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

Definition av 1p/19q co-deletion

Komplett deletion av både den korta armen av kromosom 1 (1p) och den långa armen av kromosom 19 (19q) (1p/19q co-deletion) är den molekylära genetiska signaturen för oligodendrogliom, en subtyp av primära hjärntumörer som står för cirka tio till femton procent av alla diffusa gliom hos vuxna 1,2. Förlusten av en hybridkromosom resulterar i 1p- och 19q-förlust av heterozygositet (LOH) 3. Denna molekylära förändring är resultatet av en obalanserad helarmig translokation mellan kromosomerna 1 och 19 3 med förlust av derivatet t(1p;19q), som inträffar tidigt i patogenesen för oligodendrogliom. Den biologiska effekten av 1p/19q-codeletion, som ursprungligen beskrevs 1994 4, är fortfarande oklar. 1p/19q co-deletion är en värdefull diagnostisk, prognostisk och prediktiv biomarkör för hantering av oligodendrogliala tumörer.

1p/19q co-deletion som diagnostisk biomarkör vid gliom

1p/19q co-deletion är en patognomonisk biomarkör som definierar en distinkt gliomentitet 5 och som är karakteristisk för oligodendrogliom 6,7. Praktiskt taget alla oligodendrogliom med 1p/19q-kodeletion har en mutation i isocitratdehydrogenas 1 (IDH1) vid arginin 132 (R132) eller den analoga arginin 172 i IDH2 (R172) 7,8. Andra vanliga molekylära förändringar som förekommer i samband med 1p/19q-codeletion är mutationer i TERT-genens (telomerase reverse transcriptase) promotor, mutationer i homolog of Drosophila capicua (CIC) och far upstream element binding protein (FUBP1) 9 samt promotormetylering av MGMT-genen (metyl-guanin-metyltransferas) 8,7. Med mycket få undantag är 1p/19q co-deletion ömsesidigt uteslutande med TP53- och ATRX-mutationer, som båda kännetecknar glialtumörer av astrocytisk härstamning.

Därigenom bör bedömning av 1p/19q co-deletion, tillsammans med IDH-mutationsstatus och andra molekylära markörer (t.ex. ATRX- och TP53-status) kan bidra till att skilja oligodendrogliom som är IDH-muterade och 1p/19q-kodeleterade från tumörer av astrocytisk härstamning som inte är 1p/19q-kodeleterade 6,5.

Från ett kliniskt perspektiv är oligodendrogliom med 1p/19q-kodeleterade oligodendrogliom övervägande tumörer i vuxen ålder, med en högsta incidens mellan det fjärde och sjätte decenniet i livet. De tenderar att uppträda med kramper och involverar vanligtvis frontalloben med vissa tumörer som innehåller förkalkningar som kan påvisas på hjärnavbildningar.

1p/19q-co-deletion som prognostisk biomarkör vid gliom

Närvaron av 1p/19q-co-deletion är en stark oberoende prognostisk biomarkör som är förknippad med förbättrad överlevnad i både diffusa låggradiga och anaplastiska tumörer 3,7,10,11,12.

Av alla diffusa gliom har patienter med 1p/19q-co-deletion den mest gynnsamma prognosen 13,7,14. I en stor multiomisk och klinisk retrospektiv analys utförd av The Cancer Genome Atlas Research Network (TCGA) hade patienter med gliom av grad II/III med IDH-mutation och 1p/19q-co-deletion en median total överlevnad på 8,0 år, jämfört med 6 år.3 år hos patienter med en IDH-mutation och ingen 1p/19q-co-deletion och 1,7 år hos patienter med IDH 7 av vildtyp.

1p/19q-co-deletion som en prediktiv biomarkör i gliom

1p/19q-co-deletion har ett prediktivt värde för respons på kemoterapi i anaplastiska oligodendrogliom. Utökad uppföljning av två stora randomiserade kontrollerade studier som jämförde kemoterapi med prokarbazin/lomustin/vincristin (PCV) i kombination med strålbehandling med enbart strålbehandling visade på en överlevnadsfördel av första linjens kemoterapi vid 1p/19q-co-deleterade oligodendrogliom 15,16. Långtidsanalys av EORTC 26951-studien där 368 patienter randomiserades till strålbehandling eller strålbehandling följt av PCV visade att den totala medianöverlevnaden för patienter med 1p/19q-co-deleterade tumörer var 9,3 år för dem som behandlades med enbart strålbehandling, men att den ännu inte uppnåddes hos dem som fick strålbehandling plus PCV 15. I en liknande analys av RTOG 9402-studien där 289 patienter fick strålbehandling eller PCV följt av strålbehandling fördubblades den median totala överlevnaden från 7,3 till 14,7 år hos patienter med 1p/19q-co-deleterade tumörer som fick PCV och strålbehandling 16.

