Johtava neuropatologi, lääketieteen tohtori Sebastian Brandner, kertoo, miten edistyneet molekyylidiagnostiikan menetelmät – kuten metylointiprofilointi ja kromosomianalyysi – luovat tarkkoja ”sormenjälkiä” aivokasvainten diagnostiikkaan. Nämä menetelmät mahdollistavat kohdennetut hoitoratkaisut glioomien, oligodendroglioomien ja muiden vaikeiden keskushermoston kasvainten hoidossa.
More from Diagnostic Detectives Network
Molekyylisormenjälki mullistaa aivokasvainten diagnostiikan ja hoidon
Hyppää osioon
- Kromosomianalyysi glioomadiagnostiikassa
- Metylaatioprofilointi: kasvainten verkkokalvotutka
- Tietokantavertailu harvinaisten kasvainten luokittelussa
- Kliiniset sovellutukset hoitopäätöksissä
- Aivokasvaindiagnostiikan tulevaisuus
- Koko transkriptio
Kromosomianalyysi glioomadiagnostiikassa
Lääketieteen tohtori Sebastian Brandner korostaa, kuinka molekyylimenetelmät paljastavat kriittisiä kromosomimuutoksia aivokasvaimissa. 1p/19q-kodeleetio oligodendroglioomassa on keskeinen diagnoosimerkki, jonka voidaan tunnistaa kvantitatiivisella PCR-menetelmällä, joka laskee kromosomikopiot. "Jos 100 solusta vain 50:llä on merkki, se tarkoittaa, että toiselta puoliskolta kromosomiosat puuttuvat", selittää tri Brandner tarkasta havaintomenetelmästä.
Nämä kromosomimuutokset tarjoavat enemmän kuin pelkän diagnoosimateriaalin – ne antavat ennusteellista tietoa ja ohjaavat hoitovalintoja. 1p/19q-kodelektion läsnäolo viittaa tyypillisesti parempaan kemoterapiavasteeseen oligodendroglioomassa verrattuna kasvaimiin, joilta tämä geneettinen piirre puuttuu.
Metylaatioprofilointi: kasvainten verkkokalvotutka
Tri Brandner kuvailee metylaatioprofilointia vallankumoukselliseksi neljännen sukupolven diagnostiikkatyökaluksi, joka tarkastelee lähes miljoonaa DNA-metylaatiokohtaa kasvaingenomissa. "Se ei ole pelkkä sormenjälki – se on aivokasvaimen verkkokalvotutka", hän korostaa, huomauttaen kuinka menetelmä ylittää perinteisen histopatologian haastavissa tapauksissa.
Metylaatiokuviot toimivat biologisina kytkinä, jotka voivat aktivoida tai hiljentää geenejä, vaikuttaen kasvainten käyttäytymiseen. Esimerkiksi MGMT-promoottorin metylaatio ennustaa parempaa vastetta temostolomidikemoterapiaan glioblastoomaissa. Heidelbergin yliopiston algoritmi analysoi näitä monimutkaisia kuvioita luokitellakseen kasvaimia ennennäkemättömällä tarkkuudella.
Tietokantavertailu harvinaisten kasvainten luokittelussa
Kohdatessaan diagnostiikaltaan haastavia kasvaimia, kuten anaplastisia oligoastrokytoomia, tri Brandnerin tiimi vertailee molekyyliprofiilia 10 000:n karakterisoidun aivokasvaimen referenssitietokantaan. "Jokaisessa ryhmässä on noin 20–40 kasvainta", hän huomauttaa, selittäen kuinka matemaattiset algoritmit yhdistävät tuntemattoman kasvaimen sen todennäköisimpään luokkaan.
Tämä lähestymistapa on erityisen arvokas harvinaisissa tai rajatuissa tapauksissa, joissa perinteinen mikroskooppitutkimus antaa epämääräisiä tuloksia. Järjestelmä pystyy tunnistamaan karakteristisia genomikuviota – kuten kromosomien 1 ja 22 amplifikaatiot, jotka ovat tyypillisiä glioblastoomalle – jopa kasvaimissa, joilla on epätavallisia histologisia piirteitä.
Kliiniset sovellutukset hoitopäätöksissä
Molekyylisormenjälki-lähestymistapa vaikuttaa suoraan potilashoitoon mahdollistaen tarkemman ennusteen ja hoidon valinnan. Lääketieteen tohtori Sebastian Brandner korostaa, kuinka nämä tekniikat auttavat erottamaan toisistaan mikroskooppisesti samannäköisiä kasvaimia, joilla on kuitenkin hyvin erilainen kliininen käyttäytyminen.
Esimerkiksi IDH-mutanttigliomailla on yleensä paremmat hoitotulokset kuin IDH-villityypin kasvaimilla, kun taas 1p/19q-kodeleoiduilla oligodendroglioomilla on erilainen terapiavaste verrattuna astrosytoomiin. Nämä erot ohjaavat päätöksiä kemoterapiakäytänteistä, sädehoitosovelluksista ja kliinisten kokeiden kelpoisuudesta.
Aivokasvaindiagnostiikan tulevaisuus
Lääketieteen tohtori Sebastian Brandner ennustaa molekyylidiagnostiikan jatkuvaa laajenemista neuro-onkologiassa. Tietokantojen kasvaessa ja algoritmien parantuessa kasvainten luokittelun tarkkuus kasvaa, mahdollisesti tunnistaen uusia alatyyppejä, joilla on erilliset hoitovasteet.
Koko genomin sekvensoinnin integrointi metylaatioprofilointiin voi paljastaa lisää hoitokohteita. Tri Brandner huomauttaa, että nykyiset tekniikat, jotka analysoivat lähes miljoonaa datapistettä, edustavat vain alkuosaa tästä diagnostiikan vallankumouksesta aivokasvainhoidossa.
