Molecular Characterization of Male Breast Cancer

Abstract

Cancer is today a major healthcare problem worldwide. There are many forms of cancer, which is a genetic disease, believed to result from a multistep process with genetic and epigenetic changes accumulating over time. Breast cancer is one of the most common forms of cancer in women, while it is much more rare in men. Male breast cancer (MBC) exhibits both similarities and differences with female breast cancer (FBC). However, in contrast to FBC, MBC is poorly characterized on the molecular level. Multiple global profiling studies of FBC have been performed on the genetic and epigenetic levels, while only a few genetic studies have been performed on MBC.

The aim of the research presented in this thesis was to study MBC on the genomic, transcriptomic and epigenomic levels, in an attempt to reveal some of the mechanisms of tumorigenesis in MBC, and to provide a detailed molecular landscape of the disease, allowing comparisons with FBC. The various studies were carried out using high-resolution microarrays and immunohistochemistry on a well-annotated cohort of MBC patients from whom 83 fresh frozen and 220 formalin-fixed paraffin-embedded samples were available.

It was found that MBC is heterogeneous on a genomic, transciptomic and epigenetic level, consisting of various kinds of tumors, each of which exhibits its own aberrations, as is the case in FBC. Male and female breast cancer tumors had a similar appearance on a global level, but when studied in greater detail, many genetic and epigenetic differences were revealed. Furthermore, the landscapes of candidate drivers in male and female breast cancer appear to show considerable differences. Attempts were made to subclassify the fresh frozen MBC tumors with regard to copy number, and levels of mRNA and DNA methylation. Two stable subgroups were consistently identified, showing differences in the biological features of the tumors, where one of the subgroups seemed to consist of a number of more aggressive MBC tumors. The subgroups from the three datasets analyzed were significantly associated with each other, however, they differed from the known subgroups of FBC. As such, they may constitute two novel subgroups of breast cancer, occurring exclusively in men. This indicates that breast cancer in men may require different management and treatment strategies from those used in women with breast cancer.

Abstract (Swedish)

Popular Abstract in Swedish

Bröstcancer är den vanligaste cancerformen hos kvinnor i Sverige, men även män kan drabbas. Hos män är det dock en mycket ovanlig cancerform. I Sverige insjuknar cirka 40 män per år av bröstcancer jämfört med cirka 8000 kvinnor per år. Bröstcancer hos män och kvinnor är på många sätt lika. Till exempel är sjukdomstecknen desamma och visar sig oftast som en knöl eller knuta i bröstet. Emellertid finns det även en hel del skillnader, som att män oftast är äldre än kvinnor när de drabbas av bröstcancer. De flesta män som drabbas är 60–70 år eller äldre. Risken för att män ska drabbas av bröstcancer ökar bland annat om de har en obalans av könshormonerna, något som kan uppkomma vid bland annat övervikt och leversjukdomar. En annan riskfaktor är om man har en familjehistoria med många bröstcancerfall och/eller äggstockcancerfall inom familjen, eftersom det finns vissa former av bröstcancer som är ärftliga hos både kvinnor och män.

På grund av att manlig bröstcancer är en så pass ovanlig tumörform har det inte studerats så mycket. Därför finns det stora kunskapsluckor om hur manlig bröstcancer fungerar och hur patienterna ska behandlas på bästa sätt. Många känner inte till att även män kan utveckla bröstcancer, och därför är ofta män mindre uppmärksamma på förändringar i deras bröst än kvinnor. Detta leder till att bröstcancertumörer hos män ibland upptäcks i ett senare skede än hos kvinnor och har då hunnit bli mer aggressiva. Möjligheten att bota bröstcancer är större ju tidigare en diagnos ställs. Idag får manliga bröstcancerpatienter samma behandling som kvinnliga bröstcancerpatienter. En svensk studie har visat att även om män får samma behandling som kvinnor med bröstcancer, så har männen sämre överlevnad. Det gäller också om man enbart jämför kvinnor och män i samma ålder.

