Estudio combinado de marcadores fenotípicos y genotípicos para la evaluación del riesgo individualizado a desarrollar cáncer de mama

Abstract

[ES] El cáncer de mama es uno de los tumores más frecuentes en la población femenina, estableciéndose una prevalencia global en los países occidentales alrededor del 12,5%, es decir, aproximadamente una de cada ocho mujeres padecerá cáncer de mama a lo largo de su vida. En la lucha por la reducción del impacto de esta enfermedad en la sociedad y en las entidades sanitarias públicas, en los últimos años se han desarrollado diferentes propuestas, siendo la estratificación de la población general uno de dichos métodos. Estos sistemas de estratificación permiten clasificar a la población general en función del riesgo a padecer cáncer de mama de manera individual usando diferentes variables genéticas, fenotípicas o ambientales. En la presente tesis, partiendo de una cohorte caso - control retrospectivo, basado en población española femenina, se aplicarán diferentes modelos matemáticos utilizando variables genéticas, fenotípicas y combinando ambas. Estos modelos permitirán la estratificación de la población general femenina en función del riesgo individual a padecer cáncer de mama esporádico. En un primer estudio se evaluaron las variables genéticas como factor discriminante en la cohorte caso - control estudiado. Estas variables son variantes genéticas puntuales denominados SNPs (single nucleotide polymorphism). Estas variantes fueron seleccionadas mediante estudios GWAs (genome-wide association study) basados en cohortes casos-control, asociados a cáncer de mama esporádico y usando miles de mujeres de población general Caucásica. Estas alteraciones, estadísticamente significativas y asociadas a fenotipo, tienen escaso efecto funcional, poca penetrancia, son relativamente frecuentes en la población y con asociación individual a un riesgo bajo o moderado a padecer cáncer de mama. En la presente tesis, se utilizaron inicialmente 121 de estos SNPs descritos anteriormente y combinados mediante modelos "polygenic risk score" (PRS) para evaluar su poder discriminante en función del riesgo individual a padecer cáncer de mama esporádico en una cohorte caso-control representativa de la población española. En un segundo estudio se evaluaron las variables fenotípicas como factores discriminantes de la cohorte caso- control estudiado. Los factores de riesgo fenotípicos seleccionados se obtuvieron a partir de bibliografía científica mayoritariamente de población española y son; la densidad mamaria, el estatus de menopausia, la edad de la mujer, la edad de menarquia, edad el primer hijo nacido vivo y los posibles antecedentes familiares. En un tercer estudio se evaluó la significancia y el poder discriminante utilizando un modelo logístico que combina las variables genéticas agrupadas mediante un PRS, las variables fenotípicas, y la interacción de algunas de estas variables. Se evaluó la posible utilidad del modelo para la clasificación de la cohorte representativa de la población española en función del riesgo individual a padecer cáncer de mama esporádico. En la presente tesis se presenta un modelo matemático que combina factores genéticos y fenotípicos de riesgo a padecer cáncer de mama esporádico. En este estudio se demuestra la sinergia y la ausencia de colinealidad entre este tipo de variables, permitiendo obtener una capacidad discriminante entre las mujeresque desarrollaron cáncer de mama esporádico durante los siguientes cinco años después de la toma de los datos y mujeres sanas que no lo desarrollaron. Esta capacidad discriminante obtenida mediante estos modelos combinados de los factores de riesgo es mayor que la obtenida usando modelos basados solo en los factores de riesgo individuales. También permite, como prueba de concepto, valorar su posible utilidad en un sistema de cribado mediante la clasificación de la población general en diferentes categorías en función de su riesgo a padecer cáncer de mama esporádico

