Background. Genomic alterations in urothelial carcinoma (UC) cells range from point DNA mutations to complex chromosomal rearrangements and changes in the number of chromosomes in the tumor cell. The UC genetic profile is highly heterogeneous, leading to significant variability in the natural history of the disease, prognosis, and responses to treatment. To evaluate the genetic alterations of Russian patients with bladder cancer is of great interest.
Aim. To evaluate the mutation profile in UC specimens with the next-generation sequencing (NGS) panel for 523 genes.
Materials and methods. Thirty-six patients' UC samples fixed in formalin and embedded in paraffin were studied. Carcinoma in situ without papillary tumor was verified in 1 (2.9%), Ta in 14 (38.8%), T1 in 19 (52.7%), T>T1 in 2 (5.6%) patients. High-grade UC was verified in 14 (38.9%) specimens. DNA and RNA were isolated from the paraffin blocks, libraries were prepared with the Illumina TruSight Oncology 500 panel, and then NGS was performed, followed by bioinformatics data processing.
Results. The median tumor mutation burden (TMB) was 14.1 (1.6-102.9) mutations/Mb: TMB≥20 mutations/Mb – 6 (16.7%). In all cases, the level of microsatellite instability was low. In 36 specimens, 181 therapeutically significant and oncogenic mutations were identified in 62 genes; the median was 5 (1–16) mutations per specimen. Single nucleotide variants prevailed in the mutation structure: 123 (68%); G>A had the highest frequency 36 (29.3%). There were 47 (26.0%) indel mutations, 10 (5.5%) amplifications, and 1 (0.6%) translocation. Clinically significant mutations were detected in all specimens. The highest frequency of clinically significant mutations was observed in the FGFR3 genes – 22 (61.1%) specimens with mutations in this gene, KDM6A – 22 (61.1%), STAG2 – 13 (36.1%), PIK3CA – 9 (25.0%), and ARID1A – 9 (25.0%). Pathogenic level 1-2 mutations providing potential therapeutic targets were detected in 29 (80.6%) of 36 specimens and included alterations of 13 genes (AKT1, ATM, BRAF, CHEK2, ERBB2, FGFR3, IDH1, MLH1, NF1, NRAs, PIK3CA, PTEN, and TSC1). Frequent mutations of level 3-4 therapeutic significance were in KDM6A (61.6%), ARID1A (25.0%), and CDKN2A (11.4%) genes.
Conclusion. A 523-gene NGS panel study confirmed the high TMB and low rate of microsatellite instability in UC tumor cells. The most common pathogenic mutations associated with potential therapeutic targets in UC were FGFR3, PIK3CA, and ERBB2 alterations.
Обоснование. Геномные дефекты в клетках уротелиальной карциномы (УК) варьируют от точечных мутаций ДНК до комплексных хромосомных перестроек и изменения числа хромосом в опухолевой клетке. Генетический профиль УК крайне разнороден, что приводит к существенным различиям в естественном течении заболевания, прогнозе в популяции заболевших, а также ответах на лечение. Высока актуальность изучения генетических альтераций российских пациентов с раком мочевого пузыря (МП).
Цель. Оценить профиль мутаций опухолевых образцов УК с помощью панели секвенирования нового поколения (NGS) на 523 гена.
Материалы и методы. Изучены фиксированные в формалине и залитые в парафин образцы УК 36 пациентов. Carcinoma in situ без папиллярной опухоли верифицирована у 1 (2,9%), Ta – у 14 (38,8%), T1 – у 19 (52,7%), T>T1 – у 2 (5,6%) больных; УК high-grade имела место у 14 (38,9%) пациентов. Из парафиновых блоков выделяли ДНК и РНК, готовили библиотеки с помощью панели Illumina TruSight Oncology 500, после чего проводили NGS с последующей биоинформатической обработкой данных.
Результаты. Медиана мутационной нагрузки (tumor mutation burden – TMB) составила 14,1 (1,6–102,9) мутации/Мб: TMB≥20 мутаций/Мб – 6 (16,7%). Во всех случаях уровень микросателлитной нестабильности являлся низким. В 36 образцах выявлена 181 терапевтически значимая и онкогенная мутация в 62 генах: медиана – 5 (1–16) мутаций в образце. В структуре мутаций доминировали SNV: 123 (68%); наибольшая частота – G>A 36 (29,3%). Выявлено 47 (26,0%) indel-мутаций, 10 (5,5%) амплификаций и 1 (0,6%) транслокация. Клинически значимые мутации обнаружены во всех образцах. Наибольшая частота клинически значимых мутаций отмечена в генах FGFR3 – 22 (61,1%) образца с мутациями в данном гене, KDM6A – 22 (61,1%), STAG2 – 13 (36,1%), PIK3CA – 9 (25,0%) и ARID1A – 9 (25,0%). Патогенные мутации 1–2-го уровня, обеспечивающие потенциальные терапевтические мишени, обнаружены в 29 (80,6%) из 36 образцов и включали альтерации 13 генов (AKT1, ATM, BRAF, СHEK2, ERBB2, FGFR3, IDH1, MLH1, NF1, NRAS, PIK3CA, PTEN и TSC1). Частыми мутациями 3–4-го уровня терапевтической значимости являлись KDM6A (61,6%), ARID1A (25,0%) и CDKN2A (11,4%).
Заключение. Исследование с помощью панели NGS на 523 гена подтвердило высокую TMB и низкую частоту микросателлитной нестабильности в опухолевых клетках УК. Наиболее частыми патогенными мутациями, ассоциированными с потенциальными терапевтическими мишенями при УК, являются альтерации FGFR3, PIK3CA и ERBB2.