Colon cancer has been viewed as the result of progressive accumulation of genetic and epigenetic abnormalities. However, this view does not fully reflect the molecular heterogeneity of the disease. We have analyzed both genetic (mutations of BRAF, KRAS, and p53 and microsatellite instability) and epigenetic alterations (DNA methylation of 27 CpG island promoter regions) in 97 primary colorectal cancer patients. Two clustering analyses on the basis of either epigenetic profiling or a combination of genetic and epigenetic profiling were performed to identify subclasses with distinct molecular signatures. Unsupervised hierarchical clustering of the DNA methylation data identified three distinct groups of colon cancers named CpG island methylator phenotype (CIMP) 1, CIMP2, and CIMP negative. Genetically, these three groups correspond to very distinct profiles. CIMP1 are characterized by MSI (80%) and BRAF mutations (53%) and rare KRAS and p53 mutations (16% and 11%, respectively). CIMP2 is associated with 92% KRAS mutations and rare MSI, BRAF, or p53 mutations (0, 4, and 31% respectively). CIMP-negative cases have a high rate of p53 mutations (71%) and lower rates of MSI (12%) or mutations of BRAF (2%) or KRAS (33%). Clustering based on both genetic and epigenetic parameters also identifies three distinct (and homogeneous) groups that largely overlap with the previous classification. The three groups are independent of age, gender, or stage, but CIMP1 and 2 are more common in proximal tumors. Together, our integrated genetic and epigenetic analysis reveals that colon cancers correspond to three molecularly distinct subclasses of disease.

Purpose The current classification systems of myelodysplastic syndromes (MDS), including the International Prognostic Scoring System (IPSS), do not fully reflect the molecular heterogeneity of the disease. Molecular characterization may predict clinical outcome and help stratify patients for targeted therapies. Epigenetic therapy using decitabine, a DNA hypomethylating agent, is clinically effective for the treatment of MDS. Therefore, we investigated the association between DNA methylation and clinical outcome in MDS. Patients and Methods We screened 24 patients with MDS for promoter CpG island methylation of 24 genes and identified aberrant hypermethylation at 10 genes. We then performed quantitative methylation analyses by bisulfite pyrosequencing of the identified genes in 317 patient samples from three independent studies and assessed relations between methylation and clinical outcome. Results In an initial training cohort of 89 patients with MDS, methylation frequencies of individual genes ranged from 7% to 70% and were highly concordant. Therefore, we defined a methylation z score based on all genes for each patient. We found that patients with higher levels of methylation, compared with patients with lower levels, had a shorter median overall survival (12.3 v 17.5 months, respectively; P = .04) and shorter median progression-free survival (6.4 v 14.9 months, respectively; P = .009). This methylation prognostic model was independent of age, sex, and IPSS group. Applied to two validation cohorts (228 patients), this model was confirmed as an independent prognostic predictor for survival. Although methylation at baseline did not correlate with clinical response to decitabine, we observed a significant correlation between reduced methylation over time and clinical responses. Conclusion DNA methylation predicts overall and progression-free survival in MDS.

Exosomes are membrane vesicles secreted by various cells and play a crucial role in intercellular communication. They can be excellent delivery vehicles for oligonucleotide drugs, such as microRNAs, due to their high biocompatibility. MicroRNAs have been shown to be more stable when incorporated into exosomes; however, the lack of targeting and immune evasion is still the obstacle to the use of these microRNA-containing nanocarriers in clinical settings. Our goal was to produce functional exosomes loaded with target ligands, immune evasion ligand, and oligonucleotide drug through genetic engineering in order to achieve more precise medical effects.