Nauji glioblastomų molekuliniai žymenys

Vilnius, 2015

Planas

• Molekulinio kariotipavimo principai• Trumpas įvadas į citogenetiką• Citogenetiniai žymenys

Molekulinis kariotipavimas

Įvadas į citogenetiką• 1p/19q – codelecija – delecija 1‐os chromsomos trumpajame (p) petyje + 

delecija 19‐os chromosomos ilgajame petyje (q)• +7 trisomija – 7‐os chromosomos padvigubėjimas• ‐10 monosomija – tik viena 10‐a chromosoma• 9p delecija (loss) – 9‐os chromosomos trumpojo peties (p) delecija• 4q duplikacija (gain) – 4‐os chromosomos ilgojo peties (q) padvigubėjimas

Citogenetiniai žymenys1p/19q co‐deletion• Detected in 70% of histologically defined oligodendrogliomas. • Tumors that lack the co‐deletion are often observed to have 

ATRX and TP53mutations.• The 1p/19q loss may be itself a mechanism of inactivation of CIC

and FUBP1 genes. • Profiling studies show that FUBP1 and CICmutations occur 

simultaneously with IDHmutations, creating a unique molecular profile for oligodendrogliomas.

• A 1p19q co‐deletion is associated with improved prognosis in low‐grade gliomas (LGGs) and predictive of improved outcomes with chemotherapy and radiation.

Citogenetiniai žymenysIsolated 1p and 19q deletions• 1p and 19q deletions alone were not found to improve survival of 

patients with GBM; • However, when adjusted for age, sex, and chemotherapy, 19q 

deletions seem to negatively impact survival (komentaruose).• 1p isolated deletion ‐ 15‐25% astrocytomas.• On multivariate analyses, chromosome 1p was a prognostic factor for 

prolonged PFS (HR = 1.75, P = 0.03) and OS (HR = 3.59, P = 0.02) in grade 2 gliomas but not for grade 3 (HR = 0.81, P = 0.7 for PFS; HR = 1.31, P = 0.7 for OS) (208 patients with WHO grade 2 and 3 gliomas). 

Kaneshiro et al. 2009Iwamoto et al. 2008

Citogenetiniai žymenys+7 trisomy and 10 monosomy• EGFR gene in chromosome 7• PTEN gene in chromosome 10• EGFR amplifications are seen in 30‐40% of GBMs and are strongly 

associated with poor prognosis and progression (trisomy 7 amplification of EGFR).

• PTEN deletions are seen in a much higher proportion (approximately 80%) of GBMs (monosomy 10 deletion of PTEN).

• Gains of 7 and losses of 10 are associated with EGFR amplification and PTEN loss seen similarly in GBM and associated with equally poor prognosis.

• The accumulation of cytogenetic abnormalities and particularly gain of chromosome 7 and loss of chromosome 10 are indicators of likely transformation to WHO grade IV tumors, also known as GBM. 

• Trisomy 7 and monosomy 10 have been found to be frequently associated. The combination of both anomalies is probably important in the tumorigenesis of glioblastoma.

Citogenetiniai žymenys+7 trisomy and 10 monosomy

• HOXA locus 7p15.2 in glioblastoma. • Hypermethylation of HOXA is associated with 

a gain of chromosome 7, a hallmark of glioblastoma, and may compensate for tumor‐driven enhanced gene dosage as a rescue mechanism by preventing undue gene expression.

• Aberrant expression of a HOX‐gene dominated stem‐cell signature in glioblastoma has been linked with increased resistance to chemo‐radiotherapy and sustained proliferation of gliomainitiating cells.

Kurscheid et al. 2015

Citogenetiniai žymenys4q aberrations (PDGFRA gene)

• High level PDGFRA expression (gain/amplification 4q) are associated with IDH1mutation, higher frequency of deletions at 1p and 19q, lower frequency of EGFR amplification (+7 trisomy), younger age at diagnosis and better patient's survival. 

Citogenetiniai žymenys9p deletion (CDKN2A/B gene)

The Kaplan‐Meier estimates for overall survival indicate that the patients with losses of 9p and 10q had significantly longer overall survival rates under TMZ treatment.

Citogenetiniai žymenys22q deletion/LOH• Loss of 22q was more frequent in astrocytic tumors (37%) 

compared to mixed or oligodendroglial tumors (21%) (P = 0.02).• Loss of 22q was correlated to 10q loss but not to 1p or 9p loss. • Taken together, these data suggest that loss of 22q is an alteration 

associated with malignant progression of gliomas (Donadey et al., 2006).

Citogenetiniai žymenysHyperdiploidic karyotype (>46 chromosomes)• Hyperdiploidy is the main chromosomal characteristic of 

malignancy and aggressiveness of gliomas tumors and is often associated with a non‐response to treatment (Gadji et al., 2008).

• Hyperdiploid cells are resistant to conventional therapy, in part due to infrequent cell division due to a delay in the G₀/G₁ phase of the cell cycle. Hyperdiploid tumor cells are significantly larger and more metabolically active than euploid cancer cells (Donovan et al., 2014).

Aberacija Dažniausiai nustatoma Įtaka prognozei

1p/19q co‐delecija Oligodendrogliomos (rečiauglioblastomos)

Geresnė prognozė LGGs(glioblastomose – neįtakoja)

Izoliuota 1p arba 19q delecija

1p delecija ‐ 15‐25% astrocytomas. Geresnė prognozė Grade II gliomose

+7 trisomija/10 monosomija

+7 trisomy – glioblastomas (30‐40%)10 monosomy – glioblastomas (80%)

Blogesnė prognozė

4q duplikacija ‐ Geresnė prognozė

9p delecija ‐ Geresnė prognozė gydant TMZ

22q delecija/LOH Astrocytic tumors (37%)Mixed or oligodendroglial tumors (21%) 

Ligos progresija

Hiperdiploidiniskariotipas

‐ Blogesnė prognozė

Idėjos mokslui?

