Lukas Boosfeld (Essen), Kirsten Bruderek (Essen), Stephan Lang (Essen), Sven Brandau (Essen), Smiths Sengkwawoh Lueong (Heidelberg), Cornelius Kürten (Essen)
Introduction: As translational methods improve, liquid biopsies are becoming increasingly relevant in early detection, therapy monitoring, and tumor surveillance. CfDNA has been proposed as a potential analyte, however clinical translation has been limited by cost and technological constraints. Here, we evaluate a novel technology of reduced representation bisulfite sequencing for investigation of cfDNA methylation in HNSCC.
Methods: A pan-cancer cfDNA methylation panel established by whole genome bisulfite sequencing was used to score cfDNA methylation in HNSCC patients. Tumor relevance of identified differential methylated positions (DMPs) was assessed by projecting to tumor data from the TCGA. Samples included n = 8 HNSCC (2x oral cavity, 2x laryngeal, 2x p16+ and 2x p16- oropharyngeal).
Results: The Panel identified 1454 common hypermethylation sites between patient cfDNA and TCGA tissue data (15 entities). When these were applied to n = 8 HNSCC serum samples not included in the discovery cohort, distinctive cfDNA methylation patterns were nonetheless observed compared to healthy donor samples, such as cg151460939 and cg196978984 on chromosome 3 (p = 0.001 and p = 0.02, resp.). Further, specific DMPs not only differentiated between HNSCC and other tumor entities, but also between p16+ and p16- HNSCC, for example cg05756685 and cg03358154 (p = 0.017 and p = 0.019, resp.). Additionally, the certain DMPs such as cg02705958 and cg00472710, were prognostic for survival when tested in the TCGA dataset (low vs. high HR: 0.20, p = 0.027 and HR: 1.97, p = 0.013, resp.).
Conclusion: This study contributes to a better understanding of cfDNA methylation in HNSCC and identifies DMPs that could be tested for their biomarker potential in future larger and prospective trials.
Einleitung: Liquid Biopsies gewinnen an Relevanz für die Früherkennung, Therapie und Tumornachsorge. Die Analyse von cfDNA ist aussichtsreich, hat aber bisher kosten- und technikbedingt kaum klinische Anwendung gefunden. In der Studie wird die cfDNA-Methylierung bei HNSCC mit der neuen Technik reduced representation bisulfite sequencing untersucht.
Methodik: Anhand eines mittels whole genome bisulfite sequencing entwickelten entitätsunspezifischen cfDNA-Methylierungs-Panels wurde die cfDNA-Methylierung bei HNSCC untersucht. Die Relevanz identifizierter abweichend methylierter Stellen (DMPs) wurde durch Abgleich mit Daten der TCGA beurteilt. Es wurden n = 8 Serumproben von Patienten mit HNSCC berücksichtigt (2x Mundhöhle, 2x Larynx, 2x p16+ und 2x p16- Oropharynx).
Ergebnisse: Das Panel basiert auf cfDNA und TCGA-Gewebeproben von 15 Entitäten und umfasst 1454 entitätsunspezifische DMPs. Bei Anwendung des Panels bei den n = 8 HNSCC Serumproben, die nicht zur Entwicklung des Panels eingesetzt wurden, zeigten sich dennoch charakteristische cfDNA-Methylierungsmuster im Vergleich zu Gesunden, beispielsweise die DMPs cg151460939 und cg196978984 auf Chromosom 3 (p = 0,001 bzw. p = 0,02). Darüber hinaus differenzierten bestimmte DMPs nicht nur zwischen HNSCC und anderen Tumorentitäten, sondern auch zwischen p16+ und p16- HNSCC, etwa cg05756685 und cg03358154 (p = 0,017 bzw. p = 0,019). Einige DMPs wie cg02705958 und cg00472710 waren außerdem bei den TCGA-Gewebeproben prognostisch relevant für das Überleben (niedrig vs. hoch HR: 0,20, p = 0,027 bzw. HR: 1,97, p = 0,013).
Fazit: Die Studie verbessert das Verständnis der cfDNA-Methylierung bei HNSCC und zeigt relevante DMPs, deren Potential für Biomarker in zukünftigen größeren und prospektiven Studien evaluiert werden könnte.
Die Autorinnen/Autoren geben an, dass kein Interessenkonflikt besteht