Whole exome sequencing of Urothelial Bladder Cancer: identification of ARID1A and STAG2 as new, important, players

Autor: Balbás Martínez, Cristina
Přispěvatelé: Real Arribas, Francisco X., UAM. Departamento de Biología Molecular, Centro Nacional de Investigaciones Oncológicas (CNIO)
Rok vydání: 2014
Předmět:
Zdroj: Biblos-e Archivo. Repositorio Institucional de la UAM
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Popis: Tesis doctoral inédita leída en la Universidad Autónoma de Madrid, Facultad de Ciencias, Departamento de Biología Molecular. Fecha de lectura: 28-11-2014
Despite the high incidence and economic cost of UBC, the molecular landscape of this tumor type remains relatively understudied. In this dissertation I describe the identification of novel genes involved in the development of UBC, using whole exome sequencing and a combination of targeted resequencing strategies. Our findings confirm previous studies pinpointing the chromatin remodeling pathway as frequently altered in UBC, including mutations in ARID1A, KDM6A, CREBBP, EP300, MLL, and MLL3. Moreover, we identified mutations in previously unreported genes belonging to this pathway (MLL2, ASXL2, and BPTF). Additionally, for the first time we found frequent mutations in DNA repair genes (ATM, ERCC2, and FANCA), as well as in subunits of the cohesin complex (STAG1, STAG2, SMC1A, and SMC1β). We did not identify significant differences in number or type of mutations according to tumor aggressiveness, patient age or smoking status. We analyzed mutations and loss of ARID1A expression to place them in the context of current bladder cancer molecular knowledge, finding they preferentially associated with the aggressive pathway of genetic progression. Regarding cohesin, we assessed the expression of its components in a cohort of 91 UBCs, finding low-frequency losses of SMC1, SMC3, RAD21, and PDS5B, as well as much more frequent losses of STAG2 expression. Intriguingly, we found that meiotic cohesin components SMC1β, REC8, and STAG3 are also expressed in UBC. We then focused on STAG2: mutations, predominantly truncating, were distributed all along the gene with a pattern characteristic of tumors suppressors, and were more frequent in non-aggressive UBCs. We also found evidence of genomic losses as a cause of STAG2 inactivation in a small subset of tumors. Loss of STAG2 was more common in non-aggressive tumors and associated with low proliferative index, mutations in FGFR3, and normal p53 expression. Importantly, STAG2 negative tumors frequently retained STAG1 expression, suggesting the competence of the cohesin complex. Contrary to what has been reported in other tumor types, STAG2 loss was not associated with aneuploidy in UBC tumors. Moreover, downregulating STAG2 in vitro did not cause significant changes in chromosome number or centromeric cohesion defects. As expected for a tumor suppressor, STAG2 overexpression impaired colony formation in vitro. Surprisingly, the same effect was seen upon STAG2 knockdown. RNA-sequencing of STAG2 knockdown cells did not reveal consistent transcriptional changes. Lastly, we found that loss of STAG2 associated with improved outcome in both NMIUBC and in MIUBC. However, it was an independent predictor of outcome only in the latter. Altogether, this work supports an important role of chromatin remodeling and cohesin components in UBC and contributes to refine the genetic events involved in UBC development/progression. Further studies are needed to unveil the mechanisms through which ARID1A and STAG2 alterations contribute to UBC and to determine whether they can improve the molecular taxonomy of this tumor and can be used in patient management.
Pese a la alta incidencia y coste económico del cáncer de vejiga (CV), el panorama molecular de este tipo de tumor permanece relativamente poco estudiado. En este trabajo describo la identificación de nuevos genes involucrados en el desarrollo de CV usando secuenciación de exomas y una combinación de estrategias de resecuenciación dirigida. Nuestros hallazgos confirman estudios previos que apuntaban a que las vías de remodelación de la cromatina sufre alteraciones frecuentes en CV, incluyendo mutaciones en ARID1A, KDM6A, CREBBP, EP300, MLL, y MLL3 (Gui 2011). Además, hemos identificado alteraciones en genes no descritos que pertenecen a esta vía (MLL2, ASXL2, y BPTF). Por primera vez, hemos encontrado alteraciones frecuentes en genes involucrados en la reparación del ADN (ATM, ERCC2, y FANCA), así como en subunidades del complejo cohesina (STAG1, STAG2, SMC1A, y SMC1β). No hemos identificado diferencias significativas en el número o tipo de alteraciones de acuerdo a la agresividad del tumor o a la edad o exposición al tabaco del paciente. Hemos analizado más a fondo las mutaciones y pérdida de expresión de STAG2 para colocarlas en el contexto de las vías moleculares del CV conocidas, encontrando que se asocian preferentemente con la vía más agresiva de progresión genética. Para caracterizar en detalle el papel del complejo cohesina en CV, valoramos la expresión de los componentes del complejo en una población de 91 CV, hallando pérdidas poco frecuentes de SMC1, SMC3, RAD21, y PDS5B, así como pérdidas mucho más frecuentes de la expresión de STAG2. Curiosamente, hemos observado que SMC1β, REC8 y STAG3, componentes de la cohesina meiótica, también se expresan en CV. Hemos analizado las alteraciones y pérdida de expresión de STAG2 en una población más numerosa de CV, hallando tanto mutaciones como pérdidas genómicas que son responsables de la pérdida de expresión de STAG2 en CV. La mayoría de las mutaciones en STAG2 son truncantes, se distribuyen a lo largo de la secuencia de la proteína en un patrón característico de los supresores tumorales y son más frecuentes en los CV no agresivos. La pérdida de STAG2 es más común en los tumores no agresivos y se asocia a mutaciones en FGFR3, expresión normal de p53 y un índice proliferativo bajo. Los tumores que no expresan STAG2 suelen retener la expresión de STAG1, lo que sugiere que en este contexto el complejo cohesina permanece activo. La pérdida de STAG2 no se correlaciona con la diferenciación de las células uroteliales. Al contrario de lo que se ha reseñado en otros tipos de tumores, la pérdida de STAG2 no causa aenuploidía o defectos en la cohesión centromérica en líneas celulares o tumores de CV. Como se esperaría de un supresor tumoral, la sobreexpresión de STAG2 impide la formación de colonias in vitro. Sorprendentemente, al silenciar la expresión de STAG2 se observa el mismo efecto. Sin embargo, la secuenciación de RNA de células en las que se había silenciadoSTAG2 no reveló cambios transcripcionales consistentes. Por último, hemos descrito que la pérdida de STAG2 también se asocia con un mejor resultado en el CV invasivo. En conjunto, este trabajo apoya la importancia del papel de los remodeladores de cromatina y de los componentes de la cohesina en CV y contribuye a refinar los eventos genéticos involucrados en el desarrollo/progresión del CV. Hay que realizar más estudios para determinar si las alteraciones en ARID1A y STAG2 contribuyen a la taxonomía molecular del CV y para mejorar el manejo de los pacientes
Databáze: OpenAIRE
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