Κλινική και γενετική μελέτη των όγκων εγκεφάλου στην παιδική ηλικία

Abstract

Background: Tumors of Central Nervous System [CNS] remain the major cause of cancer-related morbidity and mortality during childhood. One of the main reasons for this is the lack of accuracy in classifying these tumors into distinct entities and subgroups. For many years, the diagnosis of CNS tumors was based solely on their histological and immunohistochemical features. However, the recently published WHO classification of CNS tumors recognizes DNA methylation profiling as a desirable and, for some diagnoses, essential diagnostic tool adjunctive to conventional histopathology. In Greece, as in many other countries, DNA methylation profiling is not usually available. Methods: In this study, we have tried to analyze the clinical and genetic characteristics of children and adolescents with CNS tumors diagnosed and/or treated in our department between 2013 and 2023. We prospectively selected those patients for whom there were available clinical, histological and molecular results focusing on the impact of DNA methylation profile on the clinical management of the patients. Patients from other hospitals / departments of the country were also added to the study, if they met the above criteria. Part of the analyses have been performed at the Department of Neuropathology at the University Hospital of Heidelberg, through a collaborative program between the University Oncology and Hematology Unit [POHeM] and the German Cancer Research Center [DKFZ]. Results: In total, we collected 125 patients with CNS tumors, and we analyzed 130 tumor samples using the latest applicable version of the Heidelberg brain tumor classifier. For five patients, we analyzed tumor samples from the initial diagnosis and the relapse to identify similar or different molecular characteristics. Upon initial analysis, 80% [104/130] achieved calibrated scores [Cs] ≥0.9 and matched an established methylation class family/subclass. Among them, methylation results confirmed [90/104, 86.5%], confirmed and refined [50/104, 48%] or changed [10/104, 9.6%] the histological diagnosis. Only four results were regarded as non-contributing [4/104, 3.9%]. Twenty-six tumor samples received Cs < 0.9. Despite low scores, methylation results supported the initial diagnosis with lower confidence in 38.5% [10/26] and established the diagnosis in two tumors with non-conclusive histopathology. Additional t-distributed stochastic neighbor embedding [t-SNE] analysis allowed the possible classification of twelve tumors. Retrospectively, nine more samples reached high Cs using the newer brain tumor classifiers, since available. Seven samples were analyzed blindly and in parallel in Greece and DKFZ, and we demonstrated excellent test reproducibility, supporting the analysis' local implementation. Methylome profiling impacted the clinical management of 40% of patients, modifying stratification, prognosis, or treatment approach. Characteristic examples of patients who benefited from the molecular subtyping of tumors were patients with medulloblastoma and ependymoma. Conclusions: Our study supports the need to integrate methylome analysis into routine diagnostics for children and adolescents with CNS tumors in our country and highlights the importance of collaboration between Greek and European pediatric oncology centers to provide the best possible care to our young patients.

