29 жовтня, 2020
Геномні кореляції прогресування захворювання та відповіді на лікування при гліомах
Проспективна характеристика
Гліоми – клінічно різноманітна група первинних пухлин головного мозку. Мутації метаболічних генів ізоцитратдегідрогенази (IDH) 1 і 2 та спільну делецію плечей хромосом 1р і 19q стратифікують на прогностично різні підгрупи, і тому вони нещодавно були включені до класифікації дифузної гліоми Всесвітньої організації охорони здоров’я (ВООЗ) [2, 6]. За молекулярним патогенезом гліоми з мутаціями IDH дикого типу (IDH-WT) відрізняються від IDH-мутантних гліом і є більш агресивними [7]. Однак значна клінічна неоднорідність існує в межах усіх молекулярних підгруп дифузної гліоми дорослих.
На сьогодні молекулярні атрибути рецидивуючих гліом залишаються менш вивченими. Специфічні відхилення в ключових генах і шляхах, що зумовлюють агресивні клінічні фенотипи та відповідь на лікування, залишаються в основному не вивченими у пацієнтів з гліомою.
Проведено проспективне дослідження молекулярних змін у 923 пацієнтів з гліомою та інтегровано ці геномні дані з клінічними та лікувальними фенотипами, щоб виявити геномні аберації, пов’язані з певними клінічними проявами, еволюцією геному впродовж лікування та відповіддю на терапію.
Матеріали та методи
Характеристика пацієнтів
1004 зразки пухлин та відповідного контролю були отримані від 923 дорослих пацієнтів, які пройшли проспективне геномне профілювання в рамках свого звичайного лікування з липня 2013 по липень 2017 р.
Гліоми класифікували, використовуючи Класифікацію пухлин центральної нервової системи ВООЗ (2016) [6]. Інтегрований діагноз був встановлений шляхом включення гістологічних особливостей пухлини та її визначальних молекулярних особливостей. Десять пухлин не були класифіковані. Клінічні дані усіх пацієнтів включали: 1) дату встановлення початкового діагнозу; 2) дату смерті пацієнта та/або дату останнього контакту; 3) хірургічні втручання; 4) лінії системного лікування та променевої терапії; 5) дату першого прогресування, визначену за критеріями RANO.
Для 392 (88%) із 447 зразків пухлин пацієнтів з олігодендрогліомами 2 та 3 ступенів за класифікацією ВООЗ, астроцитомами 2 та 3 ступенів за ВООЗ, IDH-мутантними гліобластомами (GBM) були доступні дані «дохірургічної» магнітно-резонансної томографії (МРТ), яка включала ділянку посилення контрасту. Рентгенологічну відповідь також визначав нейрорадіолог (R.J.Y.) без знання геномної інформації та клінічної історії. Об’ємний аналіз проводили за допомогою iNtuition 4.4.13 (TeraRecon, Фостер-Сіті, Каліфорнія). За критеріями відповіді на лікування визначено прогресування захворювання (збільшення об’єму пухлини більш ніж на 25%, що підсумовується по всіх ураженнях), стабілізацію (ріст менше ніж 25%), часткове регресування (зменшення пухлини від 25 до 85%) і майже повне регресування (об’єм пухлини зменшився щонайменше на 85%). Виживаність без прогресування розраховували з моменту хірургічної операції з використанням критеріїв RANO [11].
ДНК пухлини отримували із парафінових блоків зразків пухлини, зафіксованої у формаліні (FFPE). Нормальну ДНК екстрагували з мононуклеарних клітин периферичної крові, яка відповідала пацієнту. Зразки пройшли секвенування в середовищах, сертифікованих CLIA, з використанням платформи секвенування MSK-IMPACT (n=837) або FoundationOne (n=167). Для виявлення спільного видалення плечей хромосом 1p та 19q у зразках, секвенованих на MSK-IMPACT, алелеспецифічний аналіз числа копій ДНК-коду проводили за допомогою FACETS (www.github.com/mskcc/facets, версія 0.3.9). Спільне видалення підтверджували, якщо в зразку було втрачено принаймні 75% обох плечей хромосом. Подібним чином для виявлення одночасного посилення хромосоми 7 та втрати хромосоми 10 будь-який зразок, що містить принаймні 90% кожної ураженої хромосоми, вважався зміненим, і всі визначення були перевірені вручну на предмет точності.
