Список сокращений

IDH1 — ген изоцитратдегидрогеназы 1

IDH2 — ген изоцитратдегидрогеназы 2

IDH1wt — wild type, ген изоцитратдегидрогеназы дикого типа

SUV — standardized uptake value, стандартизированный уровень накопления

БВ — безрецидивная выживаемость

ИН — индекс накопления

ИГХ — иммуногистохимическое исследование

МОО — метаболический объем опухоли

ПЭТ/КТ — совмещенная позитронно-эмиссионная и компьютерная томография

РФП — радиофармпрепарат

Введение

Классификация пациентов с церебральными глиомами в течение многих лет базировались на гистопатологическом сходстве клеток опухоли с исходными клетками мозговой ткани и уровнем дифференцировки опухолевых клеток, на основе которых устанавливали гистотип и градацию опухоли. Открытие мутаций в генах изоцитратдегидрогеназы 1 и 2 (IDH1 и IDH2) привело к существенному прогрессу в понимании патогенеза глиом и их прогноза и внесло коррективы в их таксономию. Мутации в генах IDH1/IDH2 характерны для диффузных глиом Grade II и Grade III, а глиобластомы отличаются диким типом генов IDH1/IDH2 (IDHwild-type — IDHwt) [1]. Кроме того, установлено, что прогноз глиом IDHwt существенно хуже, чем опухолей с IDH-мутантным статусом, независимо от гистологических критериев глиобластомы [2]. Но самого по себе отсутствия мутации в гене IDH1/IDH2 недостаточно для диагноза агрессивной глиомы, схожей по прогнозу с глиобластомой, и требуются дополнительные критерии. Термин «глиобластома» предложено зарезервировать для тех диффузных астроцитом, которые характеризуются диким типом гена IDH1/IDH2 и дополнительно имеют гистологические и/или генетические признаки, предполагающие агрессивное клиническое течение, свойственное Grade IV. Диагноз глиобластомы правомочен для астроцитарной IDHwt-глиомы взрослого типа при наличии гистологических показателей глиобластомы в виде микроваскулярной пролиферации и/или некроза. При гистологической картине IDHwt-астроцитомы Grade II—III подтверждением диагноза глиомы Grade IV служит по крайне мере одна из трех дополнительных генетических аберраций, таких как мутация гена TERT, амплификация гена EGRF или комбинация нарушений в 7-й и 10-й хромосомах (дупликация 7-й хромосомы и утрата 10-й хромосомы) [2, 3].

Тем не менее в рутинной работе мы сталкиваемся с ситуацией, когда диффузная глиома с отрицательным результатом иммуногистохимического исследования на мутацию IDH1 (кодон R132H) не имеет гистологических признаков глиобластомы и патоморфологический диагноз звучит как IDH1wt-астроцитома Grade II или Grade III. В идеальной ситуации для подтверждения диагноза глиобластомы следует продолжить молекулярно-генетическое тестирование, но это не всегда возможно. Нас интересовало, всегда ли метаболическая характеристика IDH1wt-глиомы соответствует глиобластоме и может ли позитронно-эмиссионная томография, совмещенная с компьютерной томографией (ПЭТ/КТ), с ¹¹C-метионином быть предиктором прогноза заболевания. ПЭТ-исследования диффузных глиом с учетом IDH-статуса установили, что IDH1wt-глиомы характеризуются более высоким захватом ¹¹С-метионина либо ¹⁸F-фторэтилтирозина (¹⁸F-ФЭТ) по сравнению с глиомами с мутацией в гене IDH1/IDH2 [4, 5]. Однако ПЭТ-исследований с ¹¹С-метионином прогноза пациентов с диффузными IDH1wt-глиомами разных гистологических градаций нами не найдено.

Цель исследования — изучение метаболической характеристики при ПЭТ/КТ-исследовании с ¹¹С-метионином диффузных астроцитом взрослого типа без мутации в гене IDH1 и анализ ПЭТ-ассоциированных параметров в качестве предикторов безрецидивной выживаемости.

Материал и методы

Ретроспективно были проанализированы результаты ПЭТ/КТ с ¹¹С-метионином 82 взрослых пациентов с гистологически верифицированными диффузными IDH1wt-глиомами Grade II—IV. Критерии включения: предоперационное ПЭТ/КТ-исследование, верифицированный патоморфологический диагноз опухоли с установлением ее гистотипа и Grade и отрицательный результат молекулярно-генетического тестирования на мутацию гена IDH1 (R132H). Характеристика больных представлена в табл. 1.

Таблица 1. Характеристика пациентов

Примечание. МРТ — магнитно-резонансная томография.

