Miten molekyylitestaus muuttaa aivokasvainten diagnostiikkaa ja hoitoa

Sisällysluettelo

• Johdanto: Miksi molekyylitestaus on tärkeää aivokasvaimille
• Keskeiset molekyylitestit aivokasvainten diagnostiikassa ja hoidossa
• DNA-metylaatioprofilointi: Vallankumouksellinen diagnostiikan työkalu
• DNA- ja RNA-sekvensointi: Kriittisten mutaatioiden havaitseminen
• Muita diagnostiikan työkaluja ja tekniikoita
• Molekyylitestauksen soveltaminen aivokasvainten diagnostiikkaan
• Aikuisten diffuusit glioomat: Miten molekyylitestaus ohjaa diagnoosia
• Mitä tämä tarkoittaa potilaille: Kliiniset seuraukset
• Molekyylitestauksen rajoitteiden ymmärtäminen
• Suosituksia aivokasvaindiagnoosia kohdanneille potilaille
• Lähdetiedot

Johdanto: Miksi molekyylitestaus on tärkeää aivokasvaimille

Molekyyliprofilointi on muuttanut perusteellisesti keskushermoston kasvainten diagnostiikkaa ja luokittelua viime vuosina. Maailman terveysjärjestön (WHO) vuonna 2021 julkaistussa uusimmassa luokituksessa vaaditaan perinteisen mikroskooppisen tutkimuksen yhdistämistä molekyylitestaukseen, jotta saavutetaan tarkat ja toistettavat diagnoosit, jotka vaikuttavat suoraan potilaan hoitoon.

Tämä integroitu lähestymistapa edellyttää, että patologit työskentelevät useiden molekyylitestien, erityisesti DNA-metylaatioprofiloinnin ja DNA/RNA-sekvensoinnin, kanssa. Nämä kehittyneet tekniikat auttavat kasvainten tarkemmassa luokittelussa, spesifisten geneettisten mutaatioiden tunnistamisessa sekä mahdollisten hoitokohteiden paljastamisessa, joita perinteisillä menetelmillä ei pystytty havaitsemaan.

Molekyyliprofiloinnin merkitys on kasvanut dramaattisesti, ja kaikki suurimmat keskushermoston kasvaintyypit edellyttävät nyt spesifisten molekyylimarkkereiden arviointia oikean diagnoosin saamiseksi. Monet uudet kasvaintyypit on itse asiassa löydetty näiden teknologioiden avulla, erityisesti DNA-metylaatioanalyysin kautta, mikä korostaa niiden välttämättömyyttä nykyaikaisessa neuropatologiassa.

Keskeiset molekyylitestit aivokasvainten diagnostiikassa ja hoidossa

Molekyylinen neuropatologia kattaa nykyään laajan testivalikoiman eri tarkoituksiin, monimutkaisuustasoihin, saatavuuteen ja kustannuksiin. Näiden erojen ymmärtäminen on ratkaisevan tärkeää, koska se auttaa lääkäreitä valitsemaan sopivimman testin kulloisellekin diagnostiikan haasteelle ja tulkitsemaan tulokset oikein.

Nykyinen molekyylityökalujen valikoima sisältää useita keskeisiä tekniikoita, jotka tarjoavat täydentävää tietoa aivokasvaimista. Jokaisella testillä on omat vahvuutensa ja sovellusalueensa, mikä tekee siitä erityisen arvokkaan tietyissä diagnostiikan tilanteissa tai kasvaintyypeissä.

DNA-metylaatioprofilointi: Vallankumouksellinen diagnostiikan työkalu

DNA-metylaatioprofilointi on ollut viime vuosina kiistatta vaikuttavin molekyylityökalu aivokasvainten diagnosoinnissa. Tämä menetelmä hyödyntää kasvainsolujen ainutlaatuista epigeneettistä profiilia, joka heijastaa sekä niiden alkuperäisen kudoksen ominaisuuksia että syöpäkehityksen aikana hankittuja muutoksia, luoden spesifisen signaalin jokaiselle kasvaintyypille.

Käytännössä DNA-metylaatioprofiilia arvioidaan MethylationEPIC-matriisipiippurilla (850K), joka tutkii satojatuhansia CpG-saaria genomin laajuisesti. Raakadata analysoidaan erikoistuneella alustalla ja verrataan kattavaan keskushermoston kasvainten tietokantaan.

