Анализ профиля метилирования ДНК подтверждает содержание высокого процента иммунных клеток в образцах глиобластом

Глиобластомы – класс злокачественных новообразований центральной нервной системы, представляющий особую сложность для молекулярной диагностики и подтверждения диагноза ввиду значительной внутриопухолевой гетерогенности. Помимо поиска характерных генетических мутаций, например IDH, H3F3A, в «горячих точках» G34 и К27, согласно рекомендациям Всемирной организации здравоохранения, важную роль играет анализ эпигенома опухоли – определение ее класса по структуре метилирования ДНК и статуса метилирования конкретных участков генома, в частности области промотора гена MGMT. Исходя из практического опыта, результаты молекулярно-генетических исследований нередко оказываются противоречивыми из-за неоднородного клеточного состава глиобластом. В данной работе мы приводим серию наблюдений из 35 образцов глиобластом, где сопоставляем морфологические особенности и результаты анализа клеточных типов методом деконволюции на основе общих профилей метилирования ДНК. Согласно нашим результатам, образцы глиобластом мезенхимального класса могут содержать более 50 % неопухолевых иммунных клеток, что следует учитывать при генетических исследованиях данных опухолей.

1. Ostrom Q.T., Price M., Neff C., Cioffi G., Waite K.A., Kruchko C., Barnholtz-Sloan J.S. CBTRUS Statistical Report: Primary Brain and Other Central Nervous System Tumors Diagnosed in the United States in 2015–2019. Neuro Oncol. 2022;24(Suppl 5):v1–v95. doi: 10.1093/neuonc/noac202.

2. Louis D.N., Ohgaki H., Wiestler O.D., Cavenee W.K. World Health Organization Classification of Tumours of the Central Nervous System. 4th ed., updated ed. Lyon: International Agency for Research on Cancer; 2016.

3. WHO Classification of Tumours Editorial Board. World Health Organization Classification of Tumours of the Central Nervous System. 5th ed. Lyon: International Agency for Research on Cancer; 2021.

4. Sturm D., Witt H., Hovestadt V., Khuong-Quang D.A., Jones D.T., Konermann C., Pfaff E., Tönjes M., Sill M., Bender S., Kool M., Zapatka M., Becker N., Zucknick M., Hielscher T., Liu X.Y., Fontebasso A.M., Ryzhova M., Albrecht S., Jacob K., Wolter M., Ebinger M., Schuhmann M.U., van Meter T., Frühwald M.C., Hauch H., Pekrun A., Radlwimmer B., Niehues T., von Komorowski G., Dürken M., Kulozik A.E., Madden J., Donson A., Foreman N.K., Drissi R., Fouladi M., Scheurlen W., von Deimling A., Monoranu C., Roggendorf W., Herold-Mende C., Unterberg A., Kramm C.M., Felsberg J., Hartmann C., Wiestler B., Wick W., Milde T., Witt O., Lindroth A.M., Schwartzentruber J., Faury D., Fleming A., Zakrzewska M., Liberski P.P., Zakrzewski K., Hauser P., Garami M., Klekner A., Bognar L., Morrissy S., Cavalli F., Taylor M.D., van Sluis P., Koster J., Versteeg R., Volckmann R., Mikkelsen T., Aldape K., Reifenberger G., Collins V.P., Majewski J., Korshunov A., Lichter P., Plass C., Jabado N., Pfister S.M. Hotspot mutations in H3F3A and IDH1 define distinct epigenetic and biological subgroups of glioblastoma. Cancer Cell. 2012;22(4):425–37. doi: 10.1016/j.ccr.2012.08.024.

5. Capper D., Jones D.T.W., Sill M., Hovestadt V., Schrimpf D., Sturm D., Koelsche C., Sahm F., Chavez L., Reuss D.E., Kratz A., Wefers A.K., Huang K., Pajtler K.W., Schweizer L., Stichel D., Olar A., Engel N.W., Lindenberg K., Harter P.N., Braczynski A.K., Plate K.H., Dohmen H., Garvalov B.K., Coras R., Hölsken A., Hewer E., Bewerunge-Hudler M., Schick M., Fischer R., Beschorner R., Schittenhelm J., Staszewski O., Wani K., Varlet P., Pages M., Temming P., Lohmann D., Selt F., Witt H., Milde T., Witt O., Aronica E., Giangaspero F., Rushing E., Scheurlen W., Geisenberger C., Rodriguez F.J., Becker A., Preusser M., Haberler C., Bjerkvig R., Cryan J., Farrell M., Deckert M., Hench J., Frank S., Serrano J., Kannan K., Tsirigos A., Brück W., Hofer S., Brehmer S., Seiz-Rosenhagen M., Hänggi D., Hans V., Rozsnoki S., Hansford J.R., Kohlhof P., Kristensen B.W., Lechner M., Lopes B., Mawrin C., Ketter R., Kulozik A., Khatib Z., Heppner F., Koch A., Jouvet A., Keohane C., Mühleisen H., Mueller W., Pohl U., Prinz M., Benner A., Zapatka M., Gottardo N.G., Driever P.H., Kramm C.M., Müller H.L., Rutkowski S., von Hoff K., Frühwald M.C., Gnekow A., Fleischhack G., Tippelt S., Calaminus G., Monoranu C.M., Perry A., Jones C., Jacques T.S., Radlwimmer B., Gessi M., Pietsch T., Schramm J., Schackert G., Westphal M., Reifenberger G., Wesseling P., Weller M., Collins V.P., Blümcke I., Bendszus M., Debus J., Huang A., Jabado N., Northcott P.A., Paulus W., Gajjar A., Robinson G.W., Taylor M.D., Jaunmuktane Z., Ryzhova M., Platten M., Unterberg A., Wick W., Karajannis M.A., Mittelbronn M., Acker T., Hartmann C., Aldape K., Schüller U., Buslei R., Lichter P., Kool M., Herold-Mende C., Ellison D.W., Hasselblatt M., Snuderl M., Brandner S., Korshunov A., von Deimling A., Pfister S.M. DNA methylation-based classification of central nervous system tumours. Nature. 2018;555(7697):469–74. doi: 10.1038/nature26000.

