1p/19q co-deletie bij glioom: ESMO Biomarker Factsheet

Definitie van 1p/19q co-deletie

Volledige deletie van zowel de korte arm van chromosoom 1 (1p) als de lange arm van chromosoom 19 (19q) (1p/19q co-deletie) is de moleculaire genetische signatuur van oligodendrogliomen, een subtype van primaire hersentumoren dat ongeveer tien tot vijftien procent uitmaakt van alle diffuse gliomen bij volwassenen 1,2. Het verlies van één hybride chromosoom resulteert in 1p en 19q verlies van heterozygositeit (LOH) 3. Deze moleculaire wijziging is het resultaat van een onevenwichtige translocatie over de hele arm tussen de chromosomen 1 en 19 3 met verlies van de afgeleide t(1p;19q), die vroeg in de pathogenese van oligodendrogliomen optreedt. Aanvankelijk beschreven in 1994 4, blijft het biologisch effect van 1p/19q co-deletie onduidelijk. 1p/19q co-deletie is een waardevolle diagnostische, prognostische en predictieve biomarker voor de behandeling van oligodendrogliale tumoren.

1p/19q co-deletie als diagnostische biomarker in glioma

1p/19q co-deletie is een pathognomonische biomarker die een aparte glioom entiteit 5 definieert en kenmerkend is voor oligodendroglioma’s 6,7. Vrijwel alle 1p/19q co-deletie oligodendrogliomen hebben mutatie in isocitraat dehydrogenase 1 (IDH1) op arginine 132 (R132) of het analoge residu arginine 172 in IDH2 (R172) 7,8. Andere veel voorkomende moleculaire veranderingen die samen voorkomen met 1p/19q co-deletie zijn mutaties in de telomerase reverse transcriptase (TERT) gen promotor, mutaties in homoloog van Drosophila capicua (CIC) en far upstream element binding protein (FUBP1) 9, en promotor methylering van het methyl-guanine methyl transferase (MGMT) gen 8,7. Op enkele uitzonderingen na, is 1p/19q co-deletie wederzijds exclusief met TP53 en ATRX mutatie, die beide kenmerkend zijn voor gliale tumoren van astrocytische lineage.

Daarbij, beoordeling van 1p/19q co-deletie, samen met IDH mutatie status en andere moleculaire markers (bijv. ATRX en TP53 status), kan helpen bij het onderscheiden van oligodendrogliomen die IDH-mutant zijn en 1p/19q-co-deletie hebben, van tumoren van astrocytaire lineage die 1p/19q-niet-co-deletie hebben 6,5.

In klinisch perspectief zijn 1p/19q-co-deletie oligodendrogliomen overwegend tumoren van de volwassenheid, met een piekincidentie tussen de vierde en de zesde decennia van het leven. Ze worden meestal gepresenteerd met aanvallen en betreffen meestal de frontale kwab, waarbij sommige tumoren verkalkingen bevatten die op beeldvorming van de hersenen kunnen worden waargenomen.

1p/19q co-deletie als prognostische biomarker in glioom

De aanwezigheid van 1p/19q co-deletie is een sterke onafhankelijke prognostische biomarker geassocieerd met verbeterde overleving in zowel diffuse laaggradige als anaplastische tumoren 3,7,10,11,12.

Van alle diffuse gliomen hebben patiënten met 1p/19q-co-deletie de meest gunstige prognose 13,7,14. In een grote multiomics en klinische retrospectieve analyse, uitgevoerd door The Cancer Genome Atlas Research Network (TCGA), hadden patiënten met graad II/III gliomen met een IDH-mutatie en 1p/19q-co-deletie een mediane overall survival van 8,0 jaar, vergeleken met 6,0 jaar bij patiënten met een IDH-mutatie en 1p/19q-co-deletie.3 jaar bij patiënten met een IDH-mutatie en geen 1p/19q-co-deletie en 1,7 jaar bij patiënten met wildtype IDH 7.

