1. Colon Cancer can be prevented Early detection improves prognosis
Multitarget Stool DNA Testing for CRC Screening (NEJM )
Aspirin reduced risk for CRC - CAPP1, 2, 3..
Normal epithelium
Adenoma
Carcinoma
Metastases
מרכז כזה חשוב מכיוון שסרטן המעי ניתן למניעה. התפתחות סרטן המעי היא תהליך רב שלבי, שלוקח זמן. את הפוליפים ניתן להסיר אם רק יודעים עליהם, ויש גם משמעות ברורה לאבחון מוקדם. גם תחום הסקריניניג והמניעה, משתפר ומתרחב. סקרינינג באמצעות דנא בצואה - זו כותרת מהניואנגלנד מהשבוע, וכל סוגית האספירין., ארחיב על כך מעט בהמשך.
Multistep process
Cancer Hub 3/2014 1

2. All tumors are ‘genetic’
Chromosomal instability (CIN).
Microsatellite instability (MSI).
מעט על הבסיס הגנטי שח HNPCC: ממאירויות על רקע HNPCC מתבטאות בחוסר יציבות גנומית של מיקרוסטליטים (רצפי לויין), הנובעת מפגם באחד הגנים של מערכת ה MMR,

3. <20% of tumors are inherited
מעט על הבסיס הגנטי שח HNPCC: ממאירויות על רקע HNPCC מתבטאות בחוסר יציבות גנומית של מיקרוסטליטים (רצפי לויין), הנובעת מפגם באחד הגנים של מערכת ה MMR,

4. Inherited CRC
A relatively large number of monogenic syndromes associated with a high lifetime risk of CRC.
Normal epithelium
Carcinoma
Metastases
Adenoma
המרכיב התורשתי משמעותי יותר בסרטן המעי. יחסית, התסמונות המונוגניות נפוצות יותר 4

5. 2004 - Inherited CRC HNPCC FAP (APC) Rare Polyposis Syndromes
כשתהחלנו ב המפה נראתה כך. מבין המצבים התורשתיים ידענו על הנפסס, פאפ ושלש תסמונות פוליפוזיס נדירות
Rare Polyposis Syndromes
Cowden's disease (PTEN)
PJS (STK11)
JPS (SMAD4, BMPR1A)
Adapted from Burt RW et al. Prevention and Early Detection of CRC. 1996
Cancer Hub 3/2014

6. 2014 - Inherited CRC HNPCC - Lynch / Syndrome X FAP (APC) MAP (MutYH)
PPAP (POLE POLD1)
היום הנפסס הוא אנטיטי הכוללת שתי קבוצות שונות – לינץ וסינדרום X. אנו מכירים את פאפ, מאפ ופפאפ , אפרט בהמשך
Rare Polyposis Syndromes
Cowden's disease (PTEN)
PJS (STK11)
JPS (SMAD4, BMPR1A)
HMPS
Adapted from Burt RW et al. Prevention and Early Detection of CRC. 1996
Cancer Hub 3/2014

7. Coloseq panel COLOSEQ NGS PANEL (UW) Gene
Disease Association or Cancer Risk
Complete Sequencing
Del/Dup
Added
MLH1
Lynch, Muir-Torre
Yes
November 2011
MSH2
MSH6
Lynch
PMS2
EPCAM
APC
FAP, Turcot
MUTYH
MAP
CDH1
HDGC
June 2012
PTEN
Cowden
STK11
Peutz-Jeghers
TP53
Li-Fraumeni
SMAD4
Juvenile Polyposis
January 2013
BMPR1A
POLE
Colon, endometrial cancer
NEW October 2013
POLD1
Colon cancer
GALNT12
GREM1
Polyposis
AKT1
Breast, thyroid cancers, macrocephaly
PIK3CA
Breast, thyroid cancer, macrocephaly
זו רשימת הגנים שהוכחו כגורמים לפוליפוזיס וסרטן מעי תורשתי. הרשימה הזו היא בעצם הפאנל הגנטי המוצע לבדיקה ב NGS ב UW. שימו לב לרשימת הגנים שנוספה רק לאחרונה.

