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Est-il fermement établi que les mutations sont suffisantes pour le cancer ?

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Il est évident pour les scientifiques que toutes les cellules cancéreuses ont des gènes mutés. Dis les mutations en général.

Mais cette preuve signifie condition nécessaire.

Mais qu'en est-il des conditions suffisantes ?

Est-il possible que les mutations soient nécessaires mais insuffisantes pour le cancer ?

C'est à dire. peut-être existe-t-il d'autres facteurs, qui sont probablement plus importants ?


L'acquisition de mutations (plus d'une) est l'étape nécessaire (et suffisante) sur la voie du cancer. L'opinion actuelle est que les cellules ont besoin de « coups multiples » pour se transformer complètement en une cellule cancéreuse. On l'appelle aussi l'hypothèse de Knudson, l'article original est ici.

Par exemple, les mélanocytes (les cellules pigmentaires du corps) qui acquièrent la mutation activatrice BRAF V600E (qui est une étape importante pour obtenir une cellule de mélanome, cette mutation se trouve dans environ 70% de tous les mélanomes) ne suffit pas à transformer la cellule. D'autres mutations sont nécessaires pour ce faire.

Parmi les choses importantes pour que les cellules deviennent malignes, il y a d'échapper aux mécanismes d'apoptose des cellules et aussi du système immunitaire. Les deux sont liés à la mutation, à l'inactivation ou au silence épigénétique des gènes, je dirais donc que les gènes sont la clé du cancer.

Pour de plus amples lectures, ces deux articles devraient être intéressants :


Une nouvelle étude ouvre la voie à un traitement du cancer rare qui cible les jeunes

Coupe transversale d'un foie humain normal (à gauche) et d'un autre atteint d'un carcinome fibrolamellaire.

Après des années de recherche rigoureuse, une équipe de scientifiques a identifié le moteur génétique qui entraîne une forme rare de cancer du foie. Les résultats offrent des cibles de choix pour les médicaments pour traiter la maladie généralement mortelle, le carcinome hépatocellulaire fibrolamellaire (FL-HCC), qui frappe principalement les adolescents et les jeunes adultes.

Sanford Simon, qui a mené la recherche à la tête du Laboratoire de biophysique cellulaire de l'Université Rockefeller, décrit le coupable comme un « gène chimérique », une mutation créée lorsque deux gènes fusionnent. Ces gènes sont normalement éloignés les uns des autres, séparés par quelque 400 000 paires de bases, les éléments constitutifs de l'ADN qui se combinent pour former des gènes.

Le gène chimérique, que le laboratoire de Simon a caractérisé pour la première fois il y a trois ans, a été trouvé chez chacun des centaines de patients FL-HCC testés pour la mutation.

Un mécanisme de la maladie révélé

Après avoir confirmé que le gène chimérique était une caractéristique de la maladie, Simon a entrepris d'explorer si et comment il pouvait causer ces tumeurs malignes. Il a travaillé avec Scott Lowe, un généticien du cancer au Memorial Sloan Kettering Cancer Center, pour développer un modèle murin de FL-HCC.

Dans un ouvrage publié cette semaine dans Actes de l'Académie nationale des sciences, les scientifiques ont utilisé l'édition de gènes CRISPR, un outil très précis pour manipuler l'ADN, pour générer des souris qui portent la délétion de 400 000 paires de bases et produisent le gène chimérique. Edward Kastenhuber, un étudiant diplômé du laboratoire de Lowe, a découvert que ces souris développent des tumeurs du foie qui imitent la biologie des tumeurs trouvées chez les humains atteints de FL-HCC, suggérant que la suppression est en elle-même suffisante pour provoquer le cancer - d'autres altérations ne sont pas nécessaires pour que les tumeurs se développent.

Cependant, cette expérience a laissé ouverte la question de savoir précisément comment la délétion stimule le cancer : en éliminant des gènes qui supprimeraient normalement la croissance des tumeurs, ou en introduisant le gène chimérique. Une autre expérience, dans laquelle des souris avec le gène fusionné mais sans délétion dans le génome ont développé des tumeurs, a prouvé que c'est la mutation, et non l'ADN manquant en tant que tel, qui provoque la maladie.

Le gène chimérique étant fermement établi comme le moteur de la maladie et ses mécanismes cellulaires définis, Simon et son équipe, dont Gadi Lalazar, du programme Clinical Scholars de Rockefeller, et l'étudiant diplômé David Requena, s'efforcent maintenant d'identifier des cibles potentielles pour les médicaments à traiter la maladie.

De nouveaux concepts pour la thérapie

Parmi ces cibles médicamenteuses se trouve une protéine produite à partir du gène fusionné qui appartient à une famille d'enzymes appelées kinases. Ces enzymes sont souvent mutées dans les cancers. "En fait", explique Simon, "certaines des thérapies anticancéreuses les plus efficaces disponibles, y compris Gleevec, agissent en ciblant des kinases spécifiques."

Les chercheurs ont montré que la perturbation de l'activité kinase du gène fusionné entravait la formation de tumeurs chez la souris, une découverte qui a renforcé leur confiance dans le fait que les agents visant à cibler cette activité ou ses conséquences pourraient être efficaces contre le FL-HCC.

L'équipe étudie également les effets du ciblage d'un certain nombre de systèmes de signalisation cellulaire qui ont déjà été impliqués dans d'autres cancers, et qui accélèrent la croissance tumorale lorsqu'ils deviennent hyperactifs chez les patients atteints de FL-HCC. Et ils utiliseront leur nouveau modèle de souris comme système pour tester l'efficacité de nouvelles thérapies avant de lancer des essais cliniques chez les patients.

Simon s'est intéressé pour la première fois au FL-HCC il y a neuf ans, lorsque sa fille de 12 ans, Elana, a été diagnostiquée avec la maladie. (Maintenant âgé de 21 ans, Elana est senior à Harvard et auteur principal de rapports antérieurs caractérisant la génomique de la maladie.) Il continue de relever le défi que présente le cancer et attribue les dernières avancées à une « incroyable tempête parfaite » d'avancées dans toutes les sciences, grâce à des décennies d'investissement public dans la recherche fondamentale.

"Voici un cancer où, il y a cinq ans, nous ne savions pas s'il s'agissait d'une maladie ou de plusieurs maladies regroupées", ajoute Simon. « Nous ne savions pas si c'était hérité ou si c'était dû à une mutation sporadique. Et maintenant, nous savons exactement quel est le moteur et comment il fonctionne, et nous pouvons commencer à concevoir des thérapies. »


Est-il fermement établi que les mutations sont suffisantes pour le cancer ? - La biologie

Chlamydia trachomatis est un agent pathogène humain qui est la principale cause de maladies sexuellement transmissibles bactériennes dans le monde.