1p/19q-co-deletie als voorspellende biomarker in glioma

1p/19q-co-deletie heeft voorspellende waarde voor respons op chemotherapie in anaplastische oligodendrogliomen. Uitgebreide follow-up van twee grote gerandomiseerde gecontroleerde studies die procarbazine/lomustine/vincristine (PCV) chemotherapie in combinatie met radiotherapie vergeleken met radiotherapie alleen, toonden een overlevingsvoordeel aan van eerstelijns chemotherapie bij 1p/19q-co-deletie oligodendrogliomen 15,16. Langetermijnanalyse van de EORTC 26951 studie waarbij 368 patiënten werden gerandomiseerd naar radiotherapie of radiotherapie gevolgd door PCV toonde aan dat de mediane overall survival voor patiënten met 1p/19q-co-deleted tumoren 9,3 jaar was voor degenen die alleen met radiotherapie werden behandeld, maar nog niet werd bereikt bij degenen die radiotherapie plus PCV kregen 15. In een soortgelijke analyse van de RTOG 9402-studie, waarin 289 patiënten radiotherapie of PCV gevolgd door radiotherapie kregen, verdubbelde de mediane totale overleving van 7,3 tot 14,7 jaar bij patiënten met 1p/19q-co-deleted tumoren die PCV en radiotherapie kregen 16.

Ook bij patiënten met een “hoogrisico” oligodendroglioom van graad II (d.w.z. patiënten jonger dan 40 jaar die een subtotale resectie of biopsie hadden ondergaan, of patiënten van 40 jaar of ouder) die radiotherapie plus PCV kregen, was de algehele overleving langer dan bij patiënten die alleen met bestralingstherapie werden behandeld in de gerandomiseerde fase III-studie RTOG 9802 17.

1p/19q-co-deletie testen in glioom

Volgens de 2016 World Health Organization (WHO) Classification of Tumors of the Central Nervous System vereist de definitieve diagnose van graad II en graad III (anaplastisch) oligodendroglioom het aantonen van zowel een IDH-genfamilie mutatie als 1p/19q-co-deletie 6. Er zijn verschillende methoden gebruikt om patiënten te identificeren bij wie de tumor 1p/19q-co-deletie bevat en er is nog steeds weinig duidelijke consensus over hoe het testen moet worden aangepakt.

Fluorescente in situ hybridisatie (FISH) is een betrouwbare, kosteneffectieve methode die in staat is om de afwijking te detecteren in minimale hoeveelheden tumorcellen op formaline-vaste, paraffine-embedded (FFPE) weefselsecties. Dubbel fluorescent gelabelde DNA probes worden gebruikt om 1p en 19q loci te detecteren in de interfase kernen van individuele glioma cellen van FFPE weefsel coupes getranscribeerd op ongekleurde objectglaasjes. Veranderingen in de 1p- en 19q-sondesignalen in vergelijking met controles worden gebruikt om de aanwezigheid van 1p/19q-co-deletie vast te stellen. De chromosoom 1- en chromosoom 19-status worden op afzonderlijke objectglaasjes beoordeeld door analyse van de verdeling van test- en controleprobes in 50-100 niet-overlappende interfasekernen 18. FISH-resultaten kunnen worden uitgedrukt als een percentage tumorcellen met een verwijderd signaal of als een verhouding van test- en controleprobes voor elk chromosoom 18. Er worden vooraf gespecificeerde cut-offs gebruikt om te bepalen of er al dan niet een chromosoomdeletie aanwezig is, en als zowel 1p als 19q gedeleteerd zijn, wordt een 1p/19q co-deletie gerapporteerd.

