Μελέτη γονιδιακών μεταλλαγών και ενεργοποίησης ενδοκυτταρικών διαμεσολαβητών του ενεργοποιητικού μονοπατιού της κινάσης της τυροσίνης (PI3K/Akt) στο θυρεοειδικό καρκίνωμα

Abstract

PI3K/Akt signaling pathway plays an important role in the regulation of many cell processes. There is indication that enhanced activation of PI3K/Akt cascade is implicated in the development and progression of thyroid tumors. Aim of this study was to evaluate the mutational status and expression of PI3K/Akt pathway mediators in follicular cell-derived thyroid carcinomas in Greece. The presence of mutations was evaluated in PIK3CA (exons 9 and 20), AKT1 (exons 6-11), AKT2 (exons 6-11), AKT3 (exons 5-10), PTEN (exons 3-8) and PDPK1 (exons 4-10) genes in 13 well known thyroid cancer cell lines and 104 follicular cell-derived thyroid carcinomas from greek patients by DNA sequencing. In addition, we immunohistochemically evaluated the expression levels of insulin-like growth factor I receptor (IGF-IR) as well as the expression levels of the phosphorylated and overactivated form of Akt kinase. PIK3CA activating mutations were found in 3 tumor specimens. The analysis of AKT1 revealed one silent mutation in exon 9 (G726 → A) in 11 thyroid cancer cell lines and 23 tumor specimens. A novel missense AKT3 mutation was found in one specimen missense inactivating PTEN mutations were found in two different tissue samples, whereas two other specimens carried silent mutations in the same gene. No mutations were found in AKT2 and PDPK1 genes. Increased levels of total phosphorylated Akt and IGF-IR were identified in significant proportion of specimens. The findings of this study indicate that PI3K/Akt signaling pathway is activated in a proportion of thyroid tumors. However, mutations in PIK3CA, AKT1, AKT2, AKT3, PTEN and PDPK1 genes are relatively infrequent in follicular cell-derived thyroid tumors in greek population and therefore, the presence of these genetic alterations cannot be considered as the major cause leading to increased expression of the phosphorylated and overactivated form of Akt found immunohistochemically.

Το ενδοκυττάριο ενεργοποιητικό μονοπάτι της κινάσης της τυροσίνης (PI3K/Akt) διαδραματίζει σημαντικό ρόλο στη ρύθμιση πολλών κυτταρικών λειτουργιών. Η αδιάλειπτη ενεργοποίηση του μονοπατιού PI3K/Akt έχει συσχετιστεί με την ανάπτυξη και την εξέλιξη των θυρεοειδικών όγκων. Σκοπός της μελέτης ήταν η εκτίμηση του γονιδιακού προφίλ και των επιπέδων έκφρασης των διαμεσολαβητών του σηματοδοτικού μονοπατιού PI3K/Akt στο θυλακιοκυτταρικό θυρεοειδικό καρκίνωμα στην Ελλάδα. Πραγματοποιήθηκε μοριακή μελέτη για την παρουσία τυχόν μεταλλαγών στην αλληλουχία των γονιδίων PIK3C (εξώνια 9 και 20), ΑΚΤ1 (εξώνια 6-11), AKT2 (εξώνια 6-11), AKT3 (εξώνια 5-10), PTEN (εξώνια 3-8) και PDPK1 (εξώνια 4-10) με ανάλυση DNA σε 13 ευρέως γνωστές θυρεοειδικές καρκινικές κυτταρικές σειρές και 104 θυλακιοκυτταρικά θυρεοειδικά καρκινώματα ελλήνων ασθενών. Επιπλέον, έγινε ανοσοϊστοχημική εκτίμηση των επιπέδων έκφρασης του υποδοχέα του ινσουλινόμορφου αυξητικού παράγοντα Ι (IGF-IR), καθώς και των επιπέδων έκφρασης της φωσφορυλιωμένης και υπερενεργοποιημένης μορφής της κινάσης Akt. Ενεργοποιητικές μεταλλάξεις του γονιδίου PIK3CΑ ανιχνεύθηκαν σε τρία κλινικά δείγματα. Η ανάλυση του γονιδίου AKT1 κατέδειξε την παρουσία μιας σιωπηρής σημειακής μετάλλαξης στο εξώνιο 9 (G726 → A) σε 11 από τις καρκινικές κυτταρικές σειρές και 23 κλινικά δείγματα. Μια μη χαρακτηρισμένη μετάλλαξη του γονιδίου AKT3 ανιχνεύθηκε σε ένα κλινικό δείγμα. Παρερμηνεύσιμες απενεργοποιητικές μεταλλάξεις του γονιδίου PTEN βρέθηκαν σε δύο διαφορετικά ιστικά δείγματα, ενώ σε άλλα δύο δείγματα ανιχνεύθηκαν σιωπηρές σημειακές μεταλλάξεις στο ίδιο γονίδιο. Καμία μετάλλαξη δεν εντοπίστηκε στα γονίδια AKT3 και PDPK1 στο σύνολο των δειγμάτων που μελετήθηκαν. Αυξημένα επίπεδα έκφρασης της ολικής φωσφορυλιωμένης Akt και του υποδοχέα IGF-IR παρατηρήθηκαν σε σημαντικό αριθμό κλινικών δειγμάτων. Τα αποτελέσματα υποδεικνύουν ότι το σηματοδοτικό μονοπάτι PI3K/Akt είναι ενεργοποιημένο σε σημαντικό ποσοστό των θυρεοειδικών όγκων. Εντούτοις, οι μεταλλάξεις στα γονίδια PIK3CΑ, AKT1, AKT2, AKT3, PTEN και PDPK1 είναι σχετικά σπάνιες στο θυλακιοκυτταρικό θυρεοειδικό καρκίνωμα στον ελληνικό πληθυσμό και ως εκ τούτου, η παρουσία των συγκεκριμένων γενετικών αλλοιώσεων δεν μπορούν να θεωρηθούν ως η κύρια αιτία που οδηγεί στην αυξημένη έκφραση της φωσφορυλιωμένης μορφής της κινάσης Akt που ανιχνεύθηκε ανοσοϊστοχημικά.