Molekularzytogenetische Untersuchungen zur Abhängigkeit des Therapieerfolgs maligner menschlicher Gliome mit Temozolomid-Chemotherapie von der Art der vorliegenden genetischen Veränderungen

Abstract

Das Glioblastom, das typische Karzinom des Gehirns, gehört zu den bösartigsten Tumoren des Menschen. Es führt, behandelt wie unbehandelt zum Tode. Eine völlige operative Entfernung ist wegen der ausgeprägten Infiltration ins umgebende Hirngewebe unmöglich. In der Regel wird eine Strahlenbehandlung, häufig auch eine Chemotherapie angeschlossen, die den Zeitraum bis zum Auftreten eines Rezidivs und bis zum Tode des Patienten von weniger als einem Jahr bis auf etwa zwei Jahre zu verlängern vermag. Das Glioblastom ist außerdem ein Tumor mit erheblichen genetischen Veränderungen und einer ungewöhnlichen großen intratumoralen wie intertumoralen genetischen Heterogenität, die im histologischen Befund nur bedingt zum Ausdruck kommt, aber offenbar wesentlichen Einfluss auf den - vorübergehenden- Therapieerfolg ausübt. In der vorliegenden Arbeit wurde geprüft, ob der unterschiedliche Behandlungserfolg von Glioblastomen mit dem handelsüblichen Zytostatikum Temozolomid (TMZ; Temodal®), einem DNA-alkylierenden Agens, durch definierte genetische Veränderungen der Tumorzellen beeinflusst wird. Es wurden 53 Gliome mit Hilfe der vergleichenden genomischen Hybridisierung karyotypiert. Bei diesem Verfahren wird die Gesamt-DNA einer kleinen Tumorbiopsie unter standardisierten Bedingungen auf normale Metaphasechromosomen hybridisiert. Dadurch werden Vermehrungen und Verluste bestimmter Chromosomenabschnitte mit einer Auflösung von etwa 15 Mb für Kopiengewinne (1,5 Mb für höhere Amplifikationen) und 20-30 Mb für Verluste erkennbar, die in ca. 40-50% der untersuchten Zellen vorliegen. Veränderungen in sehr kleinen Subklonen werden nicht erkannt. Als charakteristische einheitliche Veränderungen, die in der überwiegenden Mehrzahl der Tumoren vorlagen, wurden Zugewinne von Chromosomen 7 (komplett oder partiell) und Verluste von 9p, 10 (komplett oder partiell) sowie 13q nachgewiesen. Es wurde sichergestellt, dass kein statistischer Unterschied in diesem Spektrum zwischen den Tumoren der Patienten die nur nachbestrahlt worden waren und denjenigen, die zusätzlich TMZ erhalten hatten, bestand. TMZ-behandelte Patienten zeigten eine deutlich höhere Überlebenszeit von 19.2/7,5 Monaten. Bei den TMZ-unbehandelten Patienten bestätigte sich der bekannte Effekt, dass der Verlust von 9p- und 10q die Überlebenszeit signifikant verschlechtert. Es zeigte sich weiter, dass jedoch gerade diese Untergruppe von TMZ besonders profitiert. Eine Multivarianz-Analyse differenzierte dahingehend, dass der Effekt für 9p-Verluste der allgemein stärkere war, für Patienten über 53 Jahren jedoch 10q-Verluste. In Übereinstimmung mit der Literatur wurde die Hypothese aufgestellt, dass als Markergene in erster Linie für 9p die einander benachbarten Tumorsuppressorgene CDKN2A und CDKN2B (p16, p15) und für 10q das DNA-Reparatur-Gen MGMT zu diskutieren sind. Die für einen weitgehenden oder kompletten Expressionsverlust dieser Gene erforderliche Inaktivierung der jeweils zweiten Kopie der Markergene kann durch (submikroskopische) Deletion, Mutation oder epigenetisch durch Promoter-Hypermethylierung erfolgen. In drei von vier darauf untersuchten Tumoren konnte eine Hypermethylierung und in der RT-PCR eine deutlich reduzierte Expression von MGMT gezeigt werden. Die Ergebnisse genetischer Untersuchungen könnten künftig eine gezieltere Chemotherapie von Glioblastompatienten ermöglichen, da histologische Befunde keine diesbezüglichen Informationen liefern.

The Glioblastoma, typical karzinoma of the brain, belongs to the most malignant tumors of humans. It leads, treated as untreated to death. A complete surgical removal is impossible because of the pronounced infiltration in the surrounding brain tissue. Usually a radiotherapy, frequently also a chemotherapy, is attached which is able to extend the period up to the reccurrence and up to the death of the patient of less than one year up to approximately two years. In addition, the Glioblastoma is a tumor with substantial genetic changes and an unusual large intratumoral and intertumoral genetic heterogeneity, which is in the histological findings only conditionally expressed, but obviously exercises substantial influence on - passing therapy success. In the available work it was examined, whether the different treatment success of glioblastoma with the commercial cytostatic drug Temozolomid (TMZ; Temodal®), an DNA alkylating agent, is affected by defined genetic changes of the tumor cells. 53 gliomas were karyotyped with the help of comparative genomischen hybridizing (CGH). With this procedure, the entire DNA of a small tumorbiopsie is hybridized on normal metaphase-chromosomes under standardized conditions. Thus gains and losses of intended chromosomal regions become recognizable with a dissolution of approximately 15 Mb for copy gains (1.5 Mb for higher amplifications) and 20-30 Mb for losses, which are present in approx. 40-50% of the examined cells. Changes in very small subclones are not recognized. As characteristic uniform changes, which were present in the predominant majority of the tumors, increases of chromosome 7 (completely or partially) and losses of 9p, 10 (completely or partially) as well as 13q became proven. It was guaranteed that no statistic difference in this spectrum between the tumors of the patients had been only after-illuminated and those, which had received additionally TMZ existed. TMZ-treated patients showed a clearly higher survival period of 19.2/7,5 months. With the TMZ-untreated patients, the well-known effect was confirmed that the loss of 9p and 10q worsened the survival period significantly. However, straight this sub-group particularly profits from TMZ. A multivariate-analysis differentiated in such a way that the effect of 9p losses was the generally stronger, for patients over 53 years however 10q-losses. In agreement with the literature the hypothesis was set up that as marker genes for 9p primarily the each other neighbouring tumorsuppressorgenes CDKN2A and CDKN2B (p16, p15) and for 10q the DNA repair gene MGMT are to be discussed. that necessary for a large or complete expression Inactivating loss of the second copy of the marker genes can take place via (submicroscopic) deletion, mutation or epigenetically via promoter-hypermethylation. In three of four tumors examined for it a Hypermethylierung could be shown and in the RT-PCR a clearly reduced expression of MGMT. In the future, the results of genetic investigations could make a more purposeful chemotherapy possible of glioblastoma patients, since histological findings do not supply relevant information.