Significance of DNA methylation assessment in the morphological diagnosis of brain tumours

Ryzhova M.V.; Galstyan S.A.; Telysheva E.N.

doi:https://doi.org/10.17116/patol20228403165

Историческая справка

Метилирование ДНК было обнаружено у млекопитающих в 40-х годах XX столетия: в 1948 г. Rollin Hotchkiss [1] при помощи бумажной хроматографии впервые выявил модифицированный цитозин в препарате тимуса теленка. Он предположил, что данная фракция являлась 5-метилцитозином, так как она была выделена из цитозина тем же способом, что и тимин (метилурацил) из урацила.

Определение и функция

Метилирование ДНК заключается в присоединении метильной группы к цитозину в составе CpG (цитозин-фосфат-гуанин)-динуклеотида в позиции C5 цитозинового кольца. Метилированный цитозин может затем окисляться особыми ферментами, что итоге приводит к его деметилированию обратно в цитозин.

В геноме млекопитающих метилирование ДНК является эпигенетическим механизмом, т.е. модификация молекулы ДНК происходит без изменения самой нуклеотидной последовательности ДНК.

Метилирование ДНК регулирует экспрессию генов, рекрутируя задействованные белки путем ингибирования связывания факторов транскрипции с ДНК. В процессе развития структура метилирования ДНК в геноме изменяется в результате динамического процесса, включающего как метилирование ДНК de novo, так и деметилирование. Как следствие дифференцированные клетки вырабатывают относительно стабильный и динамически изменяемый под действием различных факторов уникальный паттерн метилирования ДНК, который регулирует транскрипцию тканеспецифических генов [2].

Методы выявления

Чаще всего метилирование ДНК определяют с помощью бисульфитного секвенирования.

Бисульфит действует на одноцепочечную ДНК, конвертируя цитозин в CpG-динуклеотиде в урацил. В случае если данный цитозин метилирован, т.е. к его пятому атому углерода присоединена метильная группа, такой цитозин не конвертируется в урацил. Таким образом, бисульфит изменяет последовательность ДНК в зависимости от ее структуры метилирования, и после его воздействия можно установить, какие CpG-динуклеотиды были метилированы, сравнив измененную последовательность с исходной.

Основные методы бисульфитного секвенирования [3—5]

1. Пиросеквенирование

В пиросеквенировании используют полимеразную цепную реакцию (ПЦР) с праймерами, амплифицирующими как измененную, так и не измененную бисульфитом ДНК. Соотношение числа метилированных и неметилированных цитозинов в амплифицируемой последовательности определяется по соотношению количества аденина и гуанина в синтезируемой комплементарной последовательности.

2. Метиляционно-специфичная полимерная цепная реакция

В этом методе используются праймеры, специфичные или только к преобразованной бисульфитом ДНК, или только к непреобразованной. К первым праймерам прикрепляются только участки, которые были метилированы, а ко вторым, которые неметилированы, что лишает необходимости секвенировать участки после амплификации. В нейроонкологии метиляционно-специфичную ПЦР широко применяют для анализа статуса метилирования гена MGMT и выявления показаний к проведению химиотерапии темозоломидом.

3. Методы, основанные на микрочипах

Использование ДНК-микрочипов дает возможность расширить описанные выше методы для анализа структуры метилирования на уровне всего генома. Олигонуклеотиды ДНК-микрочипа делают специфичными к метилированию и соответствующими интересующим CpG-участкам. Одни комплементарны измененной бисульфитом последовательности (в которой CpG-участок не был метилирован), другие — неизмененной. Примером такого метода служит Illumina methylation assay, который все больше и больше входит в рутинную практику молекулярной диагностики онкологических заболеваний в разных странах.

Факторы, влияющие на метилирование ДНК

Генетические факторы и микроокружение оказывают влияние на статус метилирования ДНК. Структура метилирования ДНК — это непостоянная, динамически изменяющаяся структура в отличие от постоянства самой последовательности ДНК. На статус метилирования могут влиять самые разные внутренние и внешние факторы, с которыми человек сталкивается, начиная с внутриутробного развития [6, 7].

Области применения метилирования ДНК

Оценка биологического возраста

Связь между метилированием ДНК и старением описывается двумя следующими понятиями: «эпигенетический дрейф» и «эпигенетические часы». Эпигенетический дрейф увеличивает индивидуальную вариативность с возрастом под влиянием факторов окружающей среды. В то время как эпигенетические часы наряду с длиной теломер связаны с возрастом людей и могут быть использованы для прогнозирования хронологического возраста. С появлением технологии микрочипов стало доступно больше информации о возрастных маркерах метилирования ДНК. Современная наука работает над созданием моделей прогнозирования возраста, которые смогут измерять биологический возраст, не всегда совпадающий с хронологическим, а также обеспечивать информацией об ожидаемой продолжительности жизни для последующей разработки стандартов и запуска клинических исследований при мониторинге глобального состояния здоровья людей, определять показатели, способные предсказать болезни и замедлить старение [7—9].

Расстройства питания

В то время как состояние питания матери может влиять на эпигенетические программы плода, индивидуальные особенности питания также могут вызывать эпигенетические изменения.

К основным микроэлементам, влияющим на структуру метилирования ДНК, относят фолиевую кислоту, витамин B₁₂, холин и бетаин. Статус фолиевой кислоты и витамина B влияет на метилирование ДНК и функцию головного мозга, приводя к глобальному гиперметилированию клеток мозга [9, 10].

Психические заболевания

Изменение структуры метилирования ДНК, а точнее, глобальное гиперметилирование ДНК играет определенную роль в патогенезе таких психических расстройств, как шизофрения, биполярное расстройство, аутизм, анорексия, булимия и депрессия [6, 9].

Сердечно-сосудистые заболевания

Исследования показывают, что изменения структуры метилирования ряда генов: CD1D, FKBP5, NLRP12, KLRG1, NRC31, SLCA4, BDNF, SKA2, OXTR, LINGO3, POU3F1, ITGB1, связанных со стрессом или воспалением, могут увеличить риск развития сердечно-сосудистых заболеваний [11, 12].

Судебная медицина

Нуклеиновые кислоты являются основным биологическим источником для идентификации, при этом незначительного количества биологической жидкости достаточно для поиска доказательств на месте преступления. Существуют презумптивные (скрининговые) и подтверждающие (с абсолютной, несомненной идентификацией) тесты.

