Cytogenomic characterization and DNA methylation patterns of laryngeal cancer

Abstract

Background: Laryngeal cancer is the second most common malignancy of the head and neck, accounting for approximately 20% of cases. In Portugal, the third European country with the highest incidence of laryngeal cancer, approximately 600 new cases are diagnosed per year. With a low 5 year-survival rate, mainly explained by a late diagnosis, tumour aggressiveness and rapid metastatic process, it is essential to identify biomarkers to anticipate the cancer detection in an early stage.Aim: The main goal of this study was the cytogenomic evaluation and DNA methylation patterns characterization of laryngeal cancer in order to identify putative diagnostic and prognostic biomarkers.Methods: Tumour and non-tumour laryngeal tissue samples obtained from twenty one patients that undergone surgical treatment for laryngeal cancer were used. Detection of copy number variations (CNVs) was performed using array Comparative Genomic Hybridization (aCGH) and Methylation Specific Multiplex Ligation-dependent Probe Amplification (MS-MLPA). Furthermore, methylation patterns of target genes were assessed by MS-MLPA analysis.Results: aCGH revealed frequent gains of chromosomes 3q, 7p, 8, 9q, 11q, 12p,17q and 18p while losses were frequently found in chromosome 3p, 9p, 11p and Y. Amplifications of GATA5 and CDK6 were the most common events among tumour samples. VHL, CDKN2A, ATM and CADM genes were found to be frequently deleted. Methylation of GATA5 was frequent in tumour samples being associated with late stages while WT1 was highly methylated in non-tumour samples, being an early epigenetic event in laryngeal cancer. The methylation of MGMT was associated with tobacco consumption.Conclusion: This study confirmed genetic variations associated with laryngeal carcinoma that have already been reported as well as identified alterations that have been associated with tumour development and progression. Genes found altered are candidate genes as biomarkers for laryngeal cancer.

O cancro da laringe é o segundo tumor mais comum dentro da família de tumores com origem na cabeça e pescoço, contribuindo para aproximadamente 20% dos casos. Em Portugal, o terceiro país europeu com maior incidência de cancro da laringe, cerca de 600 novos casos são diagnosticados por ano. Com uma baixa taxa de sobrevivência após 5 anos, explicada principalmente por um diagnóstico tardio, agressividade tumoral e por um processo metastático rápido, é essencial identificar biomarcadores para antecipar a deteção do cancro num estadio inicial.O principal objetivo deste estudo foi a avaliação citogenética e a caracterização dos padrões de metilação do DNA do cancro da laringe, a fim de identificar biomarcadores putativos de valor diagnóstico e prognóstico. Foram utilizadas amostras de tecido tumoral e não tumoral da laringe, obtidas de vinte e um pacientes submetidos a tratamento cirúrgico para o cancro da laringe. A deteção de variações de número de cópias foi realizada através das técnicas de array Comparative Genomic Hybridization (aCGH) e Methylation Specific Multiplex Ligation-dependent Probe Amplification (MS-MLPA). Além disso, os padrões de metilação dos genes alvo foram avaliados pela análise MS-MLPA.O aCGH revelou ganhos frequentes dos cromossomas 3q, 7p, 8, 9q, 11q, 12p,17q e 18p enquanto as perdas foram frequentemente encontradas nos cromossomas 3p, 9p, 11p e Y. As amplificações dos genes GATA5 e CDK6 foram os eventos mais comuns entre amostras tumorais. A perda dos genes VHL, CDKN2A, ATM e CADM foi frequentemente detetada. A metilação do GATA5 foi frequente em amostras de tumores associados a estadios avançados, enquanto o WT1 foi altamente metilado em amostras não tumorais, sendo um evento epigenético precoce no cancro da laringe. A metilação da MGMT foi associada ao consumo de tabaco. Este estudo confirmou variações genéticas associadas ao carcinoma laríngeo já anteriormente relatadas, bem como alterações identificadas como estando associadas ao desenvolvimento e progressão do tumor. Os genes encontrados alterados são genes candidatos ao seu uso como biomarcadores do cancro da laringe.