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Breast Heterogeneity: Obstacles to Developing Universal Biomarkers of Breast Cancer Initiation and Progression - 20/06/20

Doi : 10.1016/j.jamcollsurg.2020.03.035 
Rebecca C. Dirks, MD a, Heather N. Burney, MS b, Manjushree Anjanappa, MS a, George E. Sandusky, DVM, PhD c, Yangyang Hao, PhD d, Yunlong Liu, PhD d, Max C. Schmidt, MD, PhD a, Harikrishna Nakshatri, BVSc, PhD a, e, f,
a Departments of Surgery, Indianapolis, IN 
b Biostatistics, Indianapolis, IN 
c Pathology and Laboratory Medicine, Indianapolis, IN 
d Medical and Molecular Genetics, Indianapolis, IN 
e Biochemistry and Molecular Biology, Indianapolis, IN 
f Indiana University School of Medicine, and Roudebush Veterans Affairs Medical Center, Indianapolis, IN 

Correspondence address: Harikrishna Nakshatri, BVSc, PhD, Department of Biochemistry and Molecular Biology, Indiana University School of Medicine, C218C, 980 West Walnut St, Indianapolis, IN 46202.Department of Biochemistry and Molecular BiologyIndiana University School of MedicineC218C, 980 West Walnut StIndianapolisIN46202

Abstract

Background

Predicting outcomes and response to therapy through biomarkers is a major challenge in cancer research. In previous studies, we suggested that inappropriate “normal” tissue samples used for comparison with tumors, inter-individual heterogeneity in gene expression, and genetic ancestry all influence biomarker expression in tumors. The aim of this study was to investigate these factors in breast cancer using breast tissues from healthy women and normal tissue adjacent to tumor (NAT) with matrix metalloproteinase 7 (MMP7) as a candidate biomarker.

Study Design

RNA sequencing was performed on primary luminal progenitor cells from healthy breast, NATs, and tumors to identify transcriptomes enriched in NATs and breast cancer. Expression of select genes was validated via quantitative reverse transcription polymerase chain reaction of RNA and via immunohistochemistry of a tissue microarray of normal, NAT, and tumor samples of different genetic ancestry.

Results

Twenty-six genes were significantly overexpressed in NATs and tumors compared with healthy controls at messenger RNA level and formed a para-inflammatory network. MMP7 had the greatest expression in tumor cells, with upregulation confirmed by quantitative reverse transcription polymerase chain reaction. Tumor-enriched but not NAT-enriched expression of MMP7 compared with healthy controls was reproduced at protein levels. When stratified by genetic ancestry, tumor-specific increase of MMP7 reached statistical significance in women of European ancestry.

Conclusions

Transcriptome differences across healthy, NAT, and tumor tissue in breast cancer demonstrate an active para-inflammatory network in NATs and indicate unsuitability of NATs as “normal controls” in biomarker discovery. The discordance between transcriptomic and proteomic MMP7 expression in NATs and the influence of genetic ancestry on its protein expression highlight the complexity in developing universally acceptable biomarkers of breast cancer and the importance of genetic ancestry in biomarker development.

Le texte complet de cet article est disponible en PDF.

Visual Abstract




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Abbreviations and Acronyms : AA, EA, ER, IHC, MMP7, mRNA, NAT, qRT-PCR


Plan


 Disclosure Information: Nothing to disclose.
 Support: Dr Dirks is supported by the Shirley Dawn Wyss Breast Cancer Fellowship at the Indiana University Foundation. Dr Nakshatri received support for this work from Susan G Komen for the Cure (SAC110025), Department of Defense (W81XWH-15-1-0707), and 100 Voices of Hope. Susan G Komen for the Cure, Breast Cancer Research Foundation, Vera Bradley Foundation for Breast Cancer Research, and the Catherine Peachy Foundation provide funding support to the Komen Normal Tissue Bank.


© 2020  American College of Surgeons. Publié par Elsevier Masson SAS. Tous droits réservés.
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Vol 231 - N° 1

P. 85-96 - juillet 2020 Retour au numéro
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