Plus de 90 millions de nouveaux cas d'infections génitales surviennent chaque année. Environ 70 pour cent des femmes infectées par Chlamydia restent asymptomatiques et ces bactéries peuvent établir des infections chroniques pendant des mois, voire des années. Même lorsqu'il ne provoque aucun symptôme, Chlamydia peuvent endommager les organes reproducteurs d'une femme, mais les médicaments antibactériens standard s'avèrent de plus en plus inefficaces pour une éradication complète, car Chlamydia passe en mode persistant, conduisant à une infection chronique asymptomatique.

Des chercheurs du Max Planck Institute for Infection Biology à Berlin (MPIIB) montrent maintenant que Chlamydia les infections peuvent provoquer des mutations dans l'ADN de l'hôte en outrepassant les mécanismes normaux par lesquels leur hôte empêche la croissance non régulée de cellules génétiquement endommagées qui ouvrent la voie au développement du cancer.

En raison de leur mode de vie intracellulaire Chlamydia dépendent de diverses fonctions de la cellule hôte pour leur survie. Chlamydia manipule le mécanisme de la cellule hôte pour favoriser sa croissance, cependant les conséquences de telles altérations sur le devenir des cellules hôtes restent énigmatiques. Plus inquiétant encore est l'accumulation de preuves épidémiologiques qui relient Chlamydia infections avec le développement du cancer du col de l'utérus et de l'ovaire. Cindrilla Chumduri, Rajendra Kumar Gurumurthy et Thomas F. Meyer, chercheurs au Max Planck Institute for Infection Biology à Berlin, ont maintenant découvert que Chlamydia induit des effets durables sur le génome et l'épi-génome de leurs cellules hôtes. De tels changements sont de plus en plus impliqués dans le développement d'une gamme de cancers.

Chlamydia (vert) abritée à l'intérieur d'une cellule hôte humaine (rouge). Crédit : MPI pour Infection Biology/V. Brinkmann

L'équipe a trouvé des niveaux accrus de ruptures d'ADN dans Chlamydia-cellules infectées. Dans les cellules normales, selon l'étendue des dommages, les cellules se « suicident » ou activent la réparation par des complexes protéiques spéciaux dans un processus appelé la réponse aux dommages à l'ADN, qui rescelle les brins brisés d'ADN et s'assure que la séquence du code génétique a pas été modifié.

Surtout, dans Chlamydia-cellules infectées, la réponse aux dommages de l'ADN était altérée, entraînant une réparation sujette aux erreurs des cassures de l'ADN - une cause potentielle de mutations. Étonnamment, malgré la présence de dommages importants à l'ADN, Chlamydia les cellules infectées ont continué à proliférer, facilitées par des signaux pro-survie supplémentaires activés dans les cellules hôtes par Chlamydia.

Le revers de cette survie forcée des cellules endommagées est une tendance accrue à échapper aux mécanismes normaux qui éliminent les cellules porteuses de mutations qui pourraient conduire au cancer. L'équipe pense que cela pourrait être la première étape sur la voie de la cancérogenèse des cellules infectées, en raison d'une croissance cellulaire incontrôlée en présence d'une accumulation de dommages à l'ADN - la marque du cancer.

L'identification des infections à l'origine des cancers humains est importante car elle permettrait une prévention précoce de la cancérogenèse par la vaccination ou un traitement antibiotique. De telles stratégies préventives sont actuellement poursuivies avec succès contre les agents cancérigènes, le virus du papillome humain (VPH) et Helicobacter pylori, respectivement les agents étiologiques du cancer du col de l'utérus et de l'estomac. Cependant, de nombreuses étiologies du cancer d'origine infectieuse n'ont pas été fermement établies et, par conséquent, le traitement du cancer est généralement limité aux patients à un stade avancé et avec un diagnostic de cancer établi.

Le département du professeur Meyer au MPIBB poursuit donc avec vigueur plusieurs axes de recherche pour évaluer sans équivoque le lien entre infections bactériennes et cancer, en dehors du rôle cancérigène bien connu de H. pylori. L'article actuel de Chumduri et al. constitue une pièce importante de la mosaïque, corroborant un lien potentiel entre les ascendants féminins Chlamydia les infections et le cancer de l'ovaire en particulier.


Décrypter le code du cancer avec Watson Genomics

Depuis l'époque où les Égyptiens construisaient des pyramides, nous connaissons l'impact du cancer sur l'humanité. C'est la deuxième cause de décès aux États-Unis 1 , sur la base des données de 2010 à 2012, près de 40 pour cent des Américains la développeront au cours de leur vie, un homme sur quatre et une femme sur cinq risquent de mourir de la maladie 2 . Les présidents américains ont inscrit la lutte contre cette maladie à leurs agendas politiques en 1971, le président Richard Nixon a déclaré une « guerre contre le cancer » et le président Barack Obama a annoncé le Cancer Moonshot en janvier 2016, deux programmes conçus pour accélérer la recherche sur le cancer.

À mesure que nous en apprenions davantage sur les causes et la progression de cette maladie, l'aiguille des taux de survie des patients a lentement évolué. L'un des jalons clés dans la compréhension du cancer s'est produit au cours des dernières décennies, lorsqu'il a été fermement établi comme une maladie du génome (ce qui signifie qu'il est causé par des mutations de l'ADN). Cependant, l'hétérogénéité rampante de la maladie (c'est-à-dire la variation d'un patient à l'autre, d'un tissu à l'autre chez un même patient, et même au sein du même tissu d'un patient), complique la compréhension de la maladie et de son traitement, son diagnostic et sa prévention. Étant donné que l'incidence et la progression du cancer sont si mal comprises, cela pose d'énormes défis à l'interprétation du profil moléculaire d'un patient.

Bien que les complexités et les différences au sein même des patients individuels rendent la compréhension de la maladie plus difficile, les différences génomiques chez les individus sont également les distinctions mêmes qui peuvent potentiellement être utilisées pour un traitement spécifique au patient. Ces différences sont ce que nous espérons exploiter et exploiter avec Watson for Genomics.

Nos algorithmes de raisonnement prennent en compte les modèles existants (même ceux qui sont contradictoires) de la compréhension en constante évolution de la biologie du cancer. Travaillant main dans la main avec des sources de données structurées et non structurées, ces algorithmes peuvent fournir des informations sur les gènes à l'origine du cancer et suggérer des thérapies moléculairement ciblées à considérer par le médecin traitant sur une base patient par patient.

