Anaplastik Tiroid Kanserinde BRAF, NRAS, TERT, TP53 genleri için somatik mutasyon analizi
BRAF, NRAS, TERT, TP53 gene expression analysis in Anaplastic Thyroid Carcinoma
Yazar: MESUDE ANGIN
Danışman: PROF. DR. EMİN KARACA
Ege Üniversitesi / Sağlık Bilimleri Enstitüsü / Tıbbi Biyoloji Ana Bilim Dalı
Derece: Doktora, 2024
Konu: Endokrinoloji ve Metabolizma Hastalıkları = Endocrinology and Metabolic Diseases ; Genel Cerrahi = General Surgery ; Tıbbi Biyoloji = Medical Biology
Dizin: Cerrahi = Surgery ; Cerrahi-endokrin = Surgery-endocrine ; DNA dizileme = DNA sequencing ; Endokrinoloji = Endocrinology ; Genel cerrahi = General surgery ; Genetik = Genetics ; Genetik belirteçler = Genetic markers ; Somatik mutasyon = Somatic mutation ; Tiroid neoplazmları = Thyroid neoplasms ; Tıbbi onkoloji = Medical oncology

Özet:
Giriş: Gelişen genetik dizileme teknolojileri ile aynı anda birden fazla gen analizi yapılabilmektedir. Böylece, kanser gibi birçok hastalığın patolojisinde rol alan genlerin, biyobelirteç olarak tanımlanması sağlanmaktadır. Biyobelirteçler, hastalıkların alttiplerinin belirlenmesi ve hasta grubuna özel tedavi ortaya konulması açısından önem arz etmektedir. Tiroid kanserlerinde de genomik profilleme çalışmaları daha çok diferansiye kanserler türlerinde yapılmıştır. Oldukça agresif ve metastaz yapabilen anaplastik tiroid kanseri (ATK) için mutasyon profilinin çıkarılması önem arz etmektedir. Tümörlerin detaylı genomik karakterizasyonu, mevcut histoloji tabanlı sınıflandırmalarını tamamlayacak yeni bir sınıflandırmayı da mümkün kılacaktır. Çalışmamızda sitolojik olarak ATK tanısı alan hastalardan elde edilen örnekler kullanılarak sürücü gen özelliğindeki en sık mutasyona uğrayan genlerden olan TP53, BRAF, TERT ve NRAS genlerinin mutasyon analizi ile genetik değişikliklerini incelenmesi ve bu genlerde daha önce bildirilmeyen bir somatik mutasyonun potansiyel etkilerini açığa çıkarılması, spesifik tirozin kinaz inhibitörü (TKI) tedavisine rehberlik edebilecek mutasyonları belirlemeyi ve bu şekilde literatüre katkı amaçlanmıştır. 
Yöntem: Histopatolojik olarak ATK materyalleri ince iğne aspirasyon biyopsi örnekleri ve/veya doku kesitleri, Ege Üniversitesi Tıp Fakültesi Hastanesi Patoloji Anabilim Dalı ve Tepecik Eğitim ve Araştırma Hastanesi Patoloji Anabilim Dalı arşivi içerisinden seçildi. Toplam olarak 39 örnek çalışmaya alındı. Seçilen örneklerde TP53(ekzon 2-11), BRAF (ekzon 15), NRAS (ekzon3), TERT (promotör bölge) genlerine özgü mutasyonlar prospektif olarak tarandı. Sık mutasyona uğradığı bilinen bölgeleri çoğaltacak uygun primerler tasarlandı ve amplifikasyon optimizasyonları yapıldı. Daha sonra yeni nesil dizileme teknolojisi ile dizi analizleri yapıldı. Dizileme işlemi sonrasında verilerin kalite analizi yapıldıktan sonra gen bölgelerinde varyantlar tespit edildi. Genetik analizler ve elde edilen verilerin analizi EÜTF Tıbbi Biyoloji ve Tıbbi Genetik Anabilim Dalında gerçekleştirildi.

