Комплексное молекулярно-генетическое исследование при глиальных опухолях (метилирование гена MGMT, мутации в генах IDH1, IDH2)

Глиомы – первичные инвазивные опухоли головного мозга, включающие новообразования различных гистологических типов и степеней злокачественности, трудно поддающиеся ранней диагностике и лечению. Современная классификация опухолей ЦНС (ВОЗ, 2021 г.) основана не только на патогистологической характеристике новообразования, но и молекулярно-биологических данных, в рамках которых астроцитарные и олигодендроглиальные опухоли подразделяются в зависимости от наличия или отсутствия мутаций IDH и коделеции 1p / 19q. Выполнение молекулярно-генетического тестирования необходимо для постановки корректного патоморфологического диагноза в соответствии с классификацией ВОЗ в целях последующей персонализации лечения.

Согласно классификации, рубрика «Диффузные глиомы у взрослых» упрощена до трех основных типов:

• астроцитома с мутацией в генах IDH (grade 2–4)

• олигодендроглиома с мутацией в генах IDH и ко-делецией 1p / 19q (grade 2–3)

• глиобластома без мутаций в генах IDH

Присутствие в опухоли мутаций в генах IDH является ключевым диагностическим признаком для диффузных глиом grade 2-4 у взрослых и вторичных глиобластом, что помогает дифференцировать первичную глиобластому от глиом grade 2-4. Глиомы grade 1 не несут в опухоли мутаций в генах IDH.

Диагноз «олигодендроглиома» может быть установлен только в том случае, если опухоль имеет и мутацию в гене IDH1 или IDH2, и ко-делецию 1p19q. Последняя подтверждает благоприятный прогноз и является предиктором хорошего ответа на терапию алкилирующими препаратами.

Мутации в генах IDH1/2, TP53, а также статус метилирования гена MGMT являются прогностическими маркерами глиом. Метилированный статус промотора гена MGMT ассоциирован с более благоприятным ответом на терапию алкилирующими агентами (темозоломидом) и лучевую терапию, а мутации IDH — с более высокой выживаемостью.

Мутации в генах изоцитратдегидрогеназ 1 и 2 (IDH1 и IDH2) являются ранними событиями в процессе глиомогенеза, а также определяют диагностику и выбор терапии пациентов. Функция IDH заключается в окислительном декарбоксилировании изоцитрата, который превращается в α-кетоглутарат. Соматические мутации в генах IDH1 и IDH2, обнаруживаемые в глиомах, представляют собой гетерозиготные миссенс-мутации в каталитическом домене ферментов. Наиболее распространенные (> 90 % случаев) мутации вызывают замену аргинина (R132) на гистидин в IDH1 и аргинина (R172) на лизин в IDH2. В остальных случаях более редкие мутации в этом же кодоне вызывают замену аргинина на другие аминокислоты.

Мутации приводят к потере нормальной функциональной активности ферментов (образование α-кетоглутарата) к приобретению новой функции (образование 2-гидроксиглутарата). Таким образом, мутации в генах IDH1 и IDH2 имеют по крайней мере два последствия для клетки. Во-первых, снижается уровень нормального метаболита α-кетоглутарата, который является ключевым промежуточным продуктом цикла Кребса, необходимым для нормального его прохождения и для многих других процессов в клетке, таких как метаболизм жиров, ацетилирование белков и др. Роль нарушения этих процессов в канцерогенезе пока мало изучена. Во-вторых, в клетках глиом накапливается 2-гидроксиглутарат, который рассматривается как онкометаболит.

Мутации IDH - ценный диагностический маркер, который помогает в дифференциальной диагностике глиомы низкой степени злокачественности от реактивного глиоза и других опухолевых образований IDH дикого типа. Мутации IDH наблюдаются в основном в глиомах GII и III по классификации ВОЗ и вторичной глиобластоме. Таким образом, идентификация мутации IDH позволяет проводить дифференциальный диагноз между анапластической глиомой и глиобластомой. Присутствие мутации IDH в глиобластоме указывает на вторичную глиобластому, которая трансформировалась из предшественника низкой степени злокачественности.

Наличие мутации IDH - прогностический биомаркер у пациентов с глиомой, связанный с благоприятным прогнозом независимо от возраста, оно ассоциировано с эффективностью применения алкилирующих препаратов, а также их использования в комбинации с лучевой терапией.

Метилирование MGMT рассматривается в настоящее время как предиктивный маркер, указывающий на чувствительность глиом к химиотерапии алкилирующими агентами.

Определение метилирование гена MGMT - обязательная часть молекулярной диагностики всех глиом высокой степени злокачественности (GIII-IV). Метилирование промотора гена MGMT наблюдается примерно при 50 % глиом G IV. Было показано, что в глиобластомах наличие метилирования промотора MGMT - независимый благоприятный прогностический фактор, а также предиктор ответа на терапию алкилирующими препаратами, например темозоломидом.

Являясь одним из ферментов системы репарации ДНК, MGMT удаляет метильные и хлорэтильные группы из О⁶-позиции гуанина, нейтрализуя цитотоксический эффект алкилирующих агентов. В нормальных клетках глии ген MGMT экспрессируется на высоком уровне. Снижение уровня экспрессии фермента за счет метилирования промотора гена, наблюдающегося только в опухолевых клетках, увеличивает цитотоксичность алкилирующих агентов избирательно по отношению к опухолевым клеткам.

Мутации в генах IDH коррелируют с метилированием промотора гена MGMT, пациенты с этими новообразованиями имеют лучший прогноз и ответ на терапию алкилирующими препаратами. Сочетанная оценка мутационного статуса гена IDH1 и уровня метилирования промоторного участка гена MGMT дает лучшие прогностические результаты по критерию выживаемости пациентов.

Рис 1. Основные диагностические и прогностические маркеры глиом [9]

Рис 2. Классификация диффузных глиом на основе гистологических и генетических характеристик (согласно World Health Organization Histological Classification of Tumors of the Central Nervous System, 2016) [4]