Et forsøg med poly-ICLC i behandlingen af ​​tilbagevendende pædiatriske lavgradige gliomer (Poly-ICLC)

Baggrund/Rationale Forekomsten af ​​primære pædiatriske hjernetumorer i USA er omkring 1500 om året. Hjernetumorer er den mest almindelige solide tumor diagnosticeret i barndommen og tegner sig således for betydelig børnedødelighed i USA. Lavgradige astrocytomer og gliomer er den mest almindelige type hjernetumor i barndommen (36 % af hjernetumorer i barndommen). Disse tumorer omfatter et heterogent udvalg af histologiske undertyper, herunder: fibrillære, protoplasmatiske, gemistocytiske og blandede varianter. Pilocytiske astrocytomer, pleomorfe xanthoastrocytomer og subependymale kæmpecelleastrocytomer er også inkluderet. Desuden er der hos små børn nogle unikke sjældne enheder, der opfører sig som lavgradige tumorer, herunder infantile desmoplastiske gangliogliomer og desmoplastiske astrocytomer. Selvom børn med lavgradige astrocytomer ofte overlever mange år efter konventionel behandling med kirurgi og nogle gange strålebehandling, vil nogle børn ikke klare sig så godt. Disse tumorer udgør en heterogen gruppe på grund af forskellige placeringer i hjernen og varierende biologisk adfærd af forskellige undertyper. For dem, hvor total excision er mulig, såsom cerebellære astrocytomer, er prognosen fremragende med over 90 % ti-års overlevelsesrater med kirurgisk excision alene. I modsætning hertil er overlevelsesraterne hos børn med cerebrale eller diencefaliske tumorer 40-70% efter fem år med bestråling, men falder til 11-50% efter 10 år (Mundigers, 1990). Nogle tumorer kan dog være uoperable/delvist resecerbare, og stråling kan have uønskede bivirkninger hos små børn. Mens de mest signifikante intellektuelle mangler forekommer hos små børn under 5 år, der behandles med kraniebestråling, berettiger de underskud, der erkendt selv hos unge voksne, en forlængelse af alderen til 10 år for at undgå stråling. Kemoterapiregimer bruges til højrisikopatienter (progressiv tumor, resterende tumor) som et middel til at undgå eller forsinke stråling hos unge patienter, men bivirkninger af kemoterapi er hyppigt rapporteret.

Nyere former for effektiv behandling, der vil have mindre bivirkninger, er meget nødvendige i hjernetumorer i barndommen, især lavgradige gliomer. Vi foreslår at studere effektiviteten og toksiciteten af ​​poly-ICLC, en biologisk responsmodifikator hos børn med lavgradige gliomer.

PROTEOMIK

Nuværende diagnostisk og terapeutisk overvågning af hjernetumorpatienter er betydeligt hæmmet på grund af begrænset forståelse af hjernetumorbiologi og respons på terapi. Størstedelen af ​​CNS-tumorer kan ikke identificeres eller efterfølges af ekspression af serum- eller CSF-markører. Men hvis de er tilgængelige, ville sådanne markører være yderst ønskelige og kunne bruges til at:

• Opdag minimal resterende sygdom
• Forudsige respons på specifikke målrettede terapier
• Forudsige eller forudse tumorprogression
• Skelne tumortilbagefald fra postkirurgiske ændringer eller post-strålingsændringer på neuro-billeddannelse
• Udvid nuværende histopatologiske klassifikationssystemer
• Forbedre nuværende kliniske og patologiske behandlingsstratifikationsskemaer
• Vurder effektiviteten af ​​og tumorrespons på specifikke biologiske målrettede terapier, der muligvis ikke påvirker tumorstørrelsen som et primært tumorendepunkt (f.eks. småmolekylehæmmere eller anti-angiogene strategier) Selvom sådanne markører ville være nyttige til at prognosticere, overvåge og behandle alle CNS-tumorer, dets anvendelse i gliatumorer, herunder tilbagevendende lavgradige astrocytomer, er kritisk, da disse tumorer ofte biopsieres ved præsentation, men ikke ved gentagelse. Disse tumorer er ofte ikke modtagelige for fuldstændig resektion eller biopsi på grund af veltalenheden af ​​hjernevæv, de infiltrerer (f.eks. optisk vej, hjernestamme eller hypothalamus gliomer), eller blodkarrene, som de omslutter.

CNS-biologisk materiale i CSF Glialtumorer har tendens til at spredes lokalt langs hvide stof-kanaler snarere end gennem sub-arachnoid podning. Formidling af lavgradige gliomer langs det sub-arachnoidale rum er blevet rapporteret hos børn med lavgradige gliomer. Selv fokale tumorer støder ofte op til CSF-veje (f.eks. intrapedunkulær fossa, tredje og fjerde ventrikler), hvilket resulterer i direkte kontakt mellem tumorvæv og spinalvæske. Alligevel er undersøgelse af CSF-cytologi for disse tumorer ikke standard. I betragtning af begrænsningerne for at identificere tumorceller i CSF er der behov for metoder, der kan forbedre vores forståelse af CNS-tumorer af alle typer. Dette ville give en betydelig forbedring af den nuværende tilgængelig viden om biologien af ​​disse tumorer og kunne belyse potentielle terapeutiske veje.

