Genetic alterations in pancreatic neuroendocrine neoplasms with and without Multiple Endocrine Neoplasia Type 1

Baggrund – Pankreatiske neuroendokrine neoplasmer (PNENer) er sjældne tumorer, som kan opstå alene eller i sammenhæng med arvelige syndromer, såsom Multipel Endokrin Neoplasi Type 1 (MEN1). MEN1 opstår som følge af inaktivering af MEN1 genet, som koder for tumorsupressoren menin. Ifølge Knudson’s ”two hit” hypotese, bliver MEN1 inaktiveret i to trin; et første ”hit”, som ofte er en inaktiverende germline variant i et allel, og et andet hit, som ofte opnås ved tab af heterozygositet af den anden allel. Ud over MEN1 genet, ses der hyppigt ændringer i kromatin remodullatorerne DAXX og ATRX i PNENer. Majoriteten af PNENer er ufunktionelle, men PNENs kan også være funktionelle, som det ses ved hormonel hypersekretion syndrom. Hovedtypen af funktionelle PNENer er insulinomer, der sekrerer overdrevne mængder af insulin og kan medføre tilstande af hyperinsulinæmisk hypoglykæmi. En kendt variant i YY1 genet er ofte identificeret i sporadiske insulinomer.

Formål – Formålene med tesen var at 1) lave et review af tidligere reporterede exom oggenom data af G1 og G2 PNENer for at undersøge de mest hyppigt ændrede gener, 2)gennemsøge MEN1 genet for et ’andet hit’ i PNENer fra patienter med MEN1, og 3) undersøgede genetiske og transkriptomiske landskab af indsamlede PNENer. 

Materialer og metoder – Det første studie (Paper I) bestod af en gennemgang af publiceredeartikler, der havde udført sekventering vha. hel-exom, hel-genom eller targeteret gen panel(>400 gener) af G1/G2 PNENer. Somatisk variantdata blev sammenholdt for at opsummerehyppige genvarianter og hotspots in PNENer opdelt i arvelige og sporadiske tumorer.Ufunktionelle og funktionelle PNENer blev opdelt i to grupper i en pathway analyse. I Paper IIblev MEN1 varianter og potentielle drivere fundet ved hjælp exom og targeteret sekventeringaf PNENer fra patienter med MEN1 fra vores egen kohorte. Menin ekspression blev undersøgtvia immunhistokemi. I Paper III blev sporadiske insulinomer fra vores kohorte analyseret viaexom sekventering, gen ekspressionsmikroarray og IHC. Gen ekspressionen i insulinomerblev sammenlignet med en human beta-cellelinje (EndoC-βH1) og de 40 mest differentieretudtrykte gener blev fundet og pathways blev analyseret. 

Resultater – I Paper I blev 14 dataset fra 225 PNENer inkluderet fra publicerede artikler, ogPNENer bestod af 72% (162/225) sporadiske PNENer, 13,3% (30/225) arvelige PNENer, og14,7% (33/225) med ukendt germline status. De mest hyppigt somatisk muterede gener var MEN1 (n=92; 42%), DAXX (n=37; 16%) og ATRX (n=27; 12%), inklusiv mutationer og CNVer.Nye hotspots blev identificeret i hhv. det histon-bindende domæne i DAXX og ATPasedomænet i ATRX. Imens funktionelle tumorer havde få ændrede gener til fælles, herunderYY1, så havde ufunktionelle genændringer i fælles gener med relation til Phosphoinositide 3-kinase, Wnt, NOTCH og Receptor Tyrosine Kinase-Ras signaling onco-pathways.

Vi indsamlede 10 G1/G2 PNENer, hvoraf syv (37%) var fra patienter med MEN1, og 12 (63%)var sporadiske insulinomer. I Paper II havde alle MEN1 associerede PNENer tab af menin ikernen, og ligeledes fandt vi somatisk CNV i 4/5 af de sekventerede tumorer. Potentielledrivere blev fundet med association til DNA reparation, kromatin remodellering og mTORpathways. 

I Paper III identificerede vi 33 kandidatgener i 12 sporadiske insulinomer. Kun ATRX (n=3) ogCCND2 (n=2) var ændret i mere end én PNEN. Vha. gen ekspressionsanalyse af de 33 generfandt vi 2 meget opregulerede gener (CCND2 og FGFR1), samt 3 nedregulerede gener (PAX6,DPP4 og ATP2B1). Ni ud af 40 (22,5%) mest differentierede gener var associeret tilmetabolisme af kolesterol og fedtsyrer.

Konklusion – PNENer repræsentere en genetisk heterogen gruppe af tumorer med fågenændringer til fælles. Somatiske varianter i MEN1 genet var hyppig i både arvelige ogsporadiske PNENer. Total inaktivering af MEN1 blev fundet hos 4/5 i overensstemmelse medKnudson’s ’two hit’ hypotese. Flere molekylære undersøgelser er nødvendige for at få en øgetforståelse for betydningen af kandidatgenerne. De kunne være interessante i fremtidigeopdagelser inden for medicinsk behandling.