[CA] El càncer de mama és un dels tumors més freqüents en la població femenina, establintse una prevalença global als països occidentals al voltant del 12,5%, és a dir, aproximadament una de cada huit dones patirà càncer de mama al llarg de la seua vida. En la lluita per la reducció de l'impacte d'aquesta malaltia en la societat i en les entitats sanitàries públiques, en els últims anys s'han desenvolupat diferents propostes, sent l'estratificació de la població general un d'aquests mètodes. Aquests sistemes d'estratificació permeten classificar a la població general en funció del risc a patir càncer de mama de manera individual usant diferents variables genètiques, fenotípiques o ambientals. En la present tesi, partint d'una cohort case - control retrospectiu, basat en població espanyola femenina, s'aplicaran diferents models matemàtics utilitzant variables genètiques, fenotípiques i combinant ambdues. Aquests models permetran l'estratificació de la població general femenina en funció del risc individual a patir càncer de mama esporàdic. En un primer estudi es van avaluar les variables genètiques com a factor discriminant en la cohort case - control estudiat. Aquestes variables són variants genètiques puntuals denominats SNPs (single nucleotide polymorphism) . Aquestes variants van ser seleccionades mitjançant estudis GWAs (genome-wide association study) basats en cohorts casos-control, associats a càncer de mama esporàdic i usant milers de dones de població general Caucàsica. Aquestes alteracions, estadísticament significatives i associades a fenotip, tenen escàs efecte funcional, poca penetrancia, són relativament freqüents en la població i amb associació individual a un risc baix o moderat a patir càncer de mama. En la present tesi, es van utilitzar inicialment 121 d'aquests SNPs descrits anteriorment i combinats mitjançant models polygenic risk score (PRS) per a avaluar el seu poder discriminant en funció del risc individual a patir càncer de mama esporàdic en una cohort cas-control representativa de la població espanyola En un segon estudi es van avaluar les variables fenotípiques com a factors discriminants de la cohort case- control estudiat. Els factors de risc fenotípics seleccionats es van obtindre a partir de bibliografia científica majoritàriament de població espanyola i són; la densitat mamària, l'estatus de menopausa, l'edat de la dona, l'edat de menarquia, edat el primer fill nascut viu i els possibles antecedents familiars. En un tercer estudi es va avaluar la significança i el poder discriminant utilitzant un model logístic que combina les variables genètiques agrupades mitjançant un PRS, les variables fenotípiques, i la interacció d'algunes d'aquestes variables. Es va avaluar la possible utilitat del model per a la classificació de la cohort representativa de la població espanyola en funció del risc individual a patir càncer de mama esporàdic. En la present tesi es presenta un model matemàtic que combina factors genètics i fenotípics de risc a patir càncer de mama esporàdic. En aquest estudi es demostra la sinergia i l'absència de colinealidad entre aquesta mena de variables, permetent obtindre una capacitat discriminant entre les dones que van desenvolupar càncer de mama esporàdic durant els següents cinc anys després de la presa de les dades i dones sanes que no ho van desenvolupar. Aquesta capacitat discriminant obtinguda mitjançant aquests models combinats dels factors de risc és major que l'obtinguda usant models basats només en els factors de risc individuals. També permet, com a prova de concepte, valorar la seua possible utilitat en un sistema de garbellat mitjançant la classificació de la població general en diferents categories en funció del seu risc a patir càncer de mama esporàdic.

[EN] Breast cancer is one of the most common tumours in the female population, with a global worldwide incidence around 12.5%, that is, this means there is a 1 in 8 chance will suffer breast cancer throughout the live. In the investigation to reduce the impact of this disease on society and public health entities, in last years, different proposals have been developed, where the stratification of the general population being one of these methods. These stratification systems allow the general population to be classified based on the risk of suffering from breast cancer individually using different genetic, phenotypic or environmental variables. Was started from a retrospective case-control cohort based on the Spanish female population, different mathematical models will be applied using genetic and phenotypic variables and combining both of them. These models will allow the stratification of the general female population based on the individual risk of suffering sporadic breast cancer. In a first study, genetic variables were evaluated as a discriminating factor. These variables are genetic punctual variants called SNPs (single nucleotide polymorphism). These variants were selected using GWA (genome-wide association study) studies based on case-control cohorts, associated with sporadic breast cancer and using thousands of women from the general Caucasian population. These alterations, statistically significant and associated with phenotype, present modest functional effect, low penetrance, modest risk to development breast cancer and are relatively frequent in the general population. In this study, 121 of these previously described SNPs were initially used and combined using "polygenic risk score" (PRS) models to evaluate their discriminating capacity based on the individual risk of suffering sporadic breast cancer in a representative case-control cohort of the Spanish population. In a second part of the study, the phenotypic variables are evaluated as discriminating factors of the case-control cohort studied. The selected phenotypic risk factors were obtained from scientific literature, mainly from the Spanish population, and are: breast density, menopause status, age of the woman, age of menarche, age of first live birth and family history. In a third study, the significance and discriminant capacity were evaluated using a logistic model that combines the genetic variables grouped through a PRS score, the phenotypic variables, and the interaction of some of these variables. The possible usefulness of the model was evaluated for the classification of the representative cohort of the Spanish population based on the individual risk of suffering sporadic breast cancer. In this thesis, a mathematical model is presented where combines genetic and phenotypic risk factors for sporadic breast cancer. This study demonstrates the synergy and absence of collinearity between this type of variables, allowing obtaining a discriminant capacity between women who developed sporadic breast cancer during the following five years after data collection and healthy women. This discriminant capacity obtained using these combined models are greater than that obtained using models based only on the individual risk factors. It also allows, as a proof of concept, to assess its possible usefulness in a screening system by classifying the general population into different categories based on their risk of suffering sporadic breast cancer.