PALB2 jako další kandidátní gen pro genetické testování u pacientů s hereditárním karcinomem prsu v České republice

PALB2 as Another Candidate Gene for Genetic Testing in Patients with Hereditary Breast Cancer in Czech Republic

Background:
The PALB2 (FANCN) gene was identified as a component of endogenous BRCA2 complex that encodes a DNA repair protein participating along with BRCA1 and BRCA 2 proteins in DNA double-strand break repair. Hereditary PALB2 mutations are associated with an increased risk of breast and pancreatic cancers in heterozygotes. Breast cancer risk for PALB2 mutation carriers has recently been estimated at 33–58% depending on family history of breast cancer; pancreatic cancer risk in carriers of PALB2 mutations has not been precisely quantified, yet.

Materials and Results:
Results of a study identifying PALB2 mutations in high-risk, BRCA1/2-negative, breast and/or ovarian cancer patients in the Czech Republic indicate that the frequency of hereditary PALB2 mutations in our population is quite high. Interestingly, almost 20% of all recognized mutations comprised large genomic rearrangements. The highest proportion of PALB2 mutations (comparable with the number of mutations reported for BRCA2) was found in a subgroup of hereditary breast cancer patients (5.5%). Frequency of mutations in an independent group of Czech unselected pancreatic cancer patients was approximately 1.3%.

Conclusion:
Considering the frequency of pathogenic, hereditary PALB2 mutations in our population, their phenotypic similarity to BRCA2, and expected risk of breast cancer associated with PALB2 mutations, its screening (including large genomic rearrangements) should be encouraged in patients from hereditary breast cancer families. The follow-up of pathogenic PALB2 mutation carriers should be similar to that in BRCA2 mutation carriers, enabling early diagnosis, prevention, and possible targeted therapy. Preventive surgical interventions for the carriers could be considered in case of strong family cancer history and evident segregation of a pathogenic mutation with a tumor phenotype. Additional analysis of various cancer patient populations and further meta-analyses will be necessary for accurate assessment of PALB2 gene penetrance and its significance for the risk of pancreatic and other cancers.

Key words:
hereditary breast and ovarian cancer syndrom – pancreatic neoplasms – PALB2 gene – genetic predisposition – genetic testing

This study was supported by grants IGA MH CZ NT14006-3/2013 and NT13343-4/2012, and Charles univessity in Prague – PRVOUK-P27//LF1/1 a SVV-UK 260148/2015.

The authors declare they have no potential conflicts of interest concerning drugs, products, or services used in the study.

The Editorial Board declares that the manuscript met the ICMJE recommendation for biomedical papers.

Submitted:
6. 8. 2015

Accepted:
14. 8. 2015

Autoři: M. Janatová ¹; M. Borecká ¹; J. Soukupová ¹; P. Kleiblová ¹; J. Stříbrná ¹; M. Vočka ²; P. Zemánková ¹; A. Panczak ³; K. Veselá ³; P. Souček ⁴; L. Foretová ⁵; Z. Kleibl ¹
Působiště autorů: Ústav biochemie a experimentální onkologie, 1. LF UK v Praze ¹; Onkologická klinika 1. LF UK a VFN v Praze ²; Ústav biologie a lékařské genetiky, 1. LF UK a VFN v Praze ³; Oddělení toxikogenomiky, Státní zdravotní ústav, Praha ⁴; Oddělení epidemiologie a genetiky nádorů, Masarykův onkologický ústav, Brno ⁵
Vyšlo v časopise: Klin Onkol 2016; 29(Supplementum 1): 31-34
Kategorie: Původní práce
doi: https://doi.org/10.14735/amko2016S31

Souhrn

Východiska:
Gen PALB2 (FANCN) kóduje DNA reparační protein, který byl objeven jako součást endogenního multiproteinového komplexu BRCA2. Společně s proteiny BRCA1 a BRCA2 se PALB2 funkčně podílí na opravách dvouřetězcových zlomů DNA. Dědičné mutace v genu PALB2 jsou u heterozygotních nositelů spojeny se zvýšeným rizikem vzniku karcinomu prsu a pankreatu. Riziko vzniku karcinomu prsu u nositelek mutací PALB2 genu se odhaduje na 33– 58 % v závislosti na počtu příbuzných s tímto onemocněním. Riziko vzniku karcinomu pankreatu u nositelů mutací je doposud nejasné.