Bröstcancer är inte bara en sjukdom utan många olika sjukdomar. Beroende på vilken sorts bröstcancer man har behöver man olika sorters behandling. Idag har man lyckats dela in kvinnlig bröstcancer i olika undergrupper som fungerar olika biologiskt, är olika aggressiva och där patienterna har olika chans att överleva. Bröstcancerbehandlingar idag går ut på att ge varje patient en individuell behandlingsplan beroende på patientens hälsotillstånd och vilken form av bröstcancer de har. Till sin hjälp har läkarna idag ett antal faktorer hos patienten och tumören som de kan använda sig av för att bestämma vilken behandling som skall ges i tillägg till kirurgi. Många bröstcancerpatienter blir friska idag, men tyvärr inte alla. Varje år i Sverige dör 1400 kvinnor och 15 män av bröstcancer. En av de stora utmaningarna idag är att veta vilken patient som kommer att ha nytta av vilken behandlingsplan. Många bröstcancerpatienter idag skulle bli friska med enbart kirurgi, men på grund av att vi inte vet vilka och att vi vill förhindra återfall hos så många som möjligt behandlas många bröstcancerpatienter i onödan med tuffa tilläggsbehandlingar. Tilläggsbehandlingar kan bestå av strålning eller vara någon form av medicinska tilläggsbehandlingar som endokrin behandling, cytostatika och/eller målinriktade behandlingar. Det finns ett behov av att hitta nya faktorer som bättre kan identifiera vilka patienter som har hög risk för återfall och som därför är i störst behov av mer omfattande tilläggsbehandlingar.

Cancer är ett samlingsnamn för flera hundra olika sjukdomar och de är genetiska sjukdomar som uppkommer genom att kroppens egna celler har samlat på sig många genetiska förändringar vilket slutligen leder till att de börjar dela sig okontrollerat och inte följer kroppens signaler längre. När kroppens kontroll över cancercellerna är satt ur spel kan de dela sig obegränsat antal gånger och deras dotterceller ärver deras genetiska förändringar. När en cancercell har uppnått förmågan att växa invasivt och kan sprida sig är det en malign tumör. Tumörer som inte kan sprida sig kallas benigna. Maligna tumörer kan till slut sprida sig till andra platser i kroppen och bilda nya tumörer (metastaser).

I de fyra delarbetena som ingår i denna avhandling har vi studerat ett stort material av 220 paraffininbäddade och 83 färskfrysta manliga bröstcancertumörer som vi har samlat in från södra Sverige och Uppsala-regionen mellan 1983 och 2009. Dessutom har vi samlat in information om tumörerna och patienterna. De färskfrysta tumörerna använde vi för att studera hur manliga bröstcancertumörer fungerar biologiskt och jämförde dem med kvinnliga bröstcancertumörer. Vi har studerat hela arvsmassan av tumörerna på tre olika nivåer:

• Mönster av ökningar eller förluster av arvsmassan (DNA). Arvsmassan innehåller all information om kroppens alla celler och finns normalt i två kopior i varje cell.

• Mönster av genaktiviteten (mRNA). Arvsmassan innehåller gener och olika celler i kroppen använder sig av olika gener. Generna i sin tur utgör ritningar för proteiner som utför allt arbete i cellerna och bygger upp kroppen.

• Mönster av en specifik epigenetisk förändringar (DNA metylering). Epigenetiska förändringar är ett av kroppens system för att bestämma vilken gener som ska användas.

De paraffininbäddade manliga bröstcancertumörerna använde vi för att studera proteiner.

Genom dessa studier har vi kunnat se att manlig bröstcancer liksom kvinnlig bröstcancer är en mycket heterogen sjukdom med mycket förändringar på de tre nivåerna. Rent generellt liknar förändringarna i manlig bröstcancer förändringarna i kvinnlig bröstcancer på alla tre nivåerna. När förändringar studerades mer i detalj hittade vi dock många skillnader mellan manlig och kvinnlig bröstcancer. Som exempel innehåller de manliga bröstcancertumörerna fler ökningar och färre förluster av arvsmassan än de kvinnliga bröstcancertumörerna.

Ett av huvudmålen i avhandlingen har varit att dela upp de manliga bröstcancertumörerna i olika undergrupper, precis som man tidigare gjort med kvinnlig bröstcancer. Genom våra mätningar på de tre olika nivåerna har vi hitta två stabila undergrupper. De två identifierade undergrupperna av manlig bröstcancer fungerar olika biologiskt, är olika aggressiva och patienterna har olika chans att överleva. Dessa undergrupper verkar inte vara representerade bland undergrupperna för kvinnlig bröstcancer. Troligen finns därför dessa två nya grupper av bröstcancer bara hos män, och därför kan män med bröstcancer tänkas behöva andra behandlingsstrategier än kvinnor.