Метилирование ДНК имеет большой потенциал в судебной медицине, когда обнаружение и идентификация жидкостей организма на месте преступления являются важнейшими аспектами судебно-медицинских расследований и доказательств. Установление идентичности и происхождения жидкости в организме помогает реконструировать место преступления. С точки зрения криминалистики анализ профилей метилирования дает подсказки, касающиеся обстоятельств, ведущих к травме или смерти, а идентификация тканей или жидкостей, из которых взят образец, обеспечивает оценку возраста, пола и фенотипа преступников. Преимущество исследований на основе метилирования ДНК в судебной медицине заключается в оперативности и удобстве, одновременном исследовании нескольких тканей и жидкостей, проверке образцов ДНК, идентификации биологических жидкостей и тканей, определении возраста, пола в связи с болезнями и образом жизни, нахождении отличий между гомозиготными близнецами [9].

Онкология

На сегодняшний день доказано, что метилирование отдельных генов в карциномах легкого, кишечника, молочной и щитовидной желез играет особую роль в патогенезе и может быть использовано для последующей терапии. Генами интереса признаны ADHFE1, BOLL, SLC6A15, ADAMTS5, TFPI2, EYA4, NPY, TWIST1, LAMA1, GAS7 MAEL, SFT2D3 [13]. Предложены и одобрены к применению коммерческие наборы для оценки статуса метилирования отдельных генов в рутинной практике: для анализа статуса метилирования гена SHOX2 в карциноме легкого и гена SEPT9 в колоректальной карциноме широко используются наборы Epi prolong (Epigenomics AG), для генов NDRG4 и BMP3 в колоректальной карциноме применяют Cologuard (Exact Sciences), также используются и хорошо себя зарекомендовали наборы российского производства для метилирования MGMT от Еврогена.

Кодирующие ДНК метилирование ДНК-метилтрансферазы могут выступать в качестве потенциальных мишеней для терапии злокачественных опухолей [13—15].

В последнее время в литературе начинают появляться данные об особенностях глобальной структуры метилирования ДНК (метилом) в опухолях молочной и щитовидной желез. Публикуют подобные исследования научные коллективы, занимающиеся изучением метилирования ДНК на чипах. Согласно профилю метилирования ДНК и последующему кластерному анализу, опухоли стратифицируются по диагностическим и прогностическим группам с выделением так называемой DDms (Diagnostic DNA methylation signature) [16, 17].

Нейроонкология

Опухолям ЦНС и детским мягкотканным опухолям в плане метилирования ДНК «повезло» гораздо больше, чем опухолям других локализаций. Группа морфологов, биологов, биостатистиков и онкологов из Хайдельберга, начиная с 2010-х годов, изучала особенности метилирования ДНК опухолей ЦНС и детских сарком и создала периодически обновляемые метиляционные классификаторы, доступные по ссылке https://www.molecularneuropathology.org/mnp [18].

Пристально изучались медуллобластомы, эпендимомы и пилоидные астроцитомы различной локализации, глиобластомы, эмбриональные опухоли, различные саркомы. Выявлены молекулярные группы вышеописанных опухолей, проведены морфологический и клинический сравнительно сопоставительный анализы, найдены диагностические, прогностические и таргетные маркеры опухолей ЦНС и сарком [19—44].

Данные о структуре метилирования ДНК интегрировались с таковыми о мутациях и слияниях генов, создавались и обновлялись электронные классификаторы опухолей, были предложены основанные на метилировании ДНК классификации опухолей ЦНС [5] и детских сарком [43], показано клиническое применение при диагностике классификатора опухолей ЦНС [45]. В 2021 г. классификация опухолей ЦНС на основе метилирования ДНК и 5-е издание Классификации ВОЗ опухолей ЦНС [46] приведены в полное соответствие (таблица).

Сопоставление 5-го издания Классификации ВОЗ опухолей ЦНС и метиляционной классификации опухолей мозга

