Que puede aportar la Epigenética en Oncología

Anna Martinez-Cardús, PhD Programa d’Epigenètica i Biologia del Càncer

IDIBELL, Hospitalet del Llobregat

EPIGENETICS

Adapted by Moran S., 2015

EPIGENETICS AND DIFFERENTIATION

Fernandez A F. et al., Genome Research 2012

Infinium HumanMethylation450 Beadchip (Illumina)

Adapted by Chen et al.; adapted by Vogelstein et al.

EPIGENETICS AND CANCER

http://www.cancerresearchuk.org/

?

?

?

?

? Definition: Malignant neoplasm, histologically proven, whose

primary origin is not known after performing standard and

complementary clinical approach:

• Physical examination

• Laboratory and radiographic studies

• Full histopathology

Poor prognosis:

• 3-4 months median survival

• 1 year survival rate: 25%

• 5 year survival rate: 10%

• 2 – 8 % of cancer patients presents metastasis from unknown primary (CUP)

• One of the 10 most frequent cancer diagnosed

Aim: Predict tumor of origin for Cancer of Unknown Primary patients

Tumoral Types

Met

hyl

atio

n C

har

acte

rist

ics

Moran S, Martinez-Cardús A, Sayols S et al. Lancet 2016 (under review)

CpG

Pro

mot

ors d

istr

ibut

ion

Isla

nd

Shor

e

Shel

f

Oth

ers

28% (56,672)

46% (92,374)

4% (7,548)

22% (43,745)

Islands

Shores

Shelf

Others/ Open sea

Infinium HumanMethylation450 Beadchip (Illumina)

450.000 CpG sites

Covers aprox 99.8% RefSeq genes

Covers islands, gene body, open sea,…

According to Functional Genome Distribution…

CpG content…

Whole Data set for development Comprises DNA methylation pattern of 10.481 tumor samples (with known origin) accounting for 38 tumor types Source: DNA, FF, FFPE and TCGA

Training set - N = 2.790 samples Algorithm development to discriminate among 38 tumor types Source: data set (supervised approach) – minimum 15 samples per tumor type

Step 1

Substantial equivalence FF-FFPE equivalence validation (paired samples) Source: data set (supervised approach)

Step 2

Test (or validation) set - N = 7691 samples Algorithm validation to discriminate among 38 tumor types) Source: data set (blinded samples) – minimum 10 samples per type

Step 3

Moran S et al. Epigenetics 2014

Clinical set - CUP cohort (additional 216 samples) CUP samples analysis for algorithm prediction of primary tumor origin

Step 4

Moran S, Martinez-Cardús A, Sayols S et al. Lancet 2016 (under review)

Training set - N = 2.790 samples Algorithm development to discriminate among 38 tumor types Source: data set (supervised approach) – minimum 15 samples per tumor type

Step 1

992 CpG sites

Whole Data set for development Comprises DNA methylation pattern of more than 10.477 tumor samples (with known origin) accounting for 38 tumor types Source: DNA, FF, FFPE and TCGA

Training set - N = 2.790 samples Algorithm development to discriminate among 38 tumor types Source: data set (supervised approach) – minimum 15 samples per tumor type

Step 1

Substantial equivalence FF-FFPE equivalence validation (paired samples) Source: data set (supervised approach)

Step 2

Test (or validation) set - N = 7691 samples Algorithm validation to discriminate among 38 tumor types) Source: data set (blinded samples) – minimum 10 samples per type

Step 3

Moran S et al. Epigenetics 2014

Clinical set - CUP cohort (additional 216 samples) CUP samples analysis for algorithm prediction of primary tumor origin

Step 4

Moran S, Martinez-Cardús A, Sayols S et al. Lancet 2016 (under review)

97.7% 99.6%

Test set - N = 7687 samples PPV = 88.6%

Fizazi et al. ESMO Guidelines CUP 2015.

Clinical management of CUPs

Hainsworth et al. J Clin Oncol. 2013 Hainsworth et al. J Clin Oncol. 2013 Moran S, Martinez-Cardús A, Sayols S et al. Lancet 2016 (under review)

0EpitypeKIT

/M

AH

*

Software gestión de ensayos Software tratamiento de datosLaboratorio Tratamiento de datos Array/microchip3 421 Laboratorio de análisis clínicoDestinatario del kitActividad del fabricante y responsable de

la puesta en el mercado del device.