8. Next-Generation Sequencing (NGS) ERA:
Analyze entire human genome in a clinically useful time frame
Faster & cheaper generation of data , increased accuracy
Sufficient for clinical application
NGS does not cover variety of complex genetic aberrations :
CNVs, structural changes, epigenomic changes
זה עידן ה NGS. הטכנולוגיה מאפשרת לרצף במהירות, בדיוק רב יחסית ובמחירים יורדים את הגנום, או פאנלים של גנים נבחרים
אך צריך לזכור: NGS לא עולה על שינויים סטרוקטורלים מורכבים, על CNV ועל שינויים אפיגנומים
בנוסף, סוגיות הביואינפורמטיקה והפענוח מורכבות, דורשות זמן רב, ובמקרים רבים לא מאפשרים הסקת מסקנות קליניות
post-sequencing analysis
Bioinformatics

9. Coloseq panel COLOSEQ NGS PANEL (UW) Gene
Disease Association or Cancer Risk
Complete Sequencing
Del/Dup
Added
MLH1
Lynch, Muir-Torre
Yes
November 2011
MSH2
MSH6
Lynch
PMS2
EPCAM
APC
FAP, Turcot
MUTYH
MAP
CDH1
HDGC
June 2012
PTEN
Cowden
STK11
Peutz-Jeghers
TP53
Li-Fraumeni
SMAD4
Juvenile Polyposis
January 2013
BMPR1A
POLE
Colon, endometrial cancer
NEW October 2013
POLD1
Colon cancer
GALNT12
GREM1
Polyposis
AKT1
Breast, thyroid cancers, macrocephaly
PIK3CA
Breast, thyroid cancer, macrocephaly
כך, לדוגמא הסיפור של GREM1

10. Coloseq panel COLOSEQ PANEL
Gene
Disease Association or Cancer Risk
Complete Sequencing
Del/Dup
Added
MLH1
Lynch, Muir-Torre
Yes
November 2011
MSH2
MSH6
Lynch
PMS2
EPCAM
APC
FAP, Turcot
MUTYH
MAP
CDH1
HDGC
June 2012
PTEN
Cowden
STK11
Peutz-Jeghers
TP53
Li-Fraumeni
SMAD4
Juvenile Polyposis
January 2013
BMPR1A
POLE
Colon, endometrial cancer
NEW October 2013
POLD1
Colon cancer
GALNT12
GREM1
Polyposis
AKT1
Breast, thyroid cancers, macrocephaly
PIK3CA
Breast, thyroid cancer, macrocephaly
Three pathways involved in the repair of base
pair-level mutations can predispose to CRC
אם מסתכלים על תמונת הגנים המעורבים בסרטן מעי משפחתי. הרי שניתן למפות לפחות שלשה מסלולים שונים המעורבים ב DNA REPAIR

11. Peutz Jeghers Syndrome GI polyposis & mucocutaneous pigmentation
Polyps are most prevalent in the small intestine
Mucocutaneous hyperpigmentation in childhood:
around the mouth, eyes, nostrils,
perianal area,
buccal mucosa.
Hyperpigmented macules on the fingers (may fade in puberty and adulthood)
Females:
risk for sex cord tumors with annular tubules (SCTAT)
adenoma malignum of the cervix.
Males:
Calcifying Sertoli cell tumors of the testes, (gynecomastia)

12. FAP (Familial Adenomatous polyposis)
Autosomal Dominant
75-80% have an affected parent.
3 per 100,000 people
1% of CRC
s precancerous colonic polyps.
Mean age of 16 years (7-36y)
By 35 years - 95% have polyps.
Mean age of CRC is 39 years (range 34-43y)
CRC is inevitable without colectomy.
AFAP
Fewer colonic polyps (average of 30)
Age of CRC diagnosis is 50-55y

13. The APC gene (Adenomatous Polyposis Coli)
Normal product: homodimerize and bind to other proteins (b, g-catenin, tubulin)
Involved in:
cell adhesion & intracellular signal transduction.
normal apoptosis & proliferation (Wingless-Wnt signaling)
Plays a role in:
chromosome segregation & chromosomal instability,
cell migration up the colonic crypt
cell adhesion
cell polarity

