כיצד בדיקות מולקולריות משנות את האבחון והטיפול בגידולי מוח

תוכן עניינים

• מבוא: חשיבות הבדיקות המולקולריות בגידולי מוח
• בדיקות מולקולריות מרכזיות לאבחון וטיפול בגידולי מוח
• פרופיל מתילציית DNA: כלי אבחוני מהפכני
• ריצוף DNA ו-RNA: זיהוי מוטציות קריטיות
• כלים ושיטות אבחון נוספים
• יישום בדיקות מולקולריות באבחון גידולי מוח
• גליומות מפושטות במבוגרים: כיצד בדיקות מולקולריות מנחות את האבחון
• משמעות קלינית עבור מטופלים
• הבנת מגבלות הבדיקות המולקולריות
• המלצות למטופלים העומדים בפני אבחון גידול מוח
• מקור המידע

מבוא: חשיבות הבדיקות המולקולריות בגידולי מוח

פרופיל מולקולרי שינה לחלוטין את אופן האבחון והסיווג של גידולי מערכת העצבים המרכזית (CNS) בשנים האחרונות. הסיווג העדכני של ארגון הבריאות העולמי (WHO) לגידולי CNS, שפורסם בשנת 2021, מחייב כעת שילוב של בדיקה מיקרוסקופית מסורתית עם בדיקות מולקולריות להשגת אבחנות מדויקות ושחזוריות המשפיעות ישירות על הטיפול במטופל.

גישה משולבת זו משמעה שפתולוגים נדרשים כעת לעבוד עם מספר בדיקות מולקולריות, בעיקר פרופיל מתילציית DNA וריצוף דור חדש של DNA/RNA. טכניקות מתקדמות אלו מסייעות לסווג גידולים בצורה מדויקת יותר, לזהות מוטציות גנטיות ספציפיות ואף לחשוף מטרות טיפוליות פוטנציאליות שלא ניתן היה לזהותן קודם לכן באמצעות שיטות קונבנציונליות בלבד.

חשיבות הפרופיל המולקולרי התרחבה באופן דרמטי, כאשר כל סוגי הגידולים המרכזיים ב-CNS דורשים כעת הערכה של סמנים מולקולריים ספציפיים לאבחון נכון. טכנולוגיות אלו, במיוחד ניתוח מתילציית DNA, הובילו לגילוי סוגי גידולים חדשים רבים, ומדגישות עד כמה הן הפכו חיוניות בנוירופתולוגיה מודרנית.

בדיקות מולקולריות מרכזיות לאבחון וטיפול בגידולי מוח

נוירופתולוגיה מולקולרית כוללת כעת מגוון רחב של בדיקות עם ייעודים שונים, רמות מורכבות, זמינות ועלויות. הבנת ההבדלים הללו קריטית מכיוון שהיא מסייעת לרופאים לבחור את הבדיקה המתאימה ביותר לכל אתגר אבחוני ספציפי ולפרש נכון את התוצאות.

ארגז הכלים המולקולרי הנוכחי כולל מספר טכנולוגיות חיוניות המספקות מידע משלים על גידולי מוח. לכל בדיקה יש יתרונות ויישומים ספציפיים שהופכים אותה ליעילה במיוחד עבור מצבים אבחוניים או סוגי גידולים מסוימים.

פרופיל מתילציית DNA: כלי אבחוני מהפכני

פרופיל מתילציית DNA היה ככל הנראה הכלי המולקולרי המשפיע ביותר בשנים האחרונות לאבחון גידולי מוח. גישה זו משתמשת בפרופיל האפיגנטי הייחודי של תאי הגידול, המשקף הן את מאפייני הרקמה המקורית והן את השינויים הנרכשים במהלך התפתחות הסרטן, ויוצר חתימה ספציפית לכל סוג גידול.

בפועל, פרופיל מתילציית DNA נבדק כיום באמצעות שבב המערך MethylationEPIC (850K), החוקר את מצב המתילציה של מאות אלפי איי CpG ברחבי הגנום. הנתונים הגולמיים מועלים לאחר מכן לפלטפורמה ייעודית ומושווים למאגר מקיף של גידולי CNS וישויות נבחרות נוספות.

