Thesis (M.Sc)-Cairo University, 2025.

Bibliography: pages 86-112.

This study highlights a central focus and a potential significance of the presence of some genetic variations in MMP-2 and MMP-9 genes that could be a research hotspot in molecular diagnosis of breast cancer disease progression mechanisms.
Background: Breast cancer is the most prevalent form of cancer and the primary cause of cancer-related deaths in women globally. It is driven by various risk factors and recently inflammation emerged as a hallmark of cancer development. Inflammatory breast cancer (IBC) has particularly more aggressive phenotype than non-inflammatory breast cancer (non-IBC). The tumor microenvironment (TME) is a key mediator in breast cancer progression as it is responsible for the aggressiveness of cancer cells by affecting their survival, invasion and metastasis. TME is made up of not only cancer cells, but also the surrounding normal cells, as well as the extracellular matrix (ECM). Communication between cell to cell and cell to matrix is regulated by a network of proteases enzymes including matrix metalloproteinases (MMPs). MMPs are a group of proteases that depend on zinc for their activity. They catalyze the breaking down of ECM in many biological processes such as cell differentiation, proliferation, tissue regeneration and apoptosis. Previous studies have suggested genetic variations in MMPs could contribute in abnormal processes such as inflammation, epithelial-mesenchymal transition (EMT) hence carcinogenesis. Several susceptible single nucleotide polymorphisms (SNPs) in gelatinase-A (MMP-2) and gelatinase-B (MMP-9) are supposed to suggest these two gelatinases as two diagnostic biomarkers linked with malignant cells ability to invade and metastasize.
Aim: Thus, this study aimed to investigate the prevalence of the promoter polymorphisms −1306 C/T in MMP-2 and−1562 C/T in MMP-9 and the possible association with breast cancer progression (Age, tumor size, grade, metastatic lymph node, lymph vascular invasion, ER, PR, Her-2) as a prognostic marker and a possible risk factor for breast cancer susceptibility in a specific population of Egyptian females where breast cancer patients were compared to healthy volunteers and IBC patients were compared to non-IBC patients.
Methods: Firstly, DNA and RNA extraction took place from blood and tissue samples of previously diagnosed breast cancer patients. Then, the promoter polymorphisms −1306 C/T in MMP-2 and−1562 C/T in MMP-9 were detected. Moreover, mRNA expression levels of both MMP-2 and MMP-9 and their activities were determined. Finally, the role of these polymorphisms in the breast cancer susceptibility and aggressiveness was evaluated.
Results: The pathological features and clinical data of patients enrolled in this study showed that no statistically significant difference detected in age, tumor size, tumor grade, metastatic lymph node, ER, PR hormonal receptors and HER-2 expressions in non-IBC compared to IBC patients. However, the prevalence of lymphovascular invasion in IBC patients was significantly higher when compared to non-IBC patients (P=0.002). The mRNA expression level of MMP-2 was significantly higher with an 11-fold increase in IBC compared to non-IBC carcinoma tissues and MMP-9 was significantly higher with a 6-fold increase in IBC compared to non-IBC carcinoma tissues (P= 0.01 and 0.03, respectively). The gelatin zymography induced a significant increase in the activity of proMMP-9, active MMP-9 (P= 0.04 and 0.03 respectively), proMMP-2 and active MMP-2 (P= 0.02 and 0.01 respectively) in IBC cancer tissues compared to non-IBC. Additionally, the genotype and allele distribution among healthy volunteers and breast cancer patients, representing three hereditary models, showed that the incidence of the dominant model, represented the genotype carrying the high-risk allele (C/T – T/T), was significantly observed in healthy volunteers than in breast cancer patients for MMP-2 (rs243865) (P= 0.029) while there was no significant difference detected in genotype incidences among all hereditary models for MMP-9 (rs3918242). Moreover, concerning the genotype and allele distribution among non-IBC and IBC patients, no significant difference was detected in genotype incidences among all hereditary models between non-IBC and IBC for MMP-2 (rs243865) while a significant difference was detected in the incidence of the genotype carrying the high-risk allele (C/T – T/T) in non-IBC compared to IBC for MMP-9 (rs3918242) (P= 0.027). In addition, the prevalence of genotypes carrying the mutant high risk alleles of MMP-2 and MMP-9 genes correlate with significant lower and higher gene expression levels, respectively in both non-IBC and IBC carcinoma tissues. Finally, the haplotype distribution among healthy volunteers and non-IBC patients showed no haplotype found to be in association with non-IBC risk while a statistical significant difference was found in the incidence of CT and TT haplotypes in healthy volunteers than in IBC patients (P=<0.0001). No correlation between age, tumor size, grade, lymph vascular invasion, lymph node metastasis, and breast cancer progression in both non-IBC and IBC patients.
Conclusion: The current study provided insights on the detection of the polymorphisms in the promoter region −1306 C/T in MMP-2 and −1562 C/T in MMP-9 as they contribute to the association with breast cancer risk and carcinogenesis. However, further investigations are needed to demonstrate the effect of MMPs variants as key mediators of tumor progression and future efforts are also needed to implement the inhibition of MMPs as a therapeutic approach for patients suffering from breast cancer.