Variabiliteit bestaat tussen de momenteel beschikbare 1p en 19q FISH-sondes en de chromosoomloci waarop zij zich richten. Sommige laboratoria gebruiken in de handel verkrijgbare FISH-sondes, terwijl andere centra hun eigen 18 sondes in huis vervaardigen. Bovendien is er variatie in de definities en afkapwaarden die worden gebruikt om chromosoomdeletie 18 te bepalen. Borderline-resultaten die in de buurt liggen van een vooraf gedefinieerde cut-off voor chromosoomdeletie kunnen een nieuwe test of verduidelijking met een extra techniek noodzakelijk maken. Gezien het klinische belang van de 1p/19q-co-deletiestatus is het belangrijk dat de FISH-protocollen worden gestandaardiseerd om een reproduceerbare beoordeling binnen en tussen laboratoria te waarborgen. Het Research Committee van de European Confederation of Neuropathological Societies (Euro-CNS) heeft praktische aanbevelingen gepubliceerd ter ondersteuning van FISH-gebaseerde analyse van de 1p/19q status 19.

FISH is niet in staat om onderscheid te maken tussen de volledige chromosoomarmdeleties met centromerische breekpunten die kenmerkend zijn voor 1p/19q co-deleted oligodendroglioma’s, van kleinere focale deleties. Dit onderscheid is belangrijk gezien de associatie van 1p/19q co-deletie van de hele arm met verbeterde overleving en respons op chemotherapie in het oligodendrogliale tumorsubtype. Array comparative genomic hybridisation (aCGH) en single nucleotide polymorphism (SNP) array zijn in staat om verlies van de hele arm van 1p of 19q met een hogere betrouwbaarheid vast te stellen en kunnen worden gebruikt in plaats van FISH wanneer dat haalbaar is. In vergelijking met FISH zijn deze technieken echter arbeidsintensiever en is een groter aandeel van de neoplastische cellen nodig 18.

aCGH is een techniek om genomische kopienummervariaties met hoge resolutie op te sporen. DNA – geëxtraheerd uit een testmonster en een controlemonster – wordt met verschillende fluorescerende kleurstoffen gelabeld, met elkaar vermengd en aan enkele duizenden probes gehybridiseerd. Digitale beeldvormingssystemen worden gebruikt om de fluorescentie-intensiteit te kwantificeren van de gelabelde DNA-probes die aan elke probe zijn gehybridiseerd. De fluorescentieverhouding van de test- en controle-hybridisatiesignalen wordt bepaald op verschillende posities langs het genoom, waardoor informatie wordt verkregen over het relatieve aantal kopieën van sequenties in het testgenoom in vergelijking met een normaal genoom. Deze methode maakt gelijktijdige detectie mogelijk van chromosoomaneuploïdieën, deleties, duplicaties en/of amplificaties van elke locus die op een array is uitgezet.

Ten slotte kunnen microsatellietanalyse op basis van polymerasekettingreactie – waarmee LOH op geselecteerde loci kan worden opgespoord – en NGS-methoden op basis van next-generation sequencing ook worden gebruikt om de 1p/19q-status te beoordelen.

Patiëntselectie

Europese richtlijnen bevelen aan dat1p/19q-co-deletie moet worden geëvalueerd om een diagnose van oligodendroglioom te ondersteunen en om de chemosensitiviteit en prognose van deze patiënten te voorspellen 5,20. Op basis van de bevindingen van de EORTC 26951 en RTOG 9402-studies moeten patiënten met anaplastische oligodendrogliale tumoren met 1p/19q-co-deletie niet worden behandeld met radiotherapie alleen, maar in plaats daarvan vroeg alkylerende chemotherapie krijgen met radiotherapie 20. Een soortgelijke aanpak moet worden overwogen bij een subset van patiënten met graad II oligodendroglioma.

Wanneer medische behandeling moet worden gestart, is de omvang van het behandelingsvoordeel van gecombineerde radiotherapie plus PCV substantieel, maar de toxische effecten zijn groter bij patiënten die de combinatie krijgen. Er zijn klinische trials gaande om de waarde van upfront chemotherapie alleen of gecombineerde radiotherapie plus temozolomide te evalueren in vergelijking met standaard radiotherapie plus PCV.

