| Data: |
2026 |
| Resum: |
Els feocromocitomes i paragangliomes (PPGL) són tumors neuroendocrins rars amb mutacions germinals o somàtiques en fins a 20 gens de susceptibilitat, inclòs l'EPAS1, que codifica el factor induïble per hipòxia 2α (HIF2α) i exerceix un paper clau en l'adaptació cel·lular a nivells disminuïts d'oxigen. La resecció de PPGL sol ser curativa en casos localitzats, però al voltant del 15% dels pacients desenvolupa metàstasi, fet que subratlla la necessitat de biomarcadors pronòstics per orientar la gestió clínica. Aquesta tesi inclou dos estudis complementaris: el primer explora el desenvolupament tumoral sota hipòxia sistèmica crònica en pacients amb cardiopatia congènita cianòtica (CCHD), i el segon avalua l'ADN tumoral circulant (ctDNA) com a biomarcador pronòstic no invasiu en PPGL metastàtic (mPPGL). Els pacients amb CCHD presenten hipòxia crònica i major risc de desenvolupar PPGL. S'han descrit mutacions somàtiques d'EPAS1 en petites cohorts de CCHD-PPGL, però els mecanismes moleculars encara no s'han aclarit. Hipotetitzem que aquests pacients representen un model humà únic per estudiar la tumorigènesi induïda per EPAS1 sota hipòxia crònica, amb la hipòxia des del naixement exercint efectes diferents respecte a la de desenvolupament tardà. Vam establir un Consorci Internacional CCHD-PPGL, generant i integrant dades clíniques, anàlisis multiòmiques i experiments in vitro. Vam analitzar 27 pacients amb CCHD i 38 tumors. EPAS1 va mostrar un paper adaptatiu en PPGL sota hipòxia sistèmica crònica, reflectint mecanismes genètics observats en poblacions d'alta muntanya com tibetans i sherpes. El perfil molecular va revelar deficiències en la reparació de l'ADN, inestabilitat genòmica i major selecció de mutacions activadores d'EPAS1, amb freqüències de fins al 90%, imitant la selecció positiva observada en poblacions d'altitud. La seqüenciació d'ARN massiva i a nivell de cèl·lula única, i anàlisis funcionals in vitro, van demostrar que les mutacions d'EPAS1 promouen l'expressió de COX4I2, reduint el consum d'oxigen i afavorint la supervivència i proliferació cel·lular en hipòxia. Dades clíniques van mostrar que la hipòxia sistèmica exerceix efectes tumorigènics dependents del teixit i del temps, especialment en cèl·lules neuroendocrines sensibles a l'oxigen durant una finestra postnatal. Aquests resultats suggereixen que els mecanismes d'adaptació impulsats per EPAS1 en poblacions d'alta muntanya ofereixen un model per l'evolució tumoral sota estrès hipòxic i il·lustren com les adaptacions naturals poden aportar informació sobre la biologia del càncer. Tot i que la majoria de pacients amb mPPGL es mantenen estables després de la cirurgia, un grup presenta progressió ràpida i mal pronòstic. Malgrat la identificació d'alguns marcadors d'agressivitat, no hi ha biomarcadors fiables per predir l'evolució clínica. Vam proposar que la biòpsia líquida basada en ctDNA podria servir com a eina pronòstica no invasiva. Vam crear un Consorci Internacional de Biòpsia Líquida en mPPGL mitjançant les xarxes ENS@T i A5, recollint 290 mostres de plasma de 189 pacients, inclosos 156 amb mPPGL i un seguiment mitjà de 543 dies. Totes les mostres van ser sotmeses a seqüenciació genòmica completa de baixa cobertura (shWGS) per quantificar el ctDNA com a fracció tumoral (TF). Basalment, el ctDNA es va detectar en el 15,4% (24/156) dels casos metastàtics; entre ells, el 87% va presentar progressió o defunció. El ctDNA detectable es va associar amb pitjor pronòstic (HR 11,03; IC 95% 4,75-25,67; p<0,001). Un llindar de TF > 6% va identificar pacients amb pronòstic desfavorable (HR 21,35; IC 95% 8,53-53,45) i supervivència a 24 mesos del 18% respecte al 88% en pacients amb TF ≤ 6% (p<0,001). El seguiment longitudinal del ctDNA es va correlacionar amb la progressió tumoral, reforçant el seu valor per monitorització en temps real. En conjunt, l'avaluació basal del ctDNA va demostrar ser factible i emergeix com un prometedor biomarcador pronòstic per identificar pacients d'alt risc i facilitar estratègies terapèutiques personalitzades. |
| Resum: |
