Molecular characterization of new candidate genes for familial thyroid cancer

Abstract

Thyroid cancer is the most common neoplasia of the endocrine system. The incidence of thyroid cancer is growing, with one of the fastest rates of increase among human cancers. Thyroid carcinomas can occur either as sporadic or familial forms. The familial forms of non medullary thyroid carcinoma (FNMTC) represent about 5% of non medullary thyroid neoplasms, and the molecular mechanisms involved in its aetiology are poorly understood. The few known FNMTC susceptibility genes only account for a very small fraction of familial thyroid cancer genetic susceptibility. To identify new candidate genes that may confer susceptibility for FNMTC, whole exome sequencing (WES) was performed in leucocyte DNAs from patients with thyroid carcinomas, from a highly informative FNMTC family. Bioinformatic analyses were undertaken in order to identify, filter and select the genetic variants shared by the different patients, which were subsequently validated by Sanger sequencing. In order to select the most likely pathogenic variants, that could be associated with FNMTC aetiology in this family, several studies were performed, which included: segregation studies, in silico functional characterization and analysis of gene expression (mRNA and protein), and gene mapping. Taking into account all these data, several candidate genes were identified and, among these, the genes SPRY4, STK33, TBC1D14 and TRIO were considered the most relevant to further proceed to in vitro studies for functional characterization. Hopefully, the results obtained in the in vitro studies will lead to the identification of a novel susceptibility gene for FNMTC in this family, which may also be relevant in the aetiology of this disease in other families, as well as to a better understanding of the cellular and molecular mechanisms involved in cancer development.

O cancro da tiróide é a neoplasia mais frequente dos tecidos endócrinos e a sua incidência tem apresentado uma das mais rápidas taxas de aumento entre os tumores mais frequentes em humanos. Os carcinomas da tiróide podem ocorrer tanto esporadicamente como sob formas familiares. As formas familiares de carcinomas não medulares da tiróide (FNMTC) representam cerca de 5% de todas as neoplasias não medulares da tiróide. Os mecanismos moleculares envolvidos na etiologia do FNMTC são ainda pouco conhecidos. Os genes de susceptibilidade já identificados apenas se encontram envolvidos numa pequena fração de famílias com carcinomas não medulares da tiróide. Com o objetivo de identificar novos genes candidatos que possam conferir susceptibilidade para o FNMTC, foi sequenciado todo o exoma (WES) em DNA de leucócitos de doentes com carcinomas da tiróide, provenientes de uma família muito informativa com FNMTC. Foram realizadas análises bioinformáticas para identificar, filtrar e selecionar as variantes genéticas partilhadas pelos diferentes doentes, que foram posteriormente validadas por sequenciação de Sanger. Para selecionar as variantes com maior probabilidade de serem patogénicas e estarem associadas à etiologia do FNMTC nesta família, foram realizados diferentes estudos, que incluíram: estudos de segregação, caracterização funcional e análise da expressão génica (mRNA e proteica) in silico, e mapeamento genético. Tendo em consideração todos os dados obtidos nestas análises, vários genes candidatos foram identificados, entre os quais, os genes SPRY4, STK33, TBC1D14 e TRIO foram considerados os mais relevantes para prosseguir para os estudos funcionais in vitro. Espera-se que os resultados dos estudos in vitro, conduzam à identificação de um novo gene de susceptibilidade para FNMTC nesta família, e que este gene possa também ser relevante na etiologia desta doença noutras famílias. É também esperado que estes estudos possam levar a uma melhor compreensão dos mecanismos celulares e moleculares envolvidos no desenvolvimento do cancro.