14. FAP (Familial Adenomatous polyposis)
Extra colonic manifestations:
polyps of the gastric fundus and duodenum,
osteomas,
dental anomalies,
hypertrophy of the retina pigment epithelium (CHRPE),
soft tissue tumors,
desmoid tumors,
associated cancers

15. FAP - Lifetime Risk of Extra-Colonic Cancer
Site
Type of Cancer
Risk of Cancer
Small bowel: duodenum or periampulla
Carcinoma
4-12%
Small bowel: distal to the duodenum
Rare
Stomach
Adenocarcinoma
0.5%
Pancreas
~2%
Thyroid
Papillary thyroid carcinoma
CNS
Usually medulloblastoma
<1%
Liver
Hepatoblastoma
1.6% (children <age 5 years)
Bile ducts
Low, but increased
Adrenal gland

16. APC Polymorphism I1307K (Ashkenazi Jews) – Increased risk for CRC
A neutral variant - does not alter the function of the APC protein.
6% of Ashkenazi Jews and a smaller proportion of other Jews.
Has not been seen in non-Jews. (Israeli Arabs)
Carriers have approximately twice the risk of colorectal cancer
Penetrance – 10-20%
E1317Q mutation

17. MAP - MYH-associated polyposis - The MYH Gene:
The MYH Gene initiates base excision repair
Preventing G:C to T:A transversion caused by oxidative stress.
APC: G→T → Stop codon
Tumors from MAP patients:
Somatic G:C to T:A mutations: ↑G→T; C→A mutations
No- MSI

18. MUTYH-associated polyposis (MAP)
MUTYH - a post-replicative DNA glycosylase
Base excision repair (BER) repairs the majority of endogenous DNA damages (deaminations, depurinations, alkylations & oxidative damages)
A signature of a defect in MUTYH is high proportion of GC→TA transversions in tumor target genes
MUTYH הוא גן המעורב במערכת ה BER. פעילות לא תקינה שלו מתבטאת בשכיחות גדולה יחסית של transversions ברצפים מועדים.
APC ו KRAS המוכרים לנו מכילים רצפים שכאלו. ה APC מכיל למעלה מ 200.
APC & KRAS
Cancer Hub 3/2014

19. MUTYH-associated polyposis (MAP) Autosomal recessive CRC
Germline bi-allelic mutations in MYH predispose to multiple adenoma or polyposis coli.
Phenotype is similar to attenuated FAP
ב 2002 התגלה שמוטציות ביאלליות גורמות לתסמונת רצסיבית דמוית FAP.
ההסבר לכך הוא, שאי תפקוד של MYH מאפשר הצטברות מוטציות ב APC, ומכאן להיווצרות פנוטיפ של AFAP.
הגורם התורשתי הוא ה MUTYH, ה target gene הוא APC.
MYH נפוץ בארץ יותר בקרב יוצאי צפון אפריקה, שם אותרו מוטציות מייסד.
בעצם תבנית המוטציות ברקמת הגידול, יכולה להחשיד במנגנון הגנומי. אם מאתרים ריבוי יחסי של transversions יש מקום לחשוד בפגם במערכת ה BER
Cancer Hub 3/2014

20. 100 years for Lynch Syndrome
Warthin’s report on ‘‘Cancer Family Syndrome’’
1960 – Henry Lynch re-identifying the syndrome
1993 – The genetics behind
כפי שראיתם. תסמונת לינץ' היא הנפוצה מבין תסמונות סרטן המעי. ועליה אדבר בדקות שנותרו. התסמונת תוארה לפני 100 שנים על ידי וורטין שתיאר את משפחת המשרתת שלו, היא חזרה לכותרות ב 1960 על ידי הנרי לינץ'. ב 1993 פוענח הבסיס הגנטי.
Cancer Hub 3/2014

