Eine Studie mit Poly-ICLC bei der Behandlung von rezidivierenden pädiatrischen Low-Grade-Gliomen (Poly-ICLC)

Hintergrund/Begründung Die Inzidenz von primären pädiatrischen Hirntumoren in den Vereinigten Staaten liegt bei etwa 1500 pro Jahr. Gehirntumore sind die häufigsten soliden Tumore, die im Kindesalter diagnostiziert werden, und sind daher für die erhebliche Kindersterblichkeit in den Vereinigten Staaten verantwortlich. Geringgradige Astrozytome und Gliome sind die häufigste Form von Hirntumoren im Kindesalter (36 % der Hirntumoren im Kindesalter). Diese Tumoren umfassen ein heterogenes Sortiment histologischer Subtypen, darunter: fibrilläre, protoplasmatische, gemistozytische und gemischte Varianten. Dazu gehören auch pilozytische Astrozytome, pleomorphe Xanthoastrozytome und subependymale Riesenzell-Astrozytome. Darüber hinaus gibt es bei kleinen Kindern einige einzigartige seltene Entitäten, die sich wie niedriggradige Tumoren verhalten, darunter infantile desmoplastische Gangliogliome und desmoplastische Astrozytome. Obwohl Kinder mit niedriggradigen Astrozytomen oft viele Jahre nach einer konventionellen Behandlung mit Operation und manchmal Strahlentherapie überleben, geht es einigen Kindern nicht so gut. Diese Tumoren bilden aufgrund unterschiedlicher Lokalisationen im Gehirn und unterschiedlichem biologischen Verhalten verschiedener Subtypen eine heterogene Gruppe. Für diejenigen, bei denen eine vollständige Exzision möglich ist, wie z. B. zerebelläre Astrozytome, ist die Prognose mit über 90 % 10-Jahres-Überlebensraten bei alleiniger chirurgischer Exzision ausgezeichnet. Im Gegensatz dazu betragen die Überlebensraten bei Kindern mit zerebralen oder dienzephalen Tumoren 40–70 % nach fünf Jahren mit Bestrahlung, sinken jedoch auf 11–50 % nach 10 Jahren (Mundigers, 1990). Einige Tumore können jedoch nicht resezierbar/teilweise resezierbar sein, und die Bestrahlung kann bei kleinen Kindern unerwünschte Nebenwirkungen haben. Während die signifikantesten intellektuellen Defizite bei Kleinkindern unter 5 Jahren auftreten, die mit Schädelbestrahlung behandelt werden, rechtfertigen die selbst bei jungen Erwachsenen erkannten Defizite eine Verlängerung des Alters auf 10 Jahre, um eine Bestrahlung zu vermeiden. Chemotherapie-Schemata werden bei Hochrisikopatienten (progredienter Tumor, Resttumor) eingesetzt, um eine Bestrahlung bei jungen Patienten zu vermeiden oder zu verzögern, aber Nebenwirkungen der Chemotherapie werden häufig berichtet.

Neuere Formen einer wirksamen Behandlung mit geringeren Nebenwirkungen werden dringend bei Hirntumoren im Kindesalter benötigt, insbesondere bei niedriggradigen Gliomen. Wir schlagen vor, die Wirksamkeit und Toxizität von Poly-ICLC, einem Modifikator der biologischen Reaktion, bei Kindern mit niedriggradigen Gliomen zu untersuchen.

PROTEOMIK

Die derzeitige diagnostische und therapeutische Überwachung von Hirntumorpatienten wird aufgrund des begrenzten Verständnisses der Hirntumorbiologie und des Ansprechens auf die Therapie erheblich behindert. Die Mehrheit der ZNS-Tumoren kann nicht identifiziert oder durch Expression von Serum- oder CSF-Markern verfolgt werden. Falls verfügbar, wären solche Marker jedoch sehr wünschenswert und könnten verwendet werden, um:

• Erkennen Sie eine minimale Resterkrankung
• Prognostizieren Sie das Ansprechen auf spezifische zielgerichtete Therapien
• Prognostizieren oder antizipieren Sie das Fortschreiten des Tumors
• Unterscheiden Sie das Wiederauftreten des Tumors von postoperativen Veränderungen oder Veränderungen nach der Bestrahlung in der Neurobildgebung
• Erweiterung aktueller histopathologischer Klassifikationssysteme
• Verbesserung der aktuellen klinischen und pathologischen Behandlungsstratifizierungsschemata
• Bewerten Sie die Wirksamkeit und das Ansprechen des Tumors auf spezifische biologische zielgerichtete Therapien, die sich möglicherweise nicht auf die Tumorgröße als primären Tumorendpunkt auswirken (z. B. niedermolekulare Inhibitoren oder anti-angiogenetische Strategien). Während solche Marker nützlich wären, um alle ZNS-Tumoren zu prognostizieren, zu überwachen und zu behandeln, seine Verwendung bei Gliatumoren, einschließlich rezidivierender niedriggradiger Astrozytome, ist kritisch, da diese Tumoren häufig bei der Präsentation biopsiert werden, jedoch nicht bei einem Rezidiv. Oft sind diese Tumoren aufgrund der Eloquenz des Hirngewebes, das sie infiltrieren (z. B. Sehbahn, Hirnstamm- oder Hypothalamus-Gliome), oder der Blutgefäße, die sie umhüllen, einer vollständigen Resektion oder Biopsie nicht zugänglich.

ZNS-biologisches Material in Liquor-Gliatumoren neigt dazu, sich eher lokal entlang der Bahnen der weißen Substanz als durch subarachnoidale Aussaat auszubreiten. Bei Kindern mit niedriggradigen Gliomen wurde über die Ausbreitung von niedriggradigen Gliomen entlang des Subarachnoidalraums berichtet. Sogar fokale Tumore sind häufig benachbart zu Liquorwegen (z. B. intrapedunkuläre Fossa, dritter und vierter Ventrikel), was zu einem direkten Kontakt zwischen Tumorgewebe und Rückenmarksflüssigkeit führt. Die Untersuchung der Liquorzytologie für diese Tumoren ist jedoch kein Standard. Angesichts der Einschränkungen bei der Identifizierung von Tumorzellen im Liquor werden Methoden benötigt, die unser Verständnis von ZNS-Tumoren aller Arten verbessern könnten. Dies würde das derzeit verfügbare Wissen über die Biologie dieser Tumore erheblich verbessern und könnte potenzielle therapeutische Wege aufzeigen.

Proteomik, ein relativ neues Forschungsgebiet, bei dem das gesamte Proteinkomplement eines Gewebekompartiments analysiert wird, wurde erfolgreich zur Identifizierung neuer Biomarker in soliden Tumoren eingesetzt (Zheng, 2003); (Khwaja, 2007). Da Proteine ​​Effektoren aller zellulären Funktionen sind, sollte ihre Messung das direkteste Mittel der zellulären Charakterisierung und damit der Tumorbiologie darstellen. Da Zellen und ihre Umgebung in einem integrierten Zustand existieren, war es möglich, die Proteine ​​extrazellulärer Kompartimente abzufragen, um das Vorhandensein und den Einfluss von Tumorzellen zu beurteilen. Dies wurde hauptsächlich unter Verwendung von Serum oder Plasma durchgeführt, um ein Verfahren zum Screenen auf das Vorhandensein von Tumoren im niedrigen Stadium zu etablieren. Ein analoges extrazelluläres Kompartiment zur Verwendung bei Gehirntumoren wäre Zerebrospinalflüssigkeit (CSF). Es zirkuliert im gesamten ZNS und tauscht Proteine ​​mit der extrazellulären Flüssigkeit des Gehirns und des Rückenmarks aus.

CSF wird kontinuierlich erzeugt und reabsorbiert, wodurch ein Echtzeit-Steady-State-Proteom bereitgestellt wird. Im Gegensatz zu Serum, das eine hochkomplexe Proteinmischung enthält, die von Proteinen in sehr geringer Menge im Bereich von 10–30 pg/ml bis hin zu sehr häufigen Proteinen im Bereich von 35–55 mg/ml reicht, enthält CSF eine weniger komplexe Proteinmischung (Omenn, 2005 ).

Daher enthält der Liquor wahrscheinlich höhere relative Konzentrationen tumorspezifischer Proteine ​​(höheres Signal-Rausch-Verhältnis) als Serum. Zusammengenommen macht dies CSF zu einer attraktiven Alternative zu Serum für den Nachweis von Biomarkern, die mit Hirntumoren in Verbindung stehen. Im Gegensatz zu Leukämie und vielen soliden Tumoren außerhalb des ZNS, wo Serienbiopsien ohne weiteres durchgeführt werden, sind Tumore des ZNS nur zum Zeitpunkt der anfänglichen oder wiederholten Resektion oder Biopsie leicht zugänglich. Studien an diesen Proben liefern zwar wichtige Erkenntnisse zur Tumorbiologie, Serienanalysen während der Behandlung sind jedoch nicht sinnvoll. Im Gegensatz dazu kann der Liquor von Tumorpatienten bei den meisten pädiatrischen Patienten leichter entnommen werden. Mit der Entwicklung der Proteomik-Technologie ist die Untersuchung tumorbezogener Signale zum Zeitpunkt der Diagnose durch die Behandlung und dann in Remission und/oder zum Zeitpunkt des Wiederauftretens oder Fortschreitens möglich.

