1p/19q Co-deletion i gliom: ESMO Biomarker Factsheet

Definition af 1p/19q co-deletion

Komplet deletion af både den korte arm af kromosom 1 (1p) og den lange arm af kromosom 19 (19q) (1p/19q co-deletion) er den molekylære genetiske signatur for oligodendrogliomer, en undertype af primære hjernetumorer, der udgør ca. ti til femten procent af alle diffuse gliomer hos voksne 1,2. Tabet af et hybridkromosom resulterer i 1p og 19q tab af heterozygositet (LOH) 3. Denne molekylære ændring er resultatet af en ubalanceret helarms translokation mellem kromosomerne 1 og 19 3 med tab af derivatet t(1p;19q), som forekommer tidligt i patogenesen af oligodendrogliomer. Den biologiske virkning af 1p/19q-codeletion, som blev beskrevet første gang i 1994 4, er stadig uklar. 1p/19q-codeletion er en værdifuld diagnostisk, prognostisk og prædiktiv biomarkør til behandling af oligodendrogliale tumorer.

1p/19q-codeletion som diagnostisk biomarkør i gliom

1p/19q-codeletion er en patognomonisk biomarkør, der definerer en særskilt gliom-enhed 5 og er karakteristisk for oligodendrogliomer 6,7. Stort set alle 1p/19q co-deleterede oligodendrogliomer har mutation i isocitratdehydrogenase 1 (IDH1) ved arginin 132 (R132) eller den analoge rest argininin 172 i IDH2 (R172) 7,8. Andre almindelige molekylære ændringer, der forekommer sammen med 1p/19q-codeletion, omfatter mutationer i telomerase reverse transcriptase (TERT)-genets promotor, mutationer i homolog of Drosophila capicua (CIC) og far upstream element binding protein (FUBP1) 9 og promotormethylering af methyl-guanin methyl transferase (MGMT)-genet 8,7. Med meget få undtagelser udelukker 1p/19q co-deletion gensidigt TP53- og ATRX-mutationer, som begge karakteriserer glialtumorer af astrocytisk afstamning.

Dermed er vurdering af 1p/19q co-deletion sammen med IDH-mutationsstatus og andre molekylære markører (f.eks. ATRX- og TP53-status), kan bidrage til at skelne oligodendrogliomer, der er IDH-muterede og 1p/19q-co-deleterede, fra tumorer af astrocytisk afstamning, der er 1p/19q-ikke co-deleterede 6,5.

Fra et klinisk perspektiv er 1p/19q-co-deleterede oligodendrogliomer overvejende tumorer i voksenalderen med en maksimal forekomst mellem det fjerde og sjette årti af livet. De har tendens til at præsentere sig med kramper og involverer typisk frontallappen med nogle tumorer, der indeholder forkalkninger, som kan påvises på hjernebilleder.

1p/19q-co-deletion som en prognostisk biomarkør i gliom

Anstedeværelsen af 1p/19q-co-deletion er en stærk uafhængig prognostisk biomarkør, der er forbundet med forbedret overlevelse i både diffuse lavgrads- og anaplastiske tumorer 3,7,10,11,12.

Af alle diffuse gliomer har patienter med 1p/19q-co-deletion den mest gunstige prognose 13,7,14. I en stor multiomisk og klinisk retrospektiv analyse udført af The Cancer Genome Atlas Research Network (TCGA) havde patienter med gliomer af grad II/III med en IDH-mutation og 1p/19q-co-deletion en samlet medianoverlevelse på 8,0 år sammenlignet med 6,0 år for patienter med 1p/19q-co-deletion.3 år hos patienter med en IDH-mutation og ingen 1p/19q-co-deletion og 1,7 år hos patienter med wildtype IDH 7.