21. 100 years for Lynch Syndrome
Warthin’s report on ‘‘Cancer Family Syndrome’’
1960 – Henry Lynch re-identifying the syndrome
1:1000
1:370
Hampel, H. & A. de la Chapelle, Cancer prevention research, (1): p. 1-5
18,800,000 carriers worldwide
61,700 newly diagnosed Lynch related CRC worldwide
Jemal, A., et al., Cancer statistics, CA Cancer J Clin, (5): p
אם ב 2004 שכיחותה נאמדה ב 1:1000, הרי שכיום מדובר על 1:400. ההערכה היא שבעולם יש כ 19 מליון נשאים. ועדיין – למרות כל זאת מדובר במצב לא מאובחן. רק 5% מהאוכלוסיה החשודה העומדת בקריטריונים עברה ברור ללינץ
LS is seriously under-diagnosed.
<5 % of high risk patients received LS testing
*Cross et al, Genet Med. 2013

22. Cancer Risks in Carriers by 70y Compared to the General Population
General population risk
Lynch
Risks
Mean Age of Onset
Colon
5.5%
80%
44 years
Endometrium %
<60%
46 years
Stomach
<1%
11-19%
56 years
Ovary
1-1.6%
9-12%
42.5 years
Hepatobiliary tract
2-7%
Not reported
Urinary tract
4-5%
~55 years
Small bowel
1-4%
49 years
Brain/central nervous system
1-3%
~50 years
ולמה זה כל כך חשוב. כי התחלואה בלינץ גבוהה. לדוגמא - . ושוב, ניתן למנוע.

23. Diagnostic Criteria Amsterdam (1991, 1998)
≥ 3 relatives with Lynch tumors* and:
≥ 2 generations;
≥ 1 case of CRC diagnosed before 50 years.
One first-degree relative of the other two.
Limited sensitivity (61-70%)
* (endometrial, ovarian, small bowel, ureter or renal pelvis)

24. The Bethesda guidelines (1997, 2003)
Any of:
CRC < age of 50 years.
Synchronous / metachronous LS-related tumors regardless of age.
Tumor with a MSI-H histology < 60 years.
CRC with ≥ 1 first-degree relatives with LS-related tumor (<50) or adenoma (< of 40)
CRC with ≥ 2 relatives with LS-related tumors, regardless of age.
> >4 Algorithms & Models for LS prediction

25. LS - Diagnostic Algorithm
Clinical criteria
(Amsterdam, Bethesda)
Reflex Screening a a’ b b’
Mutation testing
(Familial; Founder)
Tumor testing
Our dx algorithm is based on clinical info. Patients are seen in high risk clinics. My clinic is part of the oncology inst. Others are located in genetic / gastro departments. We recommend genetic work-up for all AC or BT positive patients, however, we pursue work-up in many others as well. We have become more and more tolerant on recommending genetic testing for LS during the last years, as many of the carriers do not qualify for any of the clinical criteria.
IHC
Gene testing
sequencing
MLPA
Positive
MSI
Negative
MLH1
HNPCC unlikely
BRAF/Methylation
Negative

26. HNPCC - Surveillance for Cancer
All: >20-25y:
21-40 every 2 years; >40 Annual full colonoscopy
(Prophylactic colectomy?)
Females: >25-30y:
Annual pelvic examination
Annual transvaginal ultrasonography
Annual endometrial aspiration
Annual CA-125 screening.
(Burke et al 1997, Brown et al 2001, National comprehensive Cancer Network 2003)
(prophylactic TAH & BSO?)
Other Extracolonic:
Recommendations depend on family history!

27. Benefit of Surveillance (Jervinen 1995, 2000)
2-3y surveillance intervals
A 63% reduction in the incidence of CRC
A 65% reduction in overall mortality
Gastroenterology (Vasen et. al)
A cumulative risk of 6% after 10-years.
Risk for advanced cancer was 0.6% after 10-years
Screening for MMR is cost-effectiveness
Cancer Prev Res (Phila) (Vasen et. al)

28. post-replicative DNA mismatch repair
The Genetics behind:
In 1993:
A link between
The malfunction of
post-replicative DNA mismatch repair
&
HNPCC

29. The mismatch-repair (MMR) system

30. Genomic instability in colon cancer:
85% - Chromosomal instability (CIN).
15% - Microsatellite instability (MSI).

31. Genomic instability in CRC:
85% - Chromosomal instability (CIN).
15% - Microsatellite instability (MSI).
מעט על הבסיס הגנטי שח HNPCC: ממאירויות על רקע HNPCC מתבטאות בחוסר יציבות גנומית של מיקרוסטליטים (רצפי לויין), הנובעת מפגם באחד הגנים של מערכת ה MMR,
"אונקולוגיה בעידן הגנום – תורת המידות"

32. 1993 - MMR- Mutation Mismatch Repair
MMR proteins recognize and repair base pair mismatches that occur during DNA replication - “DNA caretakers”
MLH1
PMS2
MSH6
MSH2
MMR-work in pairs
כאמור ב 1993 פוענח הבסיס הגנטי.
מוטציה באחד מהגנים השייכים למערכת ה MMR גורמת לתסמונת לינץ'.
מערכת ה MMR אמורה להגיה ולתקן טעויות ברצפי מיקרוסטליטים, המועדים יותר לצבור טעויות. אי תפקוד תקין של המערכת מוביל לאי יציבות של מיקרוסטליטים MSI
Cancer Hub 3/2014

33. Microsatellite instability (MSI)
MMR Loss
IDLs
Microsatellite instability
Genes with microsatellites in coding regions are at ‘risk’
Target genes*:
TGFBRII (PolyA 10)
BAX (G8)
IGFRIIR (G8)
MSH3 (A)8
MSH6
TCF4
מכיון שמיקרוסטליטים פזורים לאורך הגנום, אי יציבות שלהם בעצם פוגעת בגנים בהם הם מצויים. זו רשימה חלקית של targe genes. גם כאן – הגן המוטנטי מוביל לפגיעה ב target genes
Cancer Hub 3/2014

34. Carrier
LOH
אם המכונית משקפת את האדם המצוי, הרי שהנשא נולד עם מערכת אחת של בלמים, אבל ברקמת הגידול גם המערכת השניה משתבשת.
Cancer Hub 3/2014

35. Tumor Testing – Surrogate Biomarker
MSI
מה שגורם לכך שברקמת הגידול לא יהיה ביטוי של הגן המוטנטי ותהיה תמונה של MSI. בזכות זה, יש לנו Surrogatebiomarker לנוכחות התסמונת.. זו בעצם הבדיקה המתבצעת בשאלה אבחנתית של לינץ
Cancer Hub 3/2014

36. LOH Mechanisms for LOH? Intervention
Cancer Hub 3/2014

37. CMMR-D Autosomal recessive LS
Colon Cancer
Carrier of c.686_687delCT mutation in PMS2 8
Endometrial Cancer
Bladder Cancer
MMR-D 2
בשנים האחרונות הכרנו גם תמוה רצסיבית של לינץ.
אלו 2 משפחות שתיארנו. אחת אשנזיה ואחת מוסלמית. בשתיהן נולדו ילדים הומוזיגוטים ללינץ'. מצב המכונה CMMRD
לרב הילדים יש סטיגמטה של NF1 – והם חולים בסרטן בגיל צעיר. לרב לויקמיות, סרטן המעי וסרטן המוח. בשנתיים האחרנות התגלו כ 10 משפחות כאלו בארץ.
ההוירים נשאים ללינץ. לילדים יש MMRD
Toledano, Goldberg, et al. FamCan. 2009

38. Lynch
Carrier
LOH
אם המכונית משקפת את האדם המצוי, הרי שהנשא נולד עם מערכת אחת של בלמים, אבל ברקמת הגידול גם המערכת השניה משתבשת.
Cancer Hub 3/2014

39. Parent
child
אם המכונית משקפת את האדם המצוי, הרי שהנשא נולד עם מערכת אחת של בלמים, אבל ברקמת הגידול גם המערכת השניה משתבשת.
Cancer Hub 3/2014

40. Thank you