Gene expression profiling of human glioblastomas for the identification of predictive factors and characterisation of molecular mechanism implicated in response to therapy and outcome

ABSTRACT Poor outcome for glioblastoma patients is largely due to resistance to chemoradiation therapy. While epigenetic inactivation of MGMT mediated DNA repair is highly predictive for benefit from the alkylating agent therapy Temozolomide, additional mechanisms for resistance associated with molecular alterations exist. Furthermore, new concepts in cancer suggest that resistance to treatment may be linked to cancer stem cells that escape therapy and act as source for tumour recurrence. We determined gene expression signatures associated with outcome in glioblastoma patients enrolled in a phase II and phase III clinical trial establishing the new combination therapy of radiation plus concomitant and adjuvant Temozolomide. Correlating stable gene clusters emerging from unsupervised analysis with survival of 42 treated patients identified a number of biological processes associated with outcome. Most prominent, a gene cluster dominated by HOX genes and comprising PROM1, was associated with resistance. PROM1 encodes CD133, a marker for a subpopulation of tumour cells enriched for glioblastoma stem- like cells. The core of this correlated HOX cluster was comprised in the top genes of a "self-renewal signature" defined in a mouse model for MLL-AF9 initiated leukaemia. The association of the HOX gene cluster with tumour resistance was confirmed in two external data sets of 146 malignant glioma As additional resistance factors we identified over-expression of the epidermal growth factor receptor gene, EGFR, while increased gene expression related to biological features of tumour host interaction, including markers for tumour vascular and cell adhesion, and innate immune response, were associated with better outcome. The "self-renewal" signature associated with resistance to the new combination chemoradiation therapy provides first clinical evidence that glioma stem like cells may implicated in resistance in a uniformly treated cohort of glioblastoma patients. This study underlines the need to target the tumour stem cell compartment, and provides some testable hypothesis for biological mechanisms relevant for malignant behaviour of glioblastoma that may be targeted in new treatment approaches. Résumé Le glioblastome, tumeur cérébrale primaire maligne la plus fréquente, est connue pour son mauvais pronostique. Des avancées chimiothérapeutiques récentes avec des agents alkylants comme le témozolomide (TMZ), ont permis une amélioration notable dans la survie de certains patients. Les bénéficiaires ont la caractéristique commune de présenter une particularité génétique, la methylation du MGMT (methylguanine methyltransferase). Néanmoins, d'autres mécanismes de résistance en fonction des aberrations moléculaires existent. Nous avons établi les profils d'expressions génétiques des patients traités par irradiation et TMZ dans des études cliniques de phase II et III. En combinant des méthodes non-supervisées et supervisées, de l'étude de la cohorte des patients traités nous avons découvert des groupes de gènes associés à la survie. Un ensemble de gènes contenant les gènes Hox semble lié au mécanisme de résistance au traitement. Récemment, les gènes Hox ont été décrits comme faisant partie d"une signature d'autorenouvellement (self-renewal) des cellules souches cancéreuses de la leucémie. L'autorenouvellement est un processus grâce auquel les cellules souches se maintiennent tout au long de la vie. Cette association à la résistance est confirmée dans deux autres études indépendantes. Un autre facteur de résistance au traitement est la surexpression du gène EGFR. D'autre part, deux groupes de gènes associés à la relation entre hôte-tumeur tels que les marqueurs des vaisseaux tumoraux et de la réponse immunitaire innée s'avèrent avoir un effet positif sur la survie des patients traités. La découverte de la signature d'autorenouvellement comme facteur de résistance à la nouvelle chimio-radiothérapie offre une preuve clinique que les cellules souches cancéreuses sont impliquées dans la résistance au traitement. If est donc logique de penser que le traitement ciblé contre des cellules souches cancéreuses va dans l'avenir permettre des thérapies anticancéreuses plus performantes.

Postoperative delirium. Part 1: pathophysiology and risk factors.

Delirium presents clinically with differing subtypes ranging from hyperactive to hypoactive. The clinical presentation is not clearly linked to specific pathophysiological mechanisms. Nevertheless, there seem to be different mechanisms that lead to delirium; for example the mechanisms leading to alcohol-withdrawal delirium are different from those responsible for postoperative delirium. In many forms of delirium, the brain's reaction to a peripheral inflammatory process is considered to be a pathophysiological key element and the aged brain seems to react more markedly to a peripheral inflammatory stimulus than a younger brain. The effects of inflammatory mediators on the brain include changes in neurotransmission and apoptosis. On a neurotransmitter level, impaired cholinergic transmission and disturbances of the intricate interactions between dopamine, serotonin and acetylcholine seem to play an important role in the development of delirium. The risk factors for delirium are categorised as predisposing or precipitating factors. In the presence of many predisposing factors, even trivial precipitating factors may trigger delirium, whereas in patients without or with only a few predisposing factors, a major precipitating insult is necessary to trigger delirium. Well documented predisposing factors are age, medical comorbidities, cognitive, functional, visual and hearing impairment and institutional residence. Important precipitating factors apart from surgery are admission to an ICU, anticholinergic drugs, alcohol or drug withdrawal, infections, iatrogenic complications, metabolic derangements and pain. Scores to predict the risk of delirium based on four or five risk factors have been validated in surgical patients.