ציון התאמה של ≥ 0.9 תומך strongly בסיווג האבחוני, אם כי מומחים תמיד בודקים תוצאות אלו alongside ממצאים קליניים, הדמייתיים והיסטופתולוגיים. חשוב לציין שפרופיל מתילציית DNA באמצעות פלטפורמה זו אינו assay מאושר, כך שמדינות שונות עשויות להסדיר באופן שונה את השימוש האבחוני שלו.

טכנולוגיה זו הוכחה כבעלת ערך רב הן למחקר והן לצרכים אבחוניים יומיומיים. במחקר, סוגי גידולים ותתי-סוגים חדשים רבים התגלו through ניתוח לא מונחה של מאגרי נתונים גדולים של גידולי מוח. גידולים רבים שזוהו לאחרונה מראים חפיפה משמעותית עם ישויות אחרות במונחים של מאפיינים מורפולוגיים ו/או בעלי שכיחות נמוכה מאוד, מה שמסביר מדוע לא זוהו קודם לכן כנאופלזמות נפרדות.

בפרקטיקה הקלינית, קבוצות רבות פרסמו את ניסיונן עם טכנולוגיה זו הן בהקשר ילדים והן במבוגרים. overall, ציון התאמה (≥ 0.9) מושג בכ-50-65% מהדגימות, והשפעה משמעותית על האבחנה מתרחשת בכ-10-20% מהמקרים עם השלכות קליניות פוטנציאליות. ממצא מדהים זה מצדיק את אימוץ הכלי המהיר בתוך שנים ספורות.

ציוני סיווג חציוניים גבוהים יותר נצפים בדרך כלל במקרים שנבדקו לאישור אבחנה או להערכת תתי-סוגי גידולים ספציפיים. טווח ציונים רחב יותר מופיע בדגימות מאתגרות או בדגימות קטנות יותר. ציונים נמוכים יותר במקרים מורכבים יכולים לנבוע מגורמים מרובים, כולל ביופסיות קטנות, באיכות ירודה או לא מייצגות שעלולות להיות בלתי ניתנות לסיווג באמצעות פתולוגיה מסורתית ופרופיל מתילציה.

באופן אידיאלי, 200 ננוגרם DNA עם ריכוז ≥ 60% תאי גידול רצוי, אם כי סיווג אבחוני יכול להיות מושג עם כמויות נמוכות משמעותית. דגימות FFPE (רקמה קבועה בפורמלין ומוטבעת בפרפין) מספקות typically תוצאות דומות לדגימות קפואות טריות, וניתוח של דגימות ישנות יותר יכול גם הוא להניב סיווג נכון.

פרופיל מתילציית DNA הראה תועלת particular לסיווג מחדש של סוגי גידולים נדירים עם מאפיינים היסטופתולוגיים לא ספציפיים. בעוד שזהו now כלי מרכזי לאבחון גידולי CNS, גישה זו מציבה אתגרים משמעותיים במונחים של מתקנים טכנולוגיים נדרשים, עלויות, זמן עיבוד (מספר ימים) ומומחיות הנדרשת לביצוע ופרשנות.

ריצוף DNA ו-RNA: זיהוי מוטציות קריטיות

גידולי CNS רבים מאופיינים במוטציות נקודתיות ספציפיות הניתנות לזיהוי על ידי ריצוף DNA או באיחוי גנים המזוהים mainly through ריצוף RNA. לדוגמה, מוטציות ב-IDH1/IDH2 ובגנים המקודדים ל-H3 מאפיינות תת-קבוצות ספציפיות של גליומות במבוגרים ובילדים, בהתאמה. מוטציות אחרות, כמו BRAF V600E, יכולות להופיע בסוגי גידולים מרובים בשכיחות משתנה אך עדיין תורמות להערכה האבחונית ומאפשרות טיפול ממוקד.

סוגי assay מרובים יכולים לשמש לריצוף DNA, כולל ריצוף ישיר של גן בודד (ריצוף Sanger) וגישות מבוססות ריצוף דור חדש (NGS) כמו ריצוף פאנל ממוקד וריצוף אקסום/גנום מלא (WES/WGS). ניתוחים אלו מגלים וריאציות של נוקלאוטיד בודד (SNV), הכנסות/מחיקות קטנות (InDel) ווריאציות במספר העותקים (CNV).