2021 WHO Classification of Tumors of the Central Nervous System (CNS), fifth edition [46]		Brain classifier Version 12.3 of the Brain classifier [18]
Глиомы, глионейрональные опухоли и нейрональные опухоли:
Диффузные глиомы взрослого типа	Астроцитома, IDH-мутантная	1. Диффузная глиома высокой степени злокачественности, IDH-мутантная, без делеции 1p19q. 2. Диффузная глиома низкой степени злокачественности, IDH-мутантная, без делеции 1p19q. 3. IDH-мутантная астроцитома с первичным нарушением/дефицитом репарации несоответствия
	Олигодендроглиома, IDH-мутантная и с коделецией 1p/19q	Диффузная глиома, IDH-мутантная, с коделецией 1p19q
	Глиобластома, IDH-дикий тип	1. Глиобластома задней черепной ямки, H3 и IDH-дикий тип. 2. Глиобластома с высоким содержанием инфильтрирующих иммунных клеток. 3. Глиобластома, мезенхимальный подтип. 4. Глиобластома, подтип RTK1. 5. Глиобластома, подтип RTK2. 6. Глиобластома с примитивным нейрональным компонентом
Диффузные глиомы низкой степени злокачественности детского типа	Диффузная астроцитома, с нарушением MYB или MYBL1	1. Глиома низкой степени злокачественности, семейство MYB(L1), подтип B инфратенториальный. 2. Глиома низкой степени злокачественности, семейство MYB(L1), подтип C изоморфный. 3. Глиома низкой степени злокачественности, семейство MYB(L1), подтип D неопределенный тип
	Ангиоцентрическая глиома	Глиома низкой степени злокачественности, семейство MYB(L1), подтип A ангиоцентрический
	Полиморфная нейроэпителиальная опухоль низкой степени злокачественности у молодых	Плеоморфная нейроэпителиальная опухоль низкой степени злокачественности у молодых
	Диффузная глиома низкой степени злокачественности, с повреждением MAPK-сигнального пути	Нет аналога
Диффузные глиомы высокой степени злокачественности детского типа	Диффузная срединная глиома с нарушением H3 K27	Диффузная срединная глиома с гиперэкспрессией гистона 3 K27/EZHIP
	Диффузная полушарная глиома, H3 G34-мутантная	Глиобластома, гистон 3 G34-мутантная
	Диффузная глиома высокой степени злокачественности детского типа, H3-дикий тип и IDH- дикий тип	1. Глиобластома детского типа, подтип MYCN. 2. Глиобластома детского типа RTK1 тип, подтип A. 3. Глиобластома детского типа RTK1 тип, подтип B. 4. Глиобластома детского типа RTK1 тип, подтип C. 5. Глиобластома детского типа RTK2 тип, подтип A. 6. Глиобластома детского типа RTK2 тип, подтип B. 7. Глиобластома детского типа без уточнения, подтип A. 8. Глиобластома детского типа без уточнения, подтип B
	Полушарная глиома младенческого типа	Полушарная глиома младенческого типа, H3-дикий тип
Ограниченные астроцитарные глиомы	Пилоцитарная астроцитома	1. Глиома низкой степени злокачественности, подтип пилоцитарной астроцитомы, полушарная супратенториальная пилоцитарная астроцитома. 2. Глиома низкой степени злокачественности, подтип пилоцитарной астроцитомы, инфратенториальная пилоцитарная астроцитома. 3. Глиома низкой степени злокачественности, подтип пилоцитарной астроцитомы, инфратенториальная пилоцитарная астроцитома с нарушением FGFR1. 4. Глиома низкой степени злокачественности, подтип пилоцитарной астроцитомы, срединная супратенториальная пилоцитарная астроцитома
	Астроцитома высокой степени злокачественности с пилоидными особенностями	Анапластическая астроцитома с пилоидными особенностями
	Плеоморфная ксантоастроцитома	(Анапластическая) Плеоморфная ксантоастроцитома
	Субэпендимарная гигантоклеточная астроцитома	Субэпендимарная гигантоклеточная астроцитома
	Хордоидная глиома	Хордоидная глиома III желудочка
	Астробластома с нарушением MN1	1. Нейроэпителиальная опухоль высокой степени злокачественности со слиянием CXXC5:MN1. 2. Нейроэпителиальная опухоль высокой степени злокачественности со слиянием BEND2:MN1
Глионейрональные и нейрональные опухоли	Ганглиоглиома	Ганглиоглиома
	Десмопластическая инфантильная ганглиоглиома/ десмопластическая инфантильная астроцитома	Десмопластическая инфантильная астроцитома/ганглиоглиома
	Дизэмбриопластическая нейроэпителаильная опухоль	Дизэмбриопластическая нейроэпителиальная опухоль
	Диффузная глионейрональная опухоль с олигодендроглиома-подобными особенностями и ядерными кластерами	Диффузная глиома с олигодендроглиома-подобными особенностями и ядерными кластерами
	Папиллярная глионейрональная опухоль	Папиллярная глионейрональная опухоль
	Розеткоформирующая глионейрональная опухоль	Розеткоформирующая глионейрональная опухоль
	Миксоидная глионейрональная опухоль	Миксоидная глионейрональная опухоль III желудочка/прозрачной перегородки
	Диффузная лептоменингеальная глионейрональная опухоль	1. Диффузная лептоменингеальная глионейрональная опухоль, подтип 1. 2. Диффузная лептоменингеальная глионейрональная опухоль, подтип 2
	Ганглиоцитома	Нет аналога
	Многоузловая и вакуолизирующая нейрональная опухоль	» »
	Диспластическая мозжечковая ганглиоцитома (болезнь Лермитта—Дюкло)	» »
	Центральная нейроцитома	Центральная нейроцитома
	Экстравентрикулярная нейроцитома	Экстравентрикулярная нейроцитома
	Липонейроцитома мозжечка	Липонейроцитома мозжечка
Эпендимарные опухоли	Супратенториальная эпендиома	Супратенториальная эпендимома, подтип A
	Супратенториальная эпендимома со слиянием ZFTA	1. Супратенториальная эпендимома, подтип c11orf95:RELA-подобная, подкласс A. 2. Супратенториальная эпендимома, подтип c11orf95:RELA-подобная, подкласс B. 3. Супратенториальная эпендимома, подтип c11orf95:RELA-подобная, подкласс C. 4. Супратенториальная эпендимома, подтип со слиянием11orf95:RELA, подкласс A. 5. Супратенториальная эпендимома, подтип со слиянием 11orf95:RELA, подкласс B
	Супратенториальная эпендимома, со слиянием YAP1	Супратенториальная эпендимома со слиянием YAP1
	Эпендимома задней черепной ямки	—
	Эпендимома задней черепной ямки, группа PFA	1. Эпендимома задней черепной ямки, подтип A, подкласс 1a. 2. Эпендимома задней черепной ямки, подтип A, подкласс 1b. 3. Эпендимома задней черепной ямки, подтип A, подкласс 1c. 4. Эпендимома задней черепной ямки, подтип A, подкласс 1d. 5. Эпендимома задней черепной ямки, подтип A, подкласс 1e. 6. Эпендимома задней черепной ямки, подтип A, подкласс 1f. 7. Эпендимома задней черепной ямки, подтип A, подкласс 2a. 8. Эпендимома задней черепной ямки, подтип A, подкласс 2b. 9. Эпендимома задней черепной ямки, подтип A, подкласс 2c
	Эпендимома задней черепной ямки, группа PFB	1. Эпендимома задней черепной ямки, подтип B, подкласс 1. 2. Эпендимома задней черепной ямки, подтип B, подкласс 2. 3. Эпендимома задней черепной ямки, подтип B, подкласс 3. 4. Эпендимома задней черепной ямки, подтип B, подкласс 4. 5. Эпендимома задней черепной ямки, подтип B, подкласс 5
	Спинальная эпендимома	Спинальная эпендимома
	Спинальная эпендимома, MYCN-амплифицированная	Спинальная эпендимома с MYCN амплификацией
	Миксопапиллярная эпендимома	Миксопапиллярная эпендимома
	Субэпендимома	1. Супратенториальная субэпендимома. 2. Субэпендимома задней черепной ямки. 3. Спинальная субэпендимома, подтип B. 4. Спинальная субэпендимома, подтип A
Опухоли сосудистого сплетения
	Папиллома сосудистого сплетения	1. Опухоль сосудистого сплетения, подтип взрослых A (папиллома сосудистого сплетения A взрослый тип). 2. Опухоль сосудистого сплетения, подтип детский A (папиллома сосудистого сплетения А инфантильный тип)
	Атипическая папиллома сосудистого сплетения	Нет аналога
	Карцинома сосудистого сплетения	1. Опухоль сосудистого сплетения, подтип детский B. 2. Опухоль сосудистого сплетения, подтип взрослых B
