Klinische Wertigkeit einer simultanen 5-Methylcytosin und 5-Hydroxymethylcytosinbestimmung in der frühen Diagnose dysplastischer und neoplastischer Läsionen des Barrettösophagus

Einleitung: Die in der Barrettmukosa sowie beim Barrettkarzinom gehäuft beobachteten aberranten Methylierungen (5-mc) von Tumorsuppressorgenen scheinen an der Initiierung und Progression invasiver Prozesse beteiligt. Eine mögliche Assoziation der erst kürzlich beschriebenen 5-Hydroxymethylierungen (5-hcm) zu dysplastischer und neoplastischer Progression einer Barrettmukosa ist bisher nicht charakterisiert.

Ziele: Ziel der Studie war es daher, lokusspezifische 5-mc Methylierungen und 5-hmc Hydroxymethylierungen simultan zu detektieren und eine mögliche diagnostische Relevanz zu ermitteln.

Methodik: Für 13 potentielle Biomarkerkandidatengene (p73, DAPK1, Gp3X, MGMT, MLH1, GSTP1, SOCS1, SOCS3, TAC1, TMEFF2, ID4, APC, RPRM) wurden Methylierungs-sensitive Restriktionsenzymassays etabliert. Dieses hochsensitive Detektionsverfahren wurden anschließend mit der Tet-unterstützten Bisulfit-Sequenzierung (TAB-Seq) kombiniert. Vergleichend untersucht wurde Material aus drei Ösophaguskarzinomzellinien (SK-GT4, OE33, ESO51), gesunder (n = 50), entzündeter (n = 40) sowie Barrettmukosa (n = 45) mit niedrigen (n = 15) und hochgradigen (n = 10) intraepithelialen Dysplasien sowie invasiven Barrettadenokarzinomen (n = 12). Die Daten wurden unter Verwendung des Wilcoxon-Mann Whitney-Tests analysiert.

Ergebnis: Methylierungen des TAC1 Promoters wurden nur bei 0,5% der normalen Ösophagusbiopsien, aber 84% der Barrettösophagusproben und 100% der Karzinomproben detektiert (p < 0,01). Cytosinmethylierungen des TMEFF2-Promoters waren bei keiner der normalen, 68% der Barrett- und 100% der karzinomatösen-Proben nachweisbar (p < 0,0001). Die 5-mc Werte waren in Barrett- und Karzinomproben im Vergleich zu normalen oder entzündeten Geweben signifikant erhöht (p < 0,001). Ferner unterschieden sich die 5-mc Werte der Barrettproben signifikant von denen der karzinomatösen Proben (TAC1: p = 0,0033; TMEFF2: p = 0,0068).

Hydroxymethylierungen wurden hingegen lediglich sporadisch und nicht signifikant unterschiedlich in normalen, Barrett- und Karzinomproben detektiert.

Schlussfolgerung: Methylierungen der TAC1- und TMEFF2-Promotoren charakterisieren die Progression vom Barrettösophagus zum Barrettkarzinom. Hydroxymethylierungen der Kandidatengene scheinen hingegen von geringer diagnostischer Bedeutung.