الخلفية: سرطان الثدي هو أكثر أنواع السرطان شيوعًا والسبب الرئيسي للوفاة المرتبطة بالسرطان بين النساء في جميع أنحاء العالم. ويحدث بسبب عوامل خطر مختلفة، ومؤخرًا ظهر الالتهاب كعلامة مميزة لتطور السرطان. يعتبر سرطان الثدي الالتهابي أكثر عدوانية بشكل خاص من سرطان الثدي غير الالتهابي. تعد البيئة المحيطة بالورم (TME) لاعبًا رئيسيًا في تطور سرطان الثدي لأنها مسؤولة عن عدوانية الخلايا السرطانية من خلال التأثير على بقائها وغزوها ونقائلها. تتكون البيئة المحيطة بالورم من الخلايا السرطانية والخلايا الطبيعية المحيطة بها، بالإضافة إلى المصفوفة خارج الخلية (ECM). يتم تعديل التفاعل بين الخلايا والمصفوفة بواسطة شبكة من إنزيمات البروتياز بما في ذلك ميتالوبروتيناز المصفوفة (MMPs). تعد ميتالوبروتيناز المصفوفة عائلة من البروتياز المعتمدة على الزنك والتي تحفز تحلل ECM في العديد من العمليات الفسيولوجية مثل تمايز الخلايا والتكاثر وتجديد الأنسجة وموت الخلايا المبرمج. وقد ساهمت الاختلافات الجينية في MMPs في حدوث عمليات غير طبيعية مثل الالتهاب، والتحول الظهاري المتوسطي (EMT)، ومن ثم تطور السرطان. ومن المفترض أن تشير العديد من تعددات الأشكال النوكليوتيدية المفردة (SNPs) الحساسة في MMP-2 (جيلاتيناز-أ) وMMP-9 (جيلاتيناز-ب) إلى أن هذين الجيلاتيناز هما مؤشران حيويان تشخيصيان مرتبطان بقدرة الخلايا الخبيثة على الغزو والانتشار.

الهدف: تهدف هذه الدراسة إلى التحقيق في انتشار تعدد أشكال المحفز -1306 C/T و -1562 C/T في MMP-2 و MMP-9 على التوالي والارتباط المحتمل بتطور سرطان الثدي (العمر وحجم الورم ودرجة الورم ونقائل العقدة الليمفاوية وغزو الأوعية الليمفاوية ومستقبلات الاستروجين ومستقبلات البروجسترون وعامل نمو البشرة من النوع 2) كعامل خطر محتمل وعلامة تشخيصية لقابلية الإصابة بسرطان الثدي في مجموعة من الإناث المصريات حيث تمت مقارنة مريضات سرطان الثدي بالمتطوعين الأصحاء وتمت مقارنة مريضات سرطان الثدي IBC بالمرضى non-IBC.
الطرق: أولاً، تم استخلاص الحمض النووي الريبوزي منقوص الأكسجين (DNA) والحمض النووي الريبوزي منقوص الأكسجين (RNA) من عينات الدم والأنسجة لمرضى سرطان الثدي الذين تم تشخيصهم سابقًا. ثم تم الكشف عن تعدد أشكال المحفز -1306 C/T و-1562 C/T في MMP-2 وMMP-9 على التوالي. علاوة على ذلك، تم تحديد مستويات mRNA لكل من MMP-2 وMMP-9 وأنشطتهما. أخيرًا، تم تقييم دور تعدد أشكال المحفز هذه في قابلية الإصابة بسرطان الثدي وعدوانيته.

