Avaliação do número de cópias do DNA mitocondrial como biomarcador no cancro do pulmão

Abstract

O cancro do pulmão é a principal causa de morte por cancro, em particular nos Estados Unidos e na Europa. A taxa de sobrevivência global em 5 anos é de apenas 15%, sendo extremamente importante o desenvolvimento de métodos de detecção precoce que incluam estratégias de forma não invasiva. O genoma mitocondrial é mais susceptível a lesões e, consequentemente, adquire mutações a uma taxa mais elevada do que o DNA nuclear, devido à ausência de histonas protectoras, à taxa elevada de produção mitocondrial de espécies reactivas de oxigénio (ROS) e às limitações nos mecanismos de reparação conhecidos para o mtDNA. Foram identificados em tumores humanos primários, muitos tipos de alterações no mtDNA, incluindo deleções, mutações pontuais, inserções e alteração do número de cópias. Alguns tipos de cancro apresentam um aumento do conteúdo do mtDNA, enquanto outros têm sido associados à diminuição do número de cópias do mtDNA, relativamente ao tecido não tumoral do mesmo doente. O objectivo principal deste estudo é avaliar o número de cópias do mtDNA em sangue e em tecido pulmonar, derivados de doentes com carcinoma bronco-pulmonar para averiguar a sua utilidade como possível biomarcador. A análise relativa ao número de cópias do mtDNA permitiu verificar uma diferença estatisticamente significativa entre as amostras de sangue e as amostras de tecido dos doentes com carcinoma bronco-pulmonar. Observou-se que 66,7% das amostras de sangue apresentam uma diminuição do número de cópias do mtDNA relativamente ao controlo, enquanto 67,6% das amostras de tecido dos mesmos doentes apresentam um aumento no tecido tumoral relativamente ao tecido pulmonar normal. O estudo comparativo deste parâmetro em amostras de sangue de casos de doença pulmonar inflamatória permitiu identificar um comportamento semelhante ao obtido para as amostras de sangue dos doentes com carcinoma bronco-pulmonar. Este estudo permitiu concluir que o número de cópias do mtDNA no sangue não pode ser utilizado como um biomarcador do cancro do pulmão. Para além disso, permitiu confirmar que o número de cópias do mtDNA está alterado no tecido tumoral comparativamente ao tecido normal, concluindo-se que ocorre diminuição nas amostras de sangue e um aumento nas amostras de tecido, relativamente ao controlo. A análise de correlação entre os parâmetros clínicos e o número de cópias de mtDNA no tecido normal vs. tecido tumoral, revela que ocorre um aumento do conteúdo de mtDNA no tecido normal dos fumadores activos, comparativamente aos fumadores passivos. O presente estudo é original e representa um contributo importante para a compreensão das alterações no número de cópias do mtDNA em células cancerígenas do cancro do pulmão e em tecido periférico.

Lung cancer is the leading cause of cancer deaths particularly in the United States and in Europe. The overall 5-year survival rate is only 15% and the development of early detection assays, which include noninvasive strategies, is extremely important. The mitochondrial genome is more susceptible to DNA damage and, consequently, acquires mutations at a higher rate than nuclear DNA, due to lack of protective histones, high rate of mitochondrial reactive oxygen species (ROS) production and scarcity of repair mechanisms known for mtDNA. Many types of mtDNA alterations have been identified in primary human cancers, including deletions, point mutations, insertions, and copy number changes. Some types of cancer present increased mtDNA content, while others have been associated to mtDNA copy number decreased, compared to non-cancerous tissue from the same patient. The main aim of this study is to evaluate the mtDNA copy number in blood and lung tissue, derived from patients with lung cancer, in order to determine its role as a possible biomarker. The analysis on the mtDNA copy number has shown a statistically significant difference between the blood and tissue samples of patients with lung cancer. It was observed that 66.7% of blood samples show a decrease in the mtDNA copy number as compared with the control, while 67.6% of samples from the same patients show an increase in cancer lung tissue, compared to normal lung tissue. The comparative study of this parameter in blood samples from cases with inflammatory lung disease has show that the results are similar to that obtained for the blood samples of patients with lung cancer. In conclusion, this study suggests that mtDNA copy number in the blood can not be used as a biomarker of lung cancer. In addition, we have confirmed that mtDNA copy number is altered in tumor tissue compared with normal tissue; there is a decrease in blood samples and an increase in tissue samples relative to control. Correlation analysis between clinical parameters and mtDNA copy number in normal tissue vs. tumor tissue, shows that occurs an increase of mtDNA content in normal tissue of active smokers, compared to passive smokers. This study is original and represents an important contribution to the understand of changes in mtDNA copy number in cells of lung cancer and peripheral tissue.