PSO 2007 gliomų klasifikacija

Tipas Laipsnis Vidutinis išgyvenamumas (metais)

Astrocitoma II 6‐8

Oligodendroglioma II 12

Oligoastrocitoma II 3 iki >10

Anaplastinė astrocitoma/oligodendroglioma III 3

Glioblastoma IV 1‐2

WHO Classification of Tumours of the Central Nervous System 2007

Nauji gliomų žymenys

Tipas

IDH1/2 (izocitratdehidrogenazės geno) mutacijos

1p19q

TERTp (telomerazės atvirkštinės transkriptazės promotoriaus regiono) mutacijos

MGMT (O6‐metilguanino‐DNR metiltransferazės) promotoriaus metilinimas

+7/‐10, chromosomų heterozigotiškumo praradimas (LOH, ang. loss of heterozygosity)

ATRX (ang. α thalassemia/mental retardation syndrome X‐linked) geno mutacijos

TP53 geno mutacijos

Vigneswaran et al. Ann Transl Med 2015;3(7):95

Žemo laipsnio gliomos

Tipas ATRX/p53 mutacijos 1p19q kodelecija

IDH1/2 mutacija Astrocitoma: išgyvenamumas >7 m. Oligodendroglioma: išgyvenamumas >12 m.

IDH laukinis tipas Astrocitoma: išgyvenamumas <5 m. Reta

Vigneswaran et al. Ann Transl Med 2015;3(7):95

PSO III laipsnio gliomos

Tipas +7 +7/‐10q

IDH1/2 mutacija Anaplastinė astrocitoma: išgyvenamumas >5 m.

Anaplastinė oligodendroglioma:išgyvenamumas >10 m.

IDH laukinis tipas Anaplastinė astrocitoma: progresavimas iki antrinės glioblastomos <2 m.

Antrinė glioblastoma: išgyvenamumas <2 m.

Vigneswaran et al. Ann Transl Med 2015;3(7):95

Glioblastomos

Pirminės (90 proc.) Antrinės (10 proc.)

IDH laukinis tipas, EGFR, PTEN mutacijos IDH, TP53, ATRX mutacijos

Blogesnis išgyvenamumas Geresnis išgyvenamumas

Vigneswaran et al. Ann Transl Med 2015;3(7):95

Klasifikacija pagal molekulinius žymenis

Eckel‐Passow et al. N Engl J Med 2015;372:2499‐508

Trigubai teigiami TERT ir IDH mutacija Tik IDH mutacija Trigubai neigiami Tik TERT mutacija

II ir III laipsnis IV laipsnis II‐IV laipsnis

Paplitimas (%

)

Gliomos diagnozės vidutinis pacientų amžius pagal molekulines grupes

Amžius, kai nustatyta diagn

ozė

Trigubai teigiami

TERT ir IDH 

mutacija

Tik IDH mutacija

Trigubai neigiami

Tik TERT mutacija

Eckel‐Passow et al. N Engl J Med 2015;372:2499‐508

Mayo klinika UCSF suaugusiųjų gliomos tyrimas Vėžio genomo atlasas

Gliomųmolekulinių grupių bendro išgyvenamumo koreguotosKaplan‐Meier vertės

Išgyvena

mum

as (%

)

Eckel‐Passow et al. N Engl J Med 2015;372:2499‐508

Išgyvena

mum

as (%

)

TERT ir IDH mutacijos(n=31)

Trigubai teigiami(n=181)

Tik IDH mutacijos(n=275)

Trigubai neigiami(n=40)

Tik TERT mutacijos (n=59)

Trigubai neigiami(n=80)

Tik IDH mutacijos(n=32)

Tik TERT mutacijos(n=347)

TERT ir IDH mutacijos(n=11)

II ir III laipsnis IV laipsnis

metai metai

Molekulinių žymenų reikšmė

Molekulinių žymenų reikšmė

Boots‐Sprener et al. Mod Pathol 2013;26(7):922‐9

Laikas (dienomis)

Išgyvena

mum

as (%

)

Laikas (dienomis) Laikas (dienomis)Žemo laipsnio gliomos Anaplastinės gliomos Glioblastomos

Molekulinių žymenų reikšmė

Boots‐Sprener et al. Mod Pathol 2013;26(7):922‐9

Išgyvena

mum

as (%

)

Laikas (dienomis) Laikas (dienomis) Laikas (dienomis)Žemo laipsnio gliomos Anaplastinės gliomos Glioblastomos

Boots‐Sprener et al. Mod Pathol 2013;26(7):922‐9

Išgyvena

mum

as (%

)

Laikas (dienomis)

Laikas (dienomis)

Laikas (dienomis)

Laikas (dienomis) Laikas (dienomis)

Ar teisingai interpretuojame?

Aponienė IDH1/IDH2‐, ATRX+, MGMT+, 1p/19q co‐del, ‐10, +7; vidutinės rizikos? suderinamos su PCV/radioterapijos arba  Temozolomido/radioterapijos algoritmais (?)GBM‐‐‐‐‐‐ Oligoastrocitoma???

Išvados

• Molekuliniai žymenys – svarbūs gaunant prognostinę/predikcinęinformaciją, tačiau...

• Individualiam pacientui ši informacija turi būti vertinama atsargiai, atsižvelgiant į kitus kriterijus (amžius, histopatologinė diagnozė)!

Boots‐Sprener et al. Mod Pathol 2013;26(7):922‐9