Ett försök med poly-ICLC i hanteringen av återkommande pediatriska låggradiga gliom (Poly-ICLC)

Bakgrund/motiv Förekomsten av primära pediatriska hjärntumörer i USA är cirka 1500 per år. Hjärntumörer är den vanligaste solida tumören som diagnostiseras i barndomen och står därför för betydande barndomsdödlighet i USA. Låggradiga astrocytom och gliom är den vanligaste typen av hjärntumör i barndomen (36 % av barndomens hjärntumörer). Dessa tumörer omfattar ett heterogent sortiment av histologiska subtyper inklusive: fibrillära, protoplasmatiska, gemistocytiska och blandade varianter. Pilocytiska astrocytom, pleomorfa xanthoastrocytom och subependymala jättecellastrocytom ingår också. Dessutom finns det hos små barn några unika sällsynta enheter som beter sig som låggradiga tumörer, inklusive infantila desmoplastiska gangliogliom och desmoplastiska astrocytom. Även om barn med låggradiga astrocytom ofta överlever många år efter konventionell behandling med kirurgi och ibland strålbehandling, kommer vissa barn inte klara sig lika bra. Dessa tumörer utgör en heterogen grupp på grund av olika platser i hjärnan och varierande biologiskt beteende hos olika subtyper. För de där total excision är möjlig, såsom cerebellära astrocytom, är prognosen utmärkt med över 90 % tioårsöverlevnad med enbart kirurgisk excision. Däremot är överlevnaden hos barn med cerebrala eller diencefaliska tumörer 40-70 % vid fem år med bestrålning, men minskar till 11-50 % vid 10 år (Mundigers, 1990). Vissa tumörer kan dock vara ooperbara/delvis resekterbara och strålning kan ha oönskade biverkningar hos små barn. Medan de mest betydande intellektuella bristerna förekommer hos små barn under 5 år som behandlats med kraniell bestrålning, motiverar de brister som upptäcks även hos unga vuxna att åldern förlängs till 10 år för att undvika strålning. Kemoterapiregimer används för högriskpatienter (progressiv tumör, kvarvarande tumör) som ett sätt att undvika eller fördröja strålning hos unga patienter, men biverkningar av kemoterapi rapporteras ofta.

Nyare former av effektiv behandling som kommer att ha mindre biverkningar är välbehövliga i hjärntumörer hos barn, särskilt låggradiga gliom. Vi föreslår att studera effektiviteten och toxiciteten av poly-ICLC, en biologisk responsmodifierare hos barn med låggradiga gliom.

PROTEOMIK

Aktuell diagnostisk och terapeutisk övervakning av hjärntumörpatienter hindras avsevärt på grund av begränsad förståelse för hjärntumörbiologi och svar på terapi. Majoriteten av CNS-tumörer kan inte identifieras eller följas av uttryck av serum- eller CSF-markörer. Men om sådana finns tillgängliga skulle sådana markörer vara mycket önskvärda och skulle kunna användas för att:

• Upptäck minimal kvarvarande sjukdom
• Förutsäg svar på specifika riktade terapier
• Förutsäg eller förutse tumörprogression
• Skilj tumörrecidiv från postkirurgiska förändringar eller post-strålningsförändringar på neuro-avbildning
• Förstärk nuvarande histopatologiska klassificeringssystem
• Förbättra nuvarande kliniska och patologiska behandlingsstratifieringsscheman
• Bedöm effektiviteten av och tumörsvaret på specifika biologiskt riktade terapier som kanske inte påverkar tumörstorleken som en primär tumörändpunkt (t.ex. småmolekylära hämmare eller anti-angiogena strategier) Även om sådana markörer skulle vara användbara för att prognostisera, övervaka och behandla alla CNS-tumörer, dess användning i glialtumörer inklusive återkommande låggradiga astrocytom är kritisk eftersom dessa tumörer ofta biopsieras vid presentation, men inte vid återfall. Ofta är dessa tumörer inte mottagliga för fullständig resektion eller biopsi på grund av vältaligheten hos hjärnvävnad som de infiltrerar (t.ex. optisk väg, hjärnstammen eller hypotalamiska gliom), eller blodkärlen som de omsluter.

CNS biologiskt material i CSF Glialtumörer tenderar att spridas lokalt längs vita substanser snarare än genom subarachnoidsådd. Spridning av låggradiga gliom längs det subarachnoidala utrymmet har rapporterats hos barn med låggradiga gliom. Även fokala tumörer är ofta intill CSF-vägar (t.ex. intrapedunkulär fossa, tredje och fjärde ventriklar) vilket resulterar i direkt kontakt mellan tumörvävnad och spinalvätska. Ändå är undersökning av CSF-cytologi för dessa tumörer inte standard. Med tanke på begränsningarna för att identifiera tumörceller i CSF behövs metoder som kan förbättra vår förståelse av CNS-tumörer av alla typer. Detta skulle ge en betydande förbättring av för närvarande tillgänglig kunskap om dessa tumörers biologi, och skulle kunna belysa potentiella terapeutiska vägar.

