Μελέτη των ποιοτικών και ποσοτικών χαρακτηριστικών της φλεγμονώδους αντίδρασης σε αδενοκαρκινώματα παχέος εντέρου: συσχέτιση με το επίπεδο ενεργοποίησης των μηχανισμών απόκρισης σε βλάβες του DNA στα νεοπλασματικά κύτταρα

Abstract

Colorectal carcinomas are the third most common malignant neoplasia among men and women and the second cause of death from cancer following the lung cancer. Despite advances in preoperative imaging, surgical techniques and neoadjuvant chemotherapy, approximately 40% to 50% of patients will face disease recurrence following a potentially curative treatment, highlighting the demand for better staging systems and treatment. Although inflammatory infiltration of carcinomas composed of lymphocytes have been noted since the 19th century, the molecular mechanisms by which inflammation is favoring the development of cancer have not been cleared and studies have indicated an association between tumor immune infiltrates and favorable disease outcomes, including survival, recurrence and metastasis. It has been assumed that immune infiltrates differ between tumor types and between individual patients and Immunostainings for total T lymphocytes (CD3+), CD8+ T cell effectors and memory T cells (CD45RO+) are now used as an accurate predicting and independent staging system, taking into account the immune contexture which includes the type, density and location of adaptive immune cells.Genome instability is a stable characteristic of neoplasm in colorectal cancer by either the form of chromosomal or microsatellite instability. It has been recently demonstrated that early damages that are related to carcinogenicity are activating DNA recognition and repairing mechanisms and mostly the Double Strand Breaks SDBs that consist the most dangerous form that is related to genomic instability. Normal cells have the ability to activate a well-organized and sufficient mechanism which can recognize and repair these damages in favor of genomic stability of the cell. These mechanisms has been shown to act in pre-cancerous conditions creating a barrier in the carcinogenicity process. In this study, we evaluated the association between the expression levels of CD3, CD8, CD45RΟ and other biomarkers with disease outcome and long-term cancer-specific survival in stage II and III CRC, and tested the prognostic value of these markers when used to train an ANN designed for the prediction of personalized risk of survival or death within 5 years. Markers that are related to DNA repair mechanisms (MLH-1, MSH-2, MSH-6, PMS-2, p16) and DNA damage response DNA (γ H2AX) could not been correlated with favorable disease outcomes. ANN have already been tested and compared to the TNM classification system and the aim of this study was not only to corroborate the predictive value of CD3, CD8, CD45RO lymphocytes in CRC but also to demonstrate an accurate, easy, low cost and reproducible system for the management of CRC patients, with high sensitivity and specificity such as the ANN. To our knowledge, this is the first attempt in this field of research. The improvement of ANN prognostic ability by introducing new biological markers may be of great importance for therapeutic choices and may have a potential use in decision making algorithm for more personalized treatment.