Koko transkriptio
Lääketieteen tohtori Sebastian Brandner: Toinen aivokasvaintyyppi on IDH-mutanttikasvain. Anaplastisella oligoastrokytoomalla ei ole tuota tumaproteiinimenetystä. Anaplastisella oligodendroglioma-aivokasvaimella on normaalisti 1p/19q-kromosomien kodeleetio.
Lääketieteen tohtori Anton Titov: Eli kyseessä on kodeleetio, joka johtaa hyvin spesifiseen menetykseen toisesta kromosomivarresta kohdissa 1p ja 19q. Tämä voidaan havaita vain aidoilla molekyylitekniikoilla.
Lääketieteen tohtori Sebastian Brandner: Pieni merkki asetetaan näille kromosomeille. Merkkien määrä lasketaan aivokasvainkudoksessa. Jos on 100 solua, ja vain 50:llä on merkki, se tarkoittaa, että toiset 50 kromosomiosaa puuttuvat. Se on esimerkiksi "1p-menetys".
Lääketieteen tohtori Sebastian Brandner: Meillä on hieman erilainen testausmenetelmä. Erotamme koko aivokasvainkudoksen. Teemme kvantitatiivisen PCR-reaktion.
Lääketieteen tohtori Anton Titov: Tämä tarkoittaa, että voimme havaita, onko kromosomeja yksi vai kaksi kappaletta. Se riittää useimmissa tämän tyyppisissä aivokasvaimissa.
Lääketieteen tohtori Sebastian Brandner: Sitten on suuri määrä harvinaisempia aivokasvaimia. Nämä kasvaimet ovat anaplastisia oligodendroglioomia ja anaplastisia oligoastrokytoomia. Ne voivat olla hyvän- tai pahanlaatuisia. Ne ovat todella vaikeita diagnosoida. Joskus olemme todella hukassa sen suhteen, mitä nämä aivokasvaimet ovat.
On olemassa molekyylidiagnostiikan neljäs sukupolvi. Se perustuu piirteeseen, joka tapahtuu kasvainsolujen DNA:lle. Joskus solut muuttuvat pahanlaatuisiksi. Mainitsin aiemmin, että MGMT-promoottori metyloidaan. Sitä ei tapahdu vain MGMT-promoottorille. Anaplastinen oligoastrokytooma on itse asiassa harvinainen. Sitä tapahtuu koko genomin alueella.
Tämä metylaatio on biologinen mekanismi, jolla solua voidaan aktivoida. Tai anaplastisen oligodendroglioman solukasvua voidaan käynnistää. Tai se voidaan sammuttaa. Tietyt solupiirteet voidaan edistää tai hiljentää. Joskus solu tai kudos muuttuu pahanlaatuiseksi.
Lääketieteen tohtori Sebastian Brandner: Kuvio, jossa nämä metylaatiomerkinnät esiintyvät, muuttuu aivokasvaingenomissa. Nämä muutokset voidaan poimia mikrosirulla. Se on geenisiru, joka tarkastelee lähes miljoonaa eri kohtaa koko genomin alueella.
Heidelbergin yliopiston tiimi on kehittänyt algoritmin. Saamme käyttää sitä. Voimme nyt eristää aivokasvain-DNA:n. Voimme asettaa anaplastisen oligodendroglioman sirulle. Se tehdään paikallisessa genomilaitoksessamme. Sitten lataamme koko datatiedon. Se on vain muutama megatavu tietoa, joka edustaa hieman alle miljoonaa eri datapistettä koko aivokasvaingenomin alueella.
Se ei ole pelkkä "sormenjälki". Se on anaplastisen oligoastrokytooma-aivokasvaimen "verkkokalvotutka".
Lääketieteen tohtori Anton Titov: Voit itse asiassa kutsua sitä sormenjäljeksi. Minusta sormenjäljet ovat erinomainen vertauskuva aivokasvainten molekyylidiagnostiikalle. Jokaisella aivokasvaimella on oma sormenjälkensä. Vain tietyntyyppisillä kasvaimilla on sormenjälkipiirteitä, jotka ovat yhteisiä kaikille samantyyppisille aivokasvaimille.
Lääketieteen tohtori Sebastian Brandner: Mutta on olemassa arkisto, jossa on 10 000 näistä aivokasvaimista. Jokaisessa ryhmässä on noin 20–40 kasvainta. Sitten uusi aivokasvain, joka meillä on täällä. Meillä on ongelmia anaplastisen oligoastrokytooman diagnosoinnissa. Sitä verrataan tietokantaan. Sitten on matemaattinen algoritmi, joka kertoo tarkalleen, mihin kasvainluokkaan tämä uusi aivokasvain todennäköisesti kuuluu.
Lääketieteen tohtori Anton Titov: Raportti näyttää tältä. Mitä näet täällä, ei itse asiassa ole luokittelu. Mutta tämä näyttää sinulle, miltä kasvaingenomi näyttää.
Lääketieteen tohtori Sebastian Brandner: Tämä on genomi. Tämä on kromosomi 1. Tämä on kromosomi 22. Voit nähdä, että tämä geeniprofiili on vahvistunut. Se on amplifioitu. Lisää kromosomikopioita on läsnä. Tämä kuvio on glioblastooman karakteristinen kuvio.
Johtava aivokasvaindiagnostiikan asiantuntija käsittelee glioomien tarkkaa diagnosointia. Oligodendroglioma ja glioblastoma multiforme. Kuinka mutaatioanalyysi auttaa ennustamaan glioomien hoitotulosta ja ennustetta?