Patienter med oligodendrogliom av grad II med ”hög risk” (dvs. patienter som var yngre än 40 år och som hade genomgått subtotal resektion eller biopsi eller patienter som var 40 år eller äldre) och som fick strålbehandling plus PCV hade längre total överlevnad jämfört med patienter som behandlades enbart med strålbehandling i den randomiserade fas III-studien RTOG 9802 17.

Testning av 1p/19q-co-deletion vid gliom

Enligt Världshälsoorganisationens (WHO) klassificering av tumörer i centrala nervsystemet från 2016 kräver den definitiva diagnosen av oligodendrogliom av grad II och grad III (anaplastiskt) oligodendrogliom att man påvisar både en mutation i IDH-genfamiljen och 1p/19q-co-deletion 6. Det finns flera olika metoder som har använts för att identifiera patienter vars tumörer har 1p/19q-co-deletion, och det finns fortfarande ingen tydlig konsensus om hur testningen bör gå till.

Fluorescerande in situ-hybridisering (FISH) är en tillförlitlig och kostnadseffektiv metod som kan påvisa avvikelsen i minimala mängder tumörceller på formalinfixerade, paraffininbäddade (FFPE) vävnadssnitt. Dubbla fluorescensmärkta DNA-sonder används för att upptäcka 1p- och 19q-loci i interfaskärnorna hos enskilda gliomceller från FFPE-vävnadssektioner som transkriberats på ofärgade objektglas. Förändringar i signalerna från 1p- och 19q-sonderna jämfört med kontroller används för att fastställa förekomsten av 1p/19q-co-deletion. Statusen för kromosom 1 och kromosom 19 bedöms, på separata objektglas, genom att analysera fördelningen av test- och kontrollprober i 50-100 icke överlappande kärnor i interfas 18. FISH-resultaten kan uttryckas som en procentandel tumörceller med en borttagen signal eller som ett förhållande mellan test- och kontrollprober för varje kromosom 18. Förbestämda gränsvärden används för att avgöra om en kromosomdeletion föreligger eller inte, och om både 1p och 19q är borttagna rapporteras 1p/19q co-deletion.

Variabilitet finns mellan de för närvarande tillgängliga 1p- och 19q FISH-proberna och de kromosomloci som de är inriktade på. Vissa laboratorier använder kommersiellt tillgängliga FISH-sonder medan andra centra tillverkar sina egna internt 18. Dessutom finns det variationer i de definitioner och gränsvärden som används för att fastställa kromosomdeletion 18. Gränsresultat som ligger nära ett fördefinierat gränsvärde för kromosomdeletion kan kräva nya tester eller klargörande med ytterligare en teknik. Med tanke på den kliniska betydelsen av status för 1p/19q-co-deletion är det viktigt att FISH-protokollen standardiseras för att säkerställa en reproducerbar bedömning inom och mellan laboratorier. Forskningskommittén inom European Confederation of Neuropathological Societies (Euro-CNS) har publicerat praktiska rekommendationer för att underlätta FISH-baserad analys av 1p/19q-status 19.

FISH kan inte skilja mellan deletioner av hela kromosomarmar med centromeriska brytpunkter som är karakteristiska för oligodendrogliom med 1p/19q-delning och mindre fokala deletioner. Denna distinktion är viktig med tanke på sambandet mellan 1p/19q- helarmsco-deletion och förbättrad överlevnad och respons på kemoterapi i den oligodendrogliala tumörsubtypen. Array comparative genomic hybridisation (aCGH) och single nucleotide polymorphism (SNP) array kan identifiera förlust av hela armen av 1p eller 19q med högre tillförlitlighet och kan användas i stället för FISH när det är möjligt. Jämfört med FISH tenderar dock dessa tekniker att vara mer arbetsintensiva och kräver en högre andel neoplastiska celler 18.

aCGH är en teknik för att upptäcka genomiska variationer i antalet kopior med hög upplösning. DNA – extraherat från ett testprov och ett kontrollprov – märks med olika fluorescerande färgämnen, blandas och hybridiseras till flera tusen prober. Digitala bildsystem används för att kvantifiera fluorescensintensiteten hos de märkta DNA-sonderna som har hybridiserats till varje sond. Fluorescensförhållandet mellan test- och kontrollhybridiseringssignalerna bestäms vid olika positioner längs genomet, vilket ger information om det relativa antalet kopior av sekvenser i testgenomet jämfört med ett normalt genom. Denna metod gör det möjligt att samtidigt upptäcka aneuploidier, deletioner, duplikationer och/eller amplifikationer av kromosomerna för alla lokus som är placerade på en matris.