Watson for Genomics peut aider un médecin à faciliter des soins personnalisés aux patients. Ce concept ne fait que gagner du terrain auprès des médecins et des chercheurs. En 2015, le président Obama avait annoncé une autre initiative appelée Precision Medicine Initiative (PMI), favorisée notamment par la révolution génomique. Récemment, notre équipe de recherche a publié un article sur l'intersection entre PMI et Watson for Genomics, publié sur Cell.com/Trends/Cancer.

Collaboration avec le Broad Institute sur la résistance aux médicaments contre le cancer

Alors que le taux de survie des patients atteints de cancer s'est amélioré au cours des dernières décennies, de nombreux cancers finissent par réapparaître. L'une des causes de ceci est que le cancer devient résistant aux médicaments. La biologie de la résistance aux médicaments contre le cancer n'est pas entièrement comprise dans la communauté scientifique. Pourtant, l'impact de ces souches cancéreuses mutées est stupéfiant : chaque année aux États-Unis, près de 600 000 décès par cancer sont attribués à la résistance aux médicaments 3 . Aujourd'hui, on sait peu de choses sur la cause des mutations résistantes aux médicaments. C'est pourquoi, en partenariat avec le Broad Institute, nous espérons appliquer les calculs et les approches d'apprentissage automatique de Watson pour étudier et comprendre des milliers de tumeurs résistantes aux médicaments. Avec plus de 10 000 échantillons de patients ainsi que les résultats d'études de laboratoire, nous prévoyons de percer ce mystère grâce à la collecte de données moléculaires de grandes cohortes de patients, à des expériences de laboratoire soigneusement conçues sur des lignées cellulaires et à la puissance d'algorithmes sophistiqués.

En fin de compte, notre espoir est qu'une meilleure compréhension des fondements moléculaires de la résistance au traitement du cancer aidera à fournir aux chercheurs et aux cliniciens encore plus d'informations pour aider à relever ce défi majeur. Si Watson et le Broad Institute peuvent ensemble aider à découvrir de nouvelles connaissances sur cette question importante, nous serons d'autant plus proches de ce Moonshot partagé.


Facteurs codants et non codants du lymphome à cellules du manteau identifiés par séquençage de l'exome et du génome

Le lymphome à cellules du manteau (MCL) est un lymphome non hodgkinien (LNH) à cellules B rare qui est incurable avec les thérapies standard. Les facteurs génétiques de ce cancer n'ont pas été fermement établis et les caractéristiques connues pour contribuer aux différences d'évolution clinique restent limitées. Pour étendre notre compréhension des voies biologiques impliquées dans cette malignité, nous avons effectué une analyse génomique à grande échelle de MCL en utilisant les données de 51 exomes aux côtés de cohortes d'exomes précédemment publiées. Pour confirmer nos résultats, nous avons re-séquencé les gènes identifiés dans la cohorte de l'exome dans 212 tumeurs MCL, chacune ayant des données de suivi clinique. Nous avons confirmé l'association pronostique de TP53 et ENCOCHE1 mutations et nommer en outre deux gènes supplémentaires, EWSR1 et MEF2B, dont la mutation est respectivement associée à un mauvais et un bon pronostic. Notre séquençage a révélé de nouvelles mutations récurrentes, y compris un point chaud unique faux-sens dans MEF2B et un modèle de mutations non codantes entourant un seul exon du HNRNPH1 gène. Nous avons séquencé les génomes entiers de 34 MCL pour confirmer la nature focale de HNRNPH1 mutations. En utilisant les données RNA-seq de 110 de ces cas, nous avons identifié un rôle fonctionnel pour les non-codants récurrents HNRNPH1 mutations en perturbant un mécanisme de rétroaction autorégulatrice. Dans l'ensemble, nous avons identifié trois nouveaux gènes liés au MCL avec des rôles dans le trafic ou l'épissage de l'ARN, à savoir DAZAP1, EWSR1, et HNRNPH1. Prises ensemble, ces données impliquent fortement un rôle pour la régulation aberrante de l'épissage dans la pathobiologie du MCL.

Des protéines de liaison à l'ARN jouant un rôle dans la régulation de l'épissage alternatif, DAZAP1, EWSR1, HNRNPH1, sont fréquemment mutés dans le MCL

La majorité des récidives somatiques HNRNPH1 les mutations sont introniques et HNRNPH1 présente une autorégulation par épissage alternatif


Biomarqueurs prédictifs

Bien que le traitement du cancer colorectal repose encore principalement sur la résection chirurgicale de la tumeur primitive pour parvenir à une guérison, des progrès considérables dans le traitement médical du cancer colorectal de stade III et IV ont été réalisés au cours des 15 dernières années. Le traitement adjuvant du cancer colorectal de stade III est devenu plus efficace à mesure que le schéma thérapeutique standard est passé du 5-fluorouracile (5-FU) et de la leucovorine au 5-FU et à l'oxaliplatine ou à l'irinotécan84. De plus, le traitement des patients atteints d'un cancer colorectal de stade IV s'est élargi pour inclure des traitements ciblés (cetuximab, panitumumab, bevacizumab voir tableau 2) en plus du 5-FU, de l'oxaliplatine et de l'irinotécan. Avec l'identification de plusieurs agents efficaces pour le traitement du cancer colorectal, il est devenu nécessaire de disposer de marqueurs prédictifs pour sélectionner des schémas thérapeutiques optimaux pour les patients. Ceci est particulièrement applicable au cancer colorectal en raison de l'hétérogénéité de la réponse parmi les cancers du côlon et en raison de la toxicité et du coût des traitements médicaux. Le potentiel des altérations génétiques et épigénétiques en tant que marqueurs moléculaires prédictifs efficaces a reçu une attention considérable ces derniers temps et a conduit à l'utilisation de certains de ces marqueurs dans les soins de routine des patients atteints de cancer colorectal (tableau 5).