ПЭТ/КТ-исследования были выполнены на совмещенных ПЭТ/КТ-сканерах Gemini TF (Philips, Нидерланды) или Discovery 710 (General Electric, США), включающих позитронно-эмиссионный томограф, комбинированный с 16-срезовым рентгеновским компьютерным томографом. Сканирование продолжительностью 10 мин начиналось через 10 мин после инъекции радиофармпрепарата (РФП). Синтез препарата [¹¹С-метил]-L-метионин осуществляли на разработанном в ФГБУН «Институт мозга человека им. Н.П. Бехтеревой Российской академии наук» автоматизированном модуле по ранее опубликованной методике [6].

Анализ ПЭТ-изображений проводился согласно ранее описанной процедуре с использованием сервера клинических приложений AW Server 3.2 (General Electric) [7]. Количественный анализ состоял в вычислении индекса накопления (ИН) ¹¹С-метионина и метаболического объема опухоли (МОО). Захват ¹¹С-метионина в опухоли в виде среднего значения SUV (standardized uptake value — стандартизированный уровень накопления) измерен в двух областях интереса (ОИ): в участке наибольшей внутриопухолевой концентрации радиотрейсера диаметром 10 мм (Омакс) и в объеме всего очага гиперфиксации РФП (Оср). В качестве референсного региона использовали кору (К) контралатеральной лобной доли. ИНмакс вычисляли как отношение Омакс/К. ИНопух рассчитывался как отношение Оср/К. При позитивном скане был измерен метаболический объем опухоли путем автоматического оконтуривания очага гиперфиксации ¹¹С-метионина.

Патоморфологическое и иммуногистохимическое (ИГХ) исследования. Определение мутации в гене IDH1 (R132Н) у 55 (70%) пациентов было проведено ИГХ-методом с использованием антител к антигену IDH1 (R132Н). У 24 (30%) пациентов для обнаружения мутации в генах IDH1/IDH2 выполнена полимеразная цепная реакция (ПЦР) в режиме реального времени или секвенирование по Сэнгеру. На основе патоморфологического и молекулярного исследований диффузные глиомы были классифицированы патоморфологами согласно классификации Всемирной организации здравоохранения (ВОЗ) 2016 г.

Выживаемость. В качестве конечного события был принят продолженный рост опухоли (ПРО). Безрецидивная выживаемость рассчитывалась как время (в месяцах) между датой предоперационного ПЭТ-исследования и датой прогрессии опухоли. Для цензурированных наблюдений время рассчитано до выпадения пациента из-под наблюдения или до момента завершения сбора материала.

Статистический анализ. Выполнена описательная статистика всех переменных. Для сравнения двух и более групп использовались непараметрические тесты. Для определения пороговых значений выбранных предикторов применялся ROC-анализ. Метод Каплана—Мейера и логранговый тест использованы для сравнения безрецидивной выживаемости между группами, модель пропорциональных рисков Кокса — при многофакторном анализе. Для анализа использован статистический пакет SPSS Statistics 23 (IBM SPSS Corporation). Различия при p<0,05 рассматривались как значимые.

Все пациенты подписали информированное добровольное согласие на проведение исследования и использование его результатов в научных целях.

Результаты

Позитивный захват ¹¹С-метионина наблюдался во всех глиобластомах и астроцитомах Grade III. Среди астроцитом Grade II 38% (n=11) опухолей характеризовались негативным накоплением радиотрейсера. Вычисления ИН ¹¹С-метионина и МОО представлены в табл. 2. Значимые различия ИНмакс и ИНопух найдены между астроцитомами Grade II и Grade III (p=0,03), но не между Grade III и Grade IV (p=0,12). Значимых различий МОО между тремя типами глиом не найдено (p=0,08).

Таблица 2. Количественные параметры захвата ¹¹С-метионина в IDH1wt-глиомах (медиана и межквартильный интервал 25—75%)

Примечание. Здесь и в табл. 3, 4: МОО — метаболический объем опухоли.

Выбор оптимальных пороговых величин ПЭТ-ассоциированных параметров для межгруппового сравнения. При помощи ROC-анализа все пациенты были разделены на две группы — с продолжительностью безрецидивного периода более или менее 24 мес. Результаты представлены в табл. 3. Относительно благоприятный прогноз с безрецидивной выживаемостью более 24 мес наблюдался у пациентов младше 41 года, при ИНмакс <1,64, ИНопух <1,39 и МОО <13,44 см³. В прогнозировании короткого безрецидивного периода 100% специфичность обеспечила пороговая величина ИНмакс >2,68, но чувствительность снижалась до 52%.