النتائج: أظهرت الخصائص السريرية والمرضية للمرضى المسجلين في هذه الدراسة أنه لا يوجد فرق ذو دلالة إحصائية تم اكتشافه في العمر وحجم الورم والدرجة ورم خبيث في العقدة الليمفاوية ومستقبلات ER وPR الهرمونية وتعبيرات HER-2 في غير مرضى IBC مقارنة بمرضى IBC. ومع ذلك، كان انتشار الغزو اللمفاوي الوعائي في مرضى سرطان الثدي غير المصابين أعلى بكثير عند مقارنته بمرضى سرطان الثدي غير المصابين. كان مستوى تعبير mRNA لـ MMP-2 أعلى بكثير مع زيادة قدرها 11 ضعفًا في أنسجة سرطان IBC إلى أنسجة سرطان غير IBC وكان MMP-9 أعلى بكثير مع زيادة 6 أضعاف في IBC إلى أنسجة سرطان غير IBC. كانت مستويات التعبير MMP-2 mRNA أقل مقارنةً بـ MMP-9 في كل من أنسجة السرطان غير IBC وIBC. تسبب تصوير zymography للجيلاتين في زيادة كبيرة في نشاط proMMP-9 و MMP-9 النشط و proMMP-2 و MMP-2 النشط في أنسجة السرطان IBC مقارنةً بالأنسجة غير IBC. بالإضافة إلى ذلك، أظهر توزيع النمط الجيني والأليل بين المتطوعين الأصحاء ومرضى سرطان الثدي، الذين يمثلون ثلاثة نماذج وراثية، أن حدوث النموذج السائد، الذي يمثل النمط الجيني الذي يحمل الأليل عالي الخطورة (C/T – T/T)، كان مرتفعًا بشكل ملحوظ. لوحظ في المتطوعين الأصحاء مقارنة بمرضى سرطان الثدي لـ MMP-2 (rs243865) بينما لم يتم اكتشاف اختلاف كبير في حالات النمط الوراثي بين جميع النماذج الوراثية لـ MMP-9 (rs3918242). علاوة على ذلك، لم يتم اكتشاف اختلاف كبير في توزيع النمط الوراثي والأليل بين المرضى غير IBC وIBC في حالات النمط الوراثي بين جميع النماذج الوراثية بين غير IBC وIBC لـ MMP-2 (rs243865) بينما تم اكتشاف فرق كبير في حدوث النمط الجيني الذي يحمل أليلًا عالي الخطورة (C / T - T / T) في غير IBC مقارنةً بـ IBC لـ MMP-9 (rs3918242). أخيرًا، أظهر توزيع النمط الفرداني بين المتطوعين الأصحاء والمرضى غير المصابين بـ IBC عدم وجود نمط فرداني مرتبط بمخاطر غير IBC بينما تم العثور على فرق ذي دلالة إحصائية في حدوث الأنماط الفردية CT و TT لدى المتطوعين الأصحاء مقارنةً بمرضى IBC. لا يوجد ارتباط بين العمر وحجم الورم والدرجة والغزو الوعائي الليمفاوي ورم خبيث في العقدة الليمفاوية وتطور سرطان الثدي لدى المرضى غير المصابين بـ IBC وIBC .
الاستنتاج: قدمت الدراسة الحالية رؤى حول اكتشاف تعدد أشكال المحفز -1306 C/T و-1562 C/T في MMP-2 وMMP-9 على التوالي حيث تساهم في الارتباط بخطر الإصابة بسرطان الثدي والسرطان.

Issues also as CD.

Text in English and abstract in Arabic & English.