Vastaavuuskerroin ≥ 0,9 tukee vahvasti diagnostiikkaa, vaikka asiantuntijat tarkistavatkin nämä tulokset aina yhdessä kliinisten, kuvantamisen ja histologisten löydösten kanssa. On tärkeää huomioida, että DNA-metylaatioprofilointi tällä alustalla ei ole sertifioitu testi, joten eri maissa voi olla erilaisia säädöksiä sen käytöstä diagnostiikassa.

Tämä teknologia on osoittautunut erittäin arvokkaaksi sekä tutkimukseen että päivittäiseen diagnostiikkaan. Tutkimuksessa on löydetty monia uusia kasvaintyyppejä ja alatyyppejä suurten aivokasvainaineistojen analyysin kautta. Monet vastikään tunnistetut kasvaimet osoittavat merkittävää päällekkäisyyttä muiden yksiköiden kanssa morfologisten piirteiden suhteen ja/tai niiden esiintyvyys on hyvin alhainen, mikä selittää, miksi niitä ei aiemmin tunnistettu erillisiksi kasvaimiksi.

Kliinisessä käytännössä useat ryhmät ovat julkaisseet kokemuksiaan tästä teknologiasta sekä lasten että aikuisten potilailla. Vastaavuuskerroin (≥ 0,9) saavutetaan noin 50–65 %:ssa näytteistä, ja merkittävä vaikutus diagnoosiin tapahtuu noin 10–20 %:ssa tapauksista mahdollisilla kliinisillä seurauksilla. Tämä huomattava löydös oikeuttaa tämän työkalun nopean omaksumisen vain muutamassa vuodessa.

Korkeampia mediaaniluokituspisteitä havaitaan yleensä tapauksissa, joita analysoidaan diagnoosin vahvistamiseksi tai tiettyjen kasvainalatyypien arvioimiseksi. Laajempi pistevaihtelu ilmenee haastavissa näytteissä tai pienemmissä näytemäärissä. Alhaisemmat pisteet monimutkaisissa tapauksissa voivat johtua useista tekijöistä, kuten pienistä, huonolaatuisista tai ei-edustavista näytteistä, jotka saattavat olla luokittelemattomia sekä perinteisen patologian että metylaatioprofiloinnin kautta.

Ihanteellisesti 200 nanogrammaa DNA:ta, jossa on ≥ 60 % kasvainsolupitoisuutta, on toivottavaa, vaikka diagnostiikan luokittelu voidaan saavuttaa huomattavasti pienemmillä määrillä. Formaliinissa kiinnitetyt ja parafiiniin upotetut (FFPE) kudosnäytteet antavat tyypillisesti samanlaisia tuloksia kuin tuorejäädytetyt näytteet, ja vanhempien näytteiden analyysi voi myös tuottaa oikean luokituksen.

DNA-metylaatioprofilointi on osoittautunut erityisen hyödylliseksi harvinaisten kasvaintyyppien uudelleenluokitteluun, joilla on epäspesifisiä histologisia piirteitä. Vaikka nyt keskeinen työkalu keskushermoston kasvainten diagnosoinnissa, tämä lähestymistapa aiheuttaa merkittäviä haasteita vaadittujen teknologisten laitteistojen, kustannusten, käsittelyajan (useita päiviä) sekä tarvittavan asiantuntemuksen suhteen toteutuksessa ja tulkinnassa.

DNA- ja RNA-sekvensointi: Kriittisten mutaatioiden havaitseminen

Monissa keskushermoston kasvaimissa on spesifisiä pistemutaatioita, jotka voidaan havaita DNA-sekvennoinnilla, tai geenifuusioita, jotka tunnistetaan pääasiassa RNA-sekvennoinnin kautta. Esimerkiksi IDH1/IDH2- ja H3-geenien mutaatiot kuvailevat spesifisiä aikuisten ja lasten glioomien alaryhmiä. Muut mutaatiot, kuten BRAF V600E, voivat esiintyä useissa kasvaintyypeissä vaihtelevilla taajuuksilla, mutta silti vaikuttavat diagnostiikkaan ja mahdollistavat kohdennetun hoidon.

