Erasmus MC : Djura Piersma

27 juni 2007
Promotor: Prof. dr. H.A.P. Pols
Co-promotoren: Dr. ir. A.P.N. Themmen en Dr. P.M.J.J. Berns

Borstkanker is een frequent optredende ziekte onder vrouwen met een hoog sterftecijfer. De kans op ontwikkeling, het moment van optreden, de tumorkarakteristieken bij presentatie en het beloop van de ziekte, verschillen tussen en binnen bevolkingsgroepen. Naar verwachting spelen algemene, zogenaamde “laag-penetrante” genen, betrokken bij de ontwikkeling van kanker, een belangrijke rol in deze algemene ziekte-variatie onder mensen. Een bekende risicofactor uit epidemiologisch en dierexperimenteel onderzoek, in het ontstaan en de ontwikkeling van borstkanker, is toegenomen blootstelling aan oestrogenen. Het ingrijpen in de productie en werking van oestrogenen heeft daarom een centrale plaats in de behandeling van borstkanker. Algemene variaties in de DNAsequentie (polymorfismen) van genen die de productie van en blootstelling aan oestrogeen reguleren, zouden de kans op ontwikkeling, de tumorkarakteristieken, prognose en uitkomst van de ziekte kunnen beïnvloeden. De productie en werking van oestrogenen wordt gereguleerd in de Hypothalamus-Hypofyse-Gonade (HPG)-as. Genen die betrokken zijn bij de HPG-as zijn daarom belangrijke kandidaat-genen. Verschillende belangrijke genen van de HPG-as werden uitgezocht en mogelijke kandidaat-polymorfismen in de genen werden geselecteerd. Vervolgens werden associaties met borstkankerrisico, patiënt- en tumorkarakteristieken en overleving bestudeerd. Daarnaast onderzochten we de functionele gevolgen van een aantal van deze polymorfismen.
Polymorfismen van het hormoon Luteïniserend Hormoon (LH) en diens receptor, de LH receptor (LHR), werden bestudeerd in een cohort van 266 Australische Kaukasische patiënten in hoofdstuk 2. Een polymorfisme in LH, waarvan een hogere in vitro activiteit en verschillende associaties met HPG-functie bekend zijn, werd hiervoor geselecteerd. In het LHR gen werd een potentieel biologisch interessant LQ insertie-polymorfisme in het signaal peptide gekozen. Hoewel geen van deze polymorfe allelen risico-allelen voor borstkanker bleken te zijn, was het LQ insertie-polymorfisme in het signaal peptide van de LHR (LHR insLQ) lineair geassocieerd met een jongere leeftijd bij het optreden van borstkanker. Daarnaast bleek dit LHR insLQ allel geassocieerd met grotere tumoren en er werd een kortere overleving gezien bij patiënten die draagster waren van dit LHR insLQ allel. De associatie met jongere leeftijd van diagnose werd niet gevalideerd in een grotere onafhankelijke borstkanker-studie, bestaande uit 751 Nederlandse Kaukasische patiënten, zoals beschreven in hoofdstuk 3. Echter, de associatie met grotere tumoren werd wel gevalideerd, evenals de associatie met kortere overleving, onafhankelijk van andere prognostische factoren. Bovendien stelden we een onafhankelijke associatie tussen het LHR insLQ allel en kortere ziektevrije overleving vast, een belangrijk prognostisch gegeven van de ziekte. Daarnaast werd, bij bestudering van de in vitro gevolgen van de LHR insLQ variant in transfectie studies, een toename van de receptor gevoeligheid en expressie op de plasma membraan gevonden. Dit in vergelijking tot de zogenaamde LHR nonLQ variant.
Het borstkanker-cohort dat bestudeerd werd in hoofdstuk 3 bestond uit pre- en postmenopauzale patiënten. De hypothese was, dat de actievere LHR insLQ variant zou leiden tot een toegenomen cumulatieve oestrogeen-blootstelling vanuit het ovarium, met bijkomstige gevolgen voor het beloop van borstkanker. Hoewel naar schatting zo’n 10-25% van de postmenopauzale oestrogenen geproduceerd wordt in het ovarium, gedeeltelijk onder invloed van LH, speelt de LHR-gemedieerde ovariële oestrogeen-productie voornamelijk een rol in de premenopauzale levensfase. Daarom werden de associatiestudies beschreven in hoofdstuk 4 uitgebreid met stratificatie voor premenopauzale status, oftewel de aanwezigheid van actieve ovaria en HPG-as. Zoals verwacht bleek de associatie van het LHR insLQ allel alleen aanwezig in de premenopauzale situatie en de associatie werd beïnvloedt door de gelijktijdige aanwezigheid van een SNP polymorfisme in het signaal peptide van het Gonadotropine-releasing Hormoon gen (GnRH 16Trp/Ser). Het GnRH 16Ser allel toonde een associatie met positieve lymfeklier status. Echter, de associatie tussen gelijktijdige aanwezigheid van de LHR insLQ en GnRH 16Ser allelen met ziektevrije overleving in premenopauzale patiënten was onafhankelijk van lymkfeklier status en andere prognostische factoren. Dit suggereert een effect via HPG-gestimuleerde ovariële oestogeen-productie.
In hoofdstuk 5 werd een andere functionele LHR variant beschreven, een één-nucleotide verandering (SNP), resulterend in de verandering van Asn naar Ser op positie 291, en het verdwijnen van een glycosylatie-site in de linkerregio. In vitro transfectie studies toonden een verandering van glycosylatie status en toegenomen receptor gevoeligheid aan voor de 291Ser LHR variant. Ondanks deze functionele consequenties van dit polymorfisme werden geen associaties met borstkanker-risico of –presentatie gevonden, wat illustratief lijkt voor associatie-studies met weinig frequente polymorfismen. Hier tegenover stond dat de populatie-studie aantoonde dat een nabij gelegen polymorfisme op het LHR gen, de 312Ser/Asn SNP, een mogelijk borstkanker risico-allel bleek te zijn. Deze associatie werd gevalideerd in een onafhankelijke groep borsttumor-monsters.
Hoofdstuk 6 beschrijft twee kandidaat-genen in de laatste fase van de oestrogeen productie en signaal transductie. Twee SNP’s in de genen die coderen voor aromatase en oestrogeen receptor α, respectievelijk CYP19 en ESR1, werden geselecteerd naar aanleiding van fundamentele publicaties over oestrogeen-afhankelijke aandoeningen. De gelijktijdige aanwezigheid van bepaalde genotypes van deze CYP19 en ESR1-genen bleek geassocieerd met een lager risico op uitzaaiïng in premenopauzale patiënten, onafhankelijk van andere prognostische factoren. Daarnaast toonde de CYP19 SNP enige associatie met histologische gradering. Het ESR1 genotype was zwak geassocieerd met de aanwezigheid van progesteron receptor expressie en sterk geassocieerd met een hoger niveau van HER-2/neu gen amplificatie, een belangrijke voorspellende factor voor het beloop van borstkanker.
De algemene discussie in hoofdstuk 7 is gewijd aan enkele principes van genetische associatiestudies met betrekking tot de belangrijkste bevindingen beschreven in dit proefschrift. De functionele in vitro resultaten worden in een breder perspectief besproken en gerelateerd aan de in vivo associaties. Een etiologische route via toegenomen ovariële oestrogeen-productie wordt gesuggereerd aan de hand van enkele voorlopige resultaten. Ten slotte worden aanbevelingen gedaan voor toekomstig onderzoek, dat de huidige bevindingen mogelijk een algemene, klinisch toepasbare, plaats zal kunnen geven.