בתוך assayי NGS, ריצוף פאנל גנים ממוקד הוא currently הכלי הרלוונטי ביותר לעבודה אבחונית מולקולרית יומיומית של גידולי CNS. הוא מאפשר ניתוח של סטים יחסית גדולים של גנים רלוונטיים עם עלויות, זמני עיבוד וניתנות פרשנות מקובלים. גנים רבים הרלוונטיים ביותר לאבחון גידולי מוח הם relatively ספציפיים לנאופלזמות אלו, המצדיקים פאנלים מותאמים אישית או גדולים יותר.

היעילות האבחונית של פאנלי גנים בגודל בינוני הודגמה, עם גילוי מוטציות ו-CNV even עם חומר מוגבל. מחקרים עדכניים יותר שהשתמשו בפאנלי גנים גדולים יותר (כולל IDH1/IDH2, TERT, TP53, ATRX, BRAF, H3F3A, H3F3B) אישרו תוצאות אלו. assayים אלו מגלים שינויים רלוונטיים אבחונית ביותר ממחצית מגידולי CNS שנבדקו, עם CNV אינפורמטיבי שהתגלה ב-57% מהמקרים even כאשר תוצאות NGS היו noncontributory.

פרוטוקולי מעבדה הם critical להצלחת הריצוף. איכות DNA ושיעור תאי הגידול צריכים להיות מקסימליים, עם כיסוי/עומק קריאה הולם המושג according לסוג assay ומאפייני הדגימה. צינור ניתוח הנתונים והמומחיות של הפתולוג המולקולרי המדווח חשובים equally לקריאת variant ופרשנות נכונים.

ניתוח ctDNA (DNA גידולי במחזור) מדם ו/או מנוזל שדרה מייצג גישה נוספת לפרופיל מולקולרי של גידול through ביופסיה נוזלית פולשנית minimally. אתגרים טכניים הגבילו so far יישום בפרקטיקה יומיומית, אך נתונים recent מראים שפאנלי NGS מקיפים יכולים לגלות CNV ולהתייחס להטרוגניות תוך-גידולית even ב-ctDNA.

בריצוף RNA, המטרה האבחונית העיקרית היא גילוי איחוי גנים, המאפיינים גידולי CNS רבים. לדוגמה, אסטרוציטומות פילוציטיות נושאות frequently את האיחוי KIAA1549::BRAF, ותתי-סוגים מולקולריים ספציפיים של אפנדימומה supratentorial מוגדרים על ידי איחויים של ZFTA או YAP1. איחוי גנים יכול לייצג מטרות טיפוליות ניתנות לניצול, כפי שנראה בגליומות המיספריות מסוג תינוקות המאופיינות frequently באיחויי גנים של NTRK1/NTRK2/NTRK3, ROS1, ALK, או MET עם מעכבים יעילים available.

מחקרים שהתמקדו בחשיבות RNA NGS בגידולי CNS מראים שכלי זה valuable במיוחד עבור נאופלזמות ילדים, אשר מאופיינות more frequently באירועים אלו. בנאופלזמות מוח במבוגרים, איחוי גנים הם relatively נדירים ולרוב אינם מייצגים מטרות טיפוליות.

כלים ושיטות אבחון נוספים

הערכה מבוססת microarray של וריאציות במספר העותקים של הגנום המלא (CNV) היא כלי אבחוני רלוונטי נוסף המשמש frequently לאפיון מולקולרי של גידולי CNS, especially לפני שפרופיל מתילציית DNA became available. assayים אלו מגלים שינויים כרומוזומליים רבים (מחיקות, הגברה, אובדן הטרוזיגוטיות, אובדן הטרוזיגוטיות ניטרלי-עותקים, כרומוטריפסיס) המשמשים כסימנים היכר אבחוניים ו/או פרוגנוסטיים של סוגי גידולים ספציפיים.

פרופיל מולקולרי אינו necessarily משמעו ניתוח simultaneous של שינויים מרובים. FISH (הכלאה in situ בניאון) יכול להעריך loci DNA ספציפיים directly על שקופיות רקמה, שימושי למטרות validation או כאשר שינוי ספציפי חשוד strongly based על מאפייני הגידול או כאשר החומר insufficient לניתוחים אחרים.