Патогенні та ймовірні патогенні варіанти були ідентифіковані у всіх пацієнтів за даними секвенування з MSK-IMPACT за допомогою методики, яку описано раніше [16]. Усі пацієнти були анонімізовані до аналізу, за винятком 32 осіб, які дали згоду на ідентифікований аналіз зародкових ліній, чиї патогенні або ймовірні патогенні варіанти були виписані в їх електронній медичній картці клінічними генетиками та направлені на генетичне консультування.
Геномні варіанти класифікували як онкогенні або ймовірно онкогенні за такими критеріями: 1) анотація з OncoKB (www.github.com/oncokb/oncokb-annotator, листопад 2017 р.); 2) аналіз повторних мутацій у загальній кількості 3130 зразків гліоми [19, 20]. Якщо не зазначено інше, усі аналізи, описані в цьому документі, використовують лише варіанти, які вважаються онкогенними або імовірно онкогенними відповідно до цих критеріїв.
Мутаційні профілі визначали з використанням однонуклеотидних мутацій для будь-якого зразка, що перевищує або дорівнює п’яти соматичним мутаціям, за допомогою методу виявлення частки мутацій, пов’язаних із відомими мутаційними профілями [21], застосовуючи спеціальний алгоритм (www.github.com/mskcc/mutation-signatures).
MGMT-метилювання оцінювали у зразках первинних або рецидивуючих пухлин (хірургічно видалених) за стандартними процедурами клінічного тестування в середовищах, сертифікованих CLIA. Більшість зразків пройшли місцеву оцінку в Memorial Sloan Kettering Cancer Centre або шляхом піросеквенування чи специфічної для метилювання полімеразної ланцюгової реакції у режимі реального часу після перетворення бісульфіту натрію.
Результати
Для виявлення геномних змін, що лежать в основі агресивного та рецидивуючого захворювання, проведено проспективне секвенування 1004 пухлин у 923 пацієнтів із гліомою. Когорта включала 355 IDH-позитивних (IDH1 R132, IDH2 R140/R172) та 649 пухлин IDH-WT, класифікованих на основі гістології та молекулярних особливостей відповідно до рекомендацій ВООЗ (2016) [6].
Вивчаючи специфічні відмінності між пухлинами IDH‑WT (80 та 420 первинних пухлин 2/3 та 4 ступеня; 12 та 106 рецидивних пухлин 2/3 та 4 ступенів відповідно), можна відзначити, що зміни CDKN2A/B, PTEN та TP53 частіше зустрічаються при хворобі вищого ступеня (4 ступеня) незалежно від того, була пухлина первинною чи рецидивом. Навпаки, зміни NF1 та PTPN11 були більш поширені при рецидивах пухлини нижчого ступеня (2 та 3 ступенів; P<0,05). Серед мутантних пухлин IDH істотні відмінності мали місце переважно серед менш часто змінених генів (менше 15% випадків в обох підгрупах).
На момент встановлення діагнозу не було зв’язку між наявністю патогенної альтерації зародкової лінії та віком чи патологічним ступенем (25/167, 15/153 та 61/432 пухлин 2, 3 та 4 ступенів відповідно; P=0,3) або статусом IDH (38/265 проти 65/499 у IDH-мутантних пухлин і пухлин дикого типу відповідно P=0,7).
У сукупності результати вказують на те, що зміни ефекторів прогресування клітинного циклу пов’язані з поганим прогнозом у 1p19q-інтактних гліомах нижчого ступеня, незалежно від статусу IDH, а також із молекулярним прогресуванням і трансформацією в мутантній підгрупі IDH.
Онкогенні мутації BRAF були у 29 зразках (2% когорти дослідження), автори детальніше дослідили геноміку та клінічну відповідь цих пацієнтів. Частота й розподіл мутацій, що активують BRAF, у досліджуваній когорті здебільшого відповідали іншим сучасним когортам. Як мономер-сигнальні мутації V600E [30], так і рідші мутації BRAF, не пов’язані з V600 [31], виникали залежно від гістології. Мутації BRAF V600 розвивалися клонально і майже винятково в атипових GBM IDH-WT з епітеліоїдними гістологічними ознаками, як нещодавно повідомлялося [32], або високоякісних пухлинах, що виникли внаслідок уражень нижчого ступеня (17 з 17 таких пухлин). Навпаки, прототипові GBM IDH-WT мали поєднання в основному субклональних V600 та не-V600 онкогенних мутацій BRAF (G466, G469 та L597; n=5 з 10) [33].
