Introduction. Malignant thyroid tumors are traditionally considered minimally aggressive and clinically indolent entities with a favorable prognosis. However, a small but significant subset—approximately 10–15%—exhibits aggressive behavior, with high rates of lymph node and distant metastasis, and is histologically characterized by vascular invasion, necrosis, and a high mitotic index. The aggressive nature of these neoplasms is associated with several clinically relevant molecular alterations, including BRAF-V600E, TERT, RAS, and TP53 mutations; alterations in RET, NTRK, and the PI3K/AKT/PTEN pathway. The identification of specific molecular alterations through next-generation sequencing (NGS) could provide valuable guidance for targeted therapies, particularly in advanced and treatment-resistant thyroid carcinomas. Aim of the Study. The aim of this study was to perform molecular characterization of 523 cancer-relevant genes from DNA and 55 cancer-relevant genes from RNA in a monocentric cohort of clinically aggressive thyroid carcinomas, in order to identify new diagnostic, prognostic, and therapeutic response markers. Materials and Methods. For each patient, key clinical and pathological features were recorded. Molecular profiling was performed by sequencing DNA and RNA using the Trusight™ Oncology 500 kit (Illumina®). Student’s t-test and Mann–Whitney U test were used to evaluate differences in expression levels of continuous and categorical variables across subgroups. Results. A total of 24 patients were included in the study: 11 with papillary thyroid carcinoma (PTC), 3 with follicular thyroid carcinoma (FTC), 7 with oncocytic thyroid carcinoma (OTC), 2 with poorly differentiated thyroid carcinoma (PDCT), and 1 with anaplastic thyroid carcinoma (ATC). The mean age at diagnosis was 65.6 years (range: 36–81 years), with 12 males and 12 females. The average follow-up duration was 81.88 months. Patients who experienced disease-related death or progressive disease (PD) showed a statistically significant correlation with a high mitotic index (p ≤ 0.0004) and high proliferative index (p = 0.02). Immunohistochemical expression of thyroglobulin and TTF1 was significantly lower in patients with disease-related death or PD (p = 0.04). Higher PD-L1 CPS scores were significantly associated with disease-related death or PD (p = 0.008). Molecular analysis using the TSO 500 panel was performed on 8 randomly selected patients and revealed the following genomic alterations with potential clinical relevance, according to ESMO-ESCAT guidelines and ClinGen/VICC oncogenicity criteria: BRAF p.(Val600Glu) mutation in 4 patients with PTC histology; one of these patients also had TP53 and PIK3CA mutations. ESCAT I gene fusion rearrangements were detected in 2 patients: one had a CCDC6::RET fusion and the other an EML4::NTRK3 fusion. The average tumor mutational burden (TMB) was 14 mutations/Mb, with 6 out of 8 patients having TMB-H (≥10 mutations/Mb). Among non-directly actionable variants according to ESCAT—but still considered diagnostically, prognostically, or therapeutically relevant—the following were identified: activating NRAS mutations at codon 61 in 2 cases; high allelic frequency TP53 mutation in combination with broad amplification of oncogenic driver genes, including EGFR, BRAF, FGF10, CCNE1, MET, CHEK2, and RICTOR, in 1 case of high-grade OTC.