Эмбриональные опухоли:
Медуллобластома:
Медуллобластомы, генетические идентифицированные	Медуллобластома, WNT-активированная	Медуллобластома, WNT-подтип
	Медуллобластома, SHH-активированная и TP53-дикий тип	1. Медуллобластома, SHH-подтип, подкласс 1 детский/взрослый тип. 2. Медуллобластома, SHH-подтип, подкласс 2 детский/взрослый тип. 3. Медуллобластома, SHH-подтип, подкласс 3 детский/взрослый тип. 4. Медуллобластома, SHH-подтип, подкласс 4 детский/взрослый тип. 5. Медуллобластома, SHH подтип, IDH-мутантная
	Медуллобластома, SHH-активированная и TP53-мутантная	—
	Медуллобластома, ни-WNT/ни-SHH	1. Медуллобластома, группа 3, подкласс I. 2. Медуллобластома, группа 3, подкласс II. 3. Медуллобластома, группа 3, подкласс III. 4. Медуллобластома, группа 3, подкласс IV. 5. Медуллобластома, группа 4, подкласс V. 6. Медуллобластома, группа 4, подкласс VI. 7. Медуллобластома, группа 4, подкласс VII. 8. Медуллобластома, группа 4, подкласс VIII. 9. Медулломиобластома
Медуллобластомы, гистологически идентифицированные		—
Другие эмбриональные опухоли ЦНС	Атипическая тератоидно-рабдоидная опухоль	1. Атипическая тератоидно-рабдоидная опухоль, MYC-подтип. 2. Атипическая тератоидно-рабдоидная опухоль SHH-подтип. 3. Атипическая тератоидно-рабдоидная опухоль, TYR-подтип
	Решетчатая нейроэпителиальная опухоль	Решетчатая нейроэпителиальная опухоль
	Эмбриональная опухоль с многорядными розетками	1. Эмбриональная опухоль с многорядными розетками, C19MC- амплифицированная. 2. Эмбриональная опухоль с многорядными розетками, амплификации C19MC, ETMR-подобная
	Нейробластома ЦНС, FOXR2-активированная	Нейробластома ЦНС с нарушением FOXR2
	Опухоль ЦНС с внутренним тандемным удвоением BCOR	1. Нейроэпителиальная опухоль со слиянием EP300:BCOR(L1). 2. Нейроэпителиальная опухоль с внутренним тандемным удвоением BCOR
	Эмбриональная опухоль ЦНС неклассифицируемая/ без дополнительного уточнения	Эмбриональная опухоль ЦНС без спецификации
Опухоли пинеальной железы:
	Пинеоцитома	Пинеоцитома
	Опухоль паренхимы пинеальной железы промежуточной дифференцировки	1. Опухоль паренхимы пинеальной железы промежуточной дифференцировки, подтип A. 2. Опухоль паренхимы пинеальной железы промежуточной дифференцировки, подтип B
	Пинеобластома	1. Пинеобластома, подтип 1A. 2. Пинеобластома, подтип 1B. 3. Пинеобластома, подтип 2. 4. Пинеобластома, подтип MYC/FOXR2-активированная 5. Пинеальная ретинобластома
	Папиллярная опухоль пинеальной области	1. Папиллярная опухоль пинеальной области, подтип A. 2. Папиллярная опухоль пинеальной области, подтип B
	Десмопластическая миксоидная опухоль пинеальной области, SMARCB1-мутантная	Десмопластическая миксоидная опухоль с нарушением SMARCB1
Опухоли краниальных и параспинальных нервов:
	Шваннома	Шваннома
	Нейрофиброма	В классификаторе опухолей мозга отсутствует, но «метиляционный класс семейства «нейрофиброма» имеется в саркомном классификаторе
	Периневриома	Нет аналога
	Гибридная опухоль оболочек нерва	» »
	Злокачественная меланотическая опухоль оболочек нерва	Злокачественная меланотическая опухоль оболочек нерва
	Злокачественная опухоль оболочек периферического нерва	1. Злокачественная опухоль оболочек периферического нерва (типичный тип). 2. Саркома, ЗООПН-подобная (спинальный или атипичный тип)
	Нейроэндокринная опухоль конского хвоста (ранее параганглиома)	Параганглиома
Менингиомы:
	Менингиома	1. Менингиома, подтип доброкачественная, подкласс 1. 2. Менингиома, подтип доброкачественная, подкласс 2. 3. Менингиома, подтип доброкачественная, подкласс 3. 4. Менингиома светлоклеточная, подтип с повреждением SMARCE1. 5. Менингиома, подтип промежуточная, подкласс A. 6. Менингиома, подтип промежуточная, подкласс B. 7. Менингиома, подтип злокачественная
Мезенхимальные, неменинготелиальные опухоли, затрагивающие ЦНС:
Опухоли мягких тканей
Фибробластические и миофибробластические опухоли	Солитарная фиброзная опухоль	Солитарная фиброзная опухоль/гемангиоперицитома
Сосудистые опухоли	Гемангиомы и сосудистые мальформации	Нет аналога
	Гемангиобластома	Гемангиобластома
Опухоли скелетных мышц	Рабдомиосаркома	Эмбриональная рабдомиосаркома
Опухоли неопределенной дифференцировки	Интракраниальная мезенхимальная опухоль со слиянием FET-CREB	Нет аналога
	Саркома с реаранжировкой CIC	Опухоль семейства Юинга с нарушением CIC
	Первичная интракраниальная саркома, DICER1-мутантная	ЦНС DICER1-ассоциированная саркома
	Саркома Юинга	Саркома Юинга
Опухоли хрящевой и костной ткани:
Хондрогенные опухоли	Мезенхимальная хондросаркома	В классификаторе опухолей мозга отсутствует, но имеется в саркомном классификаторе. Метиляционный класс хондросаркома (мезенхимальная)
	Хондросаркома	В классификаторе опухолей мозга отсутствует, но имеется в саркомном классификаторе. 1. Метиляционный класс хондросаркома (группа A). 2. Метиляционный класс хондросаркома (группа B). 3. Метиляционный класс хондросаркома (светлоклеточная). 4. Метиляционный класс хондросаркома (IDH группа A). 5. Метиляционный класс хондросаркома (IDH группа B)
Нотохордальные опухоли	Хордома	Хордома
Меланоцитарные опухоли:
Диффузные менингеальные меланоцитарные опухоли	Меланоцитоз и меланоматоз	Нет аналога
Отграниченные менингеальные меланоцитарные опухоли	Меланоцитома и меланома	Меланоцитома
Гематолимфоидные опухоли, затрагивающие ЦНС:
Лимфомы:
	Первичная диффузная крупноклеточная B-клеточная лимфома ЦНС	Первичная диффузная крупноклеточная B-клеточная лимфома ЦНС
	Лимфома ЦНС, ассоциированная с иммунодефицитами	Нет аналога
	Лимфоматоидный гранулематоз	»
	Внутрисосудистая крупноклеточная B-клеточная лимфома	»
Различные редкие лимфомы ЦНС	MALT лимфома твердой мозговой оболочки	»
	Другие B-клеточные лимфомы ЦНС низкой степени злокачественности	»
	Анапластическая крупноклеточная лимфома (ALK+/ALK–)	»
	T-клеточная и NK/T-клеточные лимфомы	»
Гистиоцитарные опухоли:
	Болезнь Erdheim—Chester	»
	Болезнь Rosai—Dorfman	»
	Ювенильная ксантогранулема	»
	Гистиоцитоз из клеток Лангерганса	Гистиоцитоз из клеток Лангерганса
	Гистиоцитарная саркома	Нет аналога
Герминативно-клеточные опухоли:
	Зрелая тератома	Тератома
	Незрелая тератома	Нет аналога
	Тератома, в структуре которой имеется злокачественная опухоль соматического типа	»
	Герминома	1. Герминома, тип A, не связанная с KIT. 2. Герминома, тип B, связанная с KIT (KIT-мутантная)
	Эмбриональная карцинома	Нет аналога
	Опухоль желточного мешка	Опухоль желточного мешка
	Хориокарцинома	Нет аналога
	Смешанная герминативно-клеточная опухоль	»
Опухоли области турецкого седла:
	Адамантиномоподобная краниофарингиома	Адамантиномоподобная краниофарингиома
	Папиллярная краниофарингиома	Папиллярная краниофарингиома
	Питуицитома, гранулярноклеточная опухоль области турецкого седла и веретеноклеточная онкоцитома	Питуицитома (включая гранулярноклеточную опухоль и веретеноклеточную онкоцитому)
	Питуитарная аденома/PitNET (питуитарная нейроэндокринная опухоль)	1. Питуитарная аденома, АКТГ-продуцирующая. 2. Питуитарная аденома, гонадотрофинпродуцирующая. 3. Питуитарная аденома, пролактинпродуцирующая. 4. Питуитарная аденома, СТГ-продуцирующая, подкласс с плотными гранулами A. 5. Питуитарная аденома, СТГ-продуцирующая, подкласс с плотными гранулами B. 6. Питуитарная аденома, ТСГ-продуцирующая
	Питуитарная бластома	Нет аналога
Метастатические опухоли ЦНС:
	Метастазы в паренхиму головного и спинного мозга	Метастатическая меланома
	Метастазы в оболочки	Нет аналога