Les biomarqueurs du cancer colorectal comme prédicteurs de la sélection de médicaments

L'avènement de thérapies anticancéreuses qui ciblent des molécules et des voies spécifiques met en évidence le potentiel de lésions génétiques et épigénétiques sous-jacentes dans le cancer colorectal pour guider les décisions thérapeutiques personnalisées. Une démonstration claire du potentiel des gènes mutants pour diriger le traitement est celle du mutant KRAS et le traitement par cetuximab. Seulement ∼ 15 % des patients atteints d'un cancer colorectal métastatique répondent aux thérapies par anticorps monoclonaux (mAb) ciblant l'EGFR, ce qui a suscité des recherches intenses sur les mécanismes de résistance qui pourraient être secondaires à des altérations de la EGFR gène et/ou mutations dans les effecteurs en aval. Ces études ont produit un marqueur prédictif bien validé et extrêmement robuste (mutant KRAS) et plusieurs biomarqueurs plus prometteurs qui nécessitent une validation supplémentaire (mutant BRAF, PIK3CA et PTEN).85 Les efforts de recherche sont également axés sur l'identification des caractéristiques moléculaires du cancer colorectal qui prédisent la réponse à une chimiothérapie adjuvante avec des agents cytotoxiques : 5-FU, irinotécan et oxaliplatine.16 Dans cette section, nous discuterons des caractéristiques génétiques du cancer colorectal qui ont été évaluées pour un rôle dans le choix du traitement. Nous nous sommes principalement concentrés sur les mutations tumorales acquises comme marqueurs prédictifs, mais il est important de noter que les polymorphismes héréditaires (germinal) influencent également les effets de la chimiothérapie sur les cancers et le risque de toxicité médicamenteuse, en particulier dans le cas du 5-FU et de l'irinotécan ( commenté dans Walther et al16).

Prédicteurs de la réponse aux traitements mAb anti-EGFR

Les anticorps monoclonaux ciblés sur l'EGFR, le cetuximab (Erbitux) et le mAb entièrement humanisé panitumumab (Vectibix), se sont avérés efficaces chez les patients atteints de cancer colorectal métastatique à la fois en monothérapie et en association avec une chimiothérapie traditionnelle.86-88 Cependant, alors que ces traitements améliorent à la fois la SSP et la SG, ils ne sont efficaces que chez une minorité de patients atteints de cancer colorectal métastatique.85 Ces médicaments sont généralement bien tolérés, mais sont toujours associés à une morbidité liée au traitement, notamment des éruptions cutanées, des diarrhées et des nausées, et sont également coûteux . Pour mieux cibler le traitement par mAb anti-EGFR sur les patients les plus susceptibles d'en bénéficier, KRAS le statut de mutation et des marqueurs moléculaires supplémentaires de la résistance au cétuximab et au panitumumab ont été évalués de manière approfondie.5

KRAS est un biomarqueur prédictif précis

Les résultats de quatre grands essais randomisés de phase III ont établi sans équivoque que les patients atteints d'un cancer colorectal métastatique avec KRAS les mutations du codon 12 ou 13 ne bénéficient pas du traitement au cetuximab ou au panitumumab.4 89-91 Avant la publication de ces essais pivots, le lien entre KRAS le statut mutationnel et la réponse à l'AcM anti-EGFR étaient déjà fermement étayés par plusieurs études de moindre envergure,92-94, mais les données n'étaient pas suffisantes pour justifier des tests cliniques de routine. Les essais randomisés récemment publiés ont établi l'utilisation de KRAS l'analyse mutationnelle comme marqueur prédictif de la résistance à l'AcM anti-EGFR chez les patients atteints d'un cancer colorectal métastatique dans la plupart des contextes cliniques pertinents. Ces paramètres incluent l'utilisation du cetuximab ou du pantumimab en association avec une chimiothérapie cytotoxique conventionnelle (p. ex., 5-FU, FOLFOX ou FOLFIRI) comme traitement de première intention de la maladie métastatique,90 95 96 et en monothérapie chez les patients en rechute/réfractaires.

Une deuxième question pertinente liée au traitement par mAb anti-EGFR est de savoir si le mutant KRAS prédit une issue défavorable dans le cadre de ces traitements. Les RH rapportées étaient presque exactement de 1,0 sur un total de 348 KRAS-cancers mutants résistants à la chimiothérapie ou réfractaires traités par panitumumab89 ou cetuximab4 en monothérapie, confirmant l'absence de bénéfice, mais suggérant également l'absence d'effet néfaste du traitement par mAb anti-EGFR lié à la SSP ou à la SG dans cette population. En revanche, les RR rapportés étaient généralement supérieurs à 1,0 dans les études sur le cétuximab ou le panitumumab en traitement de première intention en association avec la chimiothérapie FOLFOX4 (fluorouracile, leucovorine et oxaliplatine) ou FOLFIRI (fluorouracile, leucovorine et irinotécan)85. Les résultats de l'OPUS (Oxaliplatine et Cetuximab dans le traitement de première intention du cancer colorectal métastatique) suggèrent en particulier qu'il peut être nocif d'ajouter des traitements mAb anti-EGFR au 5-FU, à la leukovorine et à l'oxaliplatine chez les patients atteints de KRAS-cancer colorectal métastatique mutant.90

Sur la base des preuves issues d'essais à grande échelle, les directives de pratique européennes et américaines recommandent ou exigent KRAS analyse mutationnelle sur le tissu tumoral du cancer colorectal avant le début du traitement par cetuximab ou panitumumab.1–3 L'autorité sanitaire européenne limite l'utilisation du panitumumab en monothérapie et du cetuximab en monothérapie ou en association aux patients atteints d'un cancer colorectal métastatique qui sont porteurs WT non muté KRAS dans les tumeurs primitives.1 L'American Society for Clinical Oncology a récemment publié un avis provisoire indiquant que « tous les patients atteints de carcinome colorectal métastatique qui sont candidats à un traitement par anticorps anti-EGFR devraient faire tester leurs tumeurs pour KRAS [codon 12 et 13] mutations… et [KRAS-mutant] les patients ne devraient pas recevoir de traitement par anticorps anti-EGFR ».3 De même, les directives du National Comprehensive Cancer Network (NCCN) exigent des preuves de WT KRAS avant le traitement au cétuximab ou au panitumumab dans tous les contextes de cancer colorectal métastatique.2

Malgré la valeur prédictive négative presque parfaite de mutant KRAS, ce n'est encore qu'une minorité (∼30%) des KRAS codon 12/13 patients WT qui répondent au traitement mAb anti-EGFR.85 Cela a conduit à des recherches sur des biomarqueurs supplémentaires qui pourraient prédire le manque d'avantages chez les personnes atteintes de tumeurs qui ont WT KRAS. Il est prouvé que de rares KRAS les mutations des codons 61 ou 146 (∼2 % des cancers colorectaux) se comportent de manière similaire aux mutations des codons 12/13,97 mais l'incorporation de ces mutations dans la pratique clinique de routine nécessitera l'analyse d'un plus grand groupe de patients. D'autres marqueurs prometteurs de la résistance aux mAb anti-EGFR sont BRAF mutation V600E, PIK3CA mutations et perte de l'expression de la protéine PTEN.5

BRAF: un autre prédicteur de la réponse mAb anti-EGFR ?