För att bedöma 1p/19q-status kan slutligen polymeraskedjereaktionsbaserad mikrosatellitanalys – som gör det möjligt att påvisa LOH vid utvalda loci, och nästa generations sekvensering – NGS-baserade metoder också användas.

Patientval

Europeiska riktlinjer rekommenderar att1p/19q-co-deletion bör utvärderas för att stödja en diagnos av oligodendrogliom och för att förutsäga kemosensitiviteten och prognosen för dessa patienter 5,20. På grundval av resultaten från studierna EORTC 26951 och RTOG 9402 bör patienter med 1p/19q-co-deleterade anaplastiska oligodendroglialtumörer inte behandlas med enbart strålbehandling, utan i stället få tidig alkylerande kemoterapi med strålbehandling 20. Ett liknande tillvägagångssätt bör övervägas i en undergrupp av patienter med oligodendrogliom av grad II.

När medicinsk behandling måste inledas är storleken på behandlingsfördelarna med kombinerad strålbehandling plus PCV betydande, men de toxiska effekterna är större hos patienter som får kombinationen. Kliniska prövningar pågår för att utvärdera värdet av enbart kemoterapi på förhand eller kombinerad strålbehandling plus temozolomid jämfört med standardstrålbehandling plus PCV.

Nyckelreferenser

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. En t(1;19)(q10;p10) förmedlar de kombinerade deletionerna av 1p och 19q och förutspår en bättre prognos hos patienter med oligodendrogliom. Cancer Res 2006; 66: 9852-61.
4. Reifenberger J, Reifenberger G, Liu L, et al. Molekylärgenetisk analys av oligodendrogliala tumörer visar preferentiella alleliska deletioner på 19q och 1p. Am J Pathol 1994; 145:1175-90.
5. Stupp R, Brada M, van den Bent M, et al. Höggradig gliom: ESMO Clinical Practice Guidelines for diagnosis, treatment and follow-up. Ann Oncol 2014;25 (Suppl 3): iii93-101.
6. Louis D, Perry A, Reifenberger G. et al. Världshälsoorganisationens klassificering av tumörer i centrala nervsystemet 2016: en sammanfattning. 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. Isocitrate dehydrogenase 1 codon 132 mutation är en viktig prognostisk biomarkör i gliom. J Clin Oncol 2009; 27: 4150-54.
9. Bettegowda C, Agrawal N, Jiao Y, et al. Mutationer i CIC och FUBP1 bidrar till humana 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. Adjuvant procarbazin, lomustin och vincristin förbättrar den progressionsfria överlevnaden men inte den totala överlevnaden hos nydiagnostiserade anaplastiska oligodendrogliom och oligoastrocytom: en randomiserad fas III-studie från European Organisation for Research and Treatment of Cancer. J Clin Oncol 2006; 24: 2715-22
12. Cairncross G, Berkey B, Shaw E, et al. Fas III-studie av kemoterapi plus strålbehandling jämfört med enbart strålbehandling för rena och blandade anaplastiska oligodendrogliom: Intergroup Radiation Therapy Oncology Group Trial 9402. J Clin Oncol 2006; 24: 2707-14.
13. Wiestler B, Capper D, Sill M, et al. Integrerad DNA-metylering och kopieringsnummerprofilering identifierar tre kliniskt och biologiskt relevanta grupper av anaplastiska gliom. 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. Adjuvant procarbazine, lomustine, and vincristine chemotherapy in newly diagnosed anaplastic oligodendroglioma: long-term follow-up of EORTC brain tumor group study 26951. J Clin Oncol 2013; 31:344-50.
16. Cairncross G, Wang M, Shaw E, et al. Phase 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. Strålning plus prokarbazin, CCNU och vincristin vid låggradigt gliom. N Engl J Med 2016; 374: 1344-1355.
18. Woehrer A, Sander P, Baberler C, et al. FISH-baserad detektion av 1p 19q-kodeletion i oligodendrogliala tumörer: förfaranden och protokoll för neuropatologisk praxis – en publikation under överinseende av forskningskommittén för 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 guideline for the diagnosis and treatment of anaplastic gliomas and glioblastoma. Lancet Oncol 2014; 15: 395-403.