Los feocromocitomas y paragangliomas (PPGL) son tumores neuroendocrinos raros con mutaciones germinales o somáticas en hasta 20 genes de susceptibilidad, incluido EPAS1, que codifica el factor inducible por hipoxia 2α (HIF2α) y desempeña un papel clave en la adaptación celular en condiciones de bajo oxígeno. Aunque la resección de PPGL suele ser curativa en casos localizados, alrededor del 15% de los pacientes desarrolla metástasis, lo que subraya la necesidad de biomarcadores pronósticos para guiar el manejo clínico. Esta tesis incluye dos estudios complementarios: el primero explora el desarrollo tumoral bajo hipoxia sistémica crónica en pacientes con cardiopatía congénita cianótica (CCHD) y el segundo evalúa el ADN tumoral circulante (ctDNA) como biomarcador pronóstico no invasivo en PPGL metastásico (mPPGL). Los pacientes con CCHD experimentan hipoxia crónica y presentan mayor riesgo de desarrollar PPGL. Se han descrito mutaciones somáticas de EPAS1 en pequeñas cohortes de CCHD-PPGL, pero los mecanismos moleculares siguen sin estar bien comprendidos. Hipotetizamos que estos pacientes representan un modelo humano único para estudiar la tumorigénesis inducida por EPAS1 bajo hipoxia crónica, con la hipoxia desde el nacimiento ejerciendo diferentes efectos frente a la de aparición tardía. Para ello, establecimos un Consorcio Internacional CCHD-PPGL, generando e integrando datos clínicos, análisis multiómicos y experimentos in vitro. Analizamos 27 pacientes con CCHD y 38 tumores. EPAS1 mostró un papel adaptativo en PPGL en hipoxia sistémica crónica, reflejando mecanismos genéticos observados en poblaciones de gran altitud como tibetanos y sherpas. El perfil molecular reveló deficiencias de reparación del ADN, inestabilidad genómica y mayor selección de mutaciones activadoras de EPAS1, con frecuencias de hasta el 90%, imitando la selección positiva observada en poblaciones de altitud. La secuenciación de ARN masiva y de célula única, junto con análisis funcionales in vitro, demostró que las mutaciones de EPAS1 promueven la expresión de COX4I2, reduciendo el consumo de oxígeno y favoreciendo la supervivencia y proliferación celular en hipoxia. Datos clínicos mostraron que la hipoxia sistémica ejerce efectos tumorigénicos dependientes del tejido y del tiempo, especialmente en células neuroendocrinas sensibles al oxígeno durante una ventana postnatal crítica. En conjunto, estos hallazgos sugieren que los mecanismos de adaptación impulsados por EPAS1 en poblaciones de gran altitud ofrecen un modelo para entender la evolución tumoral bajo estrés hipóxico e ilustran cómo las adaptaciones naturales pueden aportar información sobre la biología del cáncer. Aunque la mayoría de los pacientes con mPPGL permanecen estables tras la cirugía, un grupo presenta progresión rápida y mal pronóstico. A pesar de haberse identificado algunos marcadores de agresividad, no existen biomarcadores fiables para predecir la evolución clínica. Propusimos que la biopsia líquida basada en ctDNA podría servir como herramienta pronóstica no invasiva. Creamos un Consorcio Internacional de Biopsia Líquida en mPPGL mediante las redes ENS@T y A5, recolectando 290 muestras de plasma de 189 pacientes, incluidos 156 con mPPGL y un seguimiento medio de 543 días. Todas las muestras se sometieron a secuenciación genómica completa de baja cobertura (shWGS) para cuantificar el ctDNA como fracción tumoral (TF). Basalmente, el ctDNA fue detectable en el 15,4% (24/156) de los casos metastásicos; entre ellos, el 87% presentó progresión o fallecimiento. El ctDNA detectable se asoció con peor pronóstico (HR 11,03; IC 95% 4,75-25,67; p<0,001). Un umbral de TF > 6% identificó pacientes con pronóstico desfavorable (HR 21,35; IC 95% 8,53-53,45) y supervivencia a 24 meses del 18% frente al 88% en TF ≤ 6% (p<0,001). El seguimiento longitudinal del ctDNA se correlacionó con la progresión tumoral, respaldando su valor para monitorización. En conjunto, la evaluación basal del ctDNA demostró ser factible y emerge como un prometedor biomarcador pronóstico para identificar pacientes de alto riesgo y facilitar estrategias terapéuticas personalizadas. |
| Resum: |