6. Capper D., Stichel D., Sahm F., Jones D.T.W., Schrimpf D., Sill M., Schmid S., Hovestadt V., Reuss D.E., Koelsche C., Reinhardt A., Wefers A.K., Huang K., Sievers P., Ebrahimi A., Schöler A., Teichmann D., Koch A., Hänggi D., Unterberg A., Platten M., Wick W., Witt O., Milde T., Korshunov A., Pfister S.M., von Deimling A. Practical implementation of DNA methylation and copy-number-based CNS tumor diagnostics: the Heidelberg experience. Acta Neuropathol. 2018;136(2):181–210. doi: 10.1007/s00401-018-1879-y.

7. Рыжова М.В., Галстян С.А., Телышева Е.Н. Значение оценки метилирования ДНК в морфологической диагностике опухолей ЦНС. Архив патологии. 2022;84(3):65–75. doi: 10.17116/patol20228403165.

8. Рыжова М.В., Телышева Е.Н., Шайхаев Е.Г., Старовойтов Д.В., Котельникова А.О., Галстян С.А., Оконечников К.В. Современные диагностические возможности молекулярного исследования опухолей мозга в центре нейрохирургии им. акад. Н.Н. Бурденко. Журнал Вопросы нейрохирургии им. Н.Н. Бурденко. 2021;85(6):98–101. doi: 10.17116/neiro20218506192.

9. Петрова Е.И., Галстян С.А., Телышева Е.Н., Рыжова М.В. Визуализация результатов анализа структуры метилирования ДНК как инструмент контроля качества молекулярной классификации опухолей ЦНС. Российский нейрохирургический журнал им. проф. А.Л. Поленова. 2022;14(4):64–70. doi: 10.56618/20712693_2022_14_4_64.

10. Aryee M.J., Jaffe A.E., Corrada-Bravo H., Ladd-Acosta C., Feinberg A.P., Hansen K.D., Irizarry R.A. Minfi: a flexible and comprehensive Bioconductor package for the analysis of Infinium DNA methylation microarrays. Bioinformatics. 2014;30(10):1363–9. doi: 10.1093/bioinformatics/btu049.

11. Mansell G., Gorrie-Stone T.J., Bao Y., Kumari M., Schalkwyk L.S., Mill J., Hannon E. Guidance for DNA methylation studies: statistical insights from the Illumina EPIC array. BMC Genomics. 2019;20(1):366. doi: 10.1186/s12864-019-5761-7.

12. Bady P., Sciuscio D., Diserens A.C., Bloch J., van den Bent M.J., Marosi C., Dietrich P.Y., Weller M., Mariani L., Heppner F.L., Mcdonald D.R., Lacombe D., Stupp R., Delorenzi M., Hegi M.E. MGMT methylation analysis of glioblastoma on the Infinium methylation BeadChip identifies two distinct CpG regions associated with gene silencing and outcome, yielding a prediction model for comparisons across datasets, tumor grades, and CIMP-status. Acta Neuropathol. 2012;124(4):547–60. doi: 10.1007/s00401-012-1016-2. Erratum in: Acta Neuropathol. 2013;126(1):159.

13. Teschendorff A.E., Breeze C.E., Zheng S.C., Beck S. A comparison of reference-based algorithms for correcting cell-type heterogeneity in Epigenome-Wide Association Studies. BMC Bioinformatics. 2017;18(1):105. doi: 10.1186/s12859-017-1511-5.

14. Grabovska Y., Mackay A., O’Hare P., Crosier S., Finetti M., Schwalbe E.C., Pickles J.C., Fairchild A.R., Avery A., Cockle J., Hill R., Lindsey J., Hicks D., Kristiansen M., Chalker J., Anderson J., Hargrave D., Jacques T.S., Straathof K., Bailey S., Jones C., Clifford S.C., Williamson D. Pediatric pan-central nervous system tumor analysis of immune-cell infiltration identifies correlates of antitumor immunity. Nat Commun. 2020;11(1):4324. doi: 10.1038/s41467-020-18070-y.

15. Chen Z., Hambardzumyan D. Immune Microenvironment in Glioblastoma Subtypes. Front Immunol. 2018;9:1004. doi: 10.3389/fimmu.2018.01004.

16. Mo F., Pellerino A., Soffietti R., Rudà R. Blood-Brain Barrier in Brain Tumors: Biology and Clinical Relevance. Int J Mol Sci. 2021;22(23):12654. doi: 10.3390/ijms222312654.

17. Han S., Ma E., Wang X., Yu C., Dong T., Zhan W., Wei X., Liang G., Feng S. Rescuing defective tumor-infiltrating T-cell proliferation in glioblastoma patients. Oncol Lett. 2016;12(4):2924–9. doi: 10.3892/ol.2016.4944.

18. Zhai L., Ladomersky E., Lauing K.L., Wu M., Genet M., Gritsina G., Győrffy B., Brastianos P.K., Binder D.C., Sosman J.A., Giles F.J., James C.D., Horbinski C., Stupp R., Wainwright D.A. Infiltrating T Cells Increase IDO1 Expression in Glioblastoma and Contribute to Decreased Patient Survival. Clin Cancer Res. 2017;23(21):6650–60. doi: 10.1158/1078-0432.CCR-17-0120.