Changes in mitochondrial DNA in colorectal cancer patients

Abstract

Změny v mitochondriální DNA (mtDNA) se v buňkách vyskytují častěji než změny v jaderné DNA (nDNA), a to v důsledku několika faktorů, jako je například těsná blízkost místa vzniku většiny reaktivních kyslíkových radikálů nebo menší repertoár opravných drah DNA. Je známo, že poškození nDNA hraje roli u kolorektálního karcinomu (CRC), ale publikací zabývajících se studiem poškození mtDNA je stále málo. Změny v počtu kopií mtDNA, možného nepřímého markeru poškození mtDNA známého jako obsah mtDNA, byly studovány u CRC, avšak studie přinesly protichůdné výsledky. Různé typy změn mtDNA, které by mohly sloužit jako potenciální biomarkery, byly pozorovány u různých typů nádorových onemocnění včetně CRC. Jejich přesná role v progresi onemocnění, určení prognózy pacientů či predikci odpovědi na léčbu však ještě nebyla odhalena. Primární hypotézou naší studie bylo, že mitochondriální dysfunkce vznikající v důsledku změn mtDNA hrají roli v karcinogenezi tlustého střeva a konečníku, a mohly by sloužit jako potenciální biomarkery CRC. K ověření naší hypotézy jsme měřili poškození mtDNA, obsah mtDNA a expresi vybraných opravných genů DNA jak v nádoru, tak v přilehlé nenádorové tkáni. Nejprve jsme provedli Pilotní studii na 7 pacientech pomocí RNA sekvenování a qPCR. Následně byla provedena Validační studie na...

Mitochondrial DNA (mtDNA) changes occur more frequently in the cell than alterations in nuclear DNA (nDNA) due to factors such as proximity to reactive oxygen species (ROS) or fewer DNA repair pathways. While nDNA damage is known to play a role in colorectal cancer (CRC), there is a lack of studies concerning mtDNA damage. Changes in mtDNA copy number, a possible indirect marker of mtDNA damage known as mtDNA content, have been reported in CRC with conflicting results. Various changes in mtDNA have been observed in multiple cancer types and proposed as potential biomarkers, including CRC; however, its exact role in disease progression, patients' prognosis, or prediction of treatment is yet to be determined. The primary hypothesis of this study was that mitochondrial dysfunctions resulting from mtDNA changes play a role in colorectal carcinogenesis and could serve as potential CRC biomarkers. To test this hypothesis, we measured mtDNA damage, mtDNA content, and the expression of selected DNA repair genes in both tumor and adjacent non-malignant mucosa. Initially, we conducted a Pilot study involving 7 patients, utilizing RNA sequencing and qPCR. Subsequently, a Validation study was performed on a larger cohort of 50 patients using qPCR. Our findings revealed that adjacent mucosa exhibited higher...