Сравнительная характеристика генетических аберраций в глиобластомах у детей и взрослых

Исходя из результатов, полученных нами при цитогенетическом, мутационном и метиляционном [24] анализе, а также оценке показателей общей выживаемости при глиобластомах у детей и взрослых, мы разработали молекулярную классификацию глиобластом (рис. 18), выделив три основные подгруппы.

Первую подгруппу составили глиобластомы у детей с мутацией гена H3F3A, выявленной в 40% опухолей, и мутацией гена ТР53, обнаруженной в 50% случаев, и гипометилированным генотипом. Наличие мутации гена IDH1 было отличительной особенностью следующей подгруппы глиобластом, которые возникали у взрослых больных и, помимо мутации гена IDH1, характеризовались идентифицированной в 80% случаев мутацией гена ТР53 и гиперметилированным генотипом. Третья подгруппа глиобластом у взрослых характеризовалась отсутствием мутации гена IDH1, множественными цитогенетическими аберрациями (самой часто встречающейся цитогенетической поломкой была выявленная в 40% случаев амплификация гена EGFR) и нормометилированным генотипом.

Обсуждение

В настоящей работе мы исследовали молекулярные особенности смешанной серии глиобластом у детей и взрослых; анализ молекулярной структуры глиобластом в двух возрастных группах позволил нам разработать молекулярную классификацию глиобластом, выделив три основные подгруппы: детские глиобластомы, глиобластомы у взрослых с мутацией гена IDH1 и глиобластомы у взрослых без мутации гена IDH1.

Основными особенностями глиобластом в детском возрасте являлись: мутация гена H3F3A - в 40% опухолей, мутация гена ТР53 - в 50% случаев и гипометилированный генотип. Впервые описанная в 2012 г. [23] мутация гена H3F3A, который кодирует гистон Н3.3, относится к эпигенетическим событиям и связана с процессом посттрансляционной модификации гистонов.

У эукариотических клеток основной структурой ядра является хроматин - комплекс ДНК и гистоновых белков. Гистоны модифицируются посттрансляционно, в этом случае может повреждаться их взаимодействие с ДНК и протеинами ядра. Модификации гистонов составляют так называемый «гистоновый код», который и определяет статус структуры хроматина, а также регулирует виртуально все процессы, действующие или зависящие от ДНК, включая репликацию и репарацию, регуляцию экспрессии генов и сохранность центромер и теломер [23]. Модификации гистонов обычно затрагивают область N-терминали и включают метилирование, ацетилирование и фосфорилирование [6].

Мутация гена ТР53 четко коррелировала с мутацией гена IDH1 и в подгруппе глиобластом у взрослых больных не старше 55 лет, в данной подгруппе мутация гена ТР53 была выявлена в 80% случаев. Подгруппа глиобластом у взрослых с мутацией гена IDH1 имела гиперметилированный генотип и являлась прогностически наиболее благоприятной по сравнению с двумя другими подгруппами глиобластом, 5-летняя общая выживаемость составила в ней 80%.

Что касается мутации гена IDH1 в детской серии глиобластом, то нам удалось выявить ее у 4 детей в возрасте от 11 до 17 лет, в отличие от данных M. Antonelli и соавт. [1], которые не обнаружили ни одного случая мутации гена IDH1 в серии из 22 детских глиобластом. В нашем исследовании во всех 4 случаях мутация гена IDH1 в опухолях у детей сочеталась с мутацией гена ТР53.

Характерными особенностями глиобластом у взрослых больных с отсутствием мутации гена IDH1 являлись: высокая частота встречаемости цитогенетических аберраций, в особенности амплификации гена EGFR, обнаруженной в данной подгруппе в 40% случаев, невысокий по сравнению с двумя другими подгруппами процент выявленной мутации гена ТР53 (около 20%) и нормометилированный генотип.

При сравнении молекулярно-генетических особенностей в трех вышеуказанных подгруппах выявлено, что для формирования глиобластомы в подгруппе детских глиобластом и подгруппе опухолей у взрослых с мутацией гена IDH1 необходима комбинация из двух мутаций генов H3F3A и TP53 (для глиобластом у детей) и сочетание мутаций генов IDH1 и TP53 (для глиобластом у взрослых). Как известно, мутация гена ТР53 играет ключевую роль в развитии вторичных глиобластом [14, 18], также мутация гена ТР53 обнаруживается и в первичных глиобластомах, где не превышает 30% [18]. Мутации гена IDH1 являются более ранним событием в патогенезе глиобластом, чем мутации гена ТР53 [19].

Вероятно, глиобластомы у детей и взрослых больных с мутацией гена IDH1 относятся к вторичным опухолям и происходят из предшествующих глиом низкой степени злокачественности, в то время как глиобластомы у взрослых с отсутствием мутации гена IDH1 являются первичными быстроразвивающимися de novo глиобластомами с катастрофически неблагоприятным прогнозом.

В нашем исследовании было показано, что при глиобластомах у взрослых людей не старше 55 лет (так называемые «глиобластомы у людей молодого возраста») с мутацией гена IDH1 имеют место более благоприятные показатели общей выживаемости. О «долгожителях» среди больных с глиобластомами известно давно - причем возраст моложе 50 лет считался основным прогностически благоприятным фактором. A. Korshunov и соавт. [13] еще в 2005 г. выделили глиобластому у молодых в отдельную подгруппу с отличительными молекулярными особенностями. Последовавшее в 2008 г. открытие D. Parsons и соавт. [20] в глиобластомах у больных этой возрастной группы гетерозиготной точковой мутации гена IDH1 посредством использования технологии Next-Generation Sequencing и базы данных, включающей 23,219 транскриптов от 20,661 гена, явилось поворотным моментом в исследовании генетических поломок в глиомах. Открытие мутации гена IDH1 позволило по-новому объяснить предложенную A. Korshunov и соавт. [12] в 2006 г. молекулярную классификацию глиобластом, выделяющую две прогностически различные подгруппы глиобластом, а выявленный гиперметилированный генотип глиобластом у взрослых с мутацией гена IDH1 [24] позволяет понять, почему опухоли данной подгруппы в отличие от глиобластом у детей и взрослых с отсутствием мутации гена IDH1 чувствительны к лучевой терапии и химиотерапии алкилирующими агентами, в том числе Темозоломидом.

Для определения мутации гена IDH1 и выявления прогностически наиболее благоприятного подтипа глиобластом в рутинной практике любого патологоанатомического отделения возможно использование простого в применении иммуногистохимического исследования, результаты которого в 100% случаев совпадают с прямым секвенированием генов и анализом с использованием Illumina 450k метиляционного аррея. Выявление мутации гена IDH1 (или мутантного протеина IDH1, если речь идет о рекомендуемом нами иммуногистохимическом исследовании) в глиобластомах у взрослых представляется особенно важным не только из-за чувствительности опухоли к химио- и лучевой терапии, но и по причине возможной таргетной терапии ингибиторами AGI-5198 и AGI-6780, действующими на R132H IDH1 и R140Q IDH2 соответственно [9].

Как показано в настоящей работе, глиобластомы у детей представляют собой достаточно привлекательную для дальнейшего исследования гетерогенную группу; среди детей с глиобластомами, несмотря на низкие показатели 5-летней общей выживаемости, встречаются отдельные «долгожители». В будущем мы планируем провести анализ мутации гена Н3F3A методом прямого секвенирования на большей группе детских глиобластом, сравнить возможные выявленные мутации K27M и G34R/V с локализацией опухоли и определить прогностическое значение каждого типа мутации.