1p/19q-co-deletion som en prædiktiv biomarkør i gliom

1p/19q-co-deletion har prædiktiv værdi for respons på kemoterapi i anaplastiske oligodendrogliomer. Udvidet opfølgning af to store randomiserede kontrollerede forsøg, der sammenlignede procarbazin/lomustin/vincristin (PCV) kemoterapi i kombination med strålebehandling med strålebehandling alene, viste en overlevelsesfordel ved første linje kemoterapi i 1p/19q-co-deleterede oligodendrogliomer 15,16. En langtidsanalyse af EORTC 26951-undersøgelsen, hvor 368 patienter blev randomiseret til strålebehandling eller strålebehandling efterfulgt af PCV, viste, at den samlede medianoverlevelse for patienter med 1p/19q-co-deleterede tumorer var 9,3 år for dem, der blev behandlet med strålebehandling alene, men at den endnu ikke var nået hos dem, der fik strålebehandling plus PCV 15. I en lignende analyse af RTOG 9402-forsøget, hvor 289 patienter fik strålebehandling eller PCV efterfulgt af strålebehandling, blev den samlede medianoverlevelse fordoblet fra 7,3 til 14,7 år hos patienter med 1p/19q-co-deleterede tumorer, som fik PCV og strålebehandling 16.

Sådan havde patienter med “højrisiko”-grad II-oligodendrogliom (dvs. patienter under 40 år, der havde gennemgået subtotal resektion eller biopsi, eller patienter, der var 40 år eller ældre), som fik strålebehandling plus PCV, længere samlet overlevelse sammenlignet med patienter, der blev behandlet med strålebehandling alene i det randomiserede fase III-forsøg RTOG 9802 17.

1p/19q-co-deletionstest ved gliom

I henhold til Verdenssundhedsorganisationens (WHO) klassifikation af tumorer i centralnervesystemet fra 2016 kræver den endelige diagnose af oligodendrogliom af grad II og grad III (anaplastisk) oligodendrogliom påvisning af både en mutation i IDH-genfamilien og 1p/19q-co-deletion 6. Der er flere forskellige metoder, der er blevet anvendt til at identificere patienter, hvis tumorer har 1p/19q-co-deletion, og der er stadig ikke nogen klar konsensus om, hvordan testning bør gribes an.

Fluorescent in situ hybridisering (FISH) er en pålidelig og omkostningseffektiv metode, der er i stand til at påvise abnormiteten i minimale mængder tumorceller på formalinfikserede, paraffinindlejrede (FFPE) vævssnit. Der anvendes dobbelte fluorescensmærkede DNA-sonder til at påvise 1p- og 19q-loci i interfasekerner af individuelle gliomceller fra FFPE-vævsafsnit, der er transskriberet på ufarvede objektglas. Ændringer i 1p- og 19q-sondernes signaler sammenlignet med kontroller anvendes til at bestemme tilstedeværelsen af 1p/19q-co-deletion. Chromosom 1- og kromosom 19-status vurderes på separate objektglas ved at analysere fordelingen af test- og kontrolsonder i 50-100 ikke-overlappende interfasekerner 18. FISH-resultaterne kan udtrykkes som en procentdel af tumorceller med et slettet signal eller som et forhold mellem test- og kontrolsonder for hvert kromosom 18. Der anvendes forud specificerede cut-offs til at afgøre, om der er en kromosomdeletion eller ej, og hvis både 1p og 19q er slettet, rapporteres der om 1p/19q co-deletion.

Der findes variabilitet mellem de i øjeblikket tilgængelige 1p- og 19q-FISH-sonder og de kromosomlokier, de er rettet mod. Nogle laboratorier anvender kommercielt tilgængelige FISH-sonder, mens andre centre fremstiller deres egne internt 18. Desuden er der variation i de definitioner og cut-offs, der anvendes til at bestemme kromosomdeletion 18. Grænseresultater, der ligger tæt på en foruddefineret grænseværdi for kromosomdeletion, kan kræve fornyet testning eller afklaring med en anden teknik. I betragtning af den kliniske betydning af 1p/19q-co-deletionsstatus er det vigtigt, at FISH-protokollerne standardiseres for at sikre en reproducerbar vurdering inden for og mellem laboratorier. Forskningsudvalget under European Confederation of Neuropathological Societies (Euro-CNS) har offentliggjort praktiske anbefalinger til støtte for FISH-baseret analyse af 1p/19q-status 19.