DNA-sekvensointiin voidaan käyttää useita testityyppejä, kuten yksittäisen geenin suoraa sekvensointia (Sanger-sekvensointi) ja seuraavan sukupolven sekvensointiin (NGS) perustuvia lähestymistapoja, kuten kohdennettua paneelisekvensointia ja kokonaisen eksomin/genomin sekvensointia (WES/WGS). Nämä analyysit havaitsevat yksittäisiä nukleotidimuunnelmia (SNV), pieniä insertioita/deletioita (InDel) ja kopiolukumuunnelmia (CNV).

NGS-testeistä kohdennettu geeni-paneelisekvensointi on tällä hetkellä keskeisin työkalu keskushermoston kasvainten päivittäisessä molekyylidiagnostiikassa. Se mahdollistaa suhteellisen suurten relevanttien geenisarjojen analysoinnin hyväksyttävin kustannuksin, käsittelyajoilla ja tulkintakelpoisuudella. Monet aivokasvainten diagnostiikalle tärkeimmät geenit ovat suhteellisen spesifisiä näille kasvaimille, mikä vaatii räätälöityjä tai suurempia paneleita.

WHO:n vuoden 2021 luokituksen mukaan aikuisten diffuusien glioomien luokittelu perustuu pääasiassa IDH1/IDH2-statuksen mukaan. Tämä jako on perusteltua erilaisten kasvainbiologisten piirteiden, syöpäkehittymisen mekanismien ja kliinisten seurausten vuoksi, jotka liittyvät tähän molekyylimerkkiin.

Glioblastooma, IDH-villityyppi on yleisin diffusio glioma, joka esiintyy tyypillisesti iäkkäillä aikuisilla ja jolla on huono ennuste. Se on morfologisesti ja molekyylitasolla heterogeeninen kasvain, jossa on yleensä heikosti erilaistuneita astrosyyttipiirteitä, infiltroivaa kasvua, korkea proliferointi, mikrovaskulaarinen proliferointi ja nekroosi. Johdonmukaisen morfologian tapauksessa lääkärin on suljettava IDH1/IDH2-mutaatio pois päästäkseen IDH-mutanttisen astrosytooman tai IDH-mutanttisen, 1p/19q-koodeloituneen oligodendrogliooman.

Useita menetelmiä on saatavilla tähän tehtävään: IDH1 R132H-immunohistokemia voi sulkea pois yleisimmän mutaation (noin 90 % supratentoriaalisista IDH-mutanttisista glioomista). Tämä strategia toimii riittävän hyvin 55 vuotta täyttäneillä potilailla, joilla vaihtoehtoisten mutaatioiden todennäköisyys on alle 1 %. Jos potilaalla on aiempaa matalamman asteen gliomaa, sekvensointi on kuitenkin tarpeen.

Jos glioblastooman morfologiset piirteet puuttuvat mutta sitä epäillään, WHO:n 2021 luokitus sallii glioblastooman molekyylidiagnostiikan. Tämä edellyttää joko yhdenmukaista DNA-metylaatioprofiilia tai vähintään yhtä kolmesta merkistä: kromosomi 7:n lisäys ja kromosomi 10:n menetys, TERT-promoottorimutaatio tai EGFR-amplifikaatio. Nämä merkit osoittavat suhteellista spesifisyyttä oikeassa kontekstissa, ja potilaiden ennuste on samankaltainen kuin morfologisten piirteiden perusteella diagnosoiduilla.

IDH-mutanttisten diffusio glioomien diagnosointi edellyttää histologisia löydöksiä, jotka vastaavat infiltroivaa diffusio gliomaa IDH1/IDH2-mutaatiolla ja ATRX-menetyksellä/mutaatiolla tai 1p/19q-koodeloinnin poissulkemisella. IDH-mutanttinen ja 1p/19q-koodeloitunut oligodendroglioma edellyttää koko kromosomivarsien yhdistettyä 1p/19q-koodelointia. Vaihtoehtoisesti diagnoosi voidaan tehdä vastaavan metylaatioluokan havaitsemisen perusteella.

ATRX-statuksen arviointi onnistuu immunohistokemialla (huomioiden nekroosin tai sekoittuneiden positiivisten ei-kasvainreaktiivisten astrosyyttien aiheuttamat artefaktit) tai sekvensoinnilla, jolla havaitaan toimintahäiriömutaatio. TP53/p53-arviointi on myös hyödyllistä, koska se esiintyy usein IDH-mutanttisissa astrosytoomissa.