La justification biologique de BRAF Les mutations V600E en tant que biomarqueur supplémentaire de la résistance aux mAb anti-EGFR sont fortes : (1) BRAF est l'effecteur immédiat en aval de KRAS dans la voie de signalisation Ras/Raf/MAPK (figure 3) et (2) BRAF Les mutations activatrices de V600E sont à 100% mutuellement exclusives KRAS mutations dans le cancer colorectal, ce qui implique que l'activation de l'une ou l'autre protéine est suffisante pour la tumorigenèse du côlon. Prise en charge limitée des données existantes BRAF Les mutations V600E en tant que prédicteur négatif de la réponse au traitement par mAb anti-EGFR, conduisant à l'évolution de l'utilisation de BRAF test de mutation dans KRAS- Patients WT avant le traitement comme moyen de stratifier davantage les patients en répondeurs et non-répondeurs. Une analyse rétrospective a montré que 0/11 tumeurs avec mutant BRAF ont répondu au cetuximab ou au panitumumab contre 22/68 (32 %) des BRAF-WT/KRAS-Patients WT.98 Des résultats similaires ont été observés chez les patients traités par cetuximab plus irinotécan. Aucun des patients atteints de tumeurs avec mutant BRAF (n=13) ont répondu par rapport à 24/74 (32 %) patients atteints de tumeurs avec BRAF-WT/KRAS-WT.97 Ces résultats ont été corroborés par les travaux présentés lors des réunions annuelles 2009 de l'American Association of Cancer Research et de l'American Society of Clinical Oncology,85 bien que toutes les études n'aient pas trouvé une relation aussi solide entre BRAF Statut mutationnel V600E et réponse en anticorps anti-EGFR.82 99 BRAF les mutations semblent également être associées à un plus mauvais pronostic indépendamment du traitement, ce qui peut fausser l'évaluation de son rôle en tant que marqueur prédictif de la réponse aux traitements dirigés contre l'EGFR.82 99 Malgré les données actuellement limitées et l'absence de consensus complet, il est probable cette BRAF le statut de mutation a un rôle dans les décisions de traitement par mAb anti-EGFR et sera bientôt adopté dans la planification du traitement par cetuximab et panitumumab.

Activation de la voie PI3K et résistance aux mAb anti-EGFR

Lésions moléculaires dans la voie PI3K, qui dans le cancer colorectal sont principalement des mutations dans PIK3CA et la perte de l'expression de la protéine PTEN, ont été proposés comme marqueurs supplémentaires de résistance à l'Acm anti-EGFR car la voie PI3K est également stimulée par l'EGFR.85 Cependant, la relation entre les altérations oncogènes de la signalisation PI3K et la réponse au cetuximab ou au panitumumab est beaucoup moins claire que cela. de KRAS et BRAF mutations. Dans plusieurs petites études publiées à ce jour, PIK3CA des mutations ou une perte de PTEN ont été associées à un manque de réponse au cétuximab.64 100-102 Les deux PIK3CA les mutations et la perte de PTEN peuvent coexister avec KRAS ou BRAF mutations, ce qui affaiblit la justification biologique de l'activation de cette voie en tant que prédicteur absolu de la réponse thérapeutique mAb anti-EGFR. Néanmoins, le reste des preuves indique un rôle prédictif probable des événements moléculaires qui activent la voie PI3K en tant que marqueurs prédictifs négatifs pour le traitement à base d'anticorps monoclonaux EGFR. En fait, il existe des données modestes démontrant que lorsque PIK3CA les mutations et la perte d'expression de PTEN sont associées à KRAS et BRAF l'analyse mutationnelle, jusqu'à 70 % des patients peu susceptibles de répondre au cétuximab ou au panitumumab peuvent être identifiés.85 102 Cette observation a conduit à l'idée que le cancer du côlon peut être classé comme les cancers du sein (par exemple, les cancers du sein triple-négatifs) , et ces cancers ont été qualifiés de « quadruple-négatifs » pour les patients qui ne présentent aucune altération de l'un de ces quatre biomarqueurs.85 102 Cependant, à l'heure actuelle, d'autres études sont nécessaires pour déterminer si les mutants PIK3CA ou la perte de PTEN doit être intégrée à la pratique clinique.

EGFR mutations et amplification

Le biomarqueur candidat le plus évident pour la résistance aux anticorps qui ciblent l'EGFR est le EGFR gène lui-même. Les premières études axées sur la surexpression de l'EGFR évaluée par immunohistochimie n'ont pas montré de relation cohérente avec la réponse au traitement, en partie à cause du manque de standardisation du test, qui était basé soit sur l'immunocoloration, l'hybridation fluorescente in situ (FISH) ou la RT-PCR quantitative , et la variabilité interobservateur inhérente à la technique103. EGFR l'amplification génique est plus prometteuse pour être un biomarqueur prédictif, mais a également été confrontée à des défis techniques qui limitent l'interprétation des données existantes, telles que la dilution de l'ADN tumoral avec de l'ADN WT dans les tests basés sur la PCR, et le manque de traitement et de notation cohérents des tissus dans les tests FISH.5 Des mutations activatrices dans le domaine catalytique de l'EGFR sont fréquemment observées dans le cancer du poumon et sont associées à une sensibilité aux inhibiteurs de la tyrosine kinase anti-EGFR, mais ces mutations sont assez rares dans le cancer colorectal.5 Ainsi, l'EGFR ne semble pas probable. être un marqueur prédictif cliniquement utile pour la thérapie par anticorps monoclonaux anti-EGFR. De plus, bien que des études préliminaires aient montré que les ligands de l'EGFR, l'amphiréguline et l'épiréguline, sont surexprimés dans le cancer colorectal et peuvent prédire la réponse au cetuximab, le manque de standardisation des tests et des études démontrant de manière reproductible le même effet ont empêché l'utilisation des niveaux d'expression de l'amphiréguline et de l'épiréguline. comme biomarqueurs cliniques pour orienter le traitement avec les AcM EGFR58.

Marqueurs moléculaires prédictifs de la réponse au 5-FU, à l'irinotécan et à l'oxaliplatine

Actuellement, les biomarqueurs tumoraux les plus prometteurs pour guider la chimiothérapie adjuvante avec des médicaments conventionnels chez les patients atteints de cancer colorectal comprennent le MSI et la 18qLOH.

