En utprøving av poly-ICLC i behandling av tilbakevendende pediatriske lavgradige gliomer (Poly-ICLC)

Bakgrunn/begrunnelse Forekomsten av primære pediatriske hjernesvulster i USA er ca. 1500 per år. Hjernesvulster er den vanligste solide svulsten som er diagnostisert i barndommen og står dermed for betydelig barnedødelighet i USA. Lavgradige astrocytomer og gliomer er den vanligste typen hjernesvulst i barndommen (36 % av hjernesvulstene i barndommen). Disse svulstene omfatter et heterogent utvalg av histologiske undertyper, inkludert: fibrillære, protoplasmatiske, gemistocytiske og blandede varianter. Pilocytiske astrocytomer, pleomorfe xanthoastrocytomer og subependymale gigantcelleastrocytomer er også inkludert. Videre, hos små barn er det noen unike sjeldne enheter som oppfører seg som lavgradige svulster, inkludert infantile desmoplastiske gangliogliomer og desmoplastiske astrocytomer. Selv om barn med lavgradige astrocytomer ofte overlever mange år etter konvensjonell behandling med kirurgi og noen ganger strålebehandling, vil noen barn ikke klare seg like bra. Disse svulstene utgjør en heterogen gruppe på grunn av forskjellige steder i hjernen og varierende biologisk oppførsel til forskjellige undertyper. For de der total eksisjon er mulig, for eksempel cerebellare astrocytomer, er prognosen utmerket med over 90 % tiårs overlevelse med kirurgisk eksisjon alene. Derimot er overlevelsesraten hos barn med cerebrale eller diencefaliske svulster 40-70 % ved fem år med bestråling, men synker til 11-50 % ved 10 år (Mundigers, 1990). Noen svulster kan imidlertid være uopererbare/delvis resektable, og stråling kan ha uønskede bivirkninger hos små barn. Mens de mest betydelige intellektuelle manglene forekommer hos små barn under 5 år behandlet med kraniebestråling, garanterer manglene som er anerkjent selv hos unge voksne en utvidelse av alderen til 10 år for å unngå stråling. Kjemoterapiregimer brukes til høyrisikopasienter (progressiv svulst, gjenværende svulst) som et middel for å unngå eller forsinke stråling hos unge pasienter, men bivirkninger av kjemoterapi er ofte rapportert.

Nyere former for effektiv behandling som vil ha mindre bivirkninger er mye nødvendig i hjernesvulster i barndommen, spesielt lavgradige gliomer. Vi foreslår å studere effekten og toksisiteten til poly-ICLC, en biologisk responsmodifikator hos barn med lavgradige gliomer.

PROTEOMIKK

Nåværende diagnostisk og terapeutisk overvåking av hjernesvulstpasienter er betydelig hindret på grunn av begrenset forståelse av hjernesvulstbiologi og respons på terapi. Flertallet av CNS-svulster kan ikke identifiseres eller følges av ekspresjon av serum- eller CSF-markører. Imidlertid, hvis tilgjengelig, vil slike markører være svært ønskelige og kan brukes til å:

• Oppdag minimal gjenværende sykdom
• Forutsi respons på spesifikke målrettede terapier
• Forutsi eller forutse tumorprogresjon
• Skille tilbakevendende svulster fra endringer etter kirurgi eller endringer etter stråling på nevro-avbildning
• Utvid gjeldende histopatologiske klassifiseringssystemer
• Forbedre gjeldende kliniske og patologiske behandlingsstratifiseringsskjemaer
• Vurder effekten av og tumorrespons på spesifikke biologisk målrettede terapier som kanskje ikke påvirker tumorstørrelsen som et primært tumorendepunkt (f.eks. småmolekylære hemmere eller anti-angiogene strategier) Selv om slike markører vil være nyttige for å prognostisere, overvåke og behandle alle CNS-svulster, bruken i gliatumorer inkludert tilbakevendende lavgradige astrocytomer er kritisk siden disse svulstene ofte biopsieres ved presentasjon, men ikke ved tilbakefall. Ofte er disse svulstene ikke mottagelig for fullstendig reseksjon eller biopsi på grunn av veltalenhet av hjernevev de infiltrerer (f.eks. optisk vei, hjernestamme eller hypotalamiske gliomer), eller blodårene som de omslutter.

CNS-biologisk materiale i CSF Glial-tumorer har en tendens til å spre seg lokalt langs hvite stoffer i stedet for gjennom sub-arachnoid seeding. Spredning av lavgradige gliomer langs sub-araknoidalrommet er rapportert hos barn med lavgradige gliomer. Selv fokale svulster er ofte ved siden av CSF-veier (f.eks. intrapedunkulær fossa, tredje og fjerde ventrikkel) som resulterer i direkte kontakt mellom tumorvev og spinalvæske. Likevel er undersøkelse av CSF-cytologi for disse svulstene ikke standard. Gitt begrensninger for å identifisere tumorceller i CSF, er det nødvendig med metoder som kan forbedre vår forståelse av CNS-svulster av alle typer. Dette vil gi en betydelig forbedring i tilgjengelig kunnskap om biologien til disse svulstene, og kan belyse potensielle terapeutiske veier.