Während CSF zum Aussäen von Tumoren leicht verfügbar ist und routinemäßig für die Zytologie gewonnen wird, könnte die systematische Bewertung der Proteine ​​in diesen Proben von beträchtlicher wissenschaftlicher Bedeutung sein. Neben der Identifizierung potenzieller Krankheitsverursacher oder des Ansprechens auf eine Therapie kann auch der Glykosylierungs- und Phosphorylierungsstatus vieler Proteine ​​bewertet werden. Studien an Tumorgewebe zeigen, dass solche Informationen die Aktivität verschiedener Enzyme offenbaren, die mit dem Ansprechen auf die Behandlung korrelieren (Mellinghoff, 2005); (Helgi, 2005) oder Progression von leptomeningealen Metastasen (Brandsma, 2006).

Proteomik Die CSF-Proteomik wurde bei vielen neurologischen Störungen angewendet, einschließlich der Alzheimer-Krankheit, amyotropher Lateralsklerose, multipler Sklerose, akuter Hirnverletzung und der Creutzfeldt-Jakob-Krankheit (Rohlff, 2001).

Berichte über seine Verwendung in der Neuroonkologie sind begrenzt, zeigen jedoch das Potenzial dieser Technologie zur effektiven Identifizierung von Tumor-Biomarkern. Eine Studie verwendete zweidimensionale Polyacrylamid (2-D)-Gelelektrophorese, um die relativen Mengen von zwei vorgewählten Markern, N-Myc und l-CaD, im Liquor von Hirntumorpatienten zu messen (Zheng, 2003). Ein anderer verwendete ELISA von CSF, um Osteopontin als prädiktiv für AT/RT zu identifizieren und mit dem Ansprechen auf die Therapie zu korrelieren (Kao, 2005). CSF-Proteomik unter Verwendung von 2-D-Gelelektrophorese in Kombination mit Massenspektroskopie und spaltbarem isotopencodiertem Affinitäts-Tag (cICAT) wurde verwendet, um 60 Proben von CSF und Tumorzystenflüssigkeit zu bewerten, die Erwachsenen mit Hirntumoren und nicht-neoplastischen Kontrollen entnommen wurden. Diese Techniken wurden verwendet, um eine Gruppe von Proteinen zu finden, die in niedrigeren und höhergradigen Gliomen unterschiedlich exprimiert werden. Die Ergebnisse wurden anhand der Western-Blot-Analyse bestätigt, bei der acht ausgewählte Proteine ​​untersucht wurden, basierend auf der impliziten Rolle bei der Gliomogenese und der Verfügbarkeit von Antikörpern. Dieser Bericht, der bis zur Überarbeitung zur Veröffentlichung angenommen wurde, identifizierte 21 potenzielle CSF-Biomarker für Astrozytome.

Wie oben erwähnt, gibt es Hinweise darauf, dass sich Gliome über den Subarachnoidalraum ausbreiten. Derzeit untersuchen mehrere Konsortien aktiv die Proteinexpression in der Rückenmarksflüssigkeit von Kindern mit malignen Glia- und Embryonaltumoren (Pediatric Brain Tumor Consortium, Pediatric Oncology Experimental Therapeutics Consortium). Zu den in diesen Protokollen abgefragten Proteinen gehören solche, die an Angiogenese und Neovaskularität beteiligt sind (EGF, VEGF und bFGF), solche, die an Tumorwachstum und -migration beteiligt sind (sekretiertes Protein mit sauren und Cystein-reichen Domänen (SPARC), Attractin). Es gibt kein Konsortium, das aktiv Rückenmarksflüssigkeitsproben bei Kindern mit Tumoren niedrigeren Grades sammelt. Ein sekundäres Ziel dieser Studie ist die Untersuchung dieser Proteine ​​im Liquor von Kindern mit niedriggradigen Gliomen, die eine Tumorprogression aufweisen. Der Vergleich der CSF-Proteinexpression in hochgradigen und niedriggradigen Tumoren hilft wahrscheinlich dabei, biologische Marker zu identifizieren, die für die Tumorprogression oder für die Tumorpathologie spezifisch sind.