Key References

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. Two types of chromosome 1p losses with opposite significance in gliomas. Ann Neurol 2005; 58(3):483-7.
3. Jenkins R, Blair H, Ballman K, et al. Een t(1;19)(q10;p10) medieert de gecombineerde deleties van 1p en 19q en voorspelt een betere prognose van patiënten met oligodendroglioma. Cancer Res 2006; 66: 9852-61.
4. Reifenberger J, Reifenberger G, Liu L, et al. Molecular genetic analysis of oligodendroglial tumors shows preferential allelic deletions on 19q and 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 voor diagnose, behandeling en follow-up. Ann Oncol 2014;25 (Suppl 3): iii93-101.
6. Louis D, Perry A, Reifenberger G. et al. De 2016 World Health Organization Classification of Tumors of the Central Nervous System: a summary. 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. Isocitraat dehydrogenase 1 codon 132 mutatie is een belangrijke prognostische biomarker in gliomen. J Clin Oncol 2009; 27: 4150-54.
9. Bettegowda C, Agrawal N, Jiao Y, et al. Mutaties in CIC en FUBP1 dragen bij aan humaan oligodendroglioom. 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. Adjuvant procarbazine, lomustine, and vincristine verbetert progressievrije overleving maar niet algehele overleving in nieuw gediagnosticeerde anaplastische oligodendrogliomen en oligoastrocytomen: een gerandomiseerde European Organisation for Research and Treatment of Cancer fase III trial. J Clin Oncol 2006; 24: 2715-22
12. Cairncross G, Berkey B, Shaw E, et al. Fase III-studie van chemotherapie plus radiotherapie vergeleken met radiotherapie alleen voor zuiver en gemengd anaplastisch oligodendroglioom: Intergroup Radiation Therapy Oncology Group Trial 9402. J Clin Oncol 2006; 24: 2707-14.
13. Wiestler B, Capper D, Sill M, et al. Integrated DNA methylation and copy-number profiling identify three clinically and biologically relevant groups of anaplastic glioma. Acta Neuropathologica 2014; 128:561-71.
14. Ceccarelli M, Barthel FP, Malta TM, et al. Molecular Profiling Reveals Biologically Discrete Subsets and Pathways of Progression in Diffuse Glioma. Cell 2016; 164(3): 550-63.
15. van den Bent M, Brandes A, Taphoorn M, et al. Adjuvante procarbazine, lomustine, en vincristine chemotherapie in nieuw gediagnosticeerd anaplastisch oligodendroglioom: lange termijn follow-up van EORTC hersentumor groep studie 26951. J Clin Oncol 2013; 31:344-50.
16. Cairncross G, Wang M, Shaw E, et al. Fase III trial of chemoradiotherapy for anaplastic oligodendroglioma: long-term results of RTOG 9402. J Clin Oncol 2013; 31: 337-43.
17. Buckner JC, Shaw EG, Pugh SL, et al. Radiation plus Procarbazine, CCNU, and Vincristine in Low-Grade Glioma. N Engl J Med 2016; 374: 1344-1355.
18. Woehrer A, Sander P, Baberler C, et al. FISH-based detection of 1p 19q codeletion in oligodendroglial tumors: procedures and protocols for neuropathological practice – a publication under the auspices of the Research Committee of the European Confederation of Neuropathological Societies (Euro-CNS). Clinical Neuropathology 2011; 30: 47-55.
19. Pinkham M, Telford N, Whitfield G, et al. FISHing Tips: What Every Clinician Should Know About 1p19q Analysis in Gliomas Using Fluorescence in situ Hybridisation. Clinical Oncology 2015; 27: 445-53.
20. Weller M, van den Bent M, Hopkins K, et al. EANO-richtlijn voor de diagnose en behandeling van anaplastische gliomen en glioblastomen. Lancet Oncol 2014; 15: 395-403.