Предложен основанный на гистологической картине и метилировании ДНК алгоритм диагностики опухолей ЦНС и сарком, дискутируется создание новой профессии молекулярного патолога с компетенциями морфолога и биолога [47].

Изучение метилирования ДНК с применением набора Illumina Infinium Methylation EPIC BeadChip kit на приборе Illumina NextSeq 550 постепенно становится в Российской Федерации рутинным исследованием. Анализ обезличенных результатов бесплатно и легально доступен на платформе https://www.molecularneuropathology.org/mnp с использованием версии v11b4 или последней обновленной 15 августа 2021 г. версии v 12.3 классификатора опухолей мозга.

Также на платформе https://www.molecularneuropathology.org/mnp доступен классификатор сарком, объединяющий не только злокачественные опухоли мягких тканей, но и доброкачественные мезенхимальные опухолевые и опухолеподобные образования.

Оба классификацитора являются отличными помощниками в молекулярной диагностике опухолей ЦНС и сарком, позволяют определить метиляционный класс опухоли, количественные изменения на хромосомах и в некоторых случаях информируют о наличии ключевой повторяющейся мутации.

Использование метиляционого анализа при детских злокачественных супратенториальных опухолях ЦНС рекомендовано экспертами Классификации ВОЗ как метод выбора диагностики. Метилирование ДНК способно заменить методы иммуногистохимического исследования и флюоресцентной гибридизации in situ.

Сопоставление 5-го издания Классификации ВОЗ опухолей ЦНС и метиляционной классификации опухолей мозга для планируемых к изучению глиом, менингиом и метастатических опухолей приведено в таблице.

Перечень нозологических единиц, выделяемых классификатором сарком на платформе https://www.molecularneuropathology.org/mnp

1. Ангиолейомиома/миоперицитома.

2. Ангиосаркома.

3. Воспалительная миофибробластная опухоль.

4. Гастроинтестинальная стромальная опухоль.

5. Гемангиоэндотелиома эпителиоидная.

6. Гигантоклеточная опухоль кости.

7. Гистиоцитоз из клеток Лангерганса.

8. Дерматофибросаркома выбухающая protuberance.

9. Десмопластическая мелкокруглоклеточная опухоль.

10. Злокачественная рабдоидная опухоль.

11. Злокачественная опухоль оболочек периферических нервов.

12. Карцинома плоскоклеточная кожи.

13. Лейомиома.

14. Лейомиосаркома.

15. Липома.

16. Липосаркома высокодифференцированная/дедифференцированная.

17. Липосаркома миксоидная.

18. Меланома кожи.

19. Мелкокруглоклеточная синеклеточная опухоль с изменением BCOR.

20. Мелкокруглоклеточная синеклеточная опухоль с изменением CIC.

21. Миозит оссифицирующий.