Таблица 3. Предикторы длительного безрецидивного периода — ROC-анализ

Анализ выживаемости Каплана—Мейера. Медиана наблюдения составила 16 мес. За время наблюдения от 3 до 140 мес ПРО развился у 65 (79%) пациентов. Медиана безрецидивной выживаемости (БВ) по всей выборке составила 12 мес (нижний и верхний квартили 8—27 мес). Медиана БВ у пациентов с астроцитомой Grade II, астроцитомой Grade III и глиобластомой Grade IV была 15 мес, 14,5 мес и 8 мес соответственно. Значимые различия в БВ найдены между Grade IV и Grade III или Grade II (p=0,0009), но не между Grade II и Grade III (p=0,97).

Для анализа мы разделили пациентов на группы по результатам ROC-анализа. В дополнение к количественным переменным (ИН и МОО) мы включили категориальную переменную — соответствие/несоответствие глиомы глиобластоме (Гб/неГб). Принадлежность к группе глиобластом устанавливали по двум критериям: это гистологический диагноз глиобластомы либо выявление ПЭТ-синдрома глиобластомы при ПЭТ/КТ независимо от патогистологической градации глиомы. ПЭТ-синдром глиобластомы включал высокий ИН (ИНмакс >2,7) либо повышенный захват ¹¹С-метионина без четкой привязки к пороговой величине ИН в сочетании с внутриопухолевым некрозом. Согласно этим критериям, помимо гистологически типичных глиобластом (n=34) к этой группе было добавлено 14 астроцитом Grade II—III с метаболическим синдромом глиобластомы. Ко 2-й группе (не глиобластома) отнесли глиомы Grade II—III (n=34) с ИН <2,7 и без некроза. В анализ также включены такие переменные, как возраст, пол, гистоструктура (глиобластома или астроцитома Grade II—III), Grade (II/III—IV), наибольший диаметр опухоли (более или менее 32 мм), наличие контрастного усиления в опухоли. Результаты суммированы в табл. 4 и представлены на рисунке.

Таблица 4. Анализ безрецидивной выживаемости (логранговый тест)

Примечание. Гб — глиобластома; Асц — астроцитома; БВ — безрецидивная выживаемость; ПЭТ — позитронно-эмиссионная томография.

Графики безрецидивной выживаемости в группах, разделенных по возрасту (а), контрастированию опухоли при магнитно-резонансной томографии (б), индексу накопления ¹¹С-метионина (в) и позитронно-эмиссионно-томографическому синдрому глиобластомы (г).

Значимые различия в безрецидивной выживаемости между группами установлены для всех выбранных параметров, кроме пола пациента. Для подгруппы глиобластом и им подобных глиом рецидив диагностирован у 41 (86%) пациента при медиане БВ 10 мес. В подгруппе IDHwt-астроцитом без ПЭТ-семиотики глиобластомы медиана БВ была 33 мес, а ПРО развился у 20 (62%) больных. Значимые различия между этими двумя подгруппами установлены для возраста пациентов: в группе глиобластом медиана составила 54 года, а во 2-й группе — 37 лет (p=0,0005).

Регрессионный анализ Кокса. Значимые предикторы были включены в регрессионный анализ. Конечную оптимальную модель устанавливали при помощи многофакторного анализа с прямым пошаговым включением (Forward Stepwise) значимых переменных. Анализ показал, что значимыми независимыми предикторами безрецидивной выживаемости являются возраст пациента (Exp(B)=1,028; 95% доверительный интервал (ДИ) 1,015—1,055; p=0,007) и опухолевая группа (Exp(B)=2,849; 95% ДИ 1,572—5,617; p=0,001). Остальные факторы, включая Grade, наличие контрастного усиления в опухоли, ИНмакс, ИНопух, МОО и размер глиомы, в модель не вошли.