Proteomics, et relativt nyt forskningsområde, hvor det samlede proteinkomplement i et vævsrum analyseres, er med succes blevet brugt til at identificere nye biomarkører i solide tumorer (Zheng, 2003); (Khwaja, 2007). Fordi proteiner er effektorer af alle cellulære funktioner, bør deres måling repræsentere det mest direkte middel til cellulær karakterisering og dermed tumorbiologi. Fordi celler og deres miljø eksisterer i en integreret tilstand, har det været muligt at undersøge proteinerne i ekstracellulære rum for at vurdere tilstedeværelsen og virkningen af ​​tumorceller. Dette er primært blevet gjort ved hjælp af serum eller plasma til at etablere en metode til screening for tilstedeværelsen af ​​lavstadietumorer. Et analogt ekstracellulært rum til brug i hjernetumorer ville være cerebrospinalvæske (CSF). Det cirkulerer i hele CNS og udveksler proteiner med den ekstracellulære væske i hjernen og rygmarven.

CSF skabes og reabsorberes kontinuerligt, hvilket giver et steady state-proteom i realtid. I modsætning til serum, som indeholder en meget kompleks proteinblanding, der spænder fra meget lavt indhold af proteiner i intervallet 10-30 pg/mL til meget rigelige proteiner i intervallet 35-55 mg/mL, indeholder CSF en mindre kompleks proteinblanding (Omenn, 2005 ).

Derfor er det mere sandsynligt, at CSF indeholder højere relative koncentrationer af tumorspecifikke proteiner (højere signal til støj-forhold) end serum. Tilsammen gør dette CSF og et attraktivt alternativ til serum til påvisning af hjernetumor-relaterede biomarkører. I modsætning til leukæmi og mange solide tumorer uden for CNS, hvor serielle biopsier let udføres, er tumorer i CNS ikke let tilgængelige andet end på tidspunktet for initial eller gentagen resektion eller biopsi. Mens undersøgelser af disse prøver giver vigtige resultater vedrørende tumorbiologi, er serielle analyser under behandlingen ikke rimelige. I modsætning hertil kan CSF af tumorpatienter lettere udtages i de fleste pædiatriske patienter. Med udviklingen af ​​proteomisk teknologi er undersøgelse af tumorrelaterede signaler på tidspunktet for diagnosen gennem behandling og derefter i remission og/eller på tidspunktet for tilbagefald eller progression mulig.

Mens CSF til podning af tumorer er let tilgængelig og rutinemæssigt opnået til cytologi, kan den systematiske evaluering af proteinerne i disse prøver være af betydelig videnskabelig betydning. Ud over at identificere potentielle årsager til sygdom eller respons på terapi, kan glycosylerings- og phosphoryleringsstatus for mange proteiner også evalueres. Undersøgelser i tumorvæv viser, at sådan information afslører aktivitet af forskellige enzymer, der korrelerer med behandlingsrespons (Mellinghoff, 2005); (Helgi, 2005) eller progression af leptomeningeale metastaser (Brandsma, 2006).

Proteomics CSF-proteomics er blevet anvendt på mange neurologiske lidelser, herunder Alzheimers sygdom, amyotrofisk lateral sklerose, multipel sklerose, akut hjerneskade og Creutzfeldt-Jakobs sygdom (Rohlff, 2001).

Rapporter om dets anvendelse i neuro-onkologi er begrænsede, men demonstrerer potentialet af denne teknologi til effektivt at identificere tumorbiomarkører. En undersøgelse brugte todimensionel polyacrylamid (2-D) gelelektroforese til at måle de relative mængder af to forudvalgte markører, N-Myc og l-CaD, i CSF hos hjernetumorpatienter (Zheng, 2003). En anden brugte ELISA af CSF til at identificere Osteopontin som forudsigende for AT/RT og korrelerede med respons på terapi (Kao, 2005). CSF-proteomik ved hjælp af 2-D gelelektroforese i kombination med massespektroskopi og spaltbar isotop Coded Affinity Tag (cICAT) blev brugt til at evaluere 60 prøver af CSF og tumorcystevæske taget fra voksne med hjernetumorer og ikke-neoplastiske kontroller. Disse teknikker blev brugt til at finde et panel af proteiner differentielt udtrykt i lavere vs. højere grad af gliomer. Fundene blev bekræftet ved hjælp af Western Blot-analyse-probing for otte udvalgte proteiner baseret på implicit rolle i gliomagenese og tilgængelighed af antistoffer. Denne rapport, som er blevet accepteret til offentliggørelse afventer revisioner, identificerede 21 potentielle CSF-biomarkører for astrocytom.

Som nævnt ovenfor er der tegn på, at gliomer spredes gennem det subaraknoideale rum. I øjeblikket er der adskillige konsortier, der aktivt studerer proteinekspression i spinalvæsken hos børn med maligne gliale og embryonale tumorer (Pediatric Brain Tumor Consortium, Pediatric Oncology Experimental Therapeutics Consortium). Proteiner, der er forespurgt i disse protokoller, inkluderer dem, der er involveret i angiogenese og neovaskularitet (EGF, VEGF og bFGF), dem, der er involveret i tumorvækst og migration (udskilt protein med sure og cysteinrige domæner (SPARC), attraktion). Der er ikke noget konsortium, der aktivt indsamler spinalvæskeprøver hos børn med lavere grad af tumorer. Et sekundært mål med denne undersøgelse er at undersøge disse proteiner i CSF hos børn med lavgradige gliomer, som har tumorprogression. Sammenligning af CSF-proteinekspression i høj- og lavgradige tumorer vil sandsynligvis hjælpe med at identificere biologiske markører, der er specifikke for tumorprogression eller for tumorpatologi.