miRFec

Background & Aims: Screening for colorectal cancer (CRC) is effective in average-risk population. The most extended strategy in organized programs involves the fecal immunochemical test, which is limited by low sensitivity for detection of advanced adenomas (AAs). We aimed to identify microRNA (miRNA) signatures in fecal samples that identify patients with AAs or CRC and might be used in non-invasive screening.

Methods: Our study comprised 4 stages. In the discovery phase, we performed genome-wide miRNA expression profiling of 124 fresh, paired colorectal tumor and non-tumor samples (30 colorectal tumors; 32 AAs) from patients in Spain. In the technical validation stage, miRNAs with altered expression levels in tumor vs non-tumor tissues were quantified by reverse transcription PCR in fecal samples from a subset of patients included in the discovery phase (n=39) and individuals without colorectal neoplasms (controls, n=39). In the clinical validation stage, the miRNAs found to be most significantly up-regulated by quantitative reverse transcription PCR analysis were measured in an independent set of fecal samples (n=767) from patients with positive results from fecal immunochemical tests in a CRC screening program. Finally, we developed model to identify patients with advanced neoplasms (CRCs or AAs) based on their miRNA profiles, using findings from colonoscopy as the reference standard.

Results: Among 200 and 324 miRNAs significantly deregulated in CRC and AA tissues, respectively, 7 and 5 of these miRNAs were also found to be deregulated in feces (technical validation). Of them, MIR421, MIR130b-3p, and MIR27a-3p were confirmed to be upregulated in fecal samples from patients with advanced neoplasms. In our model, the combination of fecal level of MIR421, MIR27a-3p, and hemoglobin identified patients with CRC with an area under the curve (AUC) of 0.93, compared to an AUC of 0.67 for fecal hemoglobin concentration alone.

The combination of markers identified patients with AA with an AUC value of 0.64, compared to an AUC of 0.59 for fecal hemoglobin concentration alone.

Conclusions: We found that increased levels of 2 miRNAs and hemoglobin in feces can identify patients with AAs or CRC more accurately than fecal hemoglobin concentration alone. Assays for these miRNAs might be added to fecal tests for detection of CRC or AAs.

Antecedents i objectius: El cribratge del càncer colorectal (CRC) és eficaç en la població en risc mitjà. L’estratègia més estesa en programes organitzats consisteix en la prova d’immunoquímica fecal, que està limitada per una baixa sensibilitat per a la detecció d’adenomes avançats (AA). El nostre objectiu era identificar signatures de microARN (miRNA) en mostres fecals que permetessin identificar pacients amb AAs o CRC i que es poguessin utilitzar en cribratges no invasius.

Mètodes: El nostre estudi compren 4 etapes. En la fase de descobriment, vam realitzar perfils d’expressió de miRNA al genoma complet de 124 mostres fresques de pacients a Espanya, tant de la mostra tumoral com de la mostra no tumoral (30 tumors colorectals; 32 AAs). En l’etapa de validació tècnica, els miRNAs amb nivells d’expressió alterats en teixits tumorals vs. no tumorals es van quantificar mitjançant PCR de transcripció inversa (RT-PCR) en mostres fecals d’un subconjunt de pacients inclosos en la fase de descobriment (n = 39) i individus sense neoplasmes colorectals (controls, n = 39). En l’etapa de validació clínica, es van mesurar els miRNAs que presentaven per RT-PCR una nivell d’expressió més elevat de forma significativa en un conjunt independent de mostres fecals (n = 767) de pacients amb resultats positius en proves immunoquímiques fecals d’un programa de cribratge de CRC . Finalment, vam desenvolupar un model per identificar pacients amb neoplasmes avançats (CRCs o AAs) basats en els seus perfils de miRNA, utilitzant els resultats de la colonoscòpia com a referència.

Resultats: Entre els 200 i 324 miRNAs desregulats significativament en els teixits de CRC i AA, es van trobar que 7 i 5 d’aquests miRNA, respectivament, es trobaven desregulats també en les mostres fecals (validació tècnica). D’ells, es va confirmar que MIR421, MIR130b-3p i MIR27a-3p tenien un nivell d’expressió augmentat en mostres fecals de pacients amb neoplasmes avançats. En el nostre model, la combinació del nivell fecal de MIR421, MIR27a-3p i hemoglobina va permetre identificar pacients amb CRC amb una zona sota la corba (AUC) de 0,93, en comparació amb una AUC de 0,67 només utilitzant la concentració d’hemoglobina fecal.

La combinació de marcadors va permetre identificar pacients amb AA amb un valor de AUC de 0,64, en comparació amb un AUC de 0,59 utilitzant només la concentració d’hemoglobina fecal.

Conclusions: Hem trobat que els nivells augmentats de 2 miRNAs i d’hemoglobina en les femtes permeten identificar pacients amb AA o CRC amb més precisió que utilitzant només la concentració d’hemoglobina fecal. Assaigs per a aquests miRNAs es podrien afegir a les proves fecals per a la detecció de CRC o AA.