Обсуждение

Мы рассмотрели возможность использования ПЭТ-ассоциированных параметров в качестве предикторов продолжительности безрецидивного периода у взрослых пациентов с диффузными IDH1wt-глиомами. Согласно классификации ВОЗ опухолей центральной нервной системы 2021 г., дикий тип гена IDH1/IDH2 зарезервирован для глиобластом. Для глиом Grade II—III без мутации в генах IDH1/IDH2 сохраняется неопределенность их трактовки и прогноза, особенно IDHwt-глиом Grade II—III с относительно благоприятным течением заболевания [8]. В исследовании мы рассмотрели метаболическую характеристику диффузных IDH1wt-глиом, поставив следующие вопросы: всегда ли ПЭТ-характеристика таких глиом соответствует глиобластоме, сохраняется ли зависимость между ПЭТ-ассоциированными параметрами и градацией глиомы, а также может ли ПЭТ/КТ с ¹¹С-метионином быть предиктором прогноза заболевания в этой группе глиом? Мировой опыт по этой проблеме ограничен несколькими ПЭТ/КТ-исследованиями с ¹⁸F-ФЭТ, которые концентрировались на пациентах с диффузными злокачественными IDHwt-глиомами Grade IV или III. Они установили, что только параметры динамического ПЭТ-сканирования с ¹⁸F-ФЭТ, такие как форма кривой и время до пика, а не ИН могут идентифицировать среди пациентов с глиомами Grade III и IV IDH1-/IDH2wt-группу с более благоприятным прогнозом [9, 10]. Наши результаты впервые показали, что при ПЭТ/КТ с ¹¹С-метионином диффузные IDH1wt-глиомы всех градаций представляют неоднородную группу астроцитарных опухолей, различающуюся по метаболической характеристике и ассоциированному с ней прогнозу заболевания. При анализе выборки в однофакторных моделях безрецидивной выживаемости порогового уровня значимости (p<0,05) достигли как традиционные прогностические факторы (возраст, гистоструктура), так и ПЭТ-ассоциированные маркеры в виде интенсивности захвата радиотрейсера, объема его гиперфиксации и соответствие ПЭТ-синдрому глиобластомы. В многофакторном анализе независимыми предикторами безрецидивной выживаемости были возраст пациента и ПЭТ-синдром глиомы. Основной находкой стало распознавание по результатам ПЭТ/КТ с ¹¹С-метионином различных по метаболизму и прогнозу двух субпопуляций IDH1wt-астроцитом. Первая субпопуляция включает глиобластомы и астроцитомы более низкой градации с метаболическим синдромом глиобластомы и характеризуется коротким безрецидивным периодом. В условиях ограниченных возможностей в получении всего комплекса необходимых генетических показателей в IDH1wt-глиоме Grade II—III комплементарные данные о высокой метаболической активности астроцитомы и ее метаболическом сходстве с типичной глиобластомой, особенно у пациентов старшего возраста, указывают на агрессивное течение заболевания и неблагоприятный прогноз. У этих пациентов можно ограничиться стандартным ИГХ-исследованием. Вторая субпопуляция объединяет астроцитомы Grade II, реже Grade III с относительно невысоким захватом ¹¹С-метионина, для которых наблюдается индолентное течение заболевания. Она, вероятно, включает астроцитомы, генетическое тестирование которых было выполнено в неполном объеме, и при наличии лишь отрицательного ИГХ-теста целесообразно продолжить исследование молекулярного профиля для поиска неканонических мутаций гена IDH1, а также IDH2. Другой причиной, особенно в случае полноценного генотипирования, может быть глиома иного типа, включая педиатрический ряд. Такое предположение поддерживает также существенно более молодой возраст этой подгруппы.

К ограничениям нашего исследования можно отнести использование у большинства пациентов ИГХ-анализа для обнаружения мутации в гене IDH1 (R132H), что не позволяет уверенно отрицать позитивный IDH-статус глиомы. Тем не менее предложенное разделение на группы на основе соответствия метаболической картины глиомы ПЭТ-синдрому глиобластомы позволяет оценить прогноз заболевания. Рассогласование между молекулярными и метаболическими маркерами глиомы в виде негативного статуса гена IDH1 (R132H) и низкого ИН ¹¹С-метионина предполагает относительно благоприятное лечение заболевания и делает целесообразным дальнейшее молекулярное тестирование.

Заключение

Возраст и соответствие метаболической характеристики глиомы ПЭТ-синдрому глиобластомы являются независимыми прогностическими факторами у взрослых пациентов с диффузными IDH1wt-глиомами Grade II—IV. ПЭТ/КТ с ¹¹С-метионином может служить эффективным инструментом для стратификации пациентов с IDH1wt-глиомами на группы с неблагоприятным и благоприятным прогнозом и решения вопроса о целесообразности углубленного поиска неканонической мутации IDH1/IDH2.

Участие авторов:

Концепция и дизайн исследования — Скворцова Т.Ю.

Сбор и обработка материала — Скворцова Т.Ю., Савинцева Ж.И., Гурчин А.Ф., Селиверстов Р.Ю.

Статистический анализ данных — Скворцова Т.Ю.

Написание текста — Скворцова Т.Ю.

Редактирование — Савинцева Ж.И., Гурчин А.Ф.

