Pediatric Hematology/Oncology and ImmunopathologyPediatric Hematology/Oncology and ImmunopathologyВопросы гематологии/онкологии и иммунопатологии в педиатрии1726-17082414-9314Fund Doctors, Innovations, Science for Children52910.24287/1726-1708-2021-20-4-69-77ORIGINAL ARTICLESОРИГИНАЛЬНЫЕ СТАТЬИLong-term outcome and surrogate molecular signatures of pediatric patients with diffuse astrocytomasПрогностическое значение суррогатного молекулярного профиля диффузных астроцитом у детейhttps://orcid.org/0000-0002-7134-8923MikhaleuskayaT. M.МихалевскаяТ. М.
Belarus

Head of the Laboratory of molecular studies,

43 Frunzenskaya St., Borovlyany 223053, Minsk region

заведующая лабораторией молекулярногенетических исследований ГУ «Республиканский научнопрактический центр  детской онкологии, гематологии и иммунологии»,

223053, Минский район, д. Боровляны, ул. Фрунзенская, 43

aisiat@tut.byhttps://orcid.org/0000-0002-2604-324XKapuzaD. R.КапузаДарья Романовна
Belarus

43 Frunzenskaya St., Borovlyany 223053, Minsk region

223053, Минский район, д. Боровляны, ул. Фрунзенская, 43

kolodich.darya@mail.ruhttps://orcid.org/0000-0003-0592-7182KonoplyaN. E.Коноплянаталья Евгеньевна
Belarus

 Lesnoy, Minsk region

Минский район, аг. Лесной

nkonoplya@mail.ruhttps://orcid.org/0000-0003-3232-2322BydanovO. I.БыдановОлег Иванович
Belarus

43 Frunzenskaya St., Borovlyany 223053, Minsk region

223053, Минский район, д. Боровляны, ул. Фрунзенская, 43

budanov@oncology.byhttps://orcid.org/0000-0003-0143-1921AleinikovaO. V.АлейниковаОльга Витальевна
Belarus

43 Frunzenskaya St., Borovlyany 223053, Minsk region

223053, Минский район, д. Боровляны, ул. Фрунзенская, 43

aleinikova2004@mail.ruBelarusian Research Center for Pediatric Oncology, Hematology and ImmunologyГУ «Республиканский научно-практический центр детской онкологии, гематологии и иммунологии», Республика БеларусьN.N. Alexandrov National Cancer CentreГУ «Республиканский научно-практический центр онкологии и медицинской радиологии им. Н.Н. Александрова»2212202120469772607202118102021Copyright ©; 2021, «D. Rogachev NMRCPHOI»Copyright ©; 2021, ФГБУ «НМИЦ ДГОИ им. Дмитрия Рогачева» Минздрава России2021«D. Rogachev NMRCPHOI»ФГБУ «НМИЦ ДГОИ им. Дмитрия Рогачева» Минздрава Россииhttps://creativecommons.org/licenses/by/4.0https://hemoncim.com/jour/article/view/529

Diffuse astrocytomas is the major cause of mortality in pediatric neurooncology. Pediatric diffuse astrocytomas are clinically and biologically heterogeneous, they consist of distinct subtypes driven by various molecular events. Our aim was to reveal if the surrogate molecular signatures reflecting molecular alterations underlying diffuse astrocytomas could be of prognostic value. The surrogate molecular signature was determined by IHC with antibodies to IDH1R132H, p53, BRAF V600E, H3K27trimethylated, ATRX and by cytogenetics with identification of deletion CDKN2A and FGFR2 fusion. As a result, we obtained 6 groups of diffuse astrocytomas with different surrogate molecular signatures, which we designated as H3K27mut, ALT, IDH1mut, BRAFmut-PXA, BRAF mut/FGFR2, MYB. A total of 62 patients (29 male, 33 female, mean age 10,6 years, range 0–18 years) were analyzed. The study was approved by the Independent Ethics Committee and the Scientific Council of the Belarusian Research Center for Pediatric Oncology, Hematology and Immunology (Republic of Belarus). These surrogate molecular signatures were associated with significantly different outcomes, i.e. BRAFmut/FGFR2, MYB groups show a significantly good prognosis with 100% overall survival and relapse-free survival of 89 ± 11% and 100%. Groups H3K27mut, ALT, IDH1mut, BRAFmut-PXA display extremely poor outcomes with EFS equal to 0%, 20 ± 17%, 44 ± 17%, 18 ± 12% respectively, and OS equal to 23 ± 19%, 37 ± 20%, 40 ± 17%, 53 ± 19% respectively. The recognition of subtypes of pediatric diffuse astrocytomas based on surrogate molecular signature revealed close correlations with biological parameters and clinical outcomes and may therefore, be predictive of response to standard treatment protocols. 

Диффузные астроцитомы являются основной причиной смертности в детской нейроонкологии. Педиатрические диффузные астроцитомы клинически и биологически неоднородны, они состоят из отдельных подтипов, обусловленных различными молекулярными нарушениями. Нашей целью было выяснить, могут ли суррогатные молекулярные подписи, отражающие молекулярные изменения в диффузных астроцитомах, иметь прогностическую ценность. Для определения суррогатной молекулярной подписи мы использовали иммуногистохимическое исследование с антителами к IDH1R132H, p53, BRAFV600E, H3K27 trimethylated, ATRX и цитогенетическое исследование с выявлением делеции CDKN2A и транслокации FGFR2. В результате мы получили 6 групп диффузных астроцитом с различными суррогатными молекулярными подписями, которые обозначили как H3K27mut, ALT, IDH1mut, BRAFmut-PXA, BRAFmut/FGFR2 и MYB. Всего были проанализированы 62 пациента (29 мальчиков и 33 девочки, возраст больных от 0 до 17 лет, cредний возраст – 10,6 года). Данное исследование одобрено независимым этическим комитетом и утверждено решением ученого совета ГУ «Республиканский научно-практический центр детской онкологии, гематологии и иммунологии» (Республика Беларусь). Выживаемость в группах диффузных астроцитом с разными суррогатными молекулярными подписями значительно отличалась: группы BRAFmut/FGFR2 и MYB имели благоприятный прогноз с общей выживаемостью 100% и безрецидивной выживаемостью 89 ± 11% и 100% соответственно. Группы H3K27mut, ALT, IDH1mut и BRAFmut-PXA характеризовались неблагоприятным течением с бессобытийной выживаемостью 0%, 20 ± 17%, 44 ± 17% и 18 ± 12% соответственно и общей выживаемостью 23 ± 19%, 37 ± 20%, 40 ± 17% и 53 ± 19% соответственно. Определение подтипов педиатрических диффузных астроцитом на основе суррогатной молекулярной подписи тесно коррелирует с биологическими параметрами и клиническими исходами и, следовательно, может быть предиктором ответа на стандартные протоколы лечения. 

brainneurooncologychildrendiffuse gliomasprognosisголовной мозгнейроонкологиядетидиффузные глиомыпрогнозИсследование проведено в рамках государственной научно-технической программы «Разработать и внедрить комплексный метод прогнозирования биологического поведения нейроэпителиальных опухолей у детей, основанный на выявлении молекулярно-генетических маркеров».Faury D., Nantel A., Dunn S.E., Guiot M.-C., Haque T., Hauser P., et al. Molecular profiling identifies prognostic subgroups of pediatric glioblastoma and shows increased YB-1 expression in tumors. J Clin Oncol 2007; