Biología molecular

Desde el punto de vista de la biología molecular, la transformación maligna de un glioma ocurre por la acumulación de aberraciones genéticas y por la disregulación de las vías de señalización molecular en la que están implicados, entre otros, determinados factores de crecimiento 8,208,240,285. Así por ejemplo, una de las alteraciones más frecuentes identificada en los GBM es la pérdida de heterocigocidad en el cromosoma 10q, región que contiene genes asociados al control del ciclo celular y reparación del ácido desoxirribonucleico (ADN) ¹⁴¹ como los genes que codifican la phosphatase and tensin homolog (PTEN), el deleted in malignant brain tumor 1 protein (DMBT1), el fibroblast growth factor receptor 2 (FGFR2) y la 06-Metilguanina metiltranferasa (MGMT) ¹⁸⁹.

La amplificación del gen Receptor del Factor de Crecimiento Epidérmico (EGFR) ¹⁴⁶, se demuestra con frecuencia en los GBM, IDH no mutado o primarios. La amplificación del gen EGFR promueve el crecimiento celular, la migración y la supervivencia celular. El EGFR se activa a través de la unión de sus respectivos ligandos a su dominio extracelular, activando la vía del fosfatidil-inositol (PIP3), cuyo resultado es la proliferación y el aumento de la supervivencia celular por bloqueo de los mecanismos de apoptosis. La amplificación del EGFR está asociada a mutaciones por deleción, siendo la EGFRvIII la más frecuente. La amplificación EGFR es mutuamente excluyente de la mutación Tumor Protein p53 (TP53). No está claro el valor pronóstico de la amplificación de este gen

42,87,189,204. También son alteraciones genómicas presentes en el GBM, IDH no mutado, la deleción 10q, las mutaciones en el PTEN, gen supresor de la vía de PIP3, TP53, Platelet-derived growth factor receptor alpha (PDGFRA), Neurofibromatosis 1 (NF1), las alteraciones del gen cycline-dependent kinase inhibitor 2A/B (CDKN2A/B) y las mutaciones del promotor de telomerase reverse transcriptase (TERT) ^10,183,284.

A su vez, en los GBM con mutación IDH o secundarios falta la amplificación del EGFR, pero se observan mutaciones en el TP53. Alrededor del 65% de los GBM secundarios presentan mutaciones en TP53, mientras que sólo el 28% de los GBM primarios la presentan. TP53 codifica la proteína p53 que actúa como factor de transcripción y se une a los promotores de genes vinculados a la reparación del ADN 186,189,204.

Una alteración descrita en el año 2008 fue la mutación en el dominio de unión al sustrato de IDH tipo 1 y 2, que participa en la conversión de isocitrato a alfa-cetoglutarato en el proceso de producción de nicotinamide adenine dinucleotide phosphate (NADPH). La

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mutación en IDH tipo 1 representa el 90% de todas las mutaciones de IDH en los gliomas difusos ⁵⁵. La mutaciones en IDH producen alteraciones epigenéticas y aumentan la expresión de genes que controlan la diferenciación y proliferación celular. Son frecuentes en gliomas grado II y III, y en GBM secundarios, mientras que están ausentes en los GBM primarios y en los astrocitomas pilocíticos (grado I) ^204,291. La identificación de mutaciones en IDH 1 y 2 en gliomas de bajo grado (grado II) sugiere que estas mutaciones son un evento temprano en la gliomagénesis 55,183,204,291.

La codeleción 1p/19q es también un evento precoz en la genética tumoral y un marcador típico de la histogénesis del desarrollo en los oligodendrogliomas, ya que se encuentra en alrededor del 90% de estos tumores ¹²⁰. La presencia de la codeleción 1p/19q se había asociado con un período más prolongado libre de progresión respecto a los oligodendrogliomas con los cromosomas 1p/19q intactos ²⁷⁷.

Diferente a los hallazgos descritos en los gliomas difusos, muchos de los astrocitomas pilocíticos se caracterizan por la fusión del v-Raf murine sarcoma viral oncogene homolog B1 (BRAF), pero raramente muestran otras anormalidades genéticas ^10,183,284.

Recientemente se ha descrito la mutación del gen de la alpha-thalassemia/mental retardation syndrome X linked (ATRX). Esta posee gran incidencia en astrocitomas difusos y ocurre casi exclusivamente en gliomas que poseen la mutación de IDH. El ATRX mutado ha demostrado ser mutuamente excluyente con la presencia de la codeleción 1p/19q.

Además, representa un factor pronóstico favorable en AA IDH mutados ^10,221. En el estudio de Wiestler et al. ²⁸⁸ se exploró el papel del estado de la ATRX en la clasificación de los gliomas anaplásicos y su impacto en la supervivencia, analizando 133 pacientes del estudio NOA-04 ²⁸⁸. La mutación de ATRX fue detectada en 45% de AA, 27% de OAA, y 10% de los OA.