22. Миозит пролиферирующий.

23. Нейрофиброма.

24. Нейрофиброма плексиформная.

25. Остеобластома.

26. Остеосаркома высокой степени.

27. Рабдомиосаркома альвеолярная.

28. Рабдомиосаркома эмбриональная.

29. Рабдомиосаркома MYOD1.

30. Саркома РМС-подобная.

31. Саркома ЗООРН- подобная.

32. Саркома Капоши.

33. Саркома мягких тканей альвеолярная.

34. Саркома мягких тканей светлоклеточная.

35. Саркома недифференцированная.

36. Саркома почки светлоклеточная.

37. Саркома с нарушениями BCOR.

38. Саркома синовиальная.

39. Саркома фибромиксоидная низкой степени злокачественности.

40. Саркома эпителиоидная.

41. Саркома Юинга.

42. Солитарная фиброзная опухоль.

43. Фасциит узелковый нодулярный.

44. Фиброзная гистиоцитома ангиоматоидная.

45. Фиброзная дисплазия.

46. Фиброксантома атипичная /плеоморфная дермальная саркома.

47. Фиброматоз десмоидного типа.

48. Фибромиксоидная оссифицирующая опухоль.

49. Фибросаркома инфантильная.

50. Фибросаркома склерозирующая эпителиоидная.

51. Хондробластома.

52. Хондросаркома.

53. Хондросаркома, группа A.

54. Хондросаркома, группа B.

55. Хондросаркома внескелетная миксоидная.

56. Хондросаркома мезенхимальная.

57. Хондросаркома светлоклеточная.

58. Хондросаркома IDH, группа A.

59. Хондросаркома IDH, группа B.

60. Хордома.

61. Хордома дедифференцированная.

62. Шваннома.

63. Эндометриальная стромальная саркома высокой степени злокачественности.

64. Эндометриальная стромальная саркома низкой степени злокачественности.

Работа поддержана Грантом Минобрнауки РФ (номер соглашения 075-15-2021-1343).

Литература / References:

Hotchkiss RD. The quantitative separation of purines, pyrimidines, andnucleosides by paper chromatography. J Biol Chem. 1948; 175:315-332.
Moore LD, Le T, Fan G. DNA methylation and its basic function. Neuropsychopharmacology. 2013;38(1):23-38. https://doi.org/10.1038/npp.2012.112
El-Maarri O. Methods: DNA methylation. Adv Exp Med Biol. 2003; 544:197-204. https://doi.org/10.1007/978-1-4419-9072-3_23
Shena L, Waterland RA. Methods of DNA methylation analysis. Curr Opin Clin Nutr Metab Care. 2007;10(5):576-581. https://doi.org/10.1097/MCO.0b013e3282bf6f43
Capper D, Jones DTW, Sill M, Hovestadt V, Schrimpf D, Sturm D, Koelsche C, Sahm F, Chavez L, Reuss DE, Kratz A, Wefers AK, Huang K, Pajtler KW, Schweizer L, et al. DNA methylation-based classification of central nervous system tumours. Nature. 2018;555(7697):469-474. https://doi.org/10.1038/nature26000
Liu C, Jiao C, Wang K, Yuan N. DNA methylation and psychiatric disorders. Prog Mol Biol Transl Sci. 2018;157:175-232. https://doi.org/10.1016/bs.pmbts.2018.01.006
Jung SE, Shin KJ, Lee HY. DNA methylation-based age prediction from various tissues and body fluids. BMB Rep. 2017;50(11): 546-553. https://doi.org/10.5483/bmbrep.2017.50.11.175
Horvath S, Raj K. DNA methylation-based biomarkers and the epigenetic clock theory of ageing. Nat Rev Genet. 2018;19(6):371-384. https://doi.org/10.1038/s41576-018-0004-3
Kader F, Ghai M. DNA methylation and application in forensic sciences. Forensic Sci Int. 2015;249:255-265. https://doi.org/10.1016/j.forsciint.2015.01.037
Thaler L, Steiger H. Eating disorders and epigenetics. Adv Exp Med Biol. 2017;978:93-103. https://doi.org/10.1007/978-3-319-53889-1_5
Giurgescu C, Nowak AL, Shannon G, Nolan TS, Anderson CM, Ford JL, Hood DB, Williams KP. Neighborhood environment and DNA methylation: implications for cardiovascular disease risk. J Urban Health. 2019;96(suppl 1):23-34. https://doi.org/10.1007/s11524-018-00341-1
Park C, Rosenblat JD, Brietzke E, Pan Z, Lee Y, Cao B, Zuckerman H, Kalantarova A, McIntyre RS. Stress, epigenetics and depression: a systematic review. Neurosci Biobehav Rev. 2019;102:139-152. https://doi.org/10.1016/j.neubiorev.2019.04.010
Pan Y, Liu G, Zhou F, Su B, Li Y. DNA methylation profiles in cancer diagnosis and therapeutics. Clin Exp Med. 2018;18(1):1-14.1. https://doi.org/10.1007/s10238-017-0467-0
Dawson MA, Kouzarides T. Cancer epigenetics: from mechanism to therapy. Cell. 2012;150:12-27. https://doi.org/10.1016/j.cell.2012.06.013
Lam K, Pan K, Linnekamp J, Medema JP, Kandimalla R. DNA methylation based biomarkers in colorectal cancer: a systematic review. Biochim Biophys Acta. 2016;1866(1):106-120. https://doi.org/10.1016/j.bbcan.2016.07.001
Zhang S, Wang Y, Gu Y, Zhu J, Ci C, Guo Z, Chen C, Wei Y, Lv W, Liu H, Zhang D, Zhang Y. Specific breast cancer prognosis-subtype distinctions based on DNA methylation patterns. Mol Oncol. 2018;12(7):1047-1060. https://doi.org/10.1002/1878-0261.12309
Zafon C, Gil J, Pérez-González B, Jordà M. DNA methylation in thyroid cancer. Endocr Relat Cancer. 2019;26(7):415-439. https://doi.org/10.1530/ERC-19-0093
Brain classifier Version 12.3 of the Brain classifier. Updated 2021-08-15 T09:30:03.000000Z. https://www.molecularneuropathology.org/mnp
Remke M, Hielscher T, Northcott PA, Witt H, Ryzhova M, Wittmann A, Benner A, von Deimling A, Scheurlen W, Perry A, Croul S, Kulozik AE, Lichter P, Taylor MD, Pfister SM, Korshunov A. Adult medulloblastoma comprises three major molecular variants. J Clin Oncol. 2011;29(19):2717-2723. https://doi.org/10.1200/JCO.2011.34.9373
Witt H, Mack SC, Ryzhova M, Bender S, Sill M, Isserlin R, Benner A, Hielscher T, Milde T, Remke M, Jones DT, Northcott PA, Garzia L, Bertrand KC, Wittmann A, et al. Delineation of two clinically and molecularly distinct subgroups of posterior fossa ependymoma. Cancer Cell. 2011;20(2):143-157. https://doi.org/10.1016/j.ccr.2011.07.007
Schwartzentruber J, Korshunov A, Liu XY, Jones DTW, Pfaff E, Jacob K, Sturm D, Fontebasso DAM, Quang DAK, Tonjes M, Hovestadt V, Albrecht S, Kool M, Nante A Konermann C, et al. A. Driver mutations in histone H3.3 and chromatin remodelling genes in paediatric glioblastoma. Nature. 2012;482(7384):226-232. https://doi.org/10.1038/nature10833
Jones DTW, Jager N, Kool M, Zichner T, Hutter B, Sultan M, Cho YJ, Pugh TJ, Hovestadt V, Stutz AM, Rausch T, Warnatz HJ, Ryzhova M, Bender S, Sturm D, et al. Dissecting the genomic complexity underlying medulloblastoma. Nature. 2012;488(7409):100-105. https://doi.org/10.1038/nature11284
Sturm D, Witt H, Hovestadt V, Khuong-Quang DA, Jones DT, Konermann C, Pfaff E, Tönjes M, Sill M, Bender S, Kool M, Zapatka M, Becker N, Zucknick M, Hielscher T, et al. Hotspot mutations in H3F3A and IDH1 deﬁne distinct epigenetic and biological subgroups of glioblastoma. Cancer Cell. 2012;22(4):425-437. https://doi.org/10.1016/j.ccr.2012.08.024
Lambert SR, Witt H, Hovestadt V, Zucknick M, Kool M, Pearson DM, Korshunov A, Ryzhova M, Ichimura K, Jabado N, Fontebasso AM, Lichter P, Pfister SM, Collins VP, Jones DTW. Differential expression and methylation of brain developmental genes define location specific subsets of pilocytic astrocytoma. Acta Neuropathol. 2013;126(2):291-301. https://doi.org/10.1007/s00401-013-1124-7
Ramaswamy V, Remke M, Bouffet E, Faria CC, Perreault S, Cho YJ, Shih DJ, Luu B, Dubuc AM, Northcott PA, Schüller U, Gururangan S, McLendon R, Bigner D, et al. Recurrence patterns across medulloblastoma subgroups: an integrated clinical and molecular analysis. Lancet Oncol. 2013;14(12):1200-1207. https://doi.org/10.1016/S1470-2045(13)70449-2
Bender S, Tang Y, Lindroth AM, Hovestadt V, Jones DT, Kool M, Zapatka M, Northcott PA, Sturm D, Wang W, Radlwimmer B, Højfeldt JW, Truffaux N, Castel D, Schubert S, et al. Reduced H3K27me3 and DNA hypomethylation are major drivers of gene expression in K27M mutant pediatric high-grade gliomas. Cancer Cell. 2013;24(5):660-672. https://doi.org/10.1016/j.ccr.2013.10.006
Mack SC, Witt H, Piro RM, Gu L, Zuyderduyn S, Stütz AM, Wang X, Gallo M, Garzia L, Zayne K, Zhang X, Ramaswamy V, Jäger N, Jones DT, Sill M, et al. Epigenomic alterations define lethal CIMP-positive ependymomas of infancy. Nature. 2014; 506(7489):445-450. https://doi.org/10.1038/nature13108
Kool M, Jones DT, Jäger N, Northcott PA, Pugh TJ, Hovestadt V, Piro RM, Esparza LA, Markant SL, Remke M, Milde T, Bourdeaut F, Ryzhova M, Sturm D, Pfaff E, et al. Genome sequencing of SHH medulloblastoma predicts genotype-related response to smoothened inhibition. Cancer Cell. 2014;25(3):393-405. https://doi.org/10.1016/j.ccr.2014.02.004