Pheochromocytomas and paragangliomas (PPGL) are rare neuroendocrine tumors with germline or somatic mutations in up to 20 susceptibility genes, including EPAS1, which encodes hypoxia-inducible factor 2α (HIF2α) and plays a key role in tumor cell adaptation to low oxygen conditions. Although PPGL resection is often curative in localized cases, approximately 15% of patients develop metastases, highlighting the need for reliable biomarkers to predict outcomes and guide clinical management. This thesis includes two complementary studies: the first explores tumor development under chronic systemic hypoxia in cyanotic congenital heart disease (CCHD), and the second evaluates circulating tumor DNA (ctDNA) as a non-invasive prognostic biomarker in metastatic PPGL (mPPGL). EPAS1 acts as a master regulator of adaptation to systemic hypoxia, orchestrating the development and function of hypoxia-responsive organs and high-altitude adaptation. Patients with CCHD experience chronic systemic hypoxia and show an increased risk of PPGL development. Somatic EPAS1 mutations have been reported in small CCHD-PPGL cohorts, but the molecular mechanisms remain unclear. We hypothesized that CCHD-PPGL patients represent a unique human model to study EPAS1-driven tumorigenesis under chronic hypoxia, with hypoxia since birth exerting distinct effects compared to later-onset hypoxia. For this purpose, a CCHD-PPGL International Consortium was established, generating and integrating data from clinical cohorts, multi-omics tumor analyses, and in vitro experiments. Clinical data from 27 CCHD patients encompassing 38 tumors were analyzed. EPAS1 was found to have an adaptive role in PPGL under chronic systemic hypoxia, paralleling genetic mechanisms observed in high-altitude populations such as Tibetans and Sherpas. Molecular profiling revealed that tumors from chronically hypoxic patients displayed impaired DNA repair, increased genomic instability, and strong selection of EPAS1 gain-of-function mutations, with frequencies reaching up to 90%, recapitulating positive selection in high-altitude dwellers. Bulk and single-cell RNA sequencing, complemented by in vitro analyses, demonstrated that EPAS1 mutations promote COX4I2 expression, reducing cellular oxygen consumption and sustaining cell survival and proliferation under hypoxia. Clinical data exhibited that systemic hypoxia exerts tissue- and time-dependent tumorigenic effects, particularly in oxygen-sensitive neuroendocrine cells during a critical postnatal window. Altogether, our findings suggest that EPAS1-driven adaptation mechanisms in high-altitude populations provide a model for understanding tumor evolution under hypoxic stress and showcase how natural adaptations may yield insights into cancer biology. Although most mPPGL patients remain clinically stable for years after tumor surgery, a subset experiences rapid disease progression with poor outcomes. Despite the identification of some molecular markers of aggressiveness, there is currently no reliable biomarker to predict prognosis. We hypothesized that ctDNA-based liquid biopsy could serve as a novel, non-invasive prognostic tool to address this unmet need. A mPPGL Liquid Biopsy International Consortium was created through the ENS@T and A5 networks, collecting 290 plasma samples from 189 PPGL patients, including 156 mPPGL patients with a mean follow-up of 543 days. All samples underwent shallow whole-genome sequencing (shWGS) to quantify ctDNA levels as tumor fraction (TF). At baseline, ctDNA was detectable in 15. 4% (24/156) of metastatic cases. Among these, 87% experienced progression or death, compared with 70% of patients with undetectable ctDNA and stable disease. Detectable ctDNA was associated with significantly worse outcomes (HR 11. 03; 95% CI 4. 75-25. 67; p<0. 001). A baseline TF threshold > 6% identified patients with markedly poor prognosis (HR 21. 35; 95% CI 8. 53-53. 45), with a 24-month survival of 18% compared with 88% in patients with TF ≤ 6% (p<0. 001). Longitudinal ctDNA monitoring correlated with disease progression, supporting its value for real-time monitoring. Overall, baseline ctDNA assessment proved feasible in mPPGL patients and emerges as a promising prognostic biomarker for identifying high-risk patients and supporting personalized management strategies. |
| Nota: |
Universitat Autònoma de Barcelona. Programa de Doctorat en Medicina |
| Drets: |
Aquest document està subjecte a una llicència d'ús Creative Commons. Es permet la reproducció total o parcial, la distribució, i la comunicació pública de l'obra, sempre que no sigui amb finalitats comercials, i sempre que es reconegui l'autoria de l'obra original. No es permet la creació d'obres derivades.  |
| Llengua: |
Anglès |
| Document: |
Tesi doctoral ; Text ; Versió publicada |
| Matèria: |
Feocromocitoma/paraganglioma ;
Pheochromocytoma/paraganglioma ;
Hipòxia sistèmica ;
Systemic hypoxia ;
Hipoxia sistémica ;
Biòpsia líquida ;
Liquid biopsy ;
Biopsia líquida ;
Ciències de la Salut |
visitant ::
identificació
dir.