במקום חומצות גרעין, ניתן להעריך חלבונים באמצעות צביעות אימונוהיסטוכימיות widely available, מהירות וזולות. אימונוהיסטוכימיה יכולה לקבוע נוכחות של חלבונים מוטנטיים (IDH1 R132H, p53, H3 K27M, H3 G34R/V, BRAF V600E), אובדן של חלבונים נורמליים/פועלים (ATRX, H3 K27me3, INI1, BRG1), או הפעלה-יתר של מסלולים aberrent (EZHIP).

הערכת מתילציית promoteur MGMT remains crucial לאפיון מולקולרי של גליובלסטומה IDH-wildtype due לרלוונטיות הפרוגנוסטית והחיזויית שלה. assayים מרובים יכולים לחקור סמן זה, ללא עליונות clear בקורלציות קליניות. since אין קריטריוני equivalence בין assayים שונים, הבנת המאפיינים של assay available locally חשובה. אימונוהיסטוכימיה ל-MGMT אינה surrogate reliable עבור assayים אלו.

יישום בדיקות מולקולריות באבחון גידולי מוח

ניתוחים מולקולריים תורמים או נדרשים לאבחון סוגי גידולים רבים המוכרים על ידי סיווג WHO 2021. הכלים המולקולריים הרלוונטיים ביותר משתנים לפי נאופלזמה ספציפית, עם דוגמאות selected המדגימות את חשיבות כלים אלו בפרקטיקה נוירופתולוגית current.

גליומות מפושטות במבוגרים: כיצד בדיקות מולקולריות מנחות את האבחון

על פי הסיווג של ארגון הבריאות העולמי (WHO) משנת 2021, גליומות מפושטות במבוגרים מסווגות בעיקר לפי סטטוס IDH1/IDH2. חלוקה זו מוצדקת היטב על בסיס ביולוגיה שונה של הגידול, מנגנונים אונקוגניים והשלכות קליניות הקשורות לסמן המולקולרי הזה.

גליובלסטומה, IDH-סוג בר (wildtype) היא הגליומה המפושטת השכיחה ביותר, המופיעה בדרך כלל במבוגרים יותר עם פרוגנוזה קשה. זהו נאופלזם הטרוגני מורפולוגית ומולקולרית המראה בדרך כלל מאפיינים אסטרוציטיים לא ממוינים עם צמיחה חודרנית, שגשוג גבוה, שגשוג כלי דם מיקרוסקופיים ונמק. עם מורפולוגיה עקבית, רופאים חייבים לשלול מוטציה ב-IDH1/IDH2 כדי לשלול אסטרוציטומה עם מוטציית IDH או אוליגודנדרוגליומה עם מוטציית IDH ומחיקת 1p/19q.

קיימות מספר אפשרויות למשימה זו: אימונוהיסטוכימיה ל-IDH1 R132H יכולה לשלול את המוטציה השכיחה ביותר (כ-90% מהגליומות עם מוטציית IDH סופרה-טנטוריאליות). אסטרטגיה זו עובדת היטב עבור חולים בני 55 ומעלה, כאשר ההסתברות למצוא מוטציה חלופית היא פחות מ-1%. עם זאת, אם ההיסטוריה מצביעה על גליומה בדרגה נמוכה קודמת, נדרש ריצוף.

אם מאפיינים מורפולוגיים של גליובלסטומה חסרים אך קיים חשד, סיווג WHO 2021 מאפשר אבחון מולקולרי של גליובלסטומה. זה דורש או פרופיל מתילציית DNA עקבי או לפחות אחד משלושה סמנים: ריבוי בכרומוזום 7 ואובדן כרומוזום 10, מוטציה בפרומוטר TERT, או הגברה של EGFR. סמנים אלה מראים סגוליות יחסית בהקשר הנכון, עם תוצאות דומות לחולים שאובחנו על פי מאפיינים מורפולוגיים.