Hovestadt V, Jones DTW, Picelli S, Wang W, Kool M, Northcott PA, Sultan M, Stachurski K, Ryzhova M, Warnatz HJ, Ralser M, Brun S, Bunt J, Jäger N, Kleinheinz K, et al. Decoding the regulatory landscape of medulloblastoma using DNA methylation sequencing. Nature. 2014;510(7506):537-541. https://doi.org/10.1038/nature13268
Korshunov A, Ryzhova M, Hovestadt V, Bender S, Sturm D, Capper D, Meyer J, Schrimpf D, Kool M, Northcott PA, Zheludkova O, Milde T, Witt O, Kulozik AE, Reifenberger G, et al. Integrated analysis of pediatric glioblastoma reveals a subset of biologically favorable tumors with associated molecular prognostic markers. Acta Neuropathol. 2015;129(5):669-678. https://doi.org/10.1007/s00401-015-1405-4
Pajtler KW, Witt H, Sill M, Jones DT, Hovestadt V, Kratochwil F, Wani K, Tatevossian R, Punchihewa C, Johann P, Reimand J, Warnatz HJ, Ryzhova M, Mack S, Ramaswamy V, et al. Molecular classiﬁcation of ependymal tumors across all CNS compartments, histopathological grades, and age groups. Cancer Cell. 2015; 27(5):728-743. https://doi.org/10.1016/j.ccell.2015.04.002
Korshunov A, Witt H, Sill M, Jones DT, Hovestadt V, Kratochwil F, Wani K, Tatevossian R, Punchihewa C, Johann P, Reimand J, Warnatz HJ, Ryzhova M, Mack S, Ramaswamy V, et al. Comparative integrated molecular analysis of intraocular medulloepitheliomas and central nervous system embryonal tumors with multilayered rosettes conﬁrms that they are distinct nosologic entities. Neuropathology. 2015;35(6):538-544. https://doi.org/10.1111/neup.12227
Korshunov A, Capper D, Reuss D, Schrimpf D, Ryzhova M, Hovestadt V, Sturm D, Meyer J, Jones C, Zheludkova O, Kumirova E, Golanov A, Kool M, Schüller U, Mittelbronn M, et al. Histologically distinct neuroepithelial tumors with histone 3 G34 mutation are molecularly similar and comprise a single nosologic entity. Acta Neuropathol. 2016;131(1):137-146. https://doi.org/10.1007/s00401-015-1493-1
Sturm D, Orr BA, Toprak UH, Hovestadt V, Jones DT, Capper D, Sill M, Buchhalter I, Northcott PA, Leis I, Ryzhova M, Koelsche C, Pfaff E, Allen SJ, Balasubramanian G, et al. New brain tumor entities emerge from molecular classification of CNS-PNETs. Cell. 2016;164(5):1060-1072. https://doi.org/10.1016/j.cell.2016.01.015
Johann PD, Erkek S, Zapatka M, Kerl K, Buchhalter I, Hovestadt V, Jones DT, Sturm D, Hermann C, Segura Wang M, Korshunov A, Ryzhova M, Gröbner S, Brabetz S, Chavez L, et al. Atypical teratoid/rhabdoid tumors are comprised of three epigenetic subgroups with distinct enhancer landscapes. Cancer Cell. 2016;29(3):379-393. https://doi.org/10.1016/j.ccell.2016.02.001
Johann PD, Hovestadt V, Thomas C, Jeibmann A, Heβ K, Bens S, Oyen F, Hawkins C, Pierson CR, Aldape K, Pyo Kim S, Widing E, Sumerauer D, Hauser P, van Landeghem F, et al. Cribriform neuroepithelial tumor (crinet): Molecular characterization of a smarcb1-deficient non-rhabdoid tumor with favorable long-term outcome. Brain Pathol. 2017;27(4):411-418. https://doi.org/10.1111/bpa.12413
Korshunov A, Schrimpf D, Ryzhova M, Sturm D, Chavez L, Hovestadt V, Sharma T, Habel A, Burford A, Jones C, Zheludkova O, Kumirova E, Kramm CM, Golanov A, Capper D, von Deimling A, Pfister SM, Jones DT. H3-/IDH-wild type pediatric glioblastoma is comprised of molecularly and prognostically distinct subtypes with associated oncogenic drivers. Acta Neuropathol. 2017;134(3): 507-516. https://doi.org/10.1007/s00401-017-1710-1
Northcott PA, Buchhalter I, Morrissy AS, Hovestadt V, Weischenfeldt J, Ehrenberger T, Gröbner S, Segura-Wang M, Zichner T, Rudneva VA, Warnatz HJ, Sidiropoulos N, Phillips AH, Schumacher S, Kleinheinz K, et al. The whole-genome landscape of medulloblastoma subtypes. Nature. 2017;547(7663):311-317. https://doi.org/10.1038/nature22973
Korshunov A, Chavez L, Sharma T, Ryzhova M, Schrimpf D, Stichel D, Capper D, Sturm D, Kool M, Habel A, Kleinschmidt-DeMasters BK, Rosenblum M, Absalyamova O, Golanov A, Lichter P, et al. Epithelioid glioblastomas stratify into established diagnostic subsets upon integrated molecular analysis. Brain Pathol. 2018; 28(5):656-662. https://doi.org/10.1111/bpa.12566
Korshunov A, Chavez L, Northcott PA, Sharma T, Ryzhova M, Jones DTW, von Deimling A, Pfister SM, Kool M. DNA-methylation profiling discloses significant advantages over NanoString method for molecular classification of medulloblastoma. Acta Neuropathol. 2017;134(6):965-967. https://doi.org/10.1007/s00401-017-1776-9
Mack SC, Pajtler KW, Chavez L, Okonechnikov K, Bertrand KC, Wang X, Erkek S, Federation A, Song A, Lee C, Wang X, McDonald L, Morrow JJ, Saiakhova A, Sin-Chan P, et al. Therapeutic targeting of ependymoma as informed by oncogenic enhancer profiling. Nature. 2018;553(7686):101-105. https://doi.org/10.1038/nature25169
Korshunov A, Sahm F, Stichel D, Schrimpf D, Ryzhova M, Zheludkova O, Golanov A, Lichter P, Jones DTW, von Deimling A, Pfister SM, Kool M. Molecular characterization of medulloblastomas with extensive nodularity (MBEN). Acta Neuropathol. 2018;136(2):303-313.
Shirahata M, Ono T, Stichel D, Schrimpf D, Reuss DE, Sahm F, Koelsche C, Wefers A, Reinhardt A, Huang K, Sievers P, Shimizu H, Nanjo H, Kobayashi Y, Miyake Y, et al. Novel, improved grading system(s) for IDH-mutant astrocytic gliomas. Acta Neuropathol. 2018;136(1):153-166. https://doi.org/10.1007/s00401-018-1849-4
Capper D, Stichel D, Sahm F, Jones DTW, Schrimpf D, Sill M, Schmid S, Hovestadt V, Reuss DE, Koelsche C, Reinhardt A, Wefers AK, Huang K, Sievers P, Ebrahimi A, et al. Practical implementation of DNA methylation and copynumber-based CNS tumor diagnostics: the Heidelberg experience. Acta Neuropathol. 2018;136(2):181-210. https://doi.org/10.1007/s00401-018-1879-y
Koelsche C, Schrimpf D, Stichel D, Sill M, Sahm F, Reuss DE, Blattner M, Worst B, Heilig CE, Beck K, Horak P, Kreutzfeldt S, Paff E, Stark S, Johann P, et al. Sarcoma classification by DNA methylation profiling. Nat Commun. 2021;12(1):498. https://doi.org/10.1038/s41467-020-20603-4
WHO Classification of Tumours Editorial Board. Central nervous system tumours. Lyon: IARC; 2021. (WHO classification of tumours series, 5th ed. vol. 6). https://tumourclassification.iarc.who.int/chapters/45
Pickles JC, Stone TJ, Jacques TS. Methylation-based algorithms for diagnosis: experience from neuro-oncology. J Pathol. 2020; 250(5):510-517. https://doi.org/10.1002/path.5397