Abstract

Breast cancer is the most common malignancy among women, and the risk of developing the disease is strongly influenced by inherited predisposing mutations. Genes such as BRCA1, BRCA2 and PALB2 harbor variants that confer a high breast cancer risk, but despite extensive research, only about half of the hereditary component of the disease has been uncovered. The identification of novel predisposing alleles is imperative, as it enables better genetic counseling for the mutation carrier families and earlier cancer diagnosis.

The first aim of this study was to find rare, deleterious breast cancer predisposing mutations using whole-exome sequencing of 98 Northern Finnish breast cancer cases with indication of inherited disease susceptibility. The second aim was to analyze the whole-exome sequencing data for ultra-rare protein truncating variants in shelterin complex genes and to assess their role in inherited breast cancer susceptibility. The third aim was to evaluate the prevalence and significance of CHEK2 p.Asp438Tyr, a rare missense mutation enriched in North Ostrobothnia and classified as a variant of unknown significance.

Whole-exome sequencing revealed a recurrent splice acceptor mutation SERPINA3 c.918‐1G>C, which showed association with breast cancer in both hereditary and unselected cohorts (p = 0.006, OR = 5.1 and p = 0.009, OR = 2.8, respectively). The mutation was also enriched among medullary breast cancer cases, which is a rare tumor subtype (p = 0.000014, OR = 42.9). These results suggested that SERPINA3 c.918‐1G>C is a moderate-risk breast cancer allele.

One protein truncating variant, p.Tyr312Ter, was discovered in shelterin complex gene TINF2. It had a 4-fold frequency in cases (0.24%, 5/2095) compared to controls (0.06%, 8/12 517) (p = 0.029, OR = 3.74). The results indicated that TINF2 p.Tyr312Ter is at most a moderate-risk breast cancer allele, even though similar mutations in TINF2 have been reported to result in high cancer risk and severe phenotypes.

Genotyping of breast cancer cohorts for CHEK2 p.Asp438Tyr mutation revealed that the prevalence was 0.6% (14/2284) in cases, which was nearly equal to geographically matched controls (0.8%, 10/1299). The results suggested that CHEK2 p.Asp438Tyr is unlikely to predispose to breast cancer and thus the mutation’s classification can be changed from variant of unknown significance to likely benign.

Tiivistelmä

Rintasyöpä on naisten yleisin syöpä ja sairastumisriskiin vaikuttavat erityisesti perinnölliset alttiustekijät. Esimerkiksi BRCA1, BRCA2 ja PALB2-geeneissä tunnetaan korkean rintasyöpäriskin aiheuttavia mutaatioita. Mittavista tutkimuksista huolimatta vain noin puolet perinnöllisistä altistavista tekijöistä on löydetty. Uusien rintasyövälle altistavien mutaatioiden tunnistaminen on tärkeää, sillä se mahdollistaa paremman perinnöllisyysneuvonnan ja taudin varhaisemman diagnosoinnin.

Tämän tutkimuksen ensimmäisenä tavoitteena oli löytää uusia rintasyövälle altistavia harvinaisia mutaatioita sekvensoimalla genomin koodaava alue, eksomi, 98 pohjoissuomalaiselta rintasyövän sairastaneelta potilaalta, joilla on viitteitä perinnöllisestä rintasyöpäalttiudesta. Toisena päämääränä oli etsiä eksomisekvensointidatan avulla shelterin-kompleksin geeneistä erittäin harvinaisia proteiinitrunkaatioita ja arvioida niiden merkitystä rintasyöpäalttiudessa. Kolmantena tavoitteena oli tutkia harvinaista CHEK2 p.Asp438Tyr missense-mutaatiota, joka on rikastunut Pohjois-Pohjanmaalla ja luokitellaan merkitykseltään epävarmaksi variantiksi.

Eksomisekvensoinnin avulla löytyi aineistossa toistuva silmukointialueen mutaatio SERPINA3 c.918‐1G>C, joka oli yleisempi sekä perinnöllisessä että valikoimattomassa rintasyöpäaineistossa (p = 0.006, OR = 5.1 ja p = 0.009, OR = 2.8) verrattuna kontrolleihin. Tämä mutaatio oli myös rikastunut harvinaisen medullaarisen rintasyövän alatyypin tapauksissa (p = 0.000014, OR = 42.9). Tulosten perusteella SERPINA3 c.918‐1G>C vaikuttaa kohtalaisen riskin rintasyöpäalttiusalleelilta.

Shelterin-kompleksin geeneistä löytyi yksi proteiinitrunkaatio, TINF2 p.Tyr312Ter. Sen esiintyvyys oli nelinkertainen rintasyöpäaineistossa (0,24 %, 5/2095) verrattuna kontrolleihin (0,06 %, 8/12 517) (p = 0.029, OR = 3.74). Tulosten mukaan p.Tyr312Ter on korkeintaan kohtalaisen riskin tekijä, vaikka aikaisemmin raportoidut samankaltaiset TINF2-mutaatiot aiheuttavat korkeaa syöpäriskiä ja vakavasti poikkeavia fenotyyppejä.

CHEK2 p.Asp438Tyr -mutaation genotyypitys rintasyöpäaineistosta osoitti, että sen esiintyvyys on samanlainen potilaissa (0,6 %, 14/2284) ja kontrolleissa (0,8 %, 10/1299). Tulosten perusteella p.Asp438Tyr ei todennäköisesti altista rintasyövälle, ja näin ollen sen luokittelu voidaan muuttaa merkitykseltään epävarmasta variantista todennäköisesti harmittomaksi.

Osajulkaisut / Original papers

Osajulkaisut eivät sisälly väitöskirjan elektroniseen versioon. / Original papers are not included in the electronic version of the dissertation.

1. Koivuluoma, S., Tervasmäki, A., Kauppila, S., Winqvist, R., Kumpula, T., Kuismin, O., Moilanen, J., & Pylkäs, K. (2021). Exome sequencing identifies a recurrent variant in SERPINA3 associating with hereditary susceptibility to breast cancer. European Journal of Cancer, 143, 46–51. https://doi.org/10.1016/j.ejca.2020.10.033

   Rinnakkaistallennettu versio / Self-archived version

2. Koivuluoma, S., Vorimo, S., Mattila, T. M., Tervasmäki, A., Kumpula, T., Kuismin, O., Winqvist, R., Moilanen, J., Mantere, T., & Pylkäs, K. (2023). Truncating TINF2 p.Tyr312Ter variant and inherited breast cancer susceptibility. Familial Cancer, 22(1), 13–17. https://doi.org/10.1007/s10689-022-00295-z

   Rinnakkaistallennettu versio / Self-archived version

3. Kumpula, T. A., Koivuluoma, S., Soikkonen, L., Vorimo, S., Moilanen, J., Winqvist, R., Mantere, T., Kuismin, O., & Pylkäs, K. (2023). Evaluating the role of CHEK2 p.(Asp438Tyr) allele in inherited breast cancer predisposition. Familial Cancer. Advance online publication. https://doi.org/10.1007/s10689-023-00327-2

   Rinnakkaistallennettu versio / Self-archived version