Evaluation of circulating microRNAs as prognostic tools in pancreatic cancer patients

Natalia Anna Gablo, Ph.D.

Doctoral thesis

Abstract:

Karcinom pankreatu (KP) je obecně považován za jedno z nejzávažnějších onkologických onemocnění s celosvětově se zvyšujícím výskytem, zejména v rozvinutých zemích. Míra výskytu KP se téměř rovná míře úmrtnosti a pacienti diagnostikovaní touto ničivou chorobou se dožívají maximálně 5 let od diagnostikování nemoci. Důvodem špatné prognózy je nedostatek biomarkerů pro včasnou diagnostiku a absence prognostických a prediktivních biomarkerů, což by vedlo ke zlepšení personalizace péče o pacienty s KP. Potíže s včasnou diagnostikou v léčitelném stadiu onemocnění způsobují, že tito pacienti nejsou způsobilí k chirurgickému odstranění nádoru, což zůstává jedinou šancí k prodloužení života pacienta. Na druhou stranu významná část pacientů s KP, kteří podstoupili chirurgický zákrok, nemá z této léčby prospěch, ve srovnání s pacienty, kteří podstoupili paliativní terapii. Kromě toho je onkologická resekce slinivky břišní spojena s vysokým rizikem morbidity a mortality. Z těchto důvodů je potřeba identifikovat pacienty s karcinomem pankreatu, kteří nebudou profitovat z chirurgické resekce, což povede k významnému snížení celkové morbidity, a tedy lepší kvalitě života pacientů. Stále více důkazů naznačuje, že cirkulující mikroRNA jsou nejméně invazivní diagnostická a prognostická řešení, a to zejména pro jejich vysokou stabilitu a spojitost se stavem onemocnění. Cílem disertační práce bylo studium diagnostických vlastností miRNA ve vzorcích krevní plazmy pacientů s karcinomem pankreatu a vytvoření panelu mikroRNA, který umožní předoperačně identifikovat pacienty nejvíce profitující z chirurgické léčby. Pomocí sekvenování nové generace bylo identifikováno 44 miRNA v předoperačních vzorcích krevní plazmy, jejichž exprese se významně lišila u pacientů s duktálním adenokarcinomem pankreatu s dlouhým dožitím a krátkým dožitím po následující resekci léčebného záměru. Námi prováděná fáze validace potvrdila prognostickou významnost panelu sestaveného ze tří miRNA. Na základě exprese tohoto panelu v předoperačně odebraných vzorcích plazmy jsme byli schopni rozlišit pacienty s dlouhodobým a krátkodobým dožitím s vysokou senzitivitou a specificitou.

Abstract:

Pancreatic ductal adenocarcinoma (PDAC) is the most common histologic type of pancreatic cancer (PC) and it is a highly lethal malignancy. Incidence rates of PDAC are nearly equaled to mortality rates and patients diagnosed with this devastating disease have the poorest 5-year survival. The reasons behind such poor prognosis are the lack of biomarkers for early diagnosis and an absence of prognostic and predictive biomarkers which would lead to an improvement in personalization of PDAC patients care. Difficulties with early diagnosis at a treatable stage of the disease render these patients ineligible for surgical removal of the tumor, which remains the only chance to obtain long-term survival. On the other hand, a significant part of PDAC patients, who underwent curative intent surgery, does not benefit from this treatment, compared to advanced patients who received palliative therapy only. Furthermore, radical resection of the pancreatic tumor is associated with a high morbidity and mortality risk. For these reasons, prognostic stratification and selection of those patients who are unlikely to benefit from this therapeutic approach, is essential to provide rationale for the decision process, whether to perform surgical resection or give preference to conservative treatment and better quality of life. There is a growing body of evidence indicating circulating microRNAs (miRNAs) as a minimally invasive diagnostic and prognostic solution due to their high stability and association with the disease status. The aim of this Ph.D. thesis work was to evaluate miRNAs in blood plasma as diagnostic biomarkers and to establish a miRNA panel which enables preoperative identification of PDAC patients who will benefit from surgical resection. Using next generation sequencing, we have identified 44 miRNAs in preoperative blood samples whose expression differed significantly between PDAC patients with short- and long-term survival rates after following curative intent resection. Further, the prognostic panel comprising of three miRNAs has been confirmed in the validation phase of the study. Based on the expression of this panel in preoperatively collected plasma samples, we were able to distinguish long-term survival and short-term survival PDAC patients with high sensitivity and specificity.

Keywords

Karcinom pankreatu, mikroRNA, diagnostický biomarker, prognostický biomarker, Pancreatic Cancer, microRNA, diagnostic biomarker, prognostic biomarker

Language used: English

Date on which the thesis was submitted / produced: 26. 5. 2022

Thesis defence

• Date of defence: 27. 6. 2022
• Supervisor: prof. RNDr. Ondřej Slabý, Ph.D.
• Reader: doc. RNDr. Miroslava Rabajdová, PhD., doc. RNDr. Sabina Ševčíková, Ph.D.

Masaryk University

Faculty of Science

Doctoral programme / field:
Biochemistry / Biochemistry