Introduzione. I tumori maligni tiroidei sono entità tradizionalmente considerate poco aggressive e clinicamente indolenti con prognosi favorevole. Di questi, una minoritaria ma significativa parte, circa il 10-15%, presenta comportamento aggressivo con tassi di metastatizzazione linfonodale e a distanza elevati e sono caratterizzati istologicamente da presenza di invasione vascolare, necrosi e alto indice mitotico. Il comportamento aggressivo di queste neoplasie è associato a diverse alterazioni molecolari clinicamente rilevanti, quali mutazioni BRAF-V600E, di TERT, RAS, TP53, alterazioni di RET, NTRK e della pathway PI3K/AKT/PTEN. L’individuazione di alterazioni molecolari specifiche attraverso le più recenti tecniche di sequenziamento genomico NGS potrebbe essere un valido aiuto nell’indirizzare verso trattamenti target specifici, soprattutto nei carcinomi avanzati e non responsivi ad altre terapie. Scopo dello studio. Le finalità dello studio consistono nell’esecuzione della caratterizzazione molecolare degli stati di 523 geni rilevanti per il cancro dal DNA, e di 55 geni rilevanti per il cancro dall’RNA, su una serie monocentrica di carcinomi tiroidei clinicamente aggressivi al fine di individuare nuovi marker diagnostici, prognostici e di risposta alla terapia. Materiali e metodi. Per ogni paziente (24 pazienti) sono state registrate le principali caratteristiche patologiche e cliniche. Per eseguire la caratterizzazione molecolare del campione si è proceduto al sequenziamento di DNA e RNA per i geni di interesse tramite il kit Trusight™Oncology 500, Illumina®. I test t di Student e Mann– Whitney sono stati usati per calibrare le differenze nei livelli di espressione di variabili rispettivamente continue e categoriali nei diversi sottogruppi. Risultati. Nello studio sono stati inclusi 24 pazienti, 11 con diagnosi di carcinoma papillare (PTC), 3 di carcinoma follicolare (FTC), 7 di carcinoma ossifilo (OTC), 2 di carcinoma scarsamente differenziato (PDCT), 1 di carcinoma anaplastico (ATC). L’età media alla diagnosi è di 65.6 anni (range di età 36-81 anni), i maschi sono 12 e le femmine 12. Il tempo medio di follow-up è di 81.88 mesi. I pazienti con decesso malattia-correlato o in progressione di malattia (PD) hanno mostrato una correlazione statisticamente significativa con un indice mitotico (p < = 0,0004) e un indice proliferativo (p = 0,02) elevati. Valori immunoistochimici di Tireoglobulina e di TTF1 sono risultati significativamente inferiori nei pazienti con decesso malattia-correlato o PD (p = 0,04). CPS score più elevati di PD-L1 sono risultati significativamente associati a un decesso malattia-correlato o PD (p = 0,008). L’analisi molecolare mediante TSO 500 è stata condotta su 8 pazienti random e ha individuato le seguenti alterazioni genomiche con potenziale significato clinico secondo le linee guida ESMO-ESCAT e i criteri di oncogenicità ClinGen/VICC: mutazione BRAF p.(Val600Glu) in 4 pazienti con istologia di PTC, in un paziente in co-occorrenza con TP53 e PIK3CA; 2 pazienti hanno presentato riarrangiamenti di fusione genica ESCAT I quali una fusione CCDC6::RET e una fusione EML4::NTRK3. Il TMB medio è risultato pari a 14 mut/Mb (6/8 pazienti con TMB-H ≥10). Tra le varianti non direttamente azionabili secondo ESCAT, ma comunque considerate rilevanti ai fini diagnostici, prognostici o terapeutici sono state rilevate: mutazioni attivanti nel gene NRAS a carico del codone 61 in 2 casi; mutazione TP53 ad alta frequenza allelica in associazione a una ampia amplificazione di geni driver oncogenici tra cui EGFR, BRAF, FGF10, CCNE1, MET, CHEK2 e RICTOR in 1 caso di OTC di alto grado.