Mer än 90% av de manliga bröstcancertumörerna har receptorer för det kvinnliga könshormonet östrogen, jämfört med de kvinnliga bröstcancertumörerna där cirka 75-80% av dem har östrogenreceptorer. Man vet att hos kvinnor med bröstcancertumörer med östrogenreceptorer så är tumörerna ofta beroende av östrogen för sin tillväxt och överlevnad. En mycket effektiv behandlingsmetod är att blockera tillförseln av östrogen genom endokrin behandling, till exempel med läkemedlet tamoxifen. Om risken för återfall bedöms som hög erbjuds bröstcancerpatienter även mer intensiva tilläggsbehandlingar som cytostatika och/eller målinriktade behandlingar. För manlig bröstcancer vet man inte säkert om endokrin behandling är lika effektivt, men några små studier har visat att en del manliga bröstcancertumörer med östrogenreceptorer svarar på behandling med tamoxifen. I den mer aggressiva undergruppen av manlig bröstcancer fann vi något oväntat, att även om de har östrogenreceptorer så verkar tumörerna inte fungera på samma sätt som kvinnliga bröstcancertumörer med östrogenreceptorer. Detta kan innebära att tumörerna inte är beroende av östrogen för sin tillväxt och överlevnad, och att de därför inte svarar lika bra på endokrin behandling. Dessa manliga bröstcancerpatienter skulle därför kanske behöva andra behandlingsstrategier än endokrin behandling. Bland de manliga bröstcancerpatienterna vars tumörer tillhörde den mer aggressiva gruppen, fick bara 12% tilläggsbehandling med cytostatika och det är mycket troligt att fler patienter i den gruppen skulle ha behövt tillägg av cytostatika. De faktorer som idag används för att bestämma behandlingsplan för manlig bröstcancer räcker inte till för att hitta alla patienter som behöver de mer intensiva tilläggsbehandlingarna, och nya faktorer behöver identifieras. Vi har hittat en ny lovande faktor, NAT1. I vårt material såg vi att om tumörerna har NAT1-proteiner så har patienterna en mycket lägre risk för återfall. Majoriteten av de manliga bröstcancertumörerna i den aggressiva undergruppen har inte NAT1-proteiner. Detta gör NAT1 till en mycket intressant faktor att studera vidare och i framtiden eventuellt kunna använda den för att bestämma vilken behandling som skall ges i tillägg till kirurgi till män med bröstcancer.

Sammanfattningsvis så har vi visat att manlig bröstcancer skiljer sig mer från kvinnlig bröstcancer än vad man tidigare trott. Vi har också identifierat två undergrupper av manlig bröstcancer med olika biologiska egenskaper och olika överlevnads chans för de drabbade patienterna. Dessa undergrupper verkar inte vara representerade bland undergrupperna för kvinnlig bröstcancer. Våra resultat visar att män med bröstcancer kan tänkas behöva andra behandlingsstrategier än kvinnor med bröstcancer. Vi har identifierat NAT1 som en lovande faktor att använda sig av för att bestämma behandlingsstrategi för män med bröstcancer. Om de manliga bröstcancertumörerna inte har NAT1 proteiner så har patienterna en mycket högre risk att utveckla återfall.

• author: Johansson, Ida
• supervisor: Ingrid Hedenfalk; Lisa Rydén; Markus Ringnér; Göran B Jönsson
• opponent: Associate Professor Monni, Outi, Genome-Scale Biology Research Program, Institute of Biomedicine, Biomedicum Helsinki, University of Helsinki, Finland
• organization: Breastcancer-genetics; BioCARE: Biomarkers in Cancer Medicine improving Health Care, Education and Innovation
• publishing date: 2013
• type: Thesis
• publication status: published
• subject: Cancer and Oncology
• keywords: male breast cancer, aCGH, gene expression, DNA-methylation, microarray, profiling, NAT1, THY1
• in: Lund University Faculty of Medicine Doctoral Dissertation Series
• volume: 2013:129
• pages: 87 pages
• defense location: Belfragesalen, BMC D15, Klinikgatan 32, Skånes Universitetssjukhus i Lund
• defense date: 2013-12-06 13:30:00
• ISSN: 1652-8220
• ISBN: 978-91-87651-04-5
• language: English
• LU publication?: yes
• id: 5a9da89e-c480-4301-bd9d-2f28588e59f3 (old id 4153506)
• date added to LUP: 2016-04-01 13:11:32
• date last changed: 2019-05-22 04:18:04