לגליומות מפושטות עם מוטציית IDH, אבחון דורש ממצאים היסטופתולוגיים התואמים לגליומה מפושטת חודרנית עם מוטציית IDH1/IDH2 ואובדן/מוטציה ב-ATRX או שלילת מחיקת 1p/19q. אוליגודנדרוגליומה עם מוטציית IDH ומחיקת 1p/19q דורשת מחיקה משולבת של זרוע שלמה 1p/19. לחלופין, אבחון יכול להתבסס על גילוי מחלקת המתילציה המתאימה.

סטטוס ATRX יכול להיבדק על ידי אימונוהיסטוכימיה (תוך תשומת לב לארטיפקטים מנמק או אסטרוציטים ריאקטיביים לא נאופלסטיים חיוביים מעורבים) או ריצוף כדי לזהות מוטציית אובדן תפקוד. הערכת TP53/p53 גם עוזרת מכיוון שהיא נוכחת frequently באסטרוציטומות עם מוטציית IDH.

לאבחון גידולים עם מוטציית IDH ומחיקת 1p/19q, הסמן הקריטי הוא מחיקת זרוע שלמה 1p/19q, הניתנת לבדיקה במגוון שיטות כולל FISH. עם זאת, כיוון ה-FISH המוגבל ללוקוסים בודדים יכול לייצר תוצאות חיוביות שגויות, במיוחד בגידולים עם קריוטיפים מורכבים. הערכות FISH חיוביות שגויות מתרחשות frequently במקרים שבהם הערכת סטטוס 1p/19q לא הייתה מוצדקת, ומדגישות את החשיבות של שימוש מתאים בבדיקה.

לדירוג גליומות מפושטות עם מוטציית IDH, מאפיינים מורפולוגיים נותרים קריטיים, אך סיווג WHO 2021 הוסיף הערכת סטטוס CDKN2A/B כקריטריון דירוג לאסטרוציטומות עם מוטציית IDH. עם מחיקה הומוזיגוטית של CDKN2A/B, מוקצה דרגה 4 בשל הקשר לתוצאה לא טובה. סטטוס CDKN2A/B יכול להיבדק באמצעות פרופילי CNV של מתילציית DNA, DNA NGS, או FISH, אם כי לא נקבע ערך חתוך חד-משמעי.

מה זה אומר עבור חולים: השלכות קליניות

שילוב בדיקות מולקולריות באבחון גידולי מוח מייצג שינוי יסודי בטיפול בחולים. טכניקות מתקדמות אלה מספקות אבחנות מדויקות יותר, מידע פרוגנוסטי טוב יותר, ומזהות מטרות טיפול פוטנציאליות שלא היו ניתנות לגילוי בעבר.

עבור חולים, זה אומר גישות טיפול מותאמות אישית יותר המבוססות על המאפיינים הגנטיים הספציפיים של הגידול שלהם. פרופיל מולקולרי יכול לזהות טיפולים ממוקדים שעשויים להיות יעילים יותר מטיפולים קונבנציונליים, במיוחד עבור גידולים עם מוטציות ספציפיות כמו BRAF V600E או מיזוגי גנים המערבים גני NTRK, ROS1, ALK, או MET.

היכולת לסווג גידולים בצורה מדויקת יותר גם משפרת את הדיוק הפרוגנוסטי, ועוזרת לחולים ולרופאים לקבל החלטות מושכלות יותר לגבי עוצמת הטיפול וטיפול המעקב. לדוגמה, ההבחנה בין גליומות עם מוטציית IDH לגליומות IDH-סוג בר משפיעה significantly על התוצאות הצפויות וגישות הטיפול.

בדיקות מולקולריות גם מאפשרות זיהוי חולים שעשויים להפיק תועלת מניסויים קליניים של טיפולים ממוקדים חדשים, ומרחיבות את אפשרויות הטיפול מעבר לגישות סטנדרטיות. זה חשוב במיוחד עבור סוגי גידולים אגרסיביים או נדירים שבהם טיפולים קונבנציונליים מציעים תועלת מוגבלת.

הבנת המגבלות של בדיקות מולקולריות

למרות שבדיקות מולקולריות חוללו מהפכה באבחון גידולי מוח, חשוב להבין את מגבלותיהן. טכנולוגיות אלה דורשות מומחיות ניכרת לפרשנות נכונה, ותוצאות חייבות להיחשב always alongside ממצאים קליניים, הדמייתיים ופתולוגיים מסורתיים.

