type [2,3] and, in staging, into early cancers (involving the mucosa and the submucosa) and advanced cancers (involving the muscularis propria or deeper). Early GC is considered a curable cancer [4]; it reportedly progresses to advanced GC after varying durations as an early stage of GC [5,6]. In Japan, early GCs can be actively resected endoscopically as well as surgically [7], based on the principles of early detection and treatment. On the other hand, some pathologists maintain that the tubular-forming neoplastic lesions that are confined to the mucosa take a long time to or are unable to invade deeper tissues. Thereby, these lesions are called dysplasia [4]. Gần đây, chương trình tâm soát u nguyên bào thần kinh ở Nhật bị đình chỉ vì người ta phát hiện thấy có một dòng phát sinh không Recently, a mass-screening program for neuroblastomas in Japan [8-10] was suspended because a discontinuous genetic lineage was Thông Tin Y học Y Học TP. Hồ Chí Minh * Tập 15 * Phụ bản của Số 2 * 2011 Chuyên Đề Giải Phẫu Bệnh 194 liên tục giữa các khối ung thư nguyên bào thần kinh khởi phát sớm và khởi phát trễ. U nguyên bào thần kinh khởi phát trễ/ hay chưa thể hiện (≥ 1 năm) cho thấy thể lưỡng bội gần mất đoạn tận 1p, trong khi u nguyên bào thần kinh khởi phát ở trẻ nhỏ cho thấy thể tam bội gần không mất đoạn 1p. Nói một cách khác, phân tích dựa trên CGH gợi ý tình trạng tăng sản tuyến không điển hình mức độ cao ở phổi là tiền đề thật sự trong quá trình phát triển carcinôm phế quản – phế nang. Ở dạ dày, vấn đề được đặt ra là dòng gen biến đổi trùng lắp như thế nào trong GC sớm và GC tiến triển. found between the early- and the late-presenting neuroblastomas. Negative and late-presenting (≥ 1 year) neuroblastomas showed near-diploidy with loss of terminal 1p, whereas positive neuroblastomas in infants showed near-triploidy without 1p deletion [11,12]. On the other hand, comparative genomic hybridization (CGH)-based analysis suggested that high-grade atypical adenomatous hyperplasia in the lung is the true precursor of bronchioloalveolar carcinoma [13]. In the stomach, it is a problem to what extent genetic lineage is overlapped in early and advanced GCs. Trong GC týp lan tỏa, chúng tôi dùng CGH để chứng minh những thay đổi về số lượng bản sao NST trong carcinôm tế bào dạng nhẫn trong niêm mạc, cho thấy cấu trúc phân lớp được di truyền một phần ở GC biệt hóa kém trong giai đoạn tiến triển. Sự hiện diện của tế bào dạng nhẫn theo phân lớp gợi ý rằng carcinôm tế bào nhẫn có thể là tiền đề thật sự của GC biệt hóa kém về sau. Khi phân tích các dòng gen dựa trên CGH của một nhóm GC tiến triển kém biệt hóa khác có thành phần dạng ống nhưng không theo cấu trúc phân lớp ở phần niêm mạc, kết quả cho thấy GC của nhóm này có nguồn gốc từ một thành phần biệt hóa ống của khối u và có biểu hiện 17p- và 8q+ và bất hoạt gen TP53 wild-type do đột biến, và mất tính dị hợp tử (LOH). Để xác định trạng thái tương ứng của loại GC này, chúng tôi phân tích carcinôm tuyến ống trong niêm mạc (TUB) bằng CGH. Những phân tích này chứng minh TUB trong niêm mạc không chỉ cho thấy vài biến đổi NST thường gặp trong GC tiến triển, mà còn thường gặp 8q- và 17p+, đó là điểm khác biệt đáng kể ở GC biệt hóa kém và tiển triển. In diffuse type GCs, we used CGH to demonstrate that chromosomal copy-number alterations in the intramucosal signet-ring cell carcinomas that showed a layered structure [14] were inherited in a fraction of poorly differentiated GCs at advanced stages [15]. The presence of a layered structure of signet ring cells in the mucosal parts of these advanced cancers also suggested that signet ring cell carcinomas may be a true precursor of poorly differentiated GCs. CGH-based lineage analysis of another subset of poorly differentiated advanced GCs with tubular components but no layered structure in the mucosal part revealed that GCs of this subset were derived from a tubular component in a tumour and were characterized by 17p- and 8q+ [16] and inactivation of the wild-type TP53 by mutation and loss of heterozygosity (LOH) [17]. In order to determine the early-stage counterpart of this type of GC, we analysed intramucosal tubular adenocarcinomas (TUBs) using CGH. These studies found that the intramucosal TUBs showed not only several chromosomal changes common to advanced GCs but also frequently