Profilo molecolare dei carcinomi tiroidei clinicamente aggressivi

ZARANTONELLO, MARCO
2024/2025

Abstract

Introduction. Malignant thyroid tumors are traditionally considered minimally aggressive and clinically indolent entities with a favorable prognosis. However, a small but significant subset—approximately 10–15%—exhibits aggressive behavior, with high rates of lymph node and distant metastasis, and is histologically characterized by vascular invasion, necrosis, and a high mitotic index. The aggressive nature of these neoplasms is associated with several clinically relevant molecular alterations, including BRAF-V600E, TERT, RAS, and TP53 mutations; alterations in RET, NTRK, and the PI3K/AKT/PTEN pathway. The identification of specific molecular alterations through next-generation sequencing (NGS) could provide valuable guidance for targeted therapies, particularly in advanced and treatment-resistant thyroid carcinomas. Aim of the Study. The aim of this study was to perform molecular characterization of 523 cancer-relevant genes from DNA and 55 cancer-relevant genes from RNA in a monocentric cohort of clinically aggressive thyroid carcinomas, in order to identify new diagnostic, prognostic, and therapeutic response markers. Materials and Methods. For each patient, key clinical and pathological features were recorded. Molecular profiling was performed by sequencing DNA and RNA using the Trusight™ Oncology 500 kit (Illumina®). Student’s t-test and Mann–Whitney U test were used to evaluate differences in expression levels of continuous and categorical variables across subgroups. Results. A total of 24 patients were included in the study: 11 with papillary thyroid carcinoma (PTC), 3 with follicular thyroid carcinoma (FTC), 7 with oncocytic thyroid carcinoma (OTC), 2 with poorly differentiated thyroid carcinoma (PDCT), and 1 with anaplastic thyroid carcinoma (ATC). The mean age at diagnosis was 65.6 years (range: 36–81 years), with 12 males and 12 females. The average follow-up duration was 81.88 months. Patients who experienced disease-related death or progressive disease (PD) showed a statistically significant correlation with a high mitotic index (p ≤ 0.0004) and high proliferative index (p = 0.02). Immunohistochemical expression of thyroglobulin and TTF1 was significantly lower in patients with disease-related death or PD (p = 0.04). Higher PD-L1 CPS scores were significantly associated with disease-related death or PD (p = 0.008). Molecular analysis using the TSO 500 panel was performed on 8 randomly selected patients and revealed the following genomic alterations with potential clinical relevance, according to ESMO-ESCAT guidelines and ClinGen/VICC oncogenicity criteria: BRAF p.(Val600Glu) mutation in 4 patients with PTC histology; one of these patients also had TP53 and PIK3CA mutations. ESCAT I gene fusion rearrangements were detected in 2 patients: one had a CCDC6::RET fusion and the other an EML4::NTRK3 fusion. The average tumor mutational burden (TMB) was 14 mutations/Mb, with 6 out of 8 patients having TMB-H (≥10 mutations/Mb). Among non-directly actionable variants according to ESCAT—but still considered diagnostically, prognostically, or therapeutically relevant—the following were identified: activating NRAS mutations at codon 61 in 2 cases; high allelic frequency TP53 mutation in combination with broad amplification of oncogenic driver genes, including EGFR, BRAF, FGF10, CCNE1, MET, CHEK2, and RICTOR, in 1 case of high-grade OTC.
Dipartimento di Medicina - DIMED
2024
Molecular profile of clinically aggressive thyroid carcinomas
Introduzione. I tumori maligni tiroidei sono entità tradizionalmente considerate poco aggressive e clinicamente indolenti con prognosi favorevole. Di questi, una minoritaria ma significativa parte, circa il 10-15%, presenta comportamento aggressivo con tassi di metastatizzazione linfonodale e a distanza elevati e sono caratterizzati istologicamente da presenza di invasione vascolare, necrosi e alto indice mitotico. Il comportamento aggressivo di queste neoplasie è associato a diverse alterazioni molecolari clinicamente rilevanti, quali mutazioni BRAF-V600E, di TERT, RAS, TP53, alterazioni di RET, NTRK e della pathway PI3K/AKT/PTEN. L’individuazione di alterazioni molecolari specifiche attraverso le più recenti tecniche di sequenziamento genomico NGS potrebbe essere un valido aiuto nell’indirizzare verso trattamenti target specifici, soprattutto nei carcinomi avanzati e non responsivi ad altre terapie. Scopo dello studio. Le finalità dello studio consistono nell’esecuzione della caratterizzazione molecolare degli stati di 523 geni rilevanti per il cancro dal DNA, e di 55 geni rilevanti per il cancro dall’RNA, su una serie monocentrica di carcinomi tiroidei clinicamente aggressivi al fine di individuare nuovi marker diagnostici, prognostici e di risposta alla terapia. Materiali e metodi. Per ogni paziente (24 pazienti) sono state registrate le principali caratteristiche patologiche e cliniche. Per eseguire la caratterizzazione molecolare del campione si è proceduto al sequenziamento di DNA e RNA per i geni di interesse tramite il kit Trusight™Oncology 500, Illumina®. I test t di Student e Mann– Whitney sono stati usati per calibrare le differenze nei livelli di espressione di variabili rispettivamente continue e categoriali nei diversi sottogruppi. Risultati. Nello studio sono stati inclusi 24 pazienti, 11 con diagnosi di carcinoma papillare (PTC), 3 di carcinoma follicolare (FTC), 7 di carcinoma ossifilo (OTC), 2 di carcinoma scarsamente differenziato (PDCT), 1 di carcinoma anaplastico (ATC). L’età media alla diagnosi è di 65.6 anni (range di età 36-81 anni), i maschi sono 12 e le femmine 12. Il tempo medio di follow-up è di 81.88 mesi. I pazienti con decesso malattia-correlato o in progressione di malattia (PD) hanno mostrato una correlazione statisticamente significativa con un indice mitotico (p < = 0,0004) e un indice proliferativo (p = 0,02) elevati. Valori immunoistochimici di Tireoglobulina e di TTF1 sono risultati significativamente inferiori nei pazienti con decesso malattia-correlato o PD (p = 0,04). CPS score più elevati di PD-L1 sono risultati significativamente associati a un decesso malattia-correlato o PD (p = 0,008). L’analisi molecolare mediante TSO 500 è stata condotta su 8 pazienti random e ha individuato le seguenti alterazioni genomiche con potenziale significato clinico secondo le linee guida ESMO-ESCAT e i criteri di oncogenicità ClinGen/VICC: mutazione BRAF p.(Val600Glu) in 4 pazienti con istologia di PTC, in un paziente in co-occorrenza con TP53 e PIK3CA; 2 pazienti hanno presentato riarrangiamenti di fusione genica ESCAT I quali una fusione CCDC6::RET e una fusione EML4::NTRK3. Il TMB medio è risultato pari a 14 mut/Mb (6/8 pazienti con TMB-H ≥10). Tra le varianti non direttamente azionabili secondo ESCAT, ma comunque considerate rilevanti ai fini diagnostici, prognostici o terapeutici sono state rilevate: mutazioni attivanti nel gene NRAS a carico del codone 61 in 2 casi; mutazione TP53 ad alta frequenza allelica in associazione a una ampia amplificazione di geni driver oncogenici tra cui EGFR, BRAF, FGF10, CCNE1, MET, CHEK2 e RICTOR in 1 caso di OTC di alto grado.
Molecular profile
aggressive carcinoma
thyroid
markers
GALUPPINI, FRANCESCA
Lauree magistrali a ciclo unico
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