Сім пацієнтів з BRAF-V600E позитивними гліомами лікували за допомогою спрямованої MAPK терапії (RAF, MEK, ERK або RET). З них чотири пацієнти мали часткову або майже повну відповідь (тривала від 9 до 41 місяця), тоді як двоє – стабілізацію як найкращу відповідь. Один пацієнт з мутацією BRAF V600 після початку лікування мав BRAF V600E пухлину, яка негайно прогресувала. Ця субклональна мутація BRAF була ідентифікована в діагностичному зразку, отриманому за роки до лікування, і не виявлена у другому зразку, отриманому безпосередньо перед комбінованим лікуванням інгібітором RAF + MEK.
Однак примітно, що метастази в хребті, які не реагували на введення інгібіторів RAF, мали гомозиготну делецію CDKN2A, відсутню в чутливих до лікуваннях ураженнях. Зміни CDKN2A раніше були пов’язані зі зниженою відповіддю на лікування RAF інгібіторами BRAF V600 позитивних меланом [34].
Ці дані вказують на те, що спектр алелів, які активують BRAF, змінюється залежно від підтипу гліоми, що мутації BRAF можуть виникати субклонально, обмежуючи відповідь на терапію інгібіторами RAF.
Обговорення
Дифузна гліома – це група захворювань зі значною молекулярною та клінічною гетерогенністю, при якій поєднуються нові терапевтичні підходи. Проведено інтегрований клініко-геномний аналіз гліом, щоб виявити зв’язок між соматичними та зародковими змінами й ключовими клінічними фенотипами. Наші дані свідчать, що набуті мутації в ефекторах прогресування клітинного циклу можуть лежати в основі злоякісного прогресування при астроцитомах низького ступеня диференціації. Ці зміни були спеціальними для астроцитом, виникли незалежно від статусу IDH і відсутні в 1p19q видалених пухлин. Ці дані підтверджують результати нещодавніх ретроспективних досліджень, у яких припускали, що втрата гена CDKN2A пов’язана з коротшою загальною виживаністю пацієнтів з астроцитомами [37-39]. Наші дані також дозволяють припустити, що набуття змін клітинного циклу у рецидивних астроцитомах пов’язане з розвитком специфічного фенотипу, зокрема посилення контрастності МРТ. Більше того, набуття цих змін, схоже, пов’язане з переходом від неактивної до злоякісної форми та зумовлює поганий прогноз, незалежно від ступеня диференціації рецидивуючої пухлини.
Алкілувальні агенти TMZ та BCNU/CCNU найбільш широко використовуються для лікування дифузної гліоми у дорослих. Автори виявили гіпермутацію, пов’язану з терапією алкілувальними препаратами, у 22% рецидивів пухлин [8, 10, 40], як у низько-, так і у високодиференційованих пухлинах з мутаціями IDH і без них.
У сукупності ці дослідження, незважаючи на обмежений обсяг вибірки, дозволяють припустити, що аберації клітинного циклу можуть бути предиктивним біомаркером схильності до гіпермутації, спричиненої лікуванням, у деяких гліомах.
Інтегруючи фенотипи лікування з даними щодо мутацій, ми виявили два підтипи BRAF-позитивних гліом. Звичайні GBM демонстрували субклональні мутації BRAF, включаючи V600 та відомі онкогенні не-V600 мутації. Мутації BRAF в атипових GBM епітеліоїдного походження або ті, що виникають як злоякісне прогресування низькодиференційованих пухлин, завжди були клональними мутаціями BRAF V600. Загалом відмінності у типі та клональності онкогенних мутацій BRAF у гліомі свідчать про те, що вони можуть відігравати різну роль у патогенезі таких пухлин та відображати різну терапевтичну чутливість. Більш широко ці висновки свідчать про те, що підбір терапії, спрямованої на генотип, може вимагати глибшого розуміння того, як на клінічну відповідь впливає не тільки наявність чи відсутність сенсибілізуючої зміни, але і її алелеспецифічна біологія, клональність та мутаційний контекст.
Геномний ландшафт первинних гліом широко охарактеризований. Проте використання проспективної молекулярної характеристики в лікуванні гліом обмежується багатьма факторами. Привертає увагу відсутність масштабних молекулярних даних, інтегрованих із клінічними даними та фенотипами лікування. Автори сподіваються, що подальші функціональні дослідження, поєднані спільними зусиллями щодо обміну даними [22, 41], прискорять розкриття клінічної та терапевтичної складності гліоми.
Список літератури знаходиться в редакції.
Clin Cancer Res. 2019 Sept 15; 25(18): 5537-5547.
doi:10.1158/1078-0432.CCR‑19-0032.
Реферативний переклад з англ. Назара Лукавецького
Тематичний номер «Онкологія, Гематологія, Хіміотерапія» № 4 (65) 2020 р.