Metody a výsledky:
Z výsledků studie mutací v genu PALB2 u vysoce rizikových pacientů s karcinomem prsu a/ nebo ovaria bez přítomnosti BRCA1/ 2 mutací v České republice vyplývá, že frekvence dědičných mutací genu PALB2 v naší populaci je u těchto pacientů poměrně vysoká. Necelých 20 % patogenních variant představují rozsáhlé intragenové přestavby PALB2. Nejvyšší podíl mutací (srovnatelný s četností mutací v genu BRCA2) byl zaznamenán v podskupině pacientek s vícečetným výskytem karcinomu prsu (5,5 %). Frekvence patogenních mutací v nezávislém souboru vyšetřených neselektovaných pacientů s karcinomem pankreatu se v naší populaci pohybuje okolo 1,3 %.

Závěr:
Vzhledem k četnosti výskytu mutací PALB2 v naší populaci, fenotypové podobnosti s BRCA2 a k stanovenému riziku vzniku karcinomu prsu je vhodné indikovat testování genu PALB2, včetně analýz velkých genomových přestaveb, především u pacientek z podskupiny s hereditárním karcinomem prsu. Nositele patogenních mutací lze zařadit do dalšího klinického sledování, obdobného jako u nositelů mutací v BRCA2, umožňujícího časnou diagnostiku onemocnění, prevenci a popřípadě cílenou terapii. V případě vysoké rodinné zátěže a současné segregace patogenní mutace s nádorovým fenotypem lze na PALB2 mutace nahlížet jako na vysoce penetrantní alterace indikující provedení preventivních chirurgických výkonů u jejich nositelů. Další analýzy v různých populacích a zvětšení studovaných souborů budou potom nezbytné pro přesný odhad penetrance genu PALB2 a k upřesnění rizika vzniku karcinomu pankreatu.

Klíčová slova:
hereditární karcinom prsu a ovaria – karcinom pankreatu – gen PALB2 – nádorová predispozice – genetické testování

Úvod

Hereditární forma nádorů prsu tvoří 5– 10 % případů karcinomu prsu. Vznikají především na podkladě přítomnosti dominantně zděděné mutace v některém z predispozičních genů. Mutace ve dvou hlavních predispozičních genech BRCA1 a BRCA2 reprezentují nejdůležitější genetický rizikový faktor u pacientek s hereditárním karcinomem prsu (hereditary breast cancer – HBC). Hereditární mutace v těchto dvou genech ovšem společně vysvětlují pouze asi jednu čtvrtinu dědičných případů karcinomu prsu [1]. Postupně byly charakterizovány další geny zvyšující riziko karcinomu prsu (ATM, CHEK2, TP53 a NBN), jejichž alterace jsou mnohem méně časté, společně odpovídají zhruba za další 3– 4 % hereditárních karcinomů prsu [2– 5].

Struktura, funkce a význam PALB2

Protein PALB2 byl objeven v roce 2006 jako součást rozsáhlého endogenního multiproteinového komplexu, který obsahuje BRCA2 a podílí se na DNA reparačních pochodech [6]. Dále interaguje s proteinem BRCA1 a zprostředkovává tak fyzické a funkční spojení obou proteinů, z čehož vyplývá jeho zásadní funkce v opravě dvouřetězcových zlomů DNA cestou homologní rekombinace [7]. Poškození této signální dráhy pak vede k akumulaci alterací DNA, poškození dalších genů, nestabilitě genomu a k nádorové transformaci [8].

Gen PALB2 byl lokalizován na krátkém raménku chromozomu 16. Skládá se ze 13 exonů a kóduje protein o 1 186 aminokyselinách. Patří do skupiny genů, jejichž homozygotní vrozené patogenní mutace způsobují vzácné onemocnění – Fanconiho anémii (FA). PALB2 je označován jako FANCN, jehož bialelické mutace jsou příčinou vzniku FA subtypu N, který je fenotypově podobný subtypu FA‑ D1 způsobenému bialelickými mutacemi genu BRCA2 [9].

Vrozené mutace PALB2 predisponují ke vzniku karcinomu prsu a pankreatu

Heterozygotní vrozené mutace jsou spojeny se zvýšeným rizikem vzniku karcinomu prsu a pankreatu, podobně jako mutace v genu BRCA2 [10]. Frekvence hereditárních patogenních mutací genu PALB2 se v různých populacích pohybuje mezi 1 a 3,4 % (shrnuto v [11]). Absolutní riziko vzniku karcinomu prsu u nositelek patogenních mutací v genu PALB2 je významně ovlivněno přítomností dalších karcinomů prsu v rodině. Původně bylo odhadnuto, že PALB2 mutace jsou spojeny s 2,3krát zvýšeným rizikem vzniku karcinomu prsu [12]. V poslední studii zahrnující 175 rodin ale bylo toto riziko u nositelek bez přítomnosti karcinomu prsu v rodině vyčísleno na 33 % (95% CI 25– 44), u nositelek mutace se dvěma či více karcinomy prsu v rodině bylo stanoveno na 58 % (95% CI 50– 66) [13].