IDH-mutanttisten, 1p/19q-koodeloituneiden kasvainten diagnosoinnissa kriittinen tunnusmerkki on koko kromosomivarsien 1p/19q-koodelointi, jota voidaan tutkia useilla menetelmillä, kuten FISH:llä. FISH-menettelyn rajoittunut kyky kohdistua yksittäisiin lokukseihin voi kuitenkin aiheuttaa vääriä positiivisia tuloksia, erityisesti monimutkaisia karyotyyppejä olevissa kasvaimissa. Väärät positiiviset FISH-tulokset esiintyvät usein tapauksissa, joissa 1p/19q-statuksen arviointia ei olisi tarvittu, mikä korostaa asianmukaisten testien käytön tärkeyttä.

IDH-mutanttisten diffusio glioomien asteikkoon luokittelussa morfologiset piirteet ovat edelleen keskeisiä, mutta WHO:n 2021 luokitus lisäsi CDKN2A/B-statuksen arvioinnin asteikkokriteeriksi IDH-mutanttisille astrosytoomille. Homotsygoottisella CDKN2A/B-deleetiolla annetaan asteikko 4 huonon ennusteen vuoksi. CDKN2A/B-statuksen arviointi onnistuu DNA-metylaatioprofiloinnin CNV-kuvaajien, DNA-NGS:n tai FISH:n avulla, vaikka lopullista rajapitoa ei ole vielä vahvistettu.

Mitä tämä tarkoittaa potilaille: Kliiniset seuraukset

Molekyylitestauksen integrointi aivokasvainten diagnostiikkaan edustaa perustavaa laatua olevaa muutosta potilaan hoidossa. Nämä kehittyneet tekniikat tarjoavat tarkempia diagnooseja, parempaa ennusteinformaatiota ja tunnistavat mahdollisia hoitokohteita, joita ei aiemmin pystytty havaitsemaan.

Potilaille tämä tarkoittaa henkilökohtaisempia hoitomenetelmiä, jotka perustuvat kasvainten erityisiin geneettisiin piirteisiin. Molekyyliprofilointi voi tunnistaa kohdennettuja hoitoja, jotka voivat olla perinteisiä hoitoja tehokkaampia, erityisesti kasvaimilla, joilla on tiettyjä mutaatioita kuten BRAF V600E tai geenifuusioita, joihin liittyvät NTRK-, ROS1-, ALK- tai MET-geenit.

Kyky luokitella kasvaimia tarkemmin parantaa myös ennusteen tarkkuutta, auttaen potilaita ja lääkäreitä tekemään paremmin perusteltuja päätöksiä hoidon intensiteetistä ja seurannasta. Esimerkiksi ero IDH-mutanttisten ja IDH-villityyppisten glioomien välillä vaikuttaa merkittävästi odotettuun ennusteeseen ja hoitomenetelmiin.

Molekyylitestaus mahdollistaa myös niiden potilaiden tunnistamisen, jotka saattavat hyötyä uusien kohdennettujen hoitojen kliinisistä tutkimuksista, laajentaen hoitovaihtoehtoja perinteisten menetelmien ulkopuolelle. Tämä on erityisen tärkeää aggressiivisille tai harvinaisille kasvaintyypeille, joissa perinteiset hoidot tarjoavat vain vähän etuja.

Molekyylitestauksen rajoitteiden ymmärtäminen

Vaikka molekyylitestaus on mullistanut aivokasvainten diagnostiikan, on tärkeää ymmärtää sen rajoitukset. Nämä tekniikat vaativat merkittävää asiantuntemusta tulkinnassa, ja tulokset on aina harkittava yhdessä kliinisten, kuvantamisen ja perinteisten patologisten löydösten kanssa.

Tekniset haasteet sisältävät tarpeen riittävälle ja laadukkaalle kasvainmateriaalille. Pienet näytteet, huono säilytys tai matala kasvainsolupitoisuus voivat rajoittaa molekyylitestauksen tehokkuutta. Joidenkin testien suoritusaika on suhteellisen pitkä (useita päiviä) verrattuna perinteiseen patologiseen tutkimukseen.