showed 8q- and 17p + that were critically different from advanced and poorly differentiated GCs [18]. Trong nghiên cứu này, sự thay đổi số lượng bản sao NST và gen được xác định ở vùng niêm mạc và vùng xâm lấn trong hàng loạt phân tích TUBs sớm và tiến triển bằng phương pháp CGH NST và CGH bằng chip. Dựa trên dữ liệu này, chúng tôi phân tích những ca có những dòng liên In the present study, copy-number changes of chromosomes and genes were examined in the mucosal and invasive parts of another series of early and advanced TUBs using array and chromosomal CGH. Based on these data, we demonstrated cases of continuous and Y Học TP. Hồ Chí Minh * Tập 15 * Phụ bản của Số 2 * 2011 Thông Tin Y học Chuyên Đề Giải Phẫu Bệnh 195 tục và không liên tục so sánh giữa phần ung thư trong niêm mạc và phần ung thư xâm lấn ở những khối u khác nhau và phát hiện ra gen TP53 và MYC có thể là chỉ điểm tốt trong đột biến theo dòng ở TUB dạ dày. discontinuous lineages between intramucosal and invasive parts of individual tumours and found that TP53 and MYC may be good lineage markers for gastric TUBs. PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU METHODS Ủy Ban Xét Duyệt trực thuộc Tổ chức Y khoa tại Trường Đại học Y khoa Shiga hỗ trợ cho việc tiến hành nghiên cứu này và đảm bảo bí mật dữ liệu bệnh nhân. The Institutional Review Board on Medical Ethics at Shiga University of Medical Science granted approval for conducting this research on the condition that the materials used must be anonymous. Mẫu nghiên cứu Tumour samples Nghiên cứu này bao gồm 28 mẫu dạ dày toàn phần (bảng 1) với 13 ca TUB trong niêm mạc và 15 ca xâm lấn [6 ca dưới niêm và 9 ca tiến triển xâm lấn cơ niêm và sâu hơn (thành phần ống của mỗi khối u được xác định trên 30%)]. Mỗi mẫu dạ dày được cố định bằng formalin và vùi trong sáp. Tất cả các mẫu được chọn ngẫu nhiên từ dữ liệu của khoa từ 1996 đến 2008. Loại mô học và giai đoạn ung thư được xác định lần lượt dựa trên phân loại Ung Thư Dạ dày Nhật Bản (17) và xếp loại pTNM. Khi mô học đồng nhất ở niêm trong ung thư vùng xâm lấn, phần biệt hóa kém nhất ở vùng niêm được lấy để ngăn ngừa khả năng tái xâm lấn lớp niêm. Trong ung thư xâm lấn, mẫu DNA được lấy từ vùng trong niêm và vùng xâm lấn. This study included 28 surgically resected stomachs (Table 1) with 13 intramucosal TUBs and 15 invasive TUBs [6 submucosal and 9 advanced cancers that invaded the muscularis propria or deeper tissues (the tubular component of each tumour was assessed to be more than 30%)]. Each stomach was fixed in formalin and embedded in paraffin wax. These were selected at random from the materials diagnosed in our department from 1996 to 2008. Histological types and tumour stages were determined according to the Japanese Classification of Gastric Cancer [19] and pTNM staging, respectively. When a mucosal histological pattern was found to be heterogeneous in an individual invasive tumour, the part with the lowest grade of atypism was taken as the mucosal sample that can prevent the possibility of reinvasion of invasive cancer cells into the mucosa. In invasive cancers, DNA samples were obtained from intramucosal and invasive parts. Nhuộm hóa mô miễn dịch Immunohistochemistry Nhuộm hóa mô miễn dịch được thực hiện với các kháng thể đơn dòng của protein p53 (DO-7, 1:100; Dako, Glostrup, Đan Mạch). Sau khi bộc lộ kháng nguyên trong các lát mô trong nước cất 121oC trong vòng 5 phút, phức hợp miễn dịch được phát hiện bằng phương pháp biotin-streptavidin-peroxidase gián tiếp dùng Histofine kit (Nichirei, Tokyo, Nhật Bản) và phản ứng màu diaminobenzidine. Các lát mô được nhuộm tương phản với hematoxylin. Các lam chứng âm không có kháng thể thứ nhất và lam chứng dương được thực hiện đồng thời. Immunohistochemical staining was performed with monoclonal antibodies to p53 protein (DO-7, 1:100; Dako, Glostrup, Denmark). After antigen retrieval of tissue sections in distilled water at 121°C for 5 min, immunoreactivity was detected by an indirect biotinstreptavidin- peroxidase method using the Histofine Kit (Nichirei, Tokyo, Japan) and diaminobenzidine reaction. The sections were counterstained with haematoxylin. Slides of the negative control without the primary antibody and those of the positive control were processed in parallel. Thông Tin Y học Y Học TP. Hồ Chí Minh * Tập 15 * Phụ bản của Số 