The CoLaus study : a population-based study to investigate the epidemiology and genetic determinants of cardiovascular risk factors and metabolic syndrome

Rapport de synthèse : Les maladies cardio-vasculaires constituent les causes principales causes de morbidité et de mortalité dans les pays industrialisés. Des études épidémiologiques ont démontré l'implication de facteurs de risques comme l'hypertension, l'hypercholestérolémie, l'obésité abdominale, le diabète et le tabagisme dans le développement des affections cardiovasculaires comme l'infarctus du myocarde ou l'accident vasculaire cérébral. De larges études génétiques cas-contrôle ont contribué modestement à l'identification de gènes de susceptibilité au développement de ces FRCV. Une étude populationnelle offre par contre l'avantage d'effectuer des études associatives pour des traits phénotypiques continus correctement mesurés et aussi pour des traits de catégories utilisant des protocoles d'étude cas-contrôle très discordants. ~ Elle permet l'exploration des déterminants génétiques comme par exemple le syndrome métabolique. Cette approche permet également de procéder à des analyses de séquençage sur l'ADN des participants chez qui un trait phénotypique spécifique est étudié mais distribué de manière opposée. A titre d'exemple, le séquençage de l'ADN de participants à taux très élevé d'HDL-cholestérol versus très bas de ce marqueur lipidique permet d'identifier des variants génétiques rares localisés sur les parties codantes de gènes spécifiques associés aux dyslipidémies. Pour ce faire, nous avons recruté 6'188 personnes âgées de 35 à 75 ans, d'origine caucasienne et résidant en ville de Lausanne (3251 femmes et 2937 hommes). L'obtention d'un tel collectif a nécessité l'échantillonnage aléatoire de quelque 19'830 personnes de cette tranche d'âge. Les participants ont fait l'objet d'une anamnèse approfondie et d'un examen clinique. Le bilan était complété par une prise de sang pour le dosage de paramètres biologiques ainsi qu'une analyse .génétique. Cette dernière a été effectuée après extraction d'ADN au moyen d'une puce Affimetrix qui évalue la présence de quelques 500'000 SNPs. Les données récoltées lors de cette étude dévoilent que l'obésité (index de masse corporelle > 30 kg/m2), le tabagisme, l'hypertension (pression artérielle >_ 140/90 mmHg et/ou hypertension traitée), une dyslipidémie (LDL cholestérol élevé et/ou HDL cholestérol bas et/ou triglycéride élevé) et le diabète (glucose à jeun >_ 7 mmol/l et/ou traitement) affectent respectivement 947 (15,7%), 1673 (27%), 2268 (36,7%), 2113 (34,2%) et 407 (6,6%) participants. La prévalence de ces FRCV est plus marquée chez les hommes que chez les femmes. Dans les deux genres les prévalences de l'obésité, de l'hypertension et du diabète augmentent drastiquement avec l'âge. En conclusion la prévalence des FRCV est élevée au sein d'une population représentative de Lausanne âgée de 35 à 75 ans. A l'avenir, l'étude CoLaus constituera par la richesse de ses données phénotypiques et génétiques, une source unique pour investiguer l'épidémiologie et l'identification de gènes associés à ces FRCV.

Aortobronchial and aortoesophageal fistulae as risk factors in surgery of descending thoracic aortic aneurysms.

OBJECTIVE: Assess outcome of patients with descending thoracic aortic aneurysms complicated by aortobronchial and aortoesophageal fistulae in comparison to patients undergoing repair of aortic aneurysms without fistulae. METHODS: In a consecutive series of 145 patients (age 60 +/- 12 years) with repair of descending thoracic and thoracoabdominal aortic aneurysms, 11 patients (8%; age 63 +/- 9; NS) primarily presented for hematemesis and/or hemoptysis. In 8/11 patients (73%) an aortobronchial fistula was identified, and 3/11 patients (27%) suffered from an aortoesophageal fistula. Five of 11 patients (45%) had undergone previous aortic surgery in the same region. RESULTS: Extent of aortic segments (range 1-8) replaced was 3.1 +/- 1.4 for all versus 2.6 +/- 0.9 for fistulae (NS). Aortic cross clamp time was 38 +/- 22 min for all versus 45 +/- 15 min for fistulae (NS). Mortality at 30 days was 18/145 (12%) for all versus 16/134 (12%) without fistulae versus 2/11 (18%) with fistulae (NS). Paraparesis and or paraplegia was observed in 11/145 (8%) for all versus 10/134 (7%) without fistulae versus 1/11 (9%) for cases with fistulae (NS). Nine additional patients died after hospital discharge, seven without fistulae and two with fistulae (days 80, and 120) bringing the 1-year mortality up to 23/134 (17%) without fistulae versus 4/11 (36%) with fistulae (NS). Further analysis shows that the 1-year mortality accounts for 1/8 patients (13%) with aorto-bronchial fistulae versus to 3/3 patients (100%) with aorto-esophageal fistulae (esophageal versus bronchial fistula: P = 0.018; esophageal versus no fistula: P = 0.006). CONCLUSIONS: Outcome of patients suffering from descending thoracic aortic aneurysms complicated by aorto-bronchial fistulae can be similar to that without fistulae, whereas for cases complicated by aorto-esophageal fistulae the prognosis seems to remain poor even after successful hospital discharge.