Les schémas thérapeutiques à base de 5-FU se sont avérés inefficaces, voire préjudiciables pour les patients atteints de tumeurs MSI.28 104 La preuve qu'un système MMR fonctionnel est nécessaire pour l'effet cytotoxique du fluorouracile fournit une justification biologique plausible de la résistance au 5-FU dans Tumeurs MSI.17 27 Cependant, la découverte de la résistance au 5-FU dans le cancer colorectal MSI n'est pas uniforme et peut varier selon le stade de la tumeur.105 106 Un essai randomisé de phase III en cours portant sur des patients atteints d'un cancer colorectal de stade II complètement réséqué (NCT00217737) évaluer de manière prospective le rôle du MSI dans la prédiction de la réponse à la chimiothérapie adjuvante dans les cancers localisés.16

Les tumeurs MSI semblent être plus sensibles à la chimiothérapie adjuvante à base d'irinotécan.26 Les résultats récemment publiés d'un grand essai randomisé sur le cancer colorectal de stade III ont démontré une amélioration des résultats (à la fois de la SSP et de la SG) chez les patients atteints de LMS traités avec un régime contenant de l'irinotécan qui comprenait 5 -FU par rapport au 5-FU/luekovorine seul.107 À la lumière des résultats antérieurs de l'étude CALGB 98303 montrant aucun avantage de l'ajout d'irinotécan au 5-FU comme traitement adjuvant chez des patients non sélectionnés atteints d'un cancer colorectal de stade III, la conclusion selon laquelle le MSI est un biomarqueur prédictif de l'irinotécan suggère que le MSI pourrait être utile pour ajuster le traitement adjuvant chez les patients atteints d'un cancer colorectal.108 La réplication de ces résultats dans des études indépendantes est nécessaire pour valider le statut MSI en tant que critère d'inclusion pour la chimiothérapie adjuvante à base d'irinotécan. Actuellement, ni le Groupe européen sur les marqueurs tumoraux ni l'American Society of Clinical Oncology n'ont de recommandations sur l'utilisation du MSI pour guider les traitements chez les patients atteints d'un cancer colorectal de stade II ou III.

Une question importante à considérer en ce qui concerne le MSI est que la majorité des cancers colorectaux qui ont MSI sont des cancers colorectaux sporadiques qui ont inactivé le MLH1 gène par méthylation aberrante du promoteur. La majorité de ces tumeurs MSI sporadiques peuvent également être classées comme des cancers CIMP. On ne sait pas si les associations observées entre les effets du 5-FU et de l'irinotécan dans les tumeurs MSI sporadiques s'appliquent également aux tumeurs MSI qui surviennent dans le cadre du syndrome de Lynch.

Perte de 18q

La perte de 18q a été associée à une réponse indésirable à la chimiothérapie adjuvante à base de 5-FU.52 109 Il existe des preuves que cet effet est dû à la perte du SMAD4 gène situé dans la région délétée 18q21, bien que cela reste à déterminer avec des études plus définitives.51 52 Un certain nombre d'essais cliniques en cours évaluent la valeur prédictive de la 18qLOH et du statut MSI pour le traitement du cancer du côlon. Il s'agit notamment d'un essai ECOG de patients atteints d'un cancer colorectal de stade II traités par 5-FU, oxaliplatine et bevacizumab (NCT00217737), un essai chez des patients traités par olaparib pour une maladie métastatique (NCT00912743), ainsi qu'une analyse rétrospective évaluant les MSI et 18qLOH in patients with colorectal cancer (stage II or III) treated with 5-FU or 5-FU and irinotecan (CLB-9581 or CLB-89803).

Topoisomerase 1 (Topo1)

In a large randomised trial that compared 5-FU alone with 5-FU + irinotecan and 5-FU + oxaliplatin in advanced colorectal cancer, higher expression of Topo1 measured by immunohistochemistry was significantly correlated with responsiveness to irinotecan.110 Conversely, cancers with low Topo1 expression (602/1269 47%) did not appear to benefit from the addition of irinotecan (HR 0.98 95% CI 0.78 to 1.22). Irinotecan is a Topo1 inhibitor thus the level of Topo1 expression has a clear biological rationale as a biomarker for predicting irinotecan response. Replication of these initial results in multiple independent studies is required before Topo1 should be considered for use as a predictive marker.

Polymorphisms and their role as molecular markers for colorectal cancer

We emphasise again that germline polymorphisms that alter pharmacokinetics and pharmacodynamics of adjuvant chemotherapy are also potential biomarkers for guiding treatment selection. For example, alterations in thymidylate synthetase and dehydropyrimidine dehydrogenase have been extensively studied in relation to 5-FU response, and look promising. However, very few of these polymorphisms have been thoroughly validated and so the majority are not ready to be used clinically.111 112 One exception to this generalisation is a homozygous polymorphism that reduces the activity of UDP-glucuronosyltransferase (UGT1A1, an enzyme that detoxifies irinotecan), which is associated with a dose-related increased incidence of irinotecan toxicity.113 114 This has led to a commercial UGT1A1 genotyping test that was approved by the Food and Drug Administration in 2005 to help guide irinotecan dosing.


Spherical Cancer Models in Tumor Biology 1

Three-dimensional (3D) in vitro models have been used in cancer research as an intermediate model between in vitro cancer cell line cultures and in vivo tumor. Spherical cancer models represent major 3D in vitro models that have been described over the past 4 decades. These models have gained popularity in cancer stem cell research using tumorospheres. Thus, it is crucial to define and clarify the different spherical cancer models thus far described. Here, we focus on in vitro multicellular spheres used in cancer research. All these spherelike structures are characterized by their well-rounded shape, the presence of cancer cells, and their capacity to be maintained as free-floating cultures. We propose a rational classification of the four most commonly used spherical cancer models in cancer research based on culture methods for obtaining them and on subsequent differences in sphere biology: the multicellular tumor spheroid model, first described in the early 70s and obtained by culture of cancer cell lines under nonadherent conditions tumorospheres, a model of cancer stem cell expansion established in a serum-free medium supplemented with growth factors tissue-derived tumor spheres et organotypic multicellular spheroids, obtained by tumor tissue mechanical dissociation and cutting. In addition, we describe their applications to and interest in cancer research in particular, we describe their contribution to chemoresistance, radioresistance, tumorigenicity, and invasion and migration studies. Although these models share a common 3D conformation, each displays its own intrinsic properties. Therefore, the most relevant spherical cancer model must be carefully selected, as a function of the study aim and cancer type.

Work of the laboratory on spheres is supported by a Genevieve and Jean-Paul Driot Transformative Research Grant , a Philippe, Stéphanie and Laurent Bloch Cancer Research Grant , a Hassan Hachem Translational Medicine Grant , a Sally Paget-Brown Translational Research Grant , the Institut National du Cancer and Cancéropôle Ile de France (COLOMETASTEM grant), and GEFLUC (Grant 5/188).