FISH er ikke i stand til at skelne mellem de deletioner af hele kromosomparme med centromeriske brudpunkter, der er karakteristiske for 1p/19q co-deleterede oligodendrogliomer, og mindre fokale deletioner. Denne sondring er vigtig i betragtning af forbindelsen mellem 1p/19q helarmsco-deletion og forbedret overlevelse og respons på kemoterapi i oligodendrogliale tumorsubtyper. Array komparativ genomisk hybridisering (aCGH) og single nucleotide polymorphism (SNP) array er i stand til at identificere tab af hele armen af 1p eller 19q med større pålidelighed og kan anvendes i stedet for FISH, når det er muligt. Sammenlignet med FISH har disse teknikker imidlertid en tendens til at være mere arbejdskrævende og kræver en større andel af neoplastiske celler 18.

aCGH er en teknik til påvisning af genomiske kopiantalvariationer med høj opløsning. DNA – ekstraheret fra en testprøve og en kontrolprøve – mærkes ved hjælp af forskellige fluorescerende farvestoffer, blandes sammen og hybridiseres til flere tusinde sonder. Der anvendes digitale billeddannelsessystemer til at kvantificere fluorescensintensiteten af de mærkede DNA-sonder, der er hybridiseret til hver enkelt sonde. Fluorescensforholdet mellem test- og kontrolhybridiseringssignalerne bestemmes på forskellige positioner langs genomet, hvilket giver oplysninger om det relative antal kopier af sekvenser i testgenomet sammenlignet med et normalt genom. Denne metode muliggør samtidig påvisning af aneuploidier, deletioner, duplikationer og/eller amplifikationer af kromosomer for ethvert locus, der er plottet på et array.

Endeligt kan polymerasekædereaktionsbaseret mikrosatellitanalyse – der muliggør påvisning af LOH på udvalgte loci, og næste generations sekventering – NGS-baserede metoder kan også bruges til at vurdere 1p/19q-status.

Patientvalg

De europæiske retningslinjer anbefaler, at1p/19q-co-deletion bør evalueres for at understøtte en diagnose af oligodendrogliom og for at forudsige kemosensitiviteten og prognosen for disse patienter 5,20. På grundlag af resultaterne af EORTC 26951- og RTOG 9402-forsøgene bør patienter med 1p/19q-co-deleterede anaplastiske oligodendroglialtumorer ikke behandles med strålebehandling alene, men i stedet modtage tidlig alkylerende kemoterapi med strålebehandling 20. En lignende tilgang bør overvejes i en undergruppe af patienter med oligodendrogliom af grad II.

Når medicinsk behandling skal iværksættes, er størrelsen af behandlingsfordelene ved kombineret strålebehandling plus PCV betydelig, men de toksiske virkninger er større hos patienter, der modtager kombinationen. Der er kliniske forsøg i gang for at evaluere værdien af forudgående kemoterapi alene eller kombineret strålebehandling plus temozolomid sammenlignet med standard strålebehandling plus PCV.

