18. šola o melanomu Onkološki inštitut Ljubljana 03. & 04. marec 2022 Zarodne in somatske mutacije kožnega melanoma Genes implemented in cutaneous melanoma development Barbara Peric Povzetek Vsaka celica telesa ima svoj lasten genski zapis. Kakšen je ta zapis in kako se prevede v beljakovine je odvisno od zarodnih sprememb genov in od vplivov okolja. Genski zapis je osnova za nastanek, razumevanje in dandanes tudi zdravljenje raka. V zadnjih dveh desetletjih so bili melanociti in kožni melanom, ki nastane iz njih predmet številnih molekularnogenetskih raziskav. Tako vemo, da med osebami z družinsko obremenitvijo za kožni melanom najpogosteje odkrijemo patogeno različico CDKN2A gena ob kateri je zvišano tako tveganje za kožni melanom kot za rak trebušne slinavke. Ko govorimo o somatskih mutacijah, je gotovo najbolj znana BRAFV600Emutacija, ki predstavlja enega prvih dogodkov v patogenezi kožnih melanomov nastalih na intermitentno soncu izpostavljeni koži. Ključne besede: melanom, CDKN2A, BRAF Uvod Genska predispozicija, dejavniki iz okolja in staranje vodijo v nastanek raka. Izraz genska predispozicija običajno pomeni prisotnost zarodne patogene različice gena, ki je dokazano povezana z nastankom določene vrste raka. Takih genov poznamo več kot 100. Mehanizem nastanka, kjer zarodna patogena različica gena skupaj s somatskimi mutacijami, ki nastajajo zaradi vplivov okolja, vodi v nastanek rakavih celic je raziskan tudi pri kožnem melanomu (KM). Predstavili bomo najpomembnejše zarodne patogene različice in klinično pomembne somatske mutacije ter program genskega svetovanja in testiranja, ki poteka v Ambulanti za onkološko genetsko svetovanje Onkološkega inštituta Ljubljana. Zarodne mutacije Knudsonova »second hit« hipoteza predvideva, da zarodna patogena različica gena s kopičenjem mutacij pod vplivom okolja vodi v nastanek raka. Zarodne patogene različice gena so v splošni populaciji redke, pogosteje pa jih odkrijemo pri posameznikih z rakom in obremenilno družinsko anamnezo (Slika 1). 50 18. šola o melanomu Onkološki inštitut Ljubljana 03. & 04. marec 2022 A Supplementary Figure 3. Carriers distribution across genes with at least 1 P TV. (A) Selected cases and controls: (B) Selected-Hjn selec ted cases and controls. BC - breast cancer. CC - colon cancer. SKCM - skin cutaneous melanoma. UM - uveal melanoma Slika 1: Pogostost patogenih različic med onkološkimi bolniki in splošno populacijo Znane zarodne patogene različice genov, ki zvečajo tveganje za (KM) in nekatere druge rake so naveden v Tabeli 1. Gen Drugi raki ACD / BAP1 Melanom uvee, mezoteljom, ledvični rak, holangiokarcinom, BAP inaktiviran melanom CDK4 / CDKN2A Trebušna slinavka, tumorji CZS MITF Ledvični rak POT1 Gliom TERF2IP / TERT / Tabela 1: Geni ter drugi raki, ki se pojavljajo v družinah z visokim tveganje za KM V družinah s KM najpogosteje odkrijemo mutacijo CDKN2A. Ta je prisotna pri 10% družin z dvema obolelima članoma ter pri 30-40% družin s 3 ali več člani s KM. Prisotnost patogenih različic tega gena je v splošni populaciji bolnikov s KM je nizka, giba se med 0.2 in 2% primerov. Ne zbolijo pa vsi nosilci patogene različice, penetranca le teh je odvisna od geografske lege populacije in je v Evropi višja kot v Avstraliji. Poleg visokopenetrantnega gena CDKN2A pa večje tveganje za pojav KM pripisujemo tudi nizkopenetrantnim genom kot je MC1R z