Méthodes

Collection of human pancreatic cancer specimens

We analyzed formalin-fixed, paraffin-embedded (FFPE) pancreatic tissue and pancreatic juice samples collected from 21 patients diagnosed with PDAC (Table 1). All cases (48% males, mean age: 68 years) had undergone resection of a pancreatic head tumor by the Whipple procedure at Haukeland University Hospital, Bergen, Norway between 2006 and 2016. After transection of the pancreas, the juice sample was collected by cannulating the distal, dilated duct. The sample was immediately aliquoted and stored at − 80 °C until use. For confirmation of the PDAC diagnosis, routine pathology reports were reviewed and tumor sections re-examined by a pathologist experienced in gastroenterological diseases. The study was approved by the Research Ethics Committee of Western Norway and written consent was obtained from the patients.

DNA isolation and quantification

Routine hematoxylin and eosin (H&E)-stained sections from FFPE pancreatic tumor samples were assessed for tumor cellularity by a pathologist. Areas enriched for tumor cells were identified, followed by scraping off these areas from three unstained, parallel 10-μm sections. As quality control, a final parallel 5-μm section was made from the tissue block, H&E-stained and compared with the original H&E section on which the diagnosis was based.

Tumor DNA was extracted using the QIAamp DNA FFPE Tissue kit (Qiagen) according to the manufacturer’s instructions with the following modifications to obtain higher DNA yield: Lysis of tissue was performed with 40 μl proteinase K solution per sample with overnight incubation at 56 °C. An additional volume of 30 μl proteinase K was then added and the sample further incubated at 56 °C for 2–4 h. DNA from pancreatic juice was extracted using the QIAamp DNA Investigator kit (Qiagen) as described by the manufacturer. DNA samples extracted from both specimen types were eluted in Buffer ATE provided in the kits and stored at − 20 °C until use. DNA concentration was determined on the Qubit V 3.0 fluorometer using the Qubit dsDNA BR Assay kit (Thermo Fisher Scientific).

PCR amplification and sanger sequencing

Sequences of primers used for PCR amplification of KRAS exons 2 and 3, TP53 exons 5–10 and BRAF exon 15 are listed in (Additional file 1: Table S1). Identical primers were used for subsequent Sanger sequencing unless otherwise specified. In general, PCR reactions were run in a total volume of 25 μl with 0.3 μM of each primer and 2 μl purified DNA using the Multiplex PCR mix (Qiagen). Q-solution from the kit was added to all reactions except for KRAS exon 2. The following PCR program was generally used for amplification: 95 °C for 15 min 38 cycles of 94 °C for 1 min, Tm for 90 s and 72 °C for 90 s ending with 72 °C for 10 min. Tm is the annealing temperature listed in (Additional file 1: Table S1). For amplification of TP53 exons 8 and 10, touch-down PCR was performed for the first 20 three-step cycles with the annealing step decreasing from 60 °C at 0.2 °C/cycle until Tm was reached and then maintained for another 20 three-step cycles. PCR products were cleaned up enzymatically using the Illustra ExoProStar 1-step reagent (GE Healthcare) and sequenced in both directions. A sequencing mix of 10 μl in total with 0.2 μM primer was set up using the BigDye Terminator Cycle Sequencing kit, Version 1.1 (Applied Biosystems). The following incubation program was used: 96 °C for 1 min 25 cycles of 96 °C for 6 s, 57 °C for 3 s and 60 °C for 4 min. Reactions were cleaned up with the BigDye XTerminator Purification kit and analyzed on the 3500xL Genetic Analyzer (both Applied Biosystems).

Deep sequencing and data analysis

Amplicon-based targeted sequencing libraries were generated from 5 to 20 ng DNA using the TruSight Tumor 15 kit (Illumina) according to the manufacturer’s guide. This kit contains two separate primer pools to amplify, by multiplex-PCR, the hotspot or coding regions of KRAS, TP53 and 13 other genes frequently mutated in solid tumors (Additional file 2: Table S2). Barcoded libraries were purified using magnetic beads provided in the kit. Each library was quantified using the Qubit dsDNA assay and checked for quality by agarose gel electrophoresis. Samples were pooled and paired-end sequenced on an Illumina MiSeq or MiniSeq sequencer, with the PhiX control (Illumina) included in each run. Bioinformatic analysis of the sequencing reads, including alignment to the hg19/GRCh37 human reference sequence and variant calling, was performed using the TruSight Tumor 15 pipeline as described in the TruSight Tumor 15 v1.0 Base Space App Guide [15]. Variants were filtered out by the pipeline before further evaluation when 1) the variant allele frequency (VAF) was < 3.0% 2) the read depth at the variant position was <500x 3) the quality score of the variant was < 30 4) there was a significant strand bias, or 5) there was an indel occurring within a homopolymer region.

Variants were annotated using the software VariantStudio (Illumina). Synonymous variants were not investigated further, and neither were variants reported with an allele frequency ≥ 1% in the European or general population based on reference databases including the 1000 Genomes Project, Exome Aggregation Consortium (ExAC) and Genome Aggregation Database (gnomAD). InterVar [16] was used to aid interpretation of potential pathogenicity of variants with reference to the COSMIC and IARC TP53 cancer mutation databases, and to prediction tools such as SIFT [17] and PolyPhen [18]. Variants were classified in accordance with the American College of Medical Genetics and Genomics guidelines [19]. Variants classified as pathogenic (class 5), likely pathogenic (class 4), and of uncertain significance (class 3) were reported if listed in COSMIC. A detailed interpretation is given in (Additional file 3: Table S3). For each identified variant, a percentage VAF was given to denote the variant allele prevalence among the total number of reads at the variant position. All reported variants were visually examined using the Integrative Genomics Viewer (IGV 2.4) [20]. Across all samples, KRAS codons 12, 13 and 61 were manually evaluated using the IGV for potential low-abundance variants (0.2% ≤ VAF < 3.0%). We also manually examined the TP53 loci in the tumor-juice specimen pairs when a mutation was detected bioinformatically in either one of the samples. The low-frequency variants are specified in red text in Tables 2, 3 and 4.

PNA clamp real-time PCR assay

Peptide nucleic acid (PNA) clamp real-time PCR was performed for independent detection of KRAS exon 2 mutations in DNA from pancreatic juice (5 μl) as previously described [21]. This method allows detection of KRAS codon 12/13 mutations with a sensitivity reaching 1 mutated allele per 10 4 normal copies [22]. Duplicate reactions were run for each sample on the Mx300P real-time PCR instrument (Stratagene/Agilent), including also positive and negative controls. The PNA-clamped PCR products from samples with an amplification signal for both duplicate reactions were further analyzed by Sanger sequencing as described above, using a KRAS exon 2 forward primer designed for sequencing of the PNA-clamped products (Additional file 1: Table S1).

