Genomic Characterization of Monoclonal Gammopathies Patients

Abstract

As Gamapatias Monoclonais são um conjunto de doenças do sistema hematopoiético, resultantes da proliferação clonal de plasmócitos malignos na medula óssea, devido a alterações genéticas/epigenéticas e a fatores ambientais. Apesar de nem todas as Gamapatias Monoclonais serem consideradas neoplasias malignas, como é o caso da Gamapatia Monoclonal de Significado Indeterminado (MGUS), estas podem progredir para Mieloma Múltiplo (MM), uma neoplasia maligna de plasmócitos.Uma vez que o MM ainda não tem cura, a correta determinação do estádio de risco é necessária para prever a sobrevivência global e auxiliar na escolha da melhor opção terapêutica para cada doente. A análise genética tem sido proposta como um bom preditor para o estabelecimento do prognóstico e como uma oportunidade de estudo da biologia do cancro. Várias alterações genéticas numéricas e estruturais e várias mutações são conhecidas no MM. Estas podem ser classificadas como eventos primários ou secundários, sendo associadas ao desenvolvimento inicial ou à progressão do tumor, respetivamente. Como eventos primários, duas vias oncogénicas distintas foram reportadas: hiperdiploidia e translocações envolvendo o locus da cadeia pesada da imunoglobulina; ao passo que eventos envolvendo braços cromossómicos, translocações associadas com outros loci, variação do número de cópias (CNVs) e mutações de genes envolvidos em vias de sinalização, foram descritos como eventos secundários.Atualmente, várias tecnologias estão disponíveis para realizar a análise genética de doentes com Gamapatias Monoclonais. No entanto, a “interphase fluorescence in situ hybridization”(i-FISH) é a única técnica aplicada na prática clínica, ainda que pareça não ser suficiente. Assim, os objetivos deste projeto são a caracterização genómica e molecular de doentes com Gamapatias Monoclonais e a validação das tecnologias de “Array Comparative Genomic Hybridization” (aCGH) e “Multiplex Ligation-Dependent Probe Amplification” (MLPA) no prognóstico de doentes com Gamapatias Monoclonais. Embora ambas as tecnologias permitam a deteção de CNVs, a resolução do aCGH é superior à do MLPA, uma vez que o estudo é realizado ao nível de todo o genoma. Nesse sentido, o MLPA foi realizado maioritariamente para validar os resultados do aCGH.Das 10 amostras estudadas por aCGH, 7 apresentaram deleções no 13q, 5 apresentaram duplicações no 1q, trissomia 9 foi detetada em 4 amostras e deleções do 14q foram detetadas em 4 amostras. Notavelmente, o MLPA apenas confirmou parcialmente as alterações genéticas detetadas por aCGH. Além disso, permitiu o estudo de outras 3 amostras, que não foi possível analisar por aCGH, tendo sido estudado, efetivamente, um total de 13 doentes (3 doentes com MGUS, 5 doentes com MM e 5 doentes com MM em recidiva).Embora o número reduzido de amostras não permita generalizações para a população Portuguesa, este estudo preliminar contribui para o esclarecimento das alterações genéticas na base das Gamapatias Monoclonais do grupo de doentes estudado, permitindo, assim, os primeiros passos no sentido da possível validação do aCGH e/ou MLPA como técnicas complementares ao i-FISH na prática clínica.

Monoclonal Gammopathies are a set of disorders of the haematopoietic system, resulted from the clonal proliferation of malignant plasma cells in the bone marrow, due to genetic/epigenetic alterations and environmental factors. Even though that not all Monoclonal Gammopathies are considered malignant neoplasms, which is the case of Monoclonal Gammopathy of Undetermined Significance (MGUS), they can evolve to Multiple Myeloma (MM), a malignant plasma cells neoplasm.Because MM still remains with no cure, a good establishment of MM risk stage is necessary in order to predict the overall survival and to apply the best therapeutic option for each patient. Genetic analysis has been proposed as a good predictor for prognosis establishment and as an opportunity to study the cancer biology. Several numerical and structural genetic alterations and mutations are known in MM. These abnormalities can be classified as primary or secondary events, being associated with either initial tumour development or tumour progression, respectively. As primary events, two different oncogenic pathways have been reported: hyperdiploidy and translocations involving immunoglobulin heavy chain (IGH) locus; while events involving chromosome arms, translocations associated with other partner loci, copy number variations (CNVs) and mutations involving important genes in cell signalling pathways, have been described as secondary events.Nowadays, several technologies are available to perform Monoclonal Gammopathies patients’ genetic analysis. However, interphase fluorescence in situ hybridization (i-FISH) is the only technique applied in the clinical practice, even though that it seems not to be enough. Therefore, the aims of this project are the genomic and molecular characterization of Monoclonal Gammopathies patients and the validation of Array Comparative Genomic Hybridization (aCGH) and Multiplex Ligation-Dependent Probe Amplification (MLPA) technologies in the Monoclonal Gammopathies patients’ prognosis. Although both technologies allow the CNVs detection, the resolution of aCGH is higher than the one of MLPA, given that the study is performed at a genome wide level. In that sense, MLPA was mainly performed to validate aCGH results.From the 10 studied samples by aCGH, 7 presented 13q deletions, 5 presented 1q duplications, trisomy 9 was detected in 4 samples and 14q deletions were detected in 4 samples. Remarkably, MLPA technology only partially confirmed the genetic alterations detected by aCGH. Furthermore, it allowed the study of other 3 samples which were not possible to be analysed by aCGH, thus being effectively studied a total of 13 patients (3 patients with MGUS, 5 patients with MM and 5 patients with relapsed MM).Even though that the reduced number of samples did not allow to establish generalizations for the Portuguese population, this pilot study contributes to the unveiling of the genomic alterations behind Monoclonal Gammopathies in the studied cohort, thus allowing the first steps in the possible validation of aCGH and/or MLPA as complementary techniques to i-FISH in the clinical practice.