Reuss et al. ²²¹ realizaron un análisis comparativo entre los hallazgos histológicos y los marcadores moleculares definidos por la ISN-Haarlem ¹⁵⁴, en 405 pacientes analizados bajo el criterio histológico de la clasificación de tumores cerebrales de la OMS de 2007. Se encontró que los diagnósticos de astrocitomas pasaron de 152 a 155, los de oligodendrogliomas de 61 a 100, los GBM de 129 a 150 y los “mixtos” de 63 a 0 ²²¹. Los mismos autores, en el estudio de 100 gliomas difusos, observaron que el diagnóstico integral (es decir, el que toma en cuenta las alteraciones moleculares) demostró tener una mayor capacidad pronóstica para la supervivencia global y la supervivencia libre de

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progresión en comparación con la clasificación de tumores de la OMS de 2007. Esto subrayó la importancia de utilizar técnicas de inmunohistoquímica para IDH1 y ATRX, y el test de biología molecular 1p/19q para diferenciar los astrocitomas de los oligodendrogliomas y permitir un enfoque integral en el diagnóstico de esta lesiones

10,155,221. En la Tabla 2 se resumen los hallazgos descritos en las últimas páginas.

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Tabla 2. Alteraciones en la citogenética y biología molecular características en cada subgrupo de gliomas.

IDH Alteraciones Diagnóstico Alteraciones Diagnóstico

IDH no mutado

GBM: Glioblastoma; IDH: isocitrato deshidrogenasa; EGFR: Factor de Crecimiento Epidérmico; TP53: Tumor Protein p53; PTEN: Phosphatase and tensin homolog; ATRX: Alpha-thalassemia/mental retardation syndrome X linked; CIC: Homólogo de la Drosophila Capicua; FUBP1: Far-upstream binding protein; TERT: Telomerase Reverse Transcriptase; ALT: Alternative Lengthening Telomeres.

Fuente: Molecular pathways in gliomagenesis and their relevance to neuropathologic diagnosis. Adv Anat Pathol, 22(1), 50-58 por Appin, C.

L., & Brat, D. J. (2015).

TERT promoter mutations occur frequently in gliomas and a subset of tumors derived from cells with low rates of self-renewal. Proc Natl Acad Sci U S A, 110(15), 6021-6026 por Killela, P. J., Reitman, Z. J., Jiao, Y., Bettegowda, C., Agrawal, N., Diaz, L. A., Jr., . . . Yan, H. (2013).

International Society Of Neuropathology--Haarlem consensus guidelines for nervous system tumor classification and grading. Brain Pathol, 24(5), 429-435 por Louis, D. N., Perry, A., Burger, P., Ellison, D. W., Reifenberger, G., von Deimling, A., . . . International Society Of, N.-H.

(2014).

The 2016 World Health Organization Classification f Tumors of the Central Nervous System: a summary. Acta Neuropathol, 131(6), 803-820 por Louis, D. N., Perry, A., Reifenberger, G., von Deimling, A., Figarella-Branger, D., Cavenee, W. K., Ohgaki, H., . . . Ellison, D. W. (2016).

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La nueva información sobre alteraciones moleculares en gliomas publicada en las últimas dos décadas ha aumentado de forma significativa el conocimiento de estas lesiones y ha introducido formas diferentes o complementarias para su reclasificación. En el año 2012, Jiao et al. ¹²¹ agruparon a los pacientes portadores de tumores gliales de acuerdo a diferentes alteraciones moleculares: a) las mutaciones en IDH, b) la enzima ATRX, c) junto con el Homólogo de la Drosophila Capicua (CIC), localizado en el 19q y d) far-upstream binding protein (FUBP1), localizado en 1p. Estos dos últimos son los blancos de la mutación en la codeleción 1p/19q (CIC/FUBP1) ¹²¹.

Killela et al. ¹²⁸ al correlacionar estas mutaciones con los datos histológicos y la respuesta clínica, identificaron tres grupos diferenciados de gliomas (ver Tabla 3). En un primer grupo se ubicaron los pacientes con mutaciones en IDH y ATRX (cuyas alteraciones se detectan predominantemente en astrocitomas); este grupo presentó una supervivencia de 4,3 años. En el segundo grupo se ubicaron los pacientes con la mutación de IDH1, y CIC/FUBP1. Esta segunda agrupación se detectó en lesiones de tipo oligodendroglial;

estos pacientes presentaron una supervivencia media de 8 años. Por último, el tercer grupo fue el de los pacientes con IDH no mutado y ausencia de ATRX mutado y fueron detectadas predominantemente con GBM; la supervivencia media de estos pacientes fue de 1,1 años ¹²⁸.