zapisom za melanokortinski receptor. Ob sumu na genetsko predispozicijo bolnika z novoodkritim KM napotimo na genetsko svetovanje in testiranje v Ambulanto za onkološko genetsko svetovanje Onkološkega inštituta Ljubljana. Posvet opravimo, če so izpolnjeni naslednji kriteriji: • KM 2 sorodnika v prvem kolenu • 2 s KM v družini, če je eden od bolnikov zbolel z več primarnimi KM ali ima sindrom atipičnih nevusov • družina s > 3 sorodniki z KM 51 18. šola o melanomu Onkološki inštitut Ljubljana 03. & 04. marec 2022 Ob informiranem pristanku bolnika krvni vzorec za določitev patogenih različic genov odvzamemo ob nekoliko strožjih pogojih: • posameznik z > 3 KM • 3 s KM v I. ali II. kolenu sorodstva • 2 s KM in bolnik z rakom trebušne slinavke v I. ali II. kolenu sorodstva • s KM in 2 bolnika z rakom trebušne slinavke v I. ali II. kolenu sorodstva • melanom žilnice (uvea) • BAP 1-inaktiviran nevus Če je prisotnost patogene različice CDKN2A potrjena, posamezniku predlagamo program zgodnjega odkrivanja raka trebušne slinavke in zgodnjega odkrivanja KM v skladu z mednarodnimi priporočili. Somatske mutacije Somatske mutacije odražajo raznolikost malignih tumorjev. Če ima večina tumorjev v povprečju 4 nonsilent somatske mutacije na Mb genoma, je pogostost teh pri KM in ploščatoceličnem raku kože znatno višja > 100 mutacij/MB. Somatske mutacije KM potrjujejo vzročno povezavo z izpostavljenostjo UV žarkom. Pod vplivom žarkov nastajajo namreč karakteristične poškodbe genoma, t.i. C^T podpis. V preteklosti se je na podlagi epidemioloških raziskav, ki so pri bolnikih s KM beležile tudi vzorec izpostavljenosti UV , izoblikovala teorija o različnih tipih KM. Teorijo so potrjevala tudi patohistološka opazovanja. Govorili smo o povrhnje rastočem KM kot posledica kronične izpostavljenosti UV, na drugem koncu spektra pa je bil nodularni KM na UV žarkom redko izpostavljenih mestih z visoko intermitentno količino UV. V zadnjem desetletju je na podlagi teh opazovanj nastala teorija o KM kot skupku bolezni, tako po patohistoloških in kot po bioloških lastnostih. Znanje je dozorelo v obliki 4. izdaje WHO klasifikacije tumorjev kože, ki je melanocitne tumorje razdelila v 9 skupin glede na izpostavljenost UV žarkom, vodilne somatske mutacije in zaporedje nadaljnjih dogodkov, ki vodijo v nastanek KM. Slika 2 prikazuje delitev melanoma glede na izpostavljenost UV žarkom in spekter somatskih mutacij. Table 2.06 Classification of melanomas and precursor lesions on the basis of epidemiological, clinical, pathological, and genomic attributes Low UV radiation exposure/CSD High UV radiation exposure/CSD Pathway i 111 Endpoint of pathway Low-CSD melanoma/SSM High-CSD melanoma, LMM Oesmoplastlc melanoma Benign neoplasms (naevi) Naevus IMP IMP Intermediate /low-grade dysplasias and melanocytomas Low-grade dysplasia BIN DPN ? lAMP/dysplasIa ? lAMP'dysplasia Intermediate/high-grade dysplasias and melanocytomas Hlgh-giade dysplasia/MIS SAPi-maciivated melanocytoma/ MELTUMP Deep penetrating melanocytoma/ MELTUMP PEM/MELTUMP Lentigo maligna (MIS) MIS Malignant neoplasms Low-CSD melanoma/SSM (VGP) Melanoma in BIN (rare) Melanoma in DPN (rare) Melanoma in PEM (rare) LMM (VGP) Desmoplastic melanoma Common mutations3 b BRAF p.VSOOE or NRAS TERT. C0KN2A. TPS 3; PTEN _ BRAF or NR AS + BAM BRAF. MAP2K1. or NRAS + CTNNB1 or APC BRAF + PRKAR1A or PRKCA NRAS. BRAF (non-p.V600E); KIT-OT NF1 Jtftr. CDKN2A. TP93: PTEN: RAC t NF1. TERT. NFKBIE; NRAS-. PIK3CA; PTPNT' BIN, fiAPf-inaclivated naevus 8N blue naevus. CBN. cellular blue naevus. CN congenital naevus CSD. cumulative sun damage, DPN. deep penetrallng naevus; IAMP inlraepidermal atypical melanocyte proliferation, IAMPUS. intraepiderrnai atypical melanocyte proliferation of uncertain significance: IMP intraepidermal melano-cvtic proliferation without atypia LMM. lentigo maligna melanoma. low.'high-CSD melanoma, melanoma in skin with a low/high degree of cumulative sun damage, MELTUMP. melanocytic tumour of uncertain malignant potential; MIS. melanoma in situ; PEM pigmented epithelioid melanocytoms. SSM superficial spreading melanoma, STUMP spilzoid tumour of uncertain malignant potential, UV. ultraviolet VGP vertical growth phase (tumongenic and/or mitogemc melanoma). Slika 2: WHO klasifikacija melanocitnih tumorjev (prve 3 skupine) WHO v grobem razdeli melanocitne tumorje na tiste z visoko kronično izpostavljenostjo (cummulative sun damage, CSD) in tiste z nizko CSD. Za patogenezo tumorjev z nizko CSD, ki pogosto vzniknejo iz nevusov, je pomembna BRAFV600E mutacija kot eden prvih dogodkov v kaskadi, ki vodi v nastanek KM. Kot kontrast temu tumorji z visoko CSD pogosteje nastanejo de novo in imajo pester spekter z MAPK signalno potjo povezanih mutacij. Novejše raziskave somatskih mutacij melanocitov teorijo potrjujejo in kažejo, da se melanociti določeno področje kože naselijo po modelu klonske ekspanzije - melanociti določenega območja imajo identične somatske mutacije. Spekter somatskih mutacij melanocitov nastalih zaradi izpostavljenosti 52 18. šola o melanomu Onkološki inštitut Ljubljana 03. & 04. marec 2022 UV je pester, če naštejemo samo patogene so to BRAF, CBL, MAP2K1, NFI, RASA2, NRAS, CDKN2A, PPP6C, ARID2, PTEN. Prepoznavanje somatskih mutacij KM pa ima tudi širši kliničen pomen. Znano je, da je somatska BRAF mutacija prisotna pri približno 60% KM v času napredovale bolezni. Prisotnost mutacije omogoča bolnikom zdravljenje z BRAF/MEK zaviralci ali t.i. tarčno zdravljenje. Samo število somatskih mutacij je prav tako pomemben dejavnik uspešnosti zdravljenja. Tumorji z visokim bremenom mutacij (> 17mut/MB) tvorijo namreč številne antigene, to pa omogoča učinkovito zdravljenje z imunoterapijo. Sodobno onkološko zdravljenje narekuje individualen pristop s poudarkom na bolnikovih lastnostih, zmogljivosti, pričakovanjih in željah. Začetek načrtovanja tovrstnega zdravljenja omogoča ustrezna patohistološka opredelitev KM skupaj z določitvijo molekularno genetskih lastnosti celic. Le zdravljenje, ki upošteva vse te dejavnike omogoča uspešno izboljšanje preživetja ob visoki kvaliteti življenja. Literatura 1. Artomov M, Joseph V, Tiao G, et al. Case-control analysis identifies shared properties of rare germline variation in cancer predisposing genes. Eur J Hum Genet. 2019;27(5):824-828. 2. Genetics of familial melanoma: 20 years after CDKN2A Lauren G. Aoude, Karin A. W. Wadt, Antonia L. Pritchard and Nicholas K. Hayward 3. Elder DE, Massi D, Scolyer RA, Willemze R. WHO Classification of Skin Tumours. 4th edn. Lyon, France: International Agency for Research on Cancer; 2018 4. Tang J, Fewings E, Chang D, et al. The genomic landscapes of individual melanocytes from human skin [published correction appears in Nature. 2021 53