Proteomics, ett relativt nytt forskningsområde där totalt proteinkomplement i ett vävnadsutrymme analyseras, har framgångsrikt använts för att identifiera nya biomarkörer i solida tumörer (Zheng, 2003); (Khwaja, 2007). Eftersom proteiner är effektorer för alla cellulära funktioner, bör deras mätning representera det mest direkta sättet för cellulär karakterisering och därmed tumörbiologi. Eftersom celler och deras miljö existerar i ett integrerat tillstånd, har det varit möjligt att förhöra proteinerna i extracellulära avdelningar för att bedöma närvaron och påverkan av tumörceller. Detta har gjorts i första hand med användning av serum eller plasma för att etablera en metod för screening för förekomst av lågstadietumörer. En analog extracellulär avdelning för användning i hjärntumörer skulle vara cerebrospinalvätska (CSF). Det cirkulerar i hela CNS och utbyter proteiner med den extracellulära vätskan i hjärnan och ryggmärgen.

CSF skapas kontinuerligt och återabsorberas, vilket ger ett stabilt tillståndsproteom i realtid. Till skillnad från serum, som innehåller en mycket komplex proteinblandning som sträcker sig från mycket låg förekomst av proteiner i intervallet 10-30 pg/ml till mycket rikliga proteiner i intervallet 35-55 mg/mL, innehåller CSF en mindre komplex proteinblandning (Omenn, 2005 ).

Därför är det mer sannolikt att CSF innehåller högre relativa koncentrationer av tumörspecifika proteiner (högre signal/brusförhållande) än serum. Sammantaget gör detta CSF till ett attraktivt alternativ till serum för detektering av hjärntumörrelaterade biomarkörer. Till skillnad från leukemi och många solida tumörer utanför CNS, där seriebiopsier lätt kan utföras, är tumörer i CNS inte lättillgängliga annat än vid tidpunkten för initial eller upprepad resektion eller biopsi. Även om studier på dessa prover ger viktiga resultat angående tumörbiologi, är serieanalyser under behandlingen inte rimliga. Däremot kan CSF hos tumörpatienter lättare tas i de flesta pediatriska patienter. Med utvecklingen av proteomteknologi är undersökning av tumörrelaterade signaler vid tidpunkten för diagnos genom behandling, och sedan i remission och/eller vid tidpunkten för återfall eller progression möjlig.

Medan CSF för sådd av tumörer är lättillgänglig och rutinmässigt erhållen för cytologi, kan den systematiska utvärderingen av proteinerna i dessa prover vara av stor vetenskaplig betydelse. Förutom att identifiera potentiella orsaker till sjukdom eller svar på terapi, kan glykosylerings- och fosforyleringsstatusen för många proteiner också utvärderas. Studier av tumörvävnad visar att sådan information avslöjar aktivitet hos olika enzymer som korrelerar med behandlingssvar (Mellinghoff, 2005); (Helgi, 2005) eller progression av leptomeningeala metastaser (Brandsma, 2006).

Proteomics CSF-proteomik har tillämpats på många neurologiska störningar, inklusive Alzheimers sjukdom, amyotrofisk lateralskleros, multipel skleros, akut hjärnskada och Creutzfeldt-Jakobs sjukdom (Rohlff, 2001).

Rapporter om dess användning inom neuro-onkologi är begränsade, men visar potentialen hos denna teknik för att effektivt identifiera tumörbiomarkörer. En studie använde tvådimensionell polyakrylamid (2-D) gelelektrofores för att mäta de relativa kvantiteterna av två förvalda markörer, N-Myc och l-CaD, i CSF hos hjärntumörpatienter (Zheng, 2003). En annan använde ELISA av CSF för att identifiera Osteopontin som förutsägande av AT/RT och korrelerade med respons på terapi (Kao, 2005). CSF-proteomik med användning av 2-D gelelektrofores i kombination med masspektroskopi och klyvbar isotop Coded Affinity Tag (cICAT) användes för att utvärdera 60 prover av CSF och tumörcystvätska tagna från vuxna med hjärntumörer och icke-neoplastiska kontroller. Dessa tekniker användes för att hitta en panel av proteiner som differentiellt uttrycks i lägre jämfört med högre grad av gliom. Fynden bekräftades med hjälp av Western Blot-analys som sonderade för åtta utvalda proteiner baserat på implicit roll i gliomagenes och tillgänglighet av antikroppar. Denna rapport, som har godkänts för publicering i väntan på revisioner, identifierade 21 potentiella CSF-biomarkörer för astrocytom.

Som nämnts ovan finns det bevis för att gliom sprids genom subaraknoidalrummet. För närvarande finns det flera konsortier som aktivt studerar proteinuttryck i ryggmärgsvätskan hos barn med maligna glia- och embryonala tumörer (Pediatric Brain Tumor Consortium, Pediatric Oncology Experimental Therapeutics Consortium). Proteiner som förhörs i dessa protokoll inkluderar de som är involverade i angiogenes och neovaskularitet (EGF, VEGF och bFGF), de som är involverade i tumörtillväxt och migration (Utsöndrat protein med sura och cysteinrika domäner (SPARC), attraktion). Det finns inget konsortium som aktivt samlar in spinalvätskeprov hos barn med lägre grad av tumörer. Ett sekundärt mål med denna studie är att undersöka dessa proteiner i CSF hos barn med låggradiga gliom som har tumörprogression. Jämförelse av CSF-proteinuttryck i höggradiga och låggradiga tumörer kommer sannolikt att hjälpa till att identifiera biologiska markörer som är specifika för tumörprogression eller för tumörpatologi.