2 * 2011 Chuyên Đề Giải Phẫu Bệnh 196 Vi phẫu tích bằng lazer và chuẩn bị DNA Laser microdissection and DNA preparation Các tế bào u được ly trích từ lát cắt 5µm dùng hệ thống lazer LMD6000 (Leica Microsystems, Wetzlar, Đức). Với mỗi khối u, tế bào ung thư được lấy từ vùng có diện tích >3mm2, ở nơi tế bào ung thư có mật độ >90%. Các tế bào này được phá hủy bằng proteinase K 200µl/ml trong 70 giờ ở 37oC, tiếp theo là ly trích DNA bằng phương pháp sử dụng phenol/chloroform. Tumour cells were obtained from 5-μm-thick tissue sections using a LMD6000 laser microdissection system (Leica Microsystems, Wetzlar, Germany). For individual tumours, cancer cells were obtained from areas >3 mm2, where cancer cells accounted for ≥90% of the total cell count. These cancer cells were digested in 200 μl of proteinase K solution at a concentration of 200 μg/ml for approximately 70 h at 37°C, followed by phenol/chloroform DNA extraction. Khuếch đại toàn bộ gen Whole genome amplification DNA mẫu được khuếch đại bằng phản ứng chuỗi bằng đoạn mồi polymerase oligonucleotide thoái hóa (DOP-PCR) qua 2 pha, như mô tả ở trên, cho sản phẩm PCR có kích thước trên 2kb, thích hợp để đánh dấu bằng phương pháp nick-translation trong phân tích CGH. Để chuẩn bị cho array CGH, DNA mẫu được khuếch đại bằng cách dùng bộ kit GenomePlex Tissue Whole Genome Amplification (WGA2 Kit; Sigma, St. Louis, USA). Với những mẫu DNA không đủ để khuếch đại, chúng tôi thay bằng WGA5 Kit (Sigma). Sample DNA was amplified using degenerate oligonucleotide- primed polymerase chain reaction (DOP-PCR) in 2 phases, as described previously [20], which resulted in PCR products more than 2 kb in size, suitable for nicktranslation labelling for CGH. For array CGH, sample DNA was amplified using the GenomePlex Tissue Whole Genome Amplification Kit (WGA2 Kit; Sigma, St. Louis, USA) [21]. For some DNA samples that could not be sufficiently amplified, the WGA5 Kit (Sigma) was employed. CGH (lai, đánh dấu DNA bằng đoạn dò và phân tích hình ảnh kỹ thuật số) CGH (hybridization, probe DNA labelling and digital image analysis) DNA của tế bào ung thư và DNA của tế bào bình thường được khuếch đại nhờ DOP- PCR được đánh dấu lần lượt bằng fluorescein-12-dUTP và tetramethylrhodamine-5-dUTP (Roche, Mannheim, Đức), bằng phương pháp nick translation. Phương pháp lai và phân tích hình ảnh được thực hiện như đã mô tả trước đây. Thêm và mất số lượng bản sao DNA được xác định lần lượt qua tỉ số xanh/đỏ tương ứng >1.2 và <0.8. Các NST ở 1p32-pter, 16p, 19, 22 và Y không được phân tích trong nghiên cứu này. DOP-PCR-amplified tumour and normal DNA was labelled using fluorescein-12-dUTP and tetramethylrhodamine-5-dUTP (Roche, Mannheim, Germany), respec tively, by nick translation [15]. Hybridization and image analyses were performed as described previously [22]. Gains and losses in DNA copy numbers were defined by green to red ratios >1.2 and <0.8, respectively. Chromosomes 1p32-pter, 16p, 19, 22 and Y were excluded from these analyses. Array CGH Array CGH Kỹ thuật Oligo CGH microarray (60K, 60- mer) (Agilent, Santa Clara, USA) được dùng Oligo CGH microarray (60 K, 60-mer) (Agilent, Santa Clara, USA) was used in this study, Y Học TP. Hồ Chí Minh * Tập 15 * Phụ bản của Số 2 * 2011 Thông Tin Y học Chuyên Đề Giải Phẫu Bệnh 197 trong nghiên cứu này theo hướng dẫn của nhà sản xuất. Một cách tóm tắt, DNA của khối u và DNA chứng được đánh dấu lần lượt với Cy5 và Cy3, dùng kit Genome DNA ULS Labelling Kit (Aligent) và được cho lai cạnh tranh lên microarray. Dùng phần mềm Feature Extraction Ver.9.5.3 (Agilent), mật độ huỳnh quang của khối u và của chứng được tính toán từ các hình ảnh lai bắt giữ được trên chip từ máy quét DNA chip (Agilent). Số lượng bản sao tăng hay giảm được xác định bằng tỉ số giữa logarithm (theo hệ nhị phân) của mật độ tín hiệu u và của mật độ tín hiệu chứng có giá trị lần lượt >0.3219 hoặc <-0.3219. according to the manufacturer's instructions. In brief, tumour and control DNA was non- enzymatically labelled with Cy5 and Cy3, respectively, using the Genome DNA ULS Labelling Kit (Agilent) and competitively hybridized to the microarray. Using Feature Extraction Ver.9.5.3 (Agilent), the fluorescence intensity of the tumours and controls was calculated from the hybridized array images captured using a DNA microarray scanner (Agile