Análise de alterações transcricionais e variantes genéticas relacionadas às citocinas no câncer de mama

Abstract

O câncer de mama (CM) é o segundo tipo de câncer mais frequente no mundo e o mais frequente entre as mulheres. É considerada uma doença multifatorial que resulta de interações entre fatores genéticos, imunológicos e ambientais. O sistema imune desempenha um papel fundamental e complexo na biologia do CM. O crescimento de células cancerosas é determinado, em grande parte, por sua capacidade de proliferar e invadir tecidos do hospedeiro. A resistência ao ataque da resposta imune e a presença de inflamação pró tumoral são duas das principais características do câncer. Nesse contexto, as citocinas medeiam muitas interações entre células imunes e não imunes no microambiente tumoral. Análises de expressão gênica diferencial, estudos de redes gênicas e investigação de variantes genéticas são ferramentas poderosas para identificar genes relacionados às citocinas e seus receptores que podem estar associados ao desenvolvimento, progressão e manutenção do CM. Duas análises foram realizadas. A primeira análise buscou in silico assinaturas moleculares de expressão gênica para distinguir tecido tumoral do tecido adjacente não tumoral de mama, através de amostras de expressão gênica disponíveis em bancos de dados públicos obtidas a partir de RNA-seq. Módulos de coexpressão foram estabelecidos com o auxílio do pacote WGCNA no ambiente R. O enriquecimento funcional de termos do GO e vias do KEGG também foi realizado. O estudo identificou 2.020 transcritos diferencialmente expressos. As via do KEGG enriquecidas relacionadas às citocinas foram a de interação citocina e receptor de citocina e via de sinalização da IL-17. Ambas as vias desempenham papéis cruciais nas respostas imunológicas. Destacam-se os transcritos que foram considerados como bons marcadores para o tecido tumoral na interação citocina e receptor de citocina: ACVR1C, BMP2, BMP3, BMP8A, CCL11, CCL14, CCL16, CCL21, CCR8, CNTFR, CSF3, CXCL2, CXCL9, CXCL10, CXCL11, GDF10, GHR, IL-6, IL-9R, IL-17D, IL-19, IL-20, IL-21R, IL-33, INHBA, LEP, LEPR, LIFR, PPBP, TNFRSF9, TNFRSF18, TNFSF4 e TSLP. Na via de sinalização da IL-17 destacam-se os transcritos CCL11, CXCL10, MMP1, MMP3, MMP9 e MMP13. Os achados das análises in silico podem ser alvos de verificação experimental. Na segunda análise variantes dos genes TNFRSF1A (rs1800693) e IFNLR1 (rs4649203) foram avaliadas em um estudo caso-controle com 243 pacientes com CM e 294 mulheres sem histórico da doença por meio de ensaios de genotipagem TaqMan® SNP por qPCR. Para IFNLR1, o genótipo AA (p=0,008; OR=0,38) e o alelo A (p=0,02; OR=0,71) foram significativamente associados a um menor risco de desenvolver CM. Ao analisar a idade, observou-se que cada ano a mais contribui para o desenvolvimento do CM (p<0,001; OR=1,03). Além disso, o hábito de fumar (p<0,001; OR=5,32) e o índice de massa corporal (p=0,018; OR=1,04) aumentam o risco de desenvolvimento da doença. Analisando o fator receptor de progesterona, foi encontrada associação com o genótipo AA do IFNLR1 (p=0,02; OR=0,23). Os resultados sugerem que o polimorfismo no gene IFNLR1 contribui para a suscetibilidade ao CM em uma população brasileira. Essas descobertas podem contribuir para o melhor entendimento do papel de genes relacionados às citocinas e seus receptores no desenvolvimento do CM.

Abstract: Breast cancer (BC) is the second most common type of cancer globally and the most frequent among women. It is considered a multifactorial disease resulting from genetic, immunological and environmental. The immune system plays a fundamental and complex role in BC biology. The growth of cancer cells is primarily determined by their ability to proliferate and invade host tissues. Resistance to immune attack and the presence of pro-tumor inflammation are two of the main characteristics of cancer. In this context, cytokines mediate many interactions between immune and non-immune cells in the tumor microenvironment. Differential gene expression analysis, gene network studies, and genetic variants investigation are powerful tools to identify genes related to cytokines and their receptors, which may be associated with BC?s development, progression, and maintenance. We performed two main analyzes. The first analysis employed publicly available RNA-seq samples to search molecular gene expression signatures distinguishing tumor tissue from adjacent normal breast tissue. Then, we established coexpression modules using WGCNA and functional enrichment of GO terms and KEGG pathways. We have found We have found 2,020 differentially expressed transcripts. Cytokine-related enriched KEGG pathways were: cytokine and cytokine receptor interaction and IL-17 signaling pathway, both of them with pivotal roles in immune responses. The following transcripts were considered good markers for tumor tissue in the cytokine and cytokine receptor interaction: ACVR1C, BMP2, BMP3, BMP8A, CCL11, CCL14, CCL16, CCL21, CCR8, CNTFR, CSF3, CXCL2, CXCL9, CXCL10, CXCL11, GDF10, GHR, IL-6, IL-9R, IL-17D, IL-19, IL-20, IL-21R, IL-33, INHBA, LEP, LEPR, LIFR, PPBP, TNFRSF9, TNFRSF18, TNFSF4, and TSLP. In the IL-17 signaling pathway, the CCL11, CXCL10, MMP1, MMP3, MMP9, and MMP13 transcripts stand out. Findings from in silico analyzes may be targets of functional validation. In the second analysis, we evaluated the TNFRSF1A (rs1800693) and IFNLR1 (rs4649203) association in a case-control study with 243 BC patients and 294 women with no history of disease using TaqMan® Assay qPCR. For IFNLR1, the AA genotype (p=0,008; OR=0,38) and the A allele (p=0,02; OR=0,71) are significantly associated with a lower risk of developing BC. Concerning age, we found that each additional year contributes to the BC development (p<0,001; OR=1,03). In addition, smoking (p<0,001; OR=5,32) and body mass index (p=0,018; OR=1,04) increase the risk of developing the disease. For the progesterone receptor factor, we found an association with the IFNLR1 AA genotype (p=0,02; OR=0,23). The results suggest that the IFNLR1 SNP contributes to BC susceptibility in the Brazilian population. These findings may provide a better understanding of the role of genes related to cytokines and their receptors in the development of BC.