Nøglereferencer

1. Ostrom QT, Bauchet L, Davis FG, et al. The epidemiology of glioma in adults: a “state of the science” review. Neuro Oncol 2014; 16(7):896-913.
2. Ibdaih A, Marie Y, Pierron G, et al. To typer af kromosom 1p tab med modsatrettet betydning i gliomer. Ann Neurol 2005; 58(3):483-7.
3. Jenkins R, Blair H, Ballman K, et al. En t(1;19)(q10;p10) medierer de kombinerede deletioner af 1p og 19q og forudsiger en bedre prognose for patienter med oligodendrogliom. Cancer Res 2006; 66: 9852-61.
4. Reifenberger J, Reifenberger G, Liu L, et al. Molekylær genetisk analyse af oligodendrogliale tumorer viser præferentielle alleliske deletioner på 19q og 1p. Am J Pathol 1994; 145:1175-90.
5. Stupp R, Brada M, van den Bent M, et al. High-grade glioma: ESMO Clinical Practice Guidelines for diagnosticering, behandling og opfølgning. Ann Oncol 2014;25 (Suppl 3): iii93-101.
6. Louis D, Perry A, Reifenberger G. et al. 2016 World Health Organization Classification of Tumors of the Central Nervous System: a summary (Verdenssundhedsorganisationens klassifikation af tumorer i centralnervesystemet 2016: et resumé). Acta Neuropathologica 2016; 131: 803-20.
7. Cancer Genome Atlas Research Network, Brat D, Verhaak R, et al. Comprehensive, integrative genomic analysis of diffuse lower-grade gliomas. N Engl J Med 2015; 372: 2481-98.
8. Sanson M, Marie Y, Paris S, et al. Isocitrat dehydrogenase 1 codon 132 mutation er en vigtig prognostisk biomarkør i gliomer. J Clin Oncol 2009; 27: 4150-54.
9. Bettegowda C, Agrawal N, Jiao Y, et al. Mutationer i CIC og FUBP1 bidrager til humant oligodendrogliom. Science 2011; 333(6048): 1453-5.
10. Zhao J, Ma W, Zhao H. Loss of heterozygosity 1p/19q and survival in glioma: a meta-analysis. Neuro-Oncology 2014; 16: 103-112.
11. van den Bent M, Carpentier A, Brandes A, et al. Adjuverende procarbazin, lomustin og vincristin forbedrer den progressionsfri overlevelse, men ikke den samlede overlevelse i nydiagnosticerede anaplastiske oligodendrogliomer og oligoastrocytomer: et randomiseret fase III-studie fra European Organisation for Research and Treatment of Cancer. J Clin Oncol 2006; 24: 2715-22
13. Cairncross G, Berkey B, Shaw E, et al. Fase III-forsøg med kemoterapi plus strålebehandling sammenlignet med strålebehandling alene ved rent og blandet anaplastisk oligodendrogliom: Intergroup Radiation Therapy Oncology Group Trial 9402. J Clin Oncol 2006; 24: 2707-14.
14. Wiestler B, Capper D, Sill M, et al. Integreret DNA-methylering og copy-number profilering identificerer tre klinisk og biologisk relevante grupper af anaplastisk gliom. Acta Neuropathologica 2014; 128:561-71.
15. Ceccarelli M, Barthel FP, Malta TM, et al. Molecular Profiling Reveals Biologically Discrete Subsets and Pathways of Progression in Diffuse Glioma (Molekylær profilering afslører biologisk adskilte undergrupper og progressionsmekanismer i diffuse gliomer). Cell 2016; 164(3): 550-63.
16. van den Bent M, Brandes A, Taphoorn M, et al. Adjuvant procarbazine, lomustine, and vincristine chemotherapy in newly diagnosticed anaplastic oligodendroglioma: long-term follow-up of EORTC brain tumor group study 26951. J Clin Oncol 2013; 31:344-50.
17. Cairncross G, Wang M, Shaw E, et al. Fase III-forsøg med kemoradioterapi for anaplastisk oligodendrogliom: langtidsresultater af RTOG 9402. J Clin Oncol 2013; 31: 337-43.
18. Buckner JC, Shaw EG, Pugh SL, et al. Stråling plus procarbazin, CCNU og vincristin i lavgradsgliom. N Engl J Med 2016; 374: 1344-1355.
19. Woehrer A, Sander P, Baberler C, et al. FISH-baseret påvisning af 1p 19q-kodeletion i oligodendrogliale tumorer: procedurer og protokoller for neuropatologisk praksis – en publikation under ledelse af forskningsudvalget under European Confederation of Neuropathological Societies (Euro-CNS). Clinical Neuropathology 2011; 30: 47-55.
20. Pinkham M, Telford N, Whitfield G, et al. FISHing Tips: Hvad enhver kliniker bør vide om 1p19q-analyse i gliomer ved hjælp af fluorescens in situ-hybridisering: FISH: What Every Clinician Should Know About 1p19q Analysis in Gliomas Using Fluorescence in situ Hybridisation. Clinical Oncology 2015; 27: 445-53.
21. Weller M, van den Bent M, Hopkins K, et al. EANO guideline for the diagnosis and treatment of anaplastic gliomas and glioblastoma. Lancet Oncol 2014; 15: 395-403.