TGFβI gene promoter methylation as a biomarker of resistance to anti-HER2 therapies in HER2-positive breast cancer

Abstract

ENG- HER2 positive breast cancer represents approximately 15-20% of breast cancer and it is associated with higher grade, more aggressive phenotype and worse prognosis. The prognosis of these patients has dramatically changed since the discovery of anti-HER2 therapies. Despite the efficacy of anti-HER2 agents, some patients do not respond to treatment, while others will eventually progress. Understanding the molecular mechanisms of anti-HER2 drug resistance are crucial to identifying patients that fail to respond to the therapy upfront and help design more optimal treatment strategies. Tumorigenesis is a multistep process resulting from the accumulation of genetic alterations but epigenetic alterations also play an important role in cancer development. Tumour biomarkers may be used for determining prognosis and predicting therapeutic response. Taking the previous in vitro results from a preclinical study, our goal was to determine whether the presence of the TGFβI promoter CpG hypermethylation in trastuzumab resistance model also occurs in HER2+ breast cancer patients suggesting a potential biomarker of resistance. This would determine if this could be a factor to discriminate between responders from non-responders and contribute to patient stratification and personalised treatment. Furthermore, analyses of methylation information in international public datasets has been made in order to compare them with our results. Our cohort included 96 patients diagnosed with HER2+ BC treated from 2016 to 2022 in the Girona health care region treated with neoadjuvant chemotherapy followed by trastuzumab +/- pertuzumab. A total of samples from 77 patients could be retrospectively evaluated. Among those, 44 were from responder patients (pretreatment samples) whereas 33 were paired samples from non-responder patients (pretreatment and posttreatment samples). Clinical, histopathological features and survival outcomes were obtained for each patient. Methylation levels in pretreatment samples from responders and non-responders were analysed by bisulfite pyrosequencing and it was also evaluated in posttreatment samples of non-responder patients. A bioinformatic analysis has been carried out with the data available in public data repositories (TCGA and Metabric). Regarding the comparison of epigenetic analyses of the pretreatment methylation levels in responders and non-responders, no statistically significant differences were observed, but results were numerically relevant. Mean methylation levels of the pretreatment and posttreatment samples within the group of non-responders were also compared without statistically significant differences. Promoter hypermethylation of TGFβI as an individual parameter does not allow to differentiate whether an individual will be a responder or a non-responder. From the perspective of clinicopathological factors, ER positivity and Ki67 levels below 20% are predictors of non-response. From public tumour datasets, age has been the only clinical variable associated with methylation

CAT- El càncer de mama HER2 positiu representa aproximadament el 15-20% dels càncers de mama i s’associa amb un fenotip més agressiu i un pitjor pronòstic. Des del descobriment de les teràpies anti-HER2 el pronòstic d’aquestes pacients ha canviat dràsticament. Malgrat l’eficàcia dels fàrmacs anti-HER2, algunes pacients no responen al tractament mentre d’altres acabaran progressant. Entendre els mecanismes moleculars de resistència als fàrmacs anti-HER2 és de vital importància per identificar aquelles pacients que respondran de les que no i així ajudar a dissenyar estratègies de tractament més òptimes. La tumorogènesi és un procés de diversos passos que resulta de l’acumulació d’alteracions genètiques però se sap que les alteracions epigenètiques també tenen un paper important en el desenvolupament del càncer. Els biomarcadors són últils per determinar el pronòstic i predir la resposta terapèutica. Degut als resultats obtinguts prèviament in vitro en un estudi preclínic, l’objectiu d’aquesta tesi és determinar si la presència de la hipermetilació del promotor de TGFβI pot actuar com a biomarcador en pacients amb càncer de mama HER2+ per poder discriminar pacients responedores de les no responedores i així contribuir a un tractament més personalitzat. A més, s’han analitzat la informació de metilació dels respositoris de dades públiques tumorals per veure si era comparable amb la nostra cohort. Inicialment la cohort incloïa 96 pacients diagnosticades de càncer de mama HER2+ tractades des del 2016 al 2022 a la regió sanitària de Girona amb quimioteràpia neoadjuvant seguida de trastuzumab +/- pertuzumab. Finalment es van poder avaluar 77 pacients. Entre aquestes, 44 eres respondores (mostres prèvies al tractament) mentre que 33 eren no responedores (mostres aparellades pretractament i posttractament). Es van recollir característiques clinico-patològiques i de supervivència de cada pacient. Es van analitzar i comparar els nivells de metilació del promotor de TGFβI en mostres pretractament de pacients responedores i no responedores mitjançant un anàlisi de piroseqüenciació així com els nivells de metilació de les mostres pre i posttractament de les pacients no responedores. Finalment es va realitzar un anàlisi bioinformàtic amb dades disponibles a les bases de dades tumorals públiques (TCGA i Metabric). Pel que fa als resultats epigenètics dels nivells de metilació pretractament tant de les pacients responedores com de les no-responedores, no es van observar diferències estadísticament significatives però els resultats van ser numèricament rellevants. També es van comparar els nivells de metilació de les mostres pre i posttractament de les pacients no responedores sense trobar diferències estadísticament significatives. La hipermetilació del promotor del gen TGFβI com a paràmetre individual no permet diferenciar si un individu respondrà o no al tractament. Des de la perspectiva dels factors clinico-patològics, la positivitat del receptor d’estrògens i els nivell de Ki67 inferiors al 20% són factors predictors de no resposta. L'única variable extreta de les bases de dades públiques associada a la metilació ha estat l’edat