Analyses statistiques

All statistical analyses were conducted in R version 3.5.0 using RStudio version 1.1.423. Le pack R MXM was used to perform a permutation test for Pearson’s correlation with 1 million permutations to account for the small sample size, with the original p-value from a student’s t-distribution reported as well as the empirical p-value from the permutation test. The Mann-Whitney U test was used to assess the difference in the ctDNA level between the cases with a TP53 mutation detected only in the tumor and the cases with the same TP53 mutation detected in both the tumor and the juice samples.


These authors contributed equally: Noushin Niknafs, Yi Zhong.

Affiliations

Department of Biomedical Engineering, Institute for Computational Medicine, Johns Hopkins University, Baltimore, MD, 21218, USA

Noushin Niknafs, Melody Xiaoshan Shao, April Lo & Rachel Karchin

Sloan Kettering Institute, Memorial Sloan Kettering Cancer Center, New York, NY, 10065, USA

Yi Zhong, Lance Zhang & Alvin Makohon-Moore

Human Oncology and Pathogenesis Program, Memorial Sloan Kettering Cancer Center, New York, NY, 10065, USA

Yi Zhong, Lance Zhang, Alvin Makohon-Moore & Christine A. Iacobuzio-Donahue

Department of Surgery, Memorial Sloan Kettering Cancer Center, New York, NY, 10065, USA

Department of Pathology, Memorial Sloan Kettering Cancer Center, New York, NY, 10065, USA

Christine A. Iacobuzio-Donahue

David M. Rubenstein Center for Pancreatic Cancer Research, Memorial Sloan Kettering Cancer Center, New York, NY, 10065, USA

Christine A. Iacobuzio-Donahue

Department of Oncology, Cancer Biology Program, Johns Hopkins Medical Institutions, Baltimore, MD, 21287, USA


Cancer's cure is all about the trees

Should we classify cancers by their tissue of origin, or their mutation of origin?.

T he recent publication of a very promising phase 3 clinical trial of a small molecule, vemurafenib, for the treatment of metastatic melanoma ushers in the one of the first new drug treatments for this condition since the introduction of interferon-based therapy decades earlier (N Engl J Med. 2011364:2507-16). Though probably not as effective as imatinib (Gleevec) for chronic myelogenous leukemia, this new drug provides a solid treatment foothold on a condition that has been relentlessly difficult to treat.

The vemurafenib example adds to a growing list of targeted cancer therapeutics with higher efficacies and often much lower toxicities than currently used medications. These advances have depended on a clear understanding of the molecular pathogenesis of cancer, rooted in knowledge of the genetic derangements underpinning each tumor type. This leads to the question of whether we should classify cancers by their tissue of origin, or their mutation of origin. Which diagnostic tree is the better example?

In this case, the molecular defect that vemurafenib targets is a mutated form of BRAF, a serine-threonine protein kinase that plays a role in cell signaling. From 40% to 60% of melanomas have defects in this pathway, and about 90% of those with defects harbor a mutation that results in a single amino acid substitution (V600E). Inhibition of the function of the mutant protein blocks cancer cell proliferation in vitro, and enhances overall survival and progression-free survival at six months over standard care in humans. It seems highly likely that testing for the BRAF mutation in cases of melanoma will become part of routine care.

Analogous to the story of imatinib, which has proven to be a treatment for not only chronic myelogenous leukemia but gastrointestinal stromal tumors, inhibition of BRAF V600E may be important for the treatment of other types of tumors about 7% to 8% of other cancers harbor BRAF variations. A remarkable finding recently showed that 47 of 47 cases of hairy-cell leukemia (HCL) tested harbored the BRAF V600E mutation, and that vemurafenib inhibited kinase activity in HCL cells in vitro (N Anglais J Med. 2011364:2305-15). It seems likely that clinical trials are already being planned or are underway. A host of other cancers, such as papillary thyroid cancer, are known to harbor BRAF mutations very likely this story will have additional chapters.

The BRAF V600E experience to date provides powerful support for the value of learning as much as possible about a diversity of cancer genomes as rapidly as possible. Efforts like the Cancer Genome Atlas are striving to do just that. Very likely, there will be other examples of novel therapeutics that can be brought to bear where few good treatment options have previously existed for tumors with similar mutational spectrums. Comprehensive catalogs of the mutations present in different tumors can be leveraged to ensure that the maximal mileage from costly drug development programs is achieved.

Additionally, it seems reasonable to consider building the necessary clinical infrastructure to sequence tumors from patients presenting for routine clinical care with selected cancers, even at today's cost of $10,000 to $20,000. Having the ability to rapidly identify individuals from a large population base who might enter therapeutic trials could accelerate the accumulation of evidence required to move an experimental approach to standard of care status.

Finally, it is very interesting to consider how these types of discoveries may upend thinking about cancer classification. Does tissue of origin matter less than spectrum of mutation to prognosis and treatment?

Traditionally, cancers have been thought of by system or organ of origin (e.g., he has leukemia, she has breast cancer). This approach dates back to the Egyptians' and Greeks' first pictographic or written descriptions of tumors and where they arose on or in the human body. Little progress in classifying tumors was made beyond physical exam and gross anatomic observation until the end of the 19th century. At that time the cellular basis of cancer was firmly established, and the tumor origin could be refined by cell type. It became possible to determine that a liver lesion represented a metastatic melanoma rather than a hepatocellular carcinoma. Special staining in the form of immunohistochemistry came into use in the mid 20th century, further refining the ability to determine tissue of origin. Later, international guidelines for tumor classification were developed (see World Health Organization) . Over the last several decades a succession of increasingly sophisticated molecular techniques such as expression profiling, including microRNA expression, have provided ever keener tools to refine tissue of origin. World Health Organization guidelines have been modified to reflect these advances, but remain organized around tissue of origin.

However, consider the extant overlap in BRAF mutations between melanoma and hairy-cell leukemia. It seems unlikely that, a priori, pathologists would have grouped these tumors together using any previous anatomic classification scheme. Perhaps the approach of classifying tumors by tissue of origin that's been taught to medical students over the last two millennium, should be replaced by classification by mutation of origin. Such upending of classification schemes by DNA sequence has already rippled through organismal biology perhaps biomedicine is next. The genome can be a very humbling teacher indeed.

W. Gregory Feero, MD, PhD, a family physician with a doctorate in human genetics, is Special Advisor to the Director of the National Human Genome Research Institute (NHGRI) and faculty at the Maine-Dartmouth Family Medicine Residency Program (MDFPR). The opinions in this column are his own and not necessarily those of the organizations. This column ran previously in ACP Internist.