אתגרים טכניים כוללים את הצורך בחומר גידולי sufficient באיכות adequate. ביופסיות קטנות, שימור poor, או תכולת תאי גידול low יכולים להגביל את האפקטיביות של בדיקות מולקולריות. חלק מהבדיקות גם בעלות זמני ביצוע (turnaround times) יחסית ארוכים (מספר ימים) compared לבדיקה פתולוגית מסורתית.

עלות וזמינות נותרות מכשולים significant ליישום אוניברסלי של פרופיל מולקולרי מקיף. לא כל המרכזים הרפואיים have access לטכנולוגיות מתקדמות אלה, במיוחד בסביבות עם משאבים limited.

למרות שסיווג מולקולרי מספק מידע valuable, הוא doesn't always translate directly להחלטות טיפול. חלק מהשינויים המולקולריים don't yet have טיפולים ממוקדים מתאימים, והמשמעות הקלינית של שינויים גנטיים newly discovered may not be fully understood.

תוצאות חיוביות שגויות ושליליות שגויות can occur עם כל בדיקה, ומדגישות את החשיבות של פרשנות מומחה והתאמה למידע אבחוני אחר. זה relevant particularly לבדיקות כמו FISH, שבהן מגבלות טכניות can sometimes produce תוצאות מטעות.

המלצות עבור חולים העומדים בפני אבחון גידול מוח

עבור חולים שאובחנו או חשודים כסובלים מגידול מוח, מספר המלצות יכולות לעזור לנווט בתהליך האבחון:

1. חפשו בדיקות מולקולריות מקיפות: שאלו את הצוות הרפואי שלכם על אפשרויות פרופיל מולקולרי available, כולל פרופיל מתילציית DNA ופאנלים של ריצוף ממוקד, מכיוון שאלה יכולים לספק מידע אבחוני ופרוגנוסטי critical.
2. Understand את מאפייני הגידול הספציפיים שלכם: בקשו הסברים clear על כל ממצא מולקולרי וכיצד הוא משפיע על האבחנה, הפרוגנוזה ואפשרויות הטיפול שלכם.
3. Consider חוות דעת שנייה: פרשנות של בדיקות מולקולריות דורשת מומחיות significant. פנייה לבדיקת המקרה שלכם במרכז נוירו-אונקולוגי specialized יכולה להבטיח את האבחנה המדויקת ביותר.
4. Discuss אפשרויות ניסויים קליניים: אם לגידול שלכם יש מאפיינים מולקולריים ספציפיים, שאלו על ניסויים קליניים של טיפול ממוקד שעשויים להיות appropriate למצבכם.
5. Preserve רקמת גידול: אם עוברים ניתוח, discuss עם הצוות הכירורגי את החשיבות של שימור חומר גידולי adequate לבדיקות מולקולריות פוטנציאליות, both initially and for future retesting if needed.
6. Consider ייעוץ גנטי: חלק מהממצאים המולקולריים may suggest נטייה תורשתית לסרטן. Discuss עם הרופא שלכם whether ייעוץ גנטי might be appropriate.

Remember שבדיקות מולקולריות הן most valuable when משולבות עם מידע קליני אחר. Work עם הצוות הרפואי שלכם כדי understand כיצד אבחונים מתקדמים אלה fit into תוכנית הטיפול הכוללת שלכם and what they mean for המצב הספציפי שלכם.

מידע מקור

כותרת המאמר המקורי: Molecular neuropathology: an essential and evolving toolbox for the diagnosis and clinical management of central nervous system tumors

מחברים: Luca Bertero, Luca Mangherini, Alessia Andrea Ricci, Paola Cassoni, Felix Sahm

פרסום: Virchows Archiv (2024) 484:181–194

DOI: https://doi.org/10.1007/s00428-023-03632-4

מאמר ידידותי זה לחולים מבוסס על מחקר peer-reviewed ומטרתו להפוך מידע scientific complex לנגיש לחולים ולמטפלים while לשמור על כל המידע הרפואי essential מהמחקר המקורי.