Авторы заявляют об отсутствии конфликта интересов.

Комментарий

Авторы статьи обладают уникальным опытом исследования опухолей головного мозга методом позитронно-эмиссионной томографии с метионином: в Институте мозга человека этот метод применяется уже более 30 лет. В настоящей работе была поставлена задача определения позитронно-эмиссионной томографией, совмещенной с компьютерной томографией (ПЭТ/КТ), паттернов глиом различной степени злокачественности без мутаций IDH1, IDH2 (или дикого типа, wt) согласно классификации Всемирной организации здравоохранения (ВОЗ) первичных опухолей центральной нервной системы 2016 г. С одной стороны, это уже повод для замечания: нет сопоставления с классификацией 2021 г., более современной. Но как раз в этом и заключается основная заслуга выполненного исследования. Действительно, диффузные глиомы взрослых без IDH-мутаций классифицируются, согласно редакции ВОЗ 2021 г., как глиобластомы. Между тем опытные врачи-нейроонкологи знают, что течение болезни у пациентов с диффузными астроцитомами Grade II—III, согласно редакции 2016 г., зачастую существенно более мягкое, чем у пациентов с классической мультиформной глиобластомой (с накоплением контраста вокруг типичной некротической части опухоли). И настоящее исследование подтверждает такое мнение клиницистов. Авторы выделили ряд паттернов, соответствующих этой классической глиобластоме и различающих по ПЭТ/КТ-характеристикам глиобластому Grade IV и диффузные астроцитарные глиомы Grade II—III (по классификации ВОЗ 2016 г.). Интересна трактовка авторами диагностических данных: выделены типичные ПЭТ/КТ-признаки глиобластомы — либо высокий уровень захвата метионина (индекс накопления (ИН) радиофармпрепарата (РФП) выше 2,7), либо любой ИН РФП при наличии некроза в опухоли. И на основании этой собственной трактовки авторы корректировали патоморфологический диагноз. С одной стороны, такой подход представляется не вполне корректным (фактически морфологический диагноз изменяется неморфологами), с другой стороны, с позиций клинициста это очень интересное предложение по выработке интегрированного клинико-экспериментально-морфологического диагноза диффузной злокачественной глиомы. Кроме того, такая дифференцировка может быть важной ступенью в выработке дифференцированных диагнозов в группе диффузных астроцитарных глиом без IDH-мутаций. И все же со строгих позиций научной критики вопросов к позиции авторов статьи остается больше, чем полного согласия с их предложениями. Исследовалась только мутация IDH1 R132H, самый частый вариант (до 85%), но известно еще по крайней мере четыре варианта IDH1-мутации и мутация IDH2, авторы указывают на это и сами. Если предположить, что в группе пациентов с более спокойным прогнозом оказались такие пациенты (с другими вариантами IDH-мутаций), то это несколько снижает ценность описанных выше важных выводов. Кроме того, в нашем архиве также есть достаточное количество пациентов с диффузными астроцитарными глиомами без мутации IDH и с негативным уровнем накопления РФП (части выполнялась ПЭТ/КТ с метионином, части — ПЭТ/КТ с тирозином, некоторым из них ПЭТ/КТ осуществлялась в Институте мозга человека). У этих пациентов выявлялась, например, диффузная биталамическая глиома и течение болезни на фоне комплексного лечения (лучевой и химиотерапии после верификации опухоли) оказывалось очень агрессивным, с маленьким интервалом до прогрессирования. Между тем авторы настоящей работы указывают именно на прогрессивную зависимость уровня захвата РФП опухолью от степени злокачественности диффузной глиомы. В заключение хотелось бы отметить, что настоящее исследование очень интересно своими оригинальными и важными научными идеями и полученными данными, мы не нашли в литературе схожих работ, информация важна как для практикующих врачей-нейроонкологов (нейрохирургов, радиотерапевтов, радиологов, химиотерапевтов, нейроморфологов), так и для развития классификации первичных опухолей мозга, которая до настоящего времени базируется только на данных морфологических и генетических исследований, без учета особенностей радиомики по данным магнитно-резонансной томографии и ПЭТ/КТ. На наш взгляд, наилучшим развитием настоящей работы стало бы проведение проспективного мультицентрового исследования с участием ПЭТ-центров нашей страны, использующих как метионин, так и тирозин, в котором предложенные авторами паттерны нужно применить у пациентов с первичными диффузными глиомами. Анализ собранной таким образом информации в общей базе данных даст ясную оценку этих паттернов и, возможно, позволит внести какие-то уточнения.

Г.Л. Кобяков (Москва)