In Search of High-Penetrant Hereditary Prostate Cancer Susceptibility Genes

Abstract

Tutkimuksessa etsittiin eturauhassyövälle voimakkaasti altistavia geenejä suomalaisessa väestössä, joka on geneettisesti varsin yhdenmukainen ja siksi hyvä tutkimuskohde ns. monitekijäisissä taudeissa. Ensimmäisessä osatyössä vertailevalla genomisella hybridisaatiolla tutkittiin eri kromosomialueiden yli- ja alimääriä eturauhassyöpäperheisiin kuuluvien potilaiden eturauhassyöpäkudoksesta. Kyseiset alueet voivat osoittaa syövänestäjägeenien (alimäärät) tai esisyöpägeenien (ylimäärät) sijaintipaikkoja. Tulokset osoittivat, että muutokset perinnöllisissä eturauhassyövissä ovat hyvin samanlaisia kuin satunnaisissa eturauhassyövissä on todettu. Toisessa ja kolmannessa osatyössä tutkittiin kahta uutta geneettisillä kytkentäanalyyseillä löydettyä ehdokasgeeniä, ELAC2:a ja RNASEL:ia, jotka on yhdistetty eturauhassyövän sairastumisalttiuteen. Kyseisten geenien merkitystä tutkittiin suomalaisissa eturauhassyöpäsuvuissa ja satunnaisissa eturauhassyövissä mutaatioanalyysillä ja assosiaatioanalyysillä. Näiden geenien ei todettu selittävän eturauhassyöpäperheiden muodostumista Suomessa, mutta ELAC2:n tietyt muutokset voivat vaikuttaa eturauhassyöpäriskiin väestötasolla ja RNASEL:n tietyt muutokset aikaistaa sairastumisikää eturauhassyöpäperheissä. Neljännessä osatyössä geneettisen kytkentäanalyysin avulla on selvitetty edelleen kahden aikaisemmassa koko genomin laajuisessa kytkentäanalyysissä löydetyn alueen, 3p25-p26 ja 11q14, merkitystä suomalaisissa eturauhassyöpäsuvuissa. Tulokset tukivat alueen 3p26 merkitystä suomalaisessa eturauhassyöpäaltistuksessa ja tutkittavaa aluetta saatiin kavennettua jatkotutkimuksia varten etsittäessä alueelta varsinaista alttiusgeeniä. Toistaiseksi alueelta on tutkittu kymmenen ehdokasgeeniä, joiden ei todettu liittyvän eturauhassyöpäalttiuteen.

Tutkimus liittyy saumattomasti alan kansainväliseen tutkimuskenttään ja uusien eturauhassyövän alttiusgeenien haku on myös osa suurempia kansainvälisiä yhteishankkeita. Tutkimuksella on merkitystä syövän perinnöllisen taustan ja mekanismien selvittämiselle, mutta myös eturauhassyövän hoidolle, jos uusia alttiusgeenejä löydetään. Tutkimustulokset antavat hyvän pohjan eturauhassyövän alttiusgeenien löytämiselle suomalaisessa populaatiossa.

Prostate cancer is the most common malignancy among men in Finland and other industrialized countries. Most cases are sporadic but an estimated five to ten percent are due to strong hereditary predisposition. A recent twin study indicated that over 40 % of the overall prostate cancer risk may be explained by heritable factors (Lichtenstein et al. 2000). The purpose of this study was to search for susceptibility loci and genes behind prostate cancer predisposition in Finland.

Most known hereditary cancer syndromes are due to inactivating germline mutations in tumor suppressor genes. According to Knudson´s two-hit hypothesis (1971), inactivation of a tumor suppressor gene requires two changes, where the second hit is often a chromosomal deletion. Therefore, sites of deletion in tumor tissue of hereditary prostate cancer patients may be considered locations of possible predisposing tumor suppressor genes. Here, comparative genomic hybridization technique was used to analyze relative copy number changes in somatic tumor tissues from 21 patients from 19 prostate cancer families. The most common changes found were losses of 13q14-q22, 8p12-pter and 6q13-q16 and gains of 19p, 19q and 7q. Similar changes have previously been reported in sporadic prostate cancers, suggesting that the genetic progression of sporadic and hereditary prostate cancers may involve similar genetic steps. No copy number changes specific to familial prostate cancer were observed.

To date several susceptibility loci have been located by linkage analysis but only three genes have been implicated; ELAC2 (elaC homolog 2), RNASEL (ribonuclease L) and MSR1 (macrophage scavenger 1). To ascertain the roles of two prostate cancer susceptibility genes, ELAC2 and RNASEL, in the causation of hereditary prostate cancer in Finland, their coding exons were screened for germline mutations in 66 hereditary prostate cancer patients. The mutations and polymorphisms found were then studied at the population level using unselected prostate cancers, benign prostate hyperplasias and healthy male blood donors as controls. A rare new ELAC2 variant Glu622Val was associated with unselected prostate cancer (odds ratio 2.94; 95% confidence interval 1.05-8.23). The results suggest that truncating mutations in ELAC2 are rare but some ELAC2 variants may have a role in prostate cancer predisposition. In the case of RNASEL, a truncating mutation, Glu265X, was found to be more common in hereditary prostate cancer patients from families with four or more affected members (9.5 %) than in controls (1.8 %, p= 0.03). However, only one family showed suggestive co-segregation of Glu265X with the disease. Finnish families have shown no significant linkage to HPC1 region at 1q24-q25, making it understandable that disease-causing RNASEL mutations may not have a prominent role in prostate cancer in Finland. Interestingly, the median age at diagnosis of the mutation carriers was 11 years lower than in the non-carriers of the same families (p= 0.07). While, RNASEL does not explain prostate cancer segregation in Finnish families it could have a modifying effect on disease onset, especially in large prostate cancer families.

To determine the predisposition loci of Finnish hereditary prostate cancer a genome-wide linkage analysis was recently completed (Schleutker et al. 2003). This analysis identified two chromosomal regions, 3p25-p26 and 11q14, significant in prostate cancer causation in Finland. Here, fine-mapping of these regions was performed with additional markers and families. The results strengthened linkage to 3p and narrowed the region from 10 cM (centiMorgan) to approximately two cM. From the narrowed region 10 candidate genes were selected for initial mutation screening (data from 8 genes unpublished). No truncating mutations were found but six missense variants were identified. Frequencies of the missense variants were then determined at the population level from 200 unselected prostate cancer patients and 200 controls, but no association of any of the changes with prostate cancer was observed. The results of fine-mapping support the important role of 3p26 in prostate cancer predisposition in Finland, but further investigation is needed in order to clone the Finnish prostate cancer susceptibility gene.