Bulgular: Çalışmamız, genetik mutasyonlara bağlı olarak hastaların sınıflandırmasının mümkün olduğunu gösterdi. Herhangi bir yeni gen, biyobelirteç olarak tanımlanmamış olsa da, TP53 gen bölgesinde yeni varyasyonlar keşfedildi. ATK tanısında çeşitli histopatolojik belirteçler kullanılmasına rağmen, Vimentin (%100) ve Tp53 (%82,8) en etkili göstergeler olduğu, BRAF ve NRAS gen mutasyonları baz alınarak, hastaların sınıflandırılması, ATK prognozu hakkında değerli bilgiler sunmuştur. Hem cerrahi müdahale hem de adjuvan tedavinin sağkalım oranlarını önemli ölçüde artırdığı ortaya konmuştur.
Sonuçlar: Bu çalışma, ATK'nin yönetiminde genetik profillemenin kritik rolünü vurgulamaktadır. TP53, BRAF, TERT ve NRAS genlerindeki somatik mutasyonların tanısal ve kişiselleştirilmiş tedavi stratejileri için potansiyel biyobelirteçler olduğu ve ATK patogenezinin anlaşılmasını açısından değerli olduğu kanıtlanmıştır. Bu bulgular, genetik testlerin ATK için rutin klinik uygulamaya entegrasyonunun gerekli olduğunu vurgulamaktadır. Gelecek çalışmalarda, örnek havuz boyutunu artırmaya ve tedavinin etkinliği ile genetik arka plan arasındaki bağlantıları güçlendirmeye odaklanması gerekmektedir. Ayrıca, cerrahlar, onkologlar arasında multidisipliner işbirliği, ATK'nin genetik temelini daha iyi anlamak ve daha etkili kişiselleştirilmiş tedavi yaklaşımları geliştirmek için esas olduğu ortaya konmuştur.

Abstract:
Introduction: The advancement in genetic sequencing technologies allowed the analysis of multiple genes simultaneously. Next-generation sequencing technologies facilitate the identification of genes that play a role in the pathology of diseases like cancer as biomarkers. Biomarkers are crucial for stratifying subtypes of diseases and developing personalized treatments for smaller patient groups. In thyroid cancers, genomic profiling studies have primarily been conducted in differentiated cancer types. It is crucial to establish the mutation profile for anaplastic thyroid cancer (ATC), which is highly aggressive and capable of metastasis. Detailed genomic characterization of tumors enables the expansion of the taxonomy and complements existing histology-based classifications. Our study aim was to investigate the driver gene mutations and their frequency in TP53, BRAF, TERT, and NRAS genes based mutation analysis from patients diagnosed with ATC cytologically. We uncovered the potential effects of previously unreported somatic mutations in these genes, identified mutations that could guide specific tyrosine kinase inhibitor (TKI) therapy, and contributed to the literature.
Method: Samples from a total of 39 patients diagnosed with ATC were included in the study. The samples were either biopsies collected by fine needle aspiration and/or tumors embedded into paraffin blocks selected from the archives of the Department of Pathology at Ege University Medical Faculty Hospital (EUMF) and Tepecik Training and Research Hospital. The mutations in the TP53 (exon 2-11), BRAF (exon 15), NRAS (exon 3), and TERT (promoter region) genes were prospectively screened in the selected samples. Appropriate primers were designed to amplify the regions known to mutate frequently, and amplification optimizations were performed. Subsequently, sequence analyses were conducted using next-generation sequencing technology. After sequencing, data quality analysis was performed, and variants in the gene regions were analyzed. Genetic analyses and data analysis were carried out at the Department of Medical Biology and Medical Genetics at EUMF.

Results: Our findings demonstrated that genetic alterations provides a platform to stratify patients. While no new gene biomarkers were identified, novel variations in the TP53 gene were discovered. Despite the diverse histopathological markers for ATC diagnosis, Vimentin (100%) and Tp53 (82.8%) emerged as the most effective indicators. Mutations in the BRAF and NRAS genes provided insights into patient stratification, offering valuable information regarding ATC prognosis. Both surgical intervention and adjuvant therapy significantly improved survival rates. 
Conclusions: This study highlights the critical role of genetic profiling in managing ATC. The identification of somatic mutations in the TP53, BRAF, TERT, and NRAS genes enhances our understanding of ATC pathogenesis and provides potential biomarkers for diagnosis and personalized treatment strategies. These findings emphasizes the necessity of integrating genetic testing into routine clinical practice for ATC. Future studies should aim to increase sample pool size, and enhance links between genetic background and the effectiveness of the treatment. Additionally, multidisciplinary collaboration among surgeons, oncologists is essential to further elucidate the genetic basis of ATC and develop more effective personalized treatment approaches.