En 2015, dos estudios independientes publicados en el New England Journal of Medicine (NEJM) reanalizaron los pacientes con algunos de los biomarcadores tumorales mencionados en los párrafos anteriores. Brat et al. ²⁵ en uno de estos estudios (Tabla 3), tipificaron a los gliomas grado II y III, y los evaluaron en una plataforma genómica y epigenómica, describiendo tres grupos similares a los descritos por Jiao et al. ¹²¹. Un primer grupo presentaba mutaciones exclusivas en IDH, el segundo grupo incluía la mutación de la IDH y la codeleción del 1p/19q, y el tercer grupo de pacientes presentaba una IDH no mutada y ausencia de la codeleción 1p/19q. En el análisis de supervivencia de acuerdo con estas agrupaciones, los pacientes del primer grupo, con mutación de IDH y sin codeleción 1p/19q, tenían una supervivencia de 6,3 años; los pacientes con tumores que presentaron la mutación IDH y la codeleción 1p/19q mostraron una supervivencias media de 8 años. Finalmente, los pacientes del tercer grupo con una IDH no mutada tenían una supervivencia media de 1,7 años y un perfil clínico similar a un GBM ²⁵.

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El segundo estudio publicado en el NEJM de Eckel-Passow et al. ⁷⁰ (Tabla 3), utilizó el promotor TERT, la mutación IDH y la codeleción 1p/19q para clasificar a los gliomas y clasificar a los pacientes en 5 grupos ⁷⁰. El grupo 1 presentaba una triple mutación en IDH, TERT y codeleción 1p/19q, en el grupo 2 se incluyeron pacientes con tumores con mutaciones en IDH y TERT, en el grupo 3 con mutaciones en IDH solamente, en el grupo 4 a los tumores gliales negativos, es decir, sin mutaciones en IDH, TERT o codeleción 1p/19q y en grupo 5 se ubicaron a los pacientes con tumores gliales y mutación TERT, sin compromiso de la mutación IDH ni la codeleción 1p/19q. El equipo de Eckel-Passow identificó que los pacientes de los dos últimos grupos tenían una mayor tasa de mortalidad que los tres grupos iniciales, en los que se encontraba la mutación IDH

70.

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Tabla 3. Resumen de tres estudios sobre biología molecular e histología y supervivencia de gliomas difusos

IDH: Isocitrato deshidrogenasa; ATRX: Alpha-thalassemia/mental retardation syndrome X linked;

CIC: Homólogo de la Drosophila Capicua; FUBP1: Far-upstream binding protein; TERT: Telomerase Reverse Transcriptase; (+): presente; (-): ausente; ?: presencia en GBM primario y

oligodendroglioma aún no es clara.

128Frequent ATRX, CIC, FUBP1 and IDH1 mutations refine the classification of malignant gliomas.

Oncotarget, 3(7), 709-722 por Jiao, Y., Killela, P. J., Reitman, Z. J., Rasheed, A. B., Heaphy, C. M., de Wilde, R. F., . . . Yan, H. (2012).

25Comprehensive, Integrative Genomic Analysis of Diffuse Lower-Grade Gliomas. N Engl J Med, 372(26), 2481-2498 por Brat, D. J., Cancer Genome Atlas Research, N., Verhaak, R. G., Aldape, K.

D., Yung, W. K., Salama, S. R., . . . Zhang, J. (2015).

70Glioma Groups Based on 1p/19q, IDH, and TERT Promoter Mutations in Tumors. N Engl J Med, 372(26), 2499-2508 por Eckel-Passow, J. E., Lachance, D. H., Molinaro, A. M., Walsh, . . . Jenkins, R.

B. (2015).

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De manera concomitante con los desarrollos descritos en la Tabla 3, en el año 2010 Verhaak et al. ²⁷⁶ catalogaron una serie de anomalías genéticas en los GBM basándose en la información del Atlas del Genoma del Cáncer (TCGA). Para ello analizaron perfiles de expresión génica en 200 pacientes con GBM en los que lograron identificar 840 genes. Los GBM fueron clasificados en cuatro subtipos: proneural, neural, clásico y mesenquimal según las diferentes alteraciones genéticas que presentaban ²⁷⁶:

• Proneural: En él se ubica la mutación de IDH 1 y TP53, con amplificación del factor de crecimiento derivado de las plaquetas y es dominado por la activación de la vía de PDGR. Este subgrupo se asocia a un mejor pronóstico en términos de supervivencia. Afecta a pacientes más jóvenes y se asocia a GBM secundarios.

• Neural: Se asemeja a una neurona madura y no tienen una vía dominante en su biología. Tienen marcadores neuronales como el neurofilament light polypeptide (NEFL), gamma-aminobutyric acid A receptor alpha 1 (GABRA1), synaptotagmin 1 (SYT1) y solute carrier family 12 potassium/chloride transporter member 5 (SLC12A5).

• Clásico: Tiene preponderantemente la amplificación y activación del EGFR y ausencia de la mutación de p53 y de IDH1. Presenta alteraciones típicas de los GBM como ganancia del cromosoma 7, pérdida del cromosoma 10 y deleción de Cyclin-Dependent Kinase Inhibitor 2A (CDKN2A).

• Mesenquimal: Presentan la deleción o mutación del gen de la NF1. Este subgrupo se asoció a un peor pronóstico evaluado en términos de supervivencia y presenta la sobreexpresión de marcadores de células mesenquimales, como chitinase-3-like protein (CHI3L1).

Sin embargo, estos subgrupos no son homogéneos y algunos tumores tienen subpoblaciones molecularmente distintas 247,254,276.

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