Proteomics, et relativt nytt forskningsområde der totalt proteinkomplement i et vevsrom analyseres, har med suksess blitt brukt til å identifisere nye biomarkører i solide svulster (Zheng, 2003); (Khwaja, 2007). Fordi proteiner er effektorer for alle cellulære funksjoner, bør deres måling representere det mest direkte middelet for cellulær karakterisering og dermed tumorbiologi. Fordi celler og deres miljø eksisterer i en integrert tilstand, har det vært mulig å undersøke proteinene i ekstracellulære rom for å vurdere tilstedeværelsen og virkningen av tumorceller. Dette har blitt gjort hovedsakelig ved bruk av serum eller plasma for å etablere en metode for screening for tilstedeværelse av lavstadiumsvulster. Et analogt ekstracellulært rom for bruk i hjernesvulster vil være cerebrospinalvæske (CSF). Det sirkulerer gjennom CNS og utveksler proteiner med den ekstracellulære væsken i hjernen og ryggmargen.

CSF blir kontinuerlig opprettet og reabsorbert, og gir et sanntids steady state-proteom. I motsetning til serum, som inneholder en svært kompleks proteinblanding som strekker seg fra proteiner med svært lav overflod i området 10-30 pg/mL til svært rikelig med proteiner i området 35-55 mg/mL, inneholder CSF en mindre kompleks proteinblanding (Omenn, 2005 ).

Derfor er det mer sannsynlig at CSF inneholder høyere relative konsentrasjoner av tumorspesifikke proteiner (høyere signal/støyforhold) enn serum. Til sammen gjør dette CSF og et attraktivt alternativ til serum for påvisning av hjernesvulstrelaterte biomarkører. I motsetning til leukemi og mange solide svulster utenfor CNS, hvor seriebiopsier lett utføres, er svulster i CNS ikke lett tilgjengelige annet enn på tidspunktet for initial eller gjentatt reseksjon eller biopsi. Mens studier på disse prøvene gir viktige funn angående tumorbiologi, er serielle analyser under behandling ikke rimelige. Derimot kan CSF hos tumorpasienter tas lettere i de fleste pediatriske pasienter. Med utviklingen av proteomisk teknologi er undersøkelse av tumorrelaterte signaler ved diagnosetidspunktet gjennom behandling, og deretter i remisjon og/eller ved tilbakefall eller progresjon mulig.

Mens CSF for såing av svulster er lett tilgjengelig og rutinemessig oppnådd for cytologi, kan den systematiske evalueringen av proteinene i disse prøvene være av betydelig vitenskapelig betydning. I tillegg til å identifisere potensielle skapere av sykdom eller respons på terapi, kan glykosylerings- og fosforyleringsstatusen til mange proteiner også evalueres. Studier i tumorvev viser at slik informasjon avslører aktivitet av ulike enzymer som korrelerer med behandlingsrespons (Mellinghoff, 2005); (Helgi, 2005) eller progresjon av leptomeningeale metastaser (Brandsma, 2006).

Proteomics CSF-proteomikk har blitt brukt på mange nevrologiske lidelser, inkludert Alzheimers sykdom, amyotrofisk lateral sklerose, multippel sklerose, akutt hjerneskade og Creutzfeldt-Jakob sykdom (Rohlff, 2001).

Rapporter om bruken i nevro-onkologi er begrenset, men viser potensialet til denne teknologien for å effektivt identifisere tumorbiomarkører. En studie brukte todimensjonal polyakrylamid (2-D) gelelektroforese for å måle de relative mengder av to forhåndsvalgte markører, N-Myc og l-CaD, i CSF hos hjernesvulstpasienter (Zheng, 2003). En annen brukte ELISA av CSF for å identifisere Osteopontin som prediktiv for AT/RT og korrelerte med respons på terapi (Kao, 2005). CSF-proteomikk ved bruk av 2-D gelelektroforese i kombinasjon med massespektroskopi og spaltbar isotop Coded Affinity Tag (cICAT) ble brukt til å evaluere 60 prøver av CSF og tumorcystevæske tatt fra voksne med hjernesvulster og ikke-neoplastiske kontroller. Disse teknikkene ble brukt for å finne et panel av proteiner differensielt uttrykt i lavere vs. høyere grads gliomer. Funn ble bekreftet ved bruk av Western Blot-analyse for åtte utvalgte proteiner basert på implisitt rolle i gliomagenese og tilgjengelighet av antistoffer. Denne rapporten, som har blitt akseptert for publisering i påvente av revisjoner, identifiserte 21 potensielle CSF-biomarkører for astrocytom.

Som nevnt ovenfor er det bevis på at gliomer sprer seg gjennom subaraknoidalrommet. For tiden er det flere konsortier som aktivt studerer proteinuttrykk i spinalvæsken til barn med ondartede gliale og embryonale svulster (Pediatric Brain Tumor Consortium, Pediatric Oncology Experimental Therapeutics Consortium). Proteiner som er forespurt i disse protokollene inkluderer de som er involvert i angiogenese og neovaskularitet (EGF, VEGF og bFGF), de som er involvert i tumorvekst og migrasjon (utskilt protein med sure og cysteinrike domener (SPARC), attraktin). Det er ikke noe konsortium som aktivt samler spinalvæskeprøver hos barn med svulster av lavere grad. Et sekundært mål med denne studien er å undersøke disse proteinene i CSF hos barn med lavgradige gliomer som har tumorprogresjon. Sammenligning av CSF-proteinekspresjon i høy- og lavgradige svulster vil sannsynligvis hjelpe til med å identifisere biologiske markører som er spesifikke for tumorprogresjon, eller for tumorpatologi.