Analýza genu PALB2 u karcinomu prsu v ČR a ve světě

Mutační analýza provedená v ČR u 409 vy-soce rizikových pacientek s karcinomem prsu nebo ovaria negativně testovaných na přítomnost mutací v genech BRCA1 a BRCA2 prokázala přítomnost 10 různých patogenních mutací způsobujících zkrácení proteinového produktu genu PALB2 u 16 nepříbuzných pacientek (16/ 409; 3,9 %) (tab. 1). Mutační analýza kompletní kódující sekvence byla provedena pomocí Sangerova sekvenování a MLPA (multiplex ligation‑ dependent probe amplification) analýzy pro odhalení velkých genomových přestaveb. Nalezené mutace byly genotypovány u souboru 1 226 kontrolních vzorků DNA pomocí HRM (high resolution melting) analýzy. Pouze jedna mutace byla nalezena v kontrolním souboru (1/ 1 226; 0,08 %; p = 2,6 × 10^–⁹). Tři z nalezených patogenních alterací představovaly velké genomové přestavby. Body zlomu, které je ohraničují, byly přesně identifikovány. Významným výsledkem je fakt, že 13 mutací bylo nalezeno v podskupině pacientek s hereditárním karcinomem prsu z HBC rodin, kde představují frekvenci 5,5 % (tab. 1). To je dosud nejvyšší frekvence ze všech publikovaných studií a blíží se četnosti mutací v genu BRCA2 v naší populaci [14].

Výsledky analýzy genu <em>PALB2</em> u vysoce rizikových pacientek s karcinomem prsu a/nebo ovaria v české populaci — **Tab. 1. Výsledky analýzy genu *PALB2* u vysoce rizikových pacientek s karcinomem prsu a/nebo ovaria v české populaci**

Průměrný věk diagnózy karcinomu prsu u pacientek z HBC podskupiny byl nižší u 13 nositelek mutací (44,3 roku) než u 222 nenositelek (47,4), ale tento rozdíl není statisticky významný (p = 0,12). Mírně snížený věk diagnózy u nositelek oproti nenositelkám je popisován ve většině dosavadních prací [12]. Mezi nádory spojenými s PALB2 mutacemi převažoval invazivní duktální karcinom, pouze jeden nádor byl medulárního histologického typu. Histologické nálezy v nádorové tkáni byly dostupné u sedmi nositelek mutace v PALB2, ale nevykazovaly asociaci s expresí estrogenních, progesteronových nebo HER2/ neu receptorů. Stejně tak z dosavadní literatury nevyplývá spojení mezi PALB2 asociovanými tumory a konkrétním morfologickým či histologickým nádorovým typem. U pěti PALB2 pozitivních pacientek byla provedena segregační analýza patogenní mutace s nádorovým fenotypem v DNA od dalších rodinných příslušníků. Segregace byla prokázána u čtyř z pěti rodin. Doposud bylo zveřejněno více než 50 prací sledujících výskyt mutací PALB2 u pacientek s karcinomem prsu v různých geografických populacích; další práce referují o mutacích v PALB2 u vysoce rizikových osob analyzovaných v rámci panelového sekvenování nové generace (next-generation sequencing – NGS) [15]. Přesto doposud nebyla provedena rozsáhlejší metaanalýza, která by umožňovala zpřesnění rizika vzniku karcinomu prsu a odhadu jeho míry u dalších podskupin pacientů. V rodinách nositelek patogenních mutací PALB2 se vyskytovaly i další nádory, nejčastěji tlustého střeva (pět případů), méně pankreatu (dva případy). Asociace s karcinomem ovaria nebyla v rodinách z našeho souboru potvrzena, pouze jedna nositelka vykazovala nádorovou duplicitu (karcinom prsu a ovaria). V literatuře jsou dědičné patogenní mutace v genu PALB2 asociovány nejčastěji právě s karcinomem pankreatu, méně často ovaria a prostaty (shrnuto v [11]). Pro odhadnutí rizika těchto nádorových onemocnění u nositelů budou potřeba další práce.