Εισαγωγή: Οι όγκοι του Κεντρικού Νευρικού Συστήματος [ΚΝΣ] παραμένουν η κύρια αιτία νοσηρότητας και θνησιμότητας σχετιζόμενης με τον καρκίνο στην παιδική ηλικία. Ένας από τους κύριους λόγους για αυτό είναι η έλλειψη ακρίβειας ως προς την ταξινόμηση αυτών των όγκων σε διακριτές οντότητες και υποομάδες. Για πολλά χρόνια, η διάγνωση των όγκων του ΚΝΣ βασιζόταν αποκλειστικά στα ιστολογικά και ανοσοϊστοχημικά χαρακτηριστικά τους. Η πρόσφατα, όμως, δημοσιευμένη ταξινόμηση του Παγκόσμιου Οργανισμού Υγείας [ΠΟΥ] για τους όγκους του ΚΝΣ αναγνωρίζει το προφίλ μεθυλίωσης του DNA ως επιθυμητό και, για ορισμένες περιπτώσεις, απαραίτητο διαγνωστικό εργαλείο συμπληρωματικό στη συμβατική ιστοπαθολογία. Στην Ελλάδα, όπως και σε πολλές άλλες χώρες, το προφίλ μεθυλίωσης DNA δεν είναι συνήθως διαθέσιμο. Μέθοδοι: Σε αυτή τη μελέτη, προσπαθήσαμε να αναλύσουμε τα κλινικά και γενετικά χαρακτηριστικά παιδιών και εφήβων με όγκους του ΚΝΣ που διαγνώστηκαν και/ή αντιμετωπίστηκαν στο τμήμα μας κατά το χρονικό διάστημα μεταξύ 2013 και 2023. Επιλέξαμε προοπτικά εκείνους τους ασθενείς για τους οποίους υπήρχαν διαθέσιμα κλινικά, ιστολογικά και μοριακά αποτελέσματα εστιάζοντας κυρίως στην επίδραση του προφίλ μεθυλίωσης του DNA στην κλινική διαχείρισή τους. Στη μελέτη προστέθηκαν και ασθενείς από τα υπόλοιπα τμήματα της χώρας, εφόσον πληρούσαν τα ανωτέρω κριτήρια. Μέρος των αναλύσεων πραγματοποιήθηκαν στο Τμήμα Νευροπαθολογίας του Πανεπιστημιακού Νοσοκομείου της Χαϊδελβέργης, στα πλαίσια του προγράμματος συνεργασίας μεταξύ της Πανεπιστημιακής Ογκολογικής και Αιματολογικής Μονάδας [ΠΟΑιΜ] και του Γερμανικού Κέντρο Έρευνας Καρκίνου [DKFZ]. Αποτελέσματα: Συνολικά, συλλέξαμε στοιχεία από 125 ασθενείς με όγκους του ΚΝΣ και αναλύσαμε 130 δείγματα όγκων χρησιμοποιώντας την πιο πρόσφατη ισχύουσα έκδοση του ταξινομητή όγκων εγκεφάλου της Χαϊδελβέργης. Για πέντε ασθενείς, αναλύσαμε δείγματα όγκου τόσο από την αρχική διάγνωση όσο και την υποτροπή για να διερευνήσουμε την παρουσία παρόμοιων ή διαφορετικών μοριακών χαρακτηριστικών. Κατά την αρχική ανάλυση, το 80% [104/130] έλαβε βαθμονομημένες βαθμολογίες [Cs] ≥0,9 και μπορούσε να ταξινομηθεί σε μια καθιερωμένη οικογένεια/υποκατηγορία κατηγορίας μεθυλίωσης. Μεταξύ αυτών, τα αποτελέσματα μεθυλίωσης επιβεβαίωσαν [90/104, 86,5%], επιβεβαίωσαν και βελτίωσαν [50/104, 48%] ή άλλαξαν [10/104, 9,6%] την ιστολογική διάγνωση. Μόνο τέσσερα αποτελέσματα θεωρήθηκαν ως μη συνεισφέροντα στη διάγνωση [4/104, 3,9%]. Είκοσι έξι δείγματα όγκου έλαβαν Cs < 0,9. Παρά τις χαμηλές βαθμολογίες, τα αποτελέσματα μεθυλίωσης υποστήριξαν την αρχική διάγνωση αν και με χαμηλότερη αξιοπιστία στο 38,5% [10/26] και επικύρωσαν τη διάγνωση σε δύο όγκους με μη οριστική ιστοπαθολογία. Πρόσθετη ανάλυση t-κατανεμημένης στοχαστικής ενσωμάτωσης [t-SNE] επέτρεψε την πιθανή ταξινόμηση δώδεκα όγκων. Σε αναδρομική ανάλυση, εννέα δείγματα έλαβαν υψηλά Cs χρησιμοποιώντας τους νεότερους ταξινομητές όγκων εγκεφάλου, από τη στιγμή που έγιναν διαθέσιμοι. Επτά δείγματα αναλύθηκαν τυφλά και από κοινού στην Ελλάδα και το DKFZ, και αποδείξαμε εξαιρετική αναπαραγωγιμότητα της μεθόδου, υποστηρίζοντας τη δυνατότητα πραγματοποίησης του προφίλ μεθυλίωσης στο δικό μας εργαστήριο. Το προφίλ μεθυλίωσης επηρέασε την κλινική διαχείριση του 40% των ασθενών, τροποποιώντας τη διαστρωμάτωση, την πρόγνωση ή την θεραπευτική προσέγγιση. Χαρακτηριστικά παραδείγματα ασθενών που επωφελήθηκαν από την μοριακή τυποποίηση των όγκων, αποτέλεσαν οι ασθενείς με μυελοβλάστωμα και επενδύμωμα. Συμπεράσματα: Η μελέτη μας υποστηρίζει την ανάγκη ενσωμάτωσης του προφίλ μεθυλίωσης στη συνήθη διαγνωστική πρακτική των όγκων του ΚΝΣ σε παιδιά και εφήβους στη χώρα μας, και παράλληλα υπογραμμίζει τη σημασία της συνεργασίας μεταξύ των ελληνικών και ευρωπαϊκών παιδοογκολογικών κέντρων για την παροχή της βέλτιστης δυνατής φροντίδας στους νεαρούς ασθενείς μας.