Die Prävalenz und potentielle biologische Rolle von TERT-Genamplifikationen in ALK-Gen translozierten Adenokarzinomen der Lunge

Dürbaum, Nicolai (2020). Die Prävalenz und potentielle biologische Rolle von TERT-Genamplifikationen in ALK-Gen translozierten Adenokarzinomen der Lunge. PhD thesis, Universität zu Köln. Open Access

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DOI:10.1111/his.14256

Abstract

Nicht-kleinzellige Lungenkarzinome zählen weltweit zu den häufigsten Krebsarten und sind eine der häufigsten Ursachen für krebsassoziierten Todesfälle. Die Therapie des Lungenkarzinoms erfolgt stadienabhängig und verfolgt verschiedenste Therapieansätze. Besonders im metastasiertem Stadium IV der Erkrankung spielen zielgerichtete, auf bestimmte Treibermutationen angepasste Medikamente eine entscheidende Rolle in der Behandlung der Patienten. Dabei ist insbesondere die prätherapeutische Analytik auf therapierbare Treibermutationen von essentieller Wichtigkeit. Die Entwicklung und Einführung von auf den anaplastischen Lymphomkinase (ALK) - Rezeptor spezifisch abzielenden Therapeutika hat die Behandlung und das Therapieergebnis dieser Patientengruppen mit nachgewiesenen Treibermutationen von nicht-kleinzelligen Lungenkarzinomen grundlegend verändert. Trotzdem stellt bei der Behandlung von ALK-translozierten Lungenkarzinomen die Entwicklung einer Therapieresistenz gegen ALK-Tyrosinkinaseinhibitoren ein Hauptproblem im Verlauf der Therapie betroffener Patienten dar. In vorangehenden Publikationen untersuchten wir zwei ALK-translozierte Kohorten (TP53-Wildtyp und TP53-mutiert) hinsichtlich Genkopieanzahlvariationen des ALK-Gens. Alle Patienten der TP53-Wildtyp Kohorte zeigten mit einer Ausnahme ein genetisch stabiles Genom. Dieser Sonderfall präsentierte sich mit deutlicher genomischer Instabilität und der Amplifikation zahlreicher krebsassoziierter Genloci. Bei einem dieser Genloci handelte es sich um die Telomerase reverse transciptase (TERT), der für die katalytische Untereinheit kodierende Genabschnitt des Telomerase-Enzyms. Das Ziel dieser Arbeit war es eine unabhängige Kohorte von 109 ALK-alterierten Lungenkrebspatienten auf die Prävalenz von TERT-Amplifikationen hin zu untersuchen. In dem Rahmen analysierten wir außerdem die Genkopieanzahl zahlreicher weiterer krebsrelevanter Gene und anderer genetischer Aberrationen. Mit Hilfe der sog. Fluoreszenz-in-situ-Hybridisierung (FISH) untersuchten wir zunächst die Prävalenz von TERT-Amplifikationen. Kopieanzahlvariationen von 87 Krebs relevanten Genen wurden per NanoString nCounter® Technologie ermittelt. FoundationOne® und Lungen-spezifische Next Generation Sequencing Panels wurden neben klinischen Daten in einigen der TERT-amplifizierten Fällen angewendet. Wir konnten mit unserer Untersuchung nachweisen, dass fünf (4,6%) der 109 analysierten ALK-translozierten Patienten eine zusätzliche Amplifikation des TERT-Gens besaßen und diese Amplifikation mit genetisch instabilem Genom einherging. Unsere einleitende Studie zeigt erneut, dass ALK-translozierte Adenokarzinome eine heterogenere Gruppe von Tumoren darstellen, als initial angenommen wurde und im Kontext ihres genomischen Hintergrundes betrachtet und evaluiert werden sollten, um den individuellen Krankheits- und Therapieverlauf besser verstehen und vorhersagen zu können.

Item Type:

Thesis (PhD thesis)

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Title	Language
Prevalence and potential biological role of TERT amplifications in ALK translocated adenocarcinoma of the lung	English

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Abstract

Language

Lung cancer is the leading cause of cancer-related mortality worldwide.1 Approximately 85% of the cases belong to the group collectively known as non-small-cell lung cancer (NSCLC).2 One distinct molecular subtype of NSCLC is defined by rearrangement of the ALK (anaplastic lymphoma kinase) gene, leading to a subsequent constitutive activation of the kinase and thereby driving cell proliferation and malignant growth.3 Despite the development of potent ALK inhibitors, patients' responses remain limited in time, with resistance commonly occurring within 4–5 years after first treatment. Historically, ALK alterations have been presumed to be independent, mutually exclusive events. Our group recently reassessed 201 ALK+ cases and found that 23.8% of ALK+ patients harboured an additional TP53 mutation prior to therapy4 and that these cases showed genetic instability compared to ALK+/TP53WT patients.5 Interestingly, in both patient cohorts, we found one TERT amplified case, each showing particular genomic instability. In contrast to the TP53 mutated group, where gene amplifications are expected due to loss of genomic protection by the p53 protein,6 the TERT amplification in the TP53 wild-type (WT) group was surprising, and alerted special attention. Telomerase reverse transcriptase (TERT) is the catalytic subunit of the enzyme telomerase that forms, together with the telomerase RNA component (TERC), the human telomerase complex. TERT catalyses the addition of nucleotides to the ends of telomeres,7 preventing the degradation of the chromosomal ends. This enables cells (that otherwise would undergo apoptosis) to continuously replicate their DNA and proliferate, leading to immortality. In somatic cells, the expression of TERT is epigenetically silenced8 and consequently the transcriptase is not expressed. In highly proliferating cancer cells, continuous shortening of telomeres can lead to significant genomic instability.9 Within tumour formation, telomere function can be reconstituted, leading to addition of telomeric repeats by the enzyme and enhanced replication, proliferation and immortality in these heavily rearranged cells.10 Given the finding that our ALK-rearranged patients with TERT amplification showed significant genomic instability, we aimed to assess the prevalence of TERT amplifications among ALK+ patients. Further, we investigated if TERT amplifications in ALK-rearranged lung tumours are always associated with significant genomic instability and worse clinical outcome. Here, we analysed a total subset of 109 ALK+ patients by TERT–fluorescence in-situ hybridisation (FISH) and further determined the gene copy numbers of 87 cancer genes in TERT-positive cases by means of NanoString nCounter® technology. In addition, we investigated the mutational load and mutational profile of two cases using the FoundationOne® platform.

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