Genetic basis of hereditary colorectal cancers: Hereditary nonpolyposis colorectal cancer and Familial adenomatous polyposis

Hereditary nonpolyposis colorectal cancer (HNPCC) and familial adenomatous polyposis (FAP) are characterized by a high risk and early onset of colorectal cancer (CRC). HNPCC is due to a germline mutation in one of the following MMR genes: MLH1, MSH2, MSH6 and PMS2. A majority of FAP and attenuated FAP (AFAP) cases are due to germline mutations of APC, causing the development of multiple colorectal polyps. To date, over 450 MMR gene mutations and over 800 APC mutations have been identified. Most of these mutations lead to a truncated protein, easily detected by conventional mutation detection methods. However, in about 30% of HNPCC and FAP, and about 90% of AFAP families, mutations remain unknown. We aimed to clarify the genetic basis and genotype-phenotype correlation of mutation negative HNPCC and FAP/AFAP families by advanced mutation detection methods designed to detect large genomic rearrangements, mRNA and protein expression alterations, promoter mutations, phenotype linked haplotypes, and tumoral loss of heterozygosity. We also aimed to estimate the frequency of HNPCC in Uruguayan CRC patients. Our expression based analysis of mutation negative HNPCC divided these families into two categories: 1) 42% of families linked to the MMR genes with a phenotype resembling that of mutation positive, and 2) 58% of families likely to be associated with other susceptibility genes. Unbalanced mRNA expression of MLH1 was observed in two families. Further studies revealed that a MLH1 nonsense mutation, R100X was associated with aberrant splicing of exons not related to the mutation and an MLH1 deletion (AGAA) at nucleotide 210 was associated with multiple exon skipping, without an overall increase in the frequency of splice events. APC mutation negative FAP/AFAP families were divided into four groups according to the genetic basis of their predisposition. Four (14%) families displayed a constitutional deletion of APC with profuse polyposis, early age of onset and frequent extracolonic manifestations. Aberrant mRNA expression of one allele was observed in seven (24%) families with later onset and less frequent extracolonic manifestations. In 15 (52%) families the involvement of APC could neither be confirmed nor excluded. In three (10%) of the families a germline mutation was detected in genes other than APC: AXIN2 in one family, and MYH in two families. The families with undefined genetic basis and especially those with AXIN2 or MYH mutations frequently displayed AFAP or atypical polyposis. Of the Uruguayan CRC patients, 2.6% (12/461) fulfilled the diagnostic criteria for HNPCC and 5.6% (26/461) were associated with increased risk of cancer. Unexpectedly low frequency of molecularly defined HNPCC cases may suggest a different genetic profile in the Uruguayan population and the involvement of novel susceptibility genes. Accurate genetic and clinical characterization of families with hereditary colorectal cancers, and the definition of the genetic basis of "mutation negative" families in particular, facilitate proper clinical management of such families.

Periytyvä ei-polypoottinen paksusuolisyöpä (HNPCC) ja periytyvä adenomatoottinen polypoosi (FAP) altistavat paksusuolisyövälle nuorella iällä. HNPCC on seurausta ituratamutaatiosta yhdessä DNA:n kahdentumisvirheiden korjaamiseen osallistuvista MMR-geeneistä: MLH1, MSH2, MSH6 tai PMS2. Valtaosassa polypoosisuvuista on APC-geenin ituratamutaatio. Vaikka tällä hetkellä on tunnistettu jo yli 450 MMR-geenien ja yli 800 APC-geenin mutaatiota, vähintään kolmanneksessa suvuista alttiusmutaatio jää tunnistamatta käytettäessä perinteisiä mutaationtunnistusmenetelmiä. Tavoitteenamme oli selvittää mutaationegatiivisten sukujen geneettinen tausta sekä HNPCC:n yleisyys uruguaylaisten paksusuolisyöpäpotilaiden joukossa. Perinteisten mutaationtunnistusmenetelmien lisäksi käytimme spesifisempiä menetelmiä mm. mRNA:n ja proteiinien ilmentymistason analysoimiseksi sekä genomisten DNA:n uudelleenjärjestelyjen tunnistamiseksi. Mutaationegatiiviset HNPCC-suvut jakautuivat sukuihin, joissa alttius oli kytkeytynyt MMR-geenien piilomutaatioihin (42 %) ja sukuihin, joissa alttiuden taustalla on jokin muu kuin MMR-geeni (58 %). Havaitsimme, että MMR-geenien mutaatiot usein johtavat vastaavan mRNA:n epävakauteen ja joskus epänormaaliin silmikointiin. Ilmiöitä voidaan hyödyntää mutaatiodiagnostiikassa. Mutaationegatiivisista FAP-suvuista 14 %:ssa altistuksen aiheutti APC-geenin toisen alleelin kokonainen tai osittainen häviäminen ja 24 %:ssa alttius kytkeytyi mRNA:n epätasaiseen ilmentymiseen. APC-geenin osuutta syöpäalttiuden synnyssä ei voitu poissulkea 52 %:ssa suvuista. MYH-geenin mutaatio tunnistettiin 7 %:ssa ja AXIN2-geenin mutaatio 3 %:ssa suvuista. Vaikea polypoosi, syövän varhainen kehittyminen ja suolen ulkopuoliset ilmentymät olivat yleisempiä suvuissa, joissa todettiin APC-geenin häviämä verrattuna epätasaisen mRNA:n ilmentymisen sukuihin. Geneettiseltä etiologialtaan tuntematomaksi jääneissä sekä erityisesti MYH- ja AXIN2-kytketyissä suvuissa tavattiin muita useammin epätyypillistä/lievempää polypoosia. Uruguaylaisista paksusuolisyöpätapauksista 2,6 % täytti HNPCC:n diagnostiset kriteerit ja 5,6 %:ssa oli kohonnut syöpäriski. Odotettua matalampi mutaatiofrekvenssi (25 %) uruguaylaisissa HNPCC-suvuissa viitannee muihin kuin MMR-geeneihin paksusuolisyöpäalttiuden taustalla ja väestön erilaiseen geneettiseen profiiliin paksusuolisyövälle altistumisessa. Lukuisten erilaisten geenivirheiden esiintyminen selittää syndroomien ilmentymisen vaihtelun ja vaikeuttaa geenidiagnostiikkaa. Perinnöllisten paksusuolisyöpäsukujen geneettisen taustan huolellinen selvittäminen mahdollistaa syöpäsukujen oireettomien/uusien jäsenien geneettisen testauksen periytyvän alttiuden varmentamiseksi tai poissulkemiseksi. Geneettisen alttiuden tunnistaminen mahdollistaa ennaltaehkäisevät kliiniset seulontatutkimukset, joiden avulla paksusuolisyöpään sairastuvuutta ja kuolleisuutta voidaan merkittävästi vähentää.