* MAH: Marketing Authorisation Holder

HospitalInforme

• Algorithm Epitype desarrollado por Idibell

• Analysis Software

• Kit de transporte

• Instrucciones

Muestra Tejido parafina

Idibell

PR

OD

UC

TOP

RO

CES

O Y

AG

ENTE

S 2

1

Análisis datos

Realización del análisis

3

Hospital

Hospital

Hospital

Hospital

Software de transmisión

(pendiente)

4

41. Array reducido Infinium

2. Reactivos comerciales

3. Software de equipos (Illumina iScan Control software)

4. Software de ensayo (pendiente)

2

2Laboratorio único Idibell, subcontratado por Ferrer. Comprobar según contrato si tiene la responsabilidad:

1. Realización del análisis

2. Tratamiento de datos (en todos los IVDMIA, el tratamiento de datos lo realiza el MAH)

3. Emisión del Informe

4. Envío del informe al paciente

En general cuando el tratamiento de datos, la emisión y envío del informe, es realizado por el propio laboratorio de análisis (solo 1), según la FDA se trata de un LDT. En Europa no existe este concepto. Estos análisis no están regulados, pero sí se han incluido en el nuevo Reglamento Europeo de IVDs

3 ¿El array es custom o comercial? (¿Illumina se lo va a poder vender a otros?)

¿Si el arrray es custom e Illumina lo fabrica para Ferrer, porqué no queréis meterlo en la caja? (Decisión en fúnción del precio por ensayo Ferrer-Idibell)

Las cuestiones a resolver:

Número de CpGs del array (450 K, 15 K...)

¿Quién diseña el array? o Sondas de ensayoo Sondas controlo Disposición en el array

Número de muestras por array

3

1 Diseño de la imagen de Epitype• Logo• Caja• Comunicación segura de datos• Nombre del sotware de gestión• Nombre del software de análisis/tratamiento de datos• Informe para el paciente

4

4 Reactivos: NO FOR RESEARCH USE5

5 Software de ensayo. En la actualidad, Idibell está utilizando una Excel.

Es necesario desarrollar un software para la realización de los análisis que:

• nos permita identificar la muestra de cada paciente con cada unidad de kit.

• que transmita de forma segura los datos al sotfware de análisis de datos.

En la reunión del 17-oct-12 se valoran varias posibilidades:

o Software de Illumina, o Software desarrollado por el Idibell

Epitype

Epity

pe

1

6

Tratamiento de datos

• Idibell desarrollará este software en base a su algoritmo

o ¿Puede formar parte del device? ¿De quién es propiedad?

o ¿Quién lo va a utilizar? (en todos los IVDMIA, el tratamiento de datos lo realiza el MAH).

• La transmisión de datos entre softwares debe de ser siempre segura

6

7

7 Falta definir quién emite el informe, quien lo firma y quién se lo envía al paciente

6

????

¡¡¡ OJO !!!

Reception QC

DNA Extraction

DNA QC

FFPE Restoration

Bisulfite Conversion

450k Array

EpiCup

? Failed

Ok ?

Failed

Ok

10-12 working day process

≥300 ng of genomic DNA from FFPE block/FF

>50% tumor <30% necrosis

customerservice@ferrerincode.com

H&E

CK 7 + CK 20 +

Carcinoma Lymph Nodes

Stomach, Ovary, Billiary T, Pancreas, Urothelial

Treatment: Cisplatin plus Taxanes Response: PR 36 months – PANCREATIC TUMOR Exitus

customerservice@ferrerincode.com

CASE CUP AND PREDICTION

PANCREATIC CAR.

H&E

CK 7 + CK 20 -

Mamoglobin + S100 -

Undiff neopl Soft tissue

Lung, Breast, Billiary T, Pancreas

Treatment: Cisplatin plus Taxanes Response: CR TTP: 16 months (PD)

BREAST CANCER

Treatment: Doxorrubicine Alive at 24 months (No PD)

customerservice@ferrerincode.com

CASE CUP AND PREDICTION

PEBC:

Manel Esteller

Sebastián Moran

Anna Martinez-Cardús

Sergi Sayols

Cátia Moutinho

Carles Arribas

Colaboradores externos:

Eva Musulen (HUGTIP)

Carme Balañá (ICO)

FX Matias-Guiu (IRB-Lleida)