Kustannukset ja saatavuus ovat edelleen merkittäviä esteitä kattavan molekyyliprofiloinnin laajalle käyttöönotolle. Kaikilla sairaaloilla ei ole pääsyä näihin kehittyneisiin tekniikoihin, erityisesti resursseiltaan rajoitetuissa olosuhteissa.

Vaikka molekyyliluokittelu tarjoaa arvokasta tietoa, se ei aina suoraan johda hoitopäätöksiin. Joidenkin molekyylimuutosten kohdalla ei ole vielä vastaavia kohdennettuja hoitoja, ja vasta löydettyjen geneettisten muutosten kliinistä merkitystä ei välttämättä ymmärretä täysin.

Vääriä positiivisia ja vääriä negatiivisia tuloksia voi esiintyä kaikissa testeissä, mikä korostaa asiantuntija-tulkinnan ja muun diagnostisen informaation korreloinnin tärkeyttä. Tämä on erityisen merkityksellistä FISH-kaltaisissa testeissä, joissa tekniset rajoitukset voivat joskus aiheuttaa harhaanjohtavia tuloksia.

Suosituksia aivokasvaindiagnoosin saaneille potilaille

Potilaille, joille on diagnosoitu tai epäillään aivokasvainta, useat suositukset voivat auttaa diagnostiikan prosessissa:

1. Hae kattavaa molekyylitestausta: Kysy lääkäriltäsi saatavilla olevista molekyyliprofilointivaihtoehdoista, kuten DNA-metylaatioprofiloinnista ja kohdennetuista sekvensointipaneeleista, koska ne voivat tarjota kriittistä diagnostista ja ennusteellista tietoa.
2. Ymmärrä kasvainten erityiset piirteet: Pyydä selkeitä selityksiä kaikista molekyylilöydöksistä ja siitä, miten ne vaikuttavat diagnoosiisi, ennusteeseesi ja hoitovaihtoehtoihisi.
3. Harkitse toista lausuntoa: Molekyylitestauksen tulkinta vaatii merkittävää asiantuntemusta. Tapauksesi arviointi erikoistuneella neuro-onkologian keskuksessa voi varmistaa tarkimman diagnoosin.
4. Keskustele kliinisistä tutkimusvaihtoehdoista: Jos kasvaimessasi on tiettyjä molekyylipiirteitä, kysy kohdennettujen hoitojen kliinisistä tutkimuksista, jotka saattavat sopia tilanteeseesi.
5. Säilytä kasvainkudos: Jos leikkaus on edessä, keskustele kirurgiryhmän kanssa riittävän kasvainmateriaalin säilyttämisen tärkeydestä mahdollista molekyylitestausta varten sekä alkuvaiheessa että tulevaa uudelleentestaukseen tarvittaessa.
6. Harkitse geneettistä neuvontaa: Jotkin molekyylilöydökset saattavat viitata periytyvään syöpäalttiuteen. Keskustele lääkärin kanssa, voisiko geneettinen neuvonta olla tarpeen.

Muista, että molekyylitestaus on arvokkainta, kun se integroidaan muuhun kliiniseen informaatioon. Tee yhteistyötä lääkärityöryhmäsi kanssa ymmärtääksesi, miten nämä kehittyneet diagnostiset menetelmät sopivat kokonaishoitosuunnitelmaasi ja mitä ne merkitsevät tilanteessasi.

Lähdetiedot

Alkuperäisen artikkelin otsikko: Molekyylinen neuropatologia: välttämätön ja kehittyvä työkalu keskushermoston kasvainten diagnosointiin ja kliiniseen hoitoon

Kirjoittajat: Luca Bertero, Luca Mangherini, Alessia Andrea Ricci, Paola Cassoni, Felix Sahm

Julkaisu: Virchows Archiv (2024) 484:181–194

DOI: https://doi.org/10.1007/s00428-023-03632-4

Tämä potilasyhteisölle suunnattu artikkeli perustuu vertaisarvioituun tutkimukseen ja pyrkii tekemään monimutkaista tieteellistä tietoa saavutettavaksi potilaille ja hoitajille säilyttäen samalla kaikki alkuperäisen tutkimuksen olennaisen lääketieteellisen informaation.