Τα κακοήθη επιθηλιακά νεοπλάσματα του παχέος εντέρου και του ορθού αποτελούν την τρίτη συχνότερη μορφή κακοήθους νεοπλασίας ενώ είναι συνολικά η δεύτερη συχνότερη αιτία θανάτου από καρκίνο μετά τον καρκίνο του πνεύμονα. Παρά την σημαντική πρόοδο στον τομέα της προεγχειρητικής απεικόνισης, των χειρουργικών τεχνικών και της χημειοθεραπείας, περίπου το 40-50% των ασθενών παρουσιάζει υποτροπή η οποία ακολουθεί μία δυνητικά θεραπευτική παρέμβαση, υποδεικνύοντας την ανάγκη για καλύτερη σταδιοποίηση και θεραπεία.Παρότι η παρουσία λευκοκυττάρων μεταξύ των νεοπλασματικών κυττάρων έχει ήδη παρατηρηθεί από τον 19ο αιώνα, οι μοριακοί μηχανισμοί, μέσω των οποίων η φλεγμονή προάγει την ανάπτυξη του καρκίνου, είναι εν πολλοίς άγνωστοι και τα διαθέσιμα μέχρι στιγμής δεδομένα λίγα. Ο ρόλος της επίκτητης ανοσολογικής απάντησης στον έλεγχο της ανάπτυξης και της επανεμφάνισης των κακοήθων νεοπλασμάτων του ανθρώπου είναι, σε πολλές περιπτώσεις, αντιφατικός. Έχει παρατηρηθεί ότι συχνά τα κακοήθη νεοπλάσματα διηθούνται από ποικίλο αριθμό λεμφοκυττάρων, μακροφάγων ή σιτευτικών κυττάρων (μαστοκυττάρων), τα οποία σχετίζονται, σε ορισμένες μελέτες, με την πρόγνωση του καρκίνου και την πενταετή επιβίωση του ασθενούς.. Συγχρόνως, άλλες παράμετροι προστίθενται διαρκώς στους υπό μελέτη πιθανούς προγνωστικούς δείκτες. Η γενετική αστάθεια αποτελεί σταθερό χαρακτηριστικό των επιθηλιακών νεοπλασμάτων του παχέος εντέρου και του ορθού, υπό μορφή είτε της χρωμοσωμιακής, είτε της μικροδορυφορικής αστάθειας. Πρόσφατα έχει καταδειχθεί ότι, σε πρώιμες βλάβες που σχετίζονται με καρκινογένεση, υπάρχει ενεργοποίηση των μηχανισμών αναγνώρισης και επιδιόρθωσης των βλαβών του DNA και κυρίως της θραύσης και των δύο ελίκων του DNA (double strand breaks), η οποία αποτελεί την πλέον επικίνδυνη μορφή βλάβης του DNA, σχετιζόμενη με γονιδιακή αστάθεια. Παρόλο που οι μοριακοί μηχανισμοί της χρωμοσωμικής αστάθειας παραμένουν στο μεγαλύτερο μέρος τους άγνωστοι, η δημιουργία θραύσεων στη διπλή έλικα του DNA (DSBs) αποτελεί έναν από αυτούς. Τα φυσιολογικά κύτταρα έχουν τη δυνατότητα να ενεργοποιήσουν έναν πολύ καλά οργανωμένο και αποτελεσματικό μηχανισμό (DNA damage response, DDR), ο οποίος αναγνωρίζει και επιδιορθώνει τις βλάβες προκειμένου να διατηρηθεί η γονιδιακή ακεραιότητα του κυττάρου. Ο μηχανισμός αυτός έχει δειχθεί ότι ενεργοποιείται σε προκαρκινωματώδεις καταστάσεις, αποτελώντας φραγμό στη διαδικασία καρκινογένεσης.Σκοπός της παρούσας μελέτης ήταν η μελέτη των ποιοτικών και ποσοτικών χαρακτηριστικών της φλεγμονώδους αντίδρασης σε αδενοκαρκινώματα του παχέος εντέρου και η συσχέτιση των ανωτέρω με το επίπεδο ενεργοποίησης των μηχανισμών απόκρισης σε βλάβες του DNA στα νεοπλασματικά κύτταρα. Τα CD3, CD8 και CD45RO φάνηκε να έχουν προγνωστική αξία στην πενταετή επιβίωση, η χρήση δε των μετρήσεων για την εκπαίδευση ενός ANN επέτρεψε την πρόβλεψη με 73% ευαισθησία και 69% ειδικότητα, με Θετική Προγνωστική Αξία στο 70%, Αρνητική Προγνωστική του Αξία στο 72%, Ψευδώς Θετικό Ποσοστό στο 31%, Ψευδώς Αρνητικό Ποσοστό στο 27%, με Συνολική Ακρίβεια στο 71%. Από το σύνολο των δεικτών που μελετήθηκαν, οι δείκτες που σχετίζονταν με τους μηχανισμούς επιδιόρθωσης (MLH-1, MSH-2, MSH-6, PMS-2, p16) και Απόκρισης στις βλάβες του DNA (γ H2AX) δεν σχετίστηκαν με την επιβίωση και περαιτέρω μελέτη απαιτείται για την κατανόηση των πολύπλοκων σχέσεων που δημιουργούνται μεταξύ των βλαβών του DNA, των μηχανισμών επιδιόρθωσης και απόκρισης και της επαγόμενης φλεγμονώδους αντίδρασης. Τέλος, προτείναμε ένα απλό, χαμηλού κόστους και εύκολα αναπαραγώγιμο σύστημα εξατομικευμένης πρόγνωσης των ασθενών με καρκίνο παχέος εντέρου σταδίου ΙΙ και ΙΙΙ.