Progression of diffuse gliomas - from the first diagnosis to recurrence

Gliomas are the most frequent primary brain tumours. The cardinal features of gliomas are infiltrative growth pattern and progression from low-grade tumours to a more malignant phenotype. These features of gliomas generally prevent their complete surgical excision and cause their inherent tendency to recur after initial treatment and lead to poor long-term prognosis. Increasing knowledge about the molecular biology of gliomas has produced new markers that supplement histopathological diagnostics. Molecular markers are also used to evaluate the prognosis and predict therapeutic response. The purpose of this thesis is to study molecular events involved in the malignant progression of gliomas. Gliomas are highly vascularised tumours. Contrast enhancement in magnetic resonance imaging (MRI) reflects a disrupted blood-brain barrier and is often seen in malignant gliomas. In this thesis, 62 astrocytomas, oligodendrogliomas and oligoastrocytomas were studied by MRI and immunohistochemistry. Contrast enhancement in preoperative MRI was associated with angiogenesis, tumour cell proliferation and histological grade of gliomas. Activation of oncogenes by gene amplification is a common genetic aberration in gliomas. EGFR amplification on chromosome 7p12 occurs in 30-40% of glioblastomas. PDGFRA, KIT and VEGFR2 are receptor tyrosine kinase genes located on chromosome 4q12. Amplification of these genes was studied using in situ hybridisation in the primary and recurrent astrocytomas, oligodendrogliomas and oligoastrocytomas of 87 patients. PDGFRA, KIT or VEGFR2 amplification was found in 22% of primary tumours and 36% of recurrent tumours including low-grade and malignant gliomas. The most frequent aberration was KIT amplification, which occurred in 10% of primary tumours and in 27% of recurrent tumours. The expression of ezrin, cyclooxygenase 2 (COX-2) and HuR was studied immunohistochemically in a series of primary and recurrent gliomas of 113 patients. Ezrin is a cell membrane-cytoskeleton linking-protein involved in the migration of glioma cells. The COX-2 enzyme is implicated in the carcinogenesis of epithelial neoplasms and is overexpressed in gliomas. HuR is an RNA-stabilising protein, which regulates the expression of several proteins including COX-2. Ezrin, COX-2 and HuR were associated with histological grade and the overall survival of glioma patients. However, in multivariate analysis they were not independent prognostic factors. In conclusion, these results suggest that contrast enhancement in MRI can be used as a surrogate marker for the proliferative and angiogenic potential of gliomas. Aberrations of PDGFRA, KIT and VEGFR2 genes, as well as the dysregulated expression of ezrin, COX-2 and HuR proteins, are linked to the progression of gliomas.

Glioomien uusiutuminen ja pahanlaatuisuuden eteneminen Aivojen tukisoluista lähtöisin olevat kasvaimet, glioomat, ovat yleisin primaaristen aivokasvainten ryhmä. Glioomien kasvutapa on epätarkkarajainen ja aivokudokseen tunkeutuva, minkä vuoksi niiden täydellinen kirurginen poisto on yleensä mahdotonta. Glioomilla on taipumus uusiutua hoidon jälkeen ja edetä pahanlaatuisemmiksi. Kudosnäytteestä määritettävä glioomien pahanlaatuisuusaste on tärkeä ennusteellinen ja potilaiden hoitoa ohjaava tekijä. Glioomien molekyylipatologisen tutkimuksen perusteella on löydetty uusia geenimuutoksia, joita voidaan tutkia kudosnäytteistä ja käyttää apuna kasvainten diagnostiikassa sekä ennusteen ja hoitovasteen arvioinnissa. Väitöskirjassa tutkittiin geenimuutoksia ja proteiineja, jotka liittyvät glioomien pahanlaatuisuuden etenemiseen. Glioomat ovat tiheästi verisuonittuneita kasvaimia. Magneettikuvauksessa glioomien varjoainetehostuminen viittaa veri-aivoesteen vaurioon ja pahanlaatuiseen kasvaimeen. Väitöskirjassa verrattiin glioomien varjoainetehosteisen magneettikuvauksen tuloksia potilailta leikattujen kasvainten mikroskooppisiin ja immunohistokemiallisiin löydöksiin. Tutkimuksessa havaittiin, että glioomien tehostuminen varjoaineella korreloi kudosleikkeistä todettavan kasvainten pahanlaatuisuusasteen, verisuonten uudismuodostuksen ja solunjakautumisen määrän kanssa. Syöpägeenien aktivoituminen geenimonistuman tai -mutaation seurauksena on syöpäkasvaimille tyypillinen muutos, jota esiintyy myös glioomissa. Väitöskirjassa tutkittiin kromosomissa 7 sijaitsevien PDGFRA, KIT ja VEGFR2 -geenien monistumien esiintyvyyttä glioomissa. Tutkimuksessa havaittiin em. geenien monistumia sekä matalan että korkean pahanlaatuisuusasteen glioomissa ja niiden uusiutumissa. KIT-geenin monistuman esiintyvyys glioomissa oli taudin toteamishetkellä 10% ja uusiutuneissa kasvaimissa 27%. Lisäksi tutkittiin esriini-, syklo-oksigenaasi 2- (COX-2) ja HuR-proteiinien ilmentymistä immunohistokemiallisin menetelmin glioomissa ja niiden uusiutumissa. Esriini on solun tukirankaan ja liikkuvuuteen liittyvä proteiini. COX-2- ja HuR-proteiinien ilmentyminen on aiemmin havaittu kohonneeksi epiteelistä lähtöisin olevissa syövissä. Tutkimuksessa osoitettiin, että esriinin, COX-2- ja HuR-proteiinien ilmentyminen lisääntyi glioomissa pahanlaatuisuusasteen noustessa, mutta ne eivät ole käyttökelpoisia itsenäisinä glioomien ennustetekijöinä.