Analýza genu PALB2 u karcinomu pankreatu v ČR a ve světě

Podobně jako u genu BRCA2 jsou defekty v PALB2 spojovány s predispozicí ke vzniku karcinomu pankreatu [16]. V souvislosti s tímto onemocněním bylo zatím provedeno celkem 16 studií, které popisují frekvence PALB2 mutací u 0– 1,3 % případu karcinomu pankreatu, přitom výskyt mutací u neselektovaných případů karcinomu pankreatu je přibližně poloviční ve srovnání s případy dědičné formy onemocnění. Mutace v PALB2 jsou, po dědičných mutacích v genu BRCA2 nacházených až v 7 % případů [17], druhou nejčastější genetickou příčinou vzniku hereditární formy karcinomu pankreatu. V naší populaci jsme dosud provedli mutační analýzu genu PALB2 u 152 neselektovaných pacientů s karcinomem pankreatu, u kterých jsme překvapivě nalezli tři patogenní mutace (2,0 %). Pro účely případného genetického testování PALB2 i u pacientů s karcinomem pankreatu bude nejprve nezbytné provést analýzy PALB2 na rozšířených souborech pacientů.

Genetické testování PALB2 v ČR a návrh preventivní péče o nositele mutací

Z výsledků analýz genu PALB2 v ČR vyplývá, že v naší populaci je v porovnání s ostatními populacemi poměrně vysoká frekvence patogenních mutací v tomto genu u BRCA1/ 2 negativních vysoce rizikových pacientek s karcinomem prsu z rodin s familiárním výskytem karcinomu prsu (HBC rodiny; 5,5 %). Analýzu mutací PALB2 je tedy zvláště vhodné zařadit do genetického testování v takovýchto případech nebo případně při současném výskytu karcinomu prsu a pankreatu u příbuzných. Díky rozvoji technik panelového NGS, které umožňují paralelní analýzu mnoha genů u více pacientů a jsou postupně zařazovány do běžné klinicko‑genetické praxe, bude pravděpodobně gen PALB2 testován postupně u všech rizikových pacientů s karcinomem prsu. Přítomnost velkých genomových přestaveb, která byla identifikována u rizikových pacientek i v naší populaci, by měla být testována, např. pomocí MLPA analýzy.

S ohledem na funkční blízkost PALB2 s BRCA2, podobné spektrum nádorové predispozice u nositelů mutací v těchto genech a pravděpodobně významné zvýšení celoživotního rizika vzniku karcinomu prsu by nositelky patogenních alterací v genu PALB2 měly být zařazeny do sledovacích programů podobných jako pro nositelky mutací v genu BRCA2. Ač jsou PALB2 mutace individuálně vzácné, pro nositelky těchto mutací a jejich příbuzné jako potenciální nositele je znalost jejich přítomnosti vzhledem k navrženému riziku vzniku karcinomu prsu spojeného s těmito mutacemi klinicky významná. Nositelé patogenních mutací PALB2 by měli být informováni o optimálním klinickém sledování odpovídajícímu spojenému riziku a možné léčbě, podobně jako nositelé mutací v genu BRCA2; v případě vysoké rodinné zátěže, kdy patogenní mutace segreguje s nádorovým fenotypem, i včetně preventivních chirurgických zákroků.

Závěr

Třebaže dosavadní výsledky klinických studií ukazují, že charakterizace mutací v genu PALB2 má klinický význam zejména u nemocných s familiárním výskytem karcinomu prsu, další analýzy v různých populacích a zvětšení studovaných souborů budou nezbytné pro přesný odhad penetrance genu PALB2 (v současnosti lze na patogenní mutace nahlížet jako na varianty na pomezí středního a vysokého rizika vzniku karcinomu prsu) a dále k upřesnění rizika vzniku karcinomu pankreatu nebo případně dalších nádorů. Tím bude možné zlepšit klinickou péči u nositelů těchto mutací a jejich příbuzných. Dále pomohou odhalit, zda genetické testování genu PALB2 v budoucnu doporučit i u dalších rizikových skupin (např. karcinom prsu u mužů), popřípadě u pacientů s jinými nádorovými onemocněními (pankreatu, ovaria, tlustého střeva). Ve stadiu klinických studií je rovněž použití cílené léčby PARP inhibitory u nositelů mutací genu PALB2 s karcinomem prsu nebo pankreatu [18].

Práce byla realizována za podpory grantů: IGA MZ ČR – NT 14006-3/2013 a NT13343-4/2012, a Karlovy Univerzity v Praze – PRVOUK-P27//LF1/1 a SVV-UK 260148/2015.

Autoři deklarují, že v souvislosti s předmětem studie nemají žádné komerční zájmy.

Redakční rada potvrzuje, že rukopis práce splnil ICMJE kritéria pro publikace zasílané do biomedicínských časopisů.

RNDr. Markéta Janatová, Ph.D.

Ústav biochemie a experimentální onkologie

1. LF UK v Praze

U Nemocnice 5

128 53 Praha 2

e-mail: Marketa.Janatova2@vfn.cz

Obdrženo: 6. 8. 2015

Přijato: 14. 8. 2015

Zdroje

1. Pohlreich P, Zikan M, Stribrna J et al. High proportion of recurrent germline mutations in the BRCA1 gene in breastand ovarian cancer patients from the Prague area. Breast Cancer Res 2005; 7(5): R728– R736.

2. Soukupova J, Dundr P, Kleibl Z et al. Contribution of mutations in ATM to breast cancer development in the Czech population. Oncol Rep 2008; 19(6): 1505– 1510.

3. Kleibl Z, Novotny J, Bezdickova D et al. The CHEK2 c.1100delC germline mutation rarely contributes to breast cancer development in the Czech Republic. Breast Cancer Res Treat 2005; 90(2): 165– 167.

4. Ticha I, Stribrna J, Soukupova J et al. Mutations in CHEK2 and TP53 genes in high‑risk hereditary breast and ovarian cancer patients in the Czech Republic. Eur J Cancer Suppl 2011; 47 (Suppl 1): S132– S132.

5. Mateju M, Kleiblova P, Kleibl Z et al. Germline mutations 657del5 and 643C>T (R215W) in NBN are not likely to be associated with increased risk of breast cancer in Czech women. Breast Cancer Res Treat 2012; 133(2): 809– 811. doi: 10.1007/ s10549‑ 012‑ 2049‑ x.

6. Xia B, Sheng Q, Nakanishi K et al. Control of BRCA2 cellular and clinical functions by a nuclear partner, PALB2. Mol Cell 2006; 22(6): 719– 729.

7. Zhang F, Ma J, Wu J et al. PALB2 links BRCA1 and BRCA2 in the DNA‑ damage response. Curr Biol 2009; 19(6): 524– 529. doi: 10.1016/ j.cub.2009.02.018.

8. Bartek J, Bartkova J, Lukas J. DNA damage signalling guards against activated oncogenes and tumour progression. Oncogene 2007; 26(56): 7773– 7779.

9. Reid S, Schindler D, Hanenberg H et al. Biallelic mutations in PALB2 cause Fanconi anemia subtype FA‑ N and predispose to childhood cancer. Nat Genet 2007; 39(2): 162– 164.

10. Tischkowitz M, Xia B. PALB2/ FANCN: recombining cancer and Fanconi anemia. Cancer Res 2010; 70(19): 7353– 7359. doi: 10.1158/ 0008‑ 5472.CAN‑ 10‑ 1012.

11. Southey MC, Teo ZL, Winship I. PALB2 and breast cancer: ready for clinical translation! Appl Clin Genet 2013; 19(6): 43– 52. doi: 10.2147/ TACG.S34116.

12. Rahman N, Seal S, Thompson D et al. PALB2, which encodes a BRCA2– interacting protein, is a breast cancer susceptibility gene. Nat Genet 2007; 39(2): 165– 167.

13. Antoniou AC, Casadei S, Heikkinen T et al. Breast‑ cancer risk in families with mutations in PALB2. N Engl J Med 2014; 371(6): 497– 506. doi: 10.1056/ NEJMoa1400382.

14. Janatova M, Kleibl Z, Stribrna J et al. The PALB2 gene is a strong candidate for clinical testing in BRCA1- and BRCA2- negative hereditary breast cancer. Cancer Epidemiol Biomarkers Prev 2013; 22(12): 2323– 2332. doi: 10.1158/ 1055‑ 9965.EPI‑ 13‑ 0745‑ T.

15. Couch FJ, Hart SN, Sharma P et al. Inherited mutations in 17 breast cancer susceptibility genes among a large triple‑ negative breast cancer cohort unselected for family history of breast cancer. J Clin Oncol 2015; 33(4): 304– 311. doi: 10.1200/ JCO.2014.57.1414.

16. Jones S, Hruban RH, Kamiyama M et al. Exomic sequencing identifies PALB2 as a pancreatic cancer susceptibility gene. Science 2009; 324(5924): 217. doi: 10.1126/ science.1171202.

17. Becker AE, Hernandez YG, Frucht H et al. Pancreatic ductal adenocarcinoma: risk factors, screening, and early detection. World J Gastroenterol 2014; 20(32): 11182– 11198. doi: 10.3748/ wjg.v20.i32.11182.

18. Bhalla A, Saif MW. PARP‑inhibitors in BRCA‑associated pancreatic cancer. JOP 2014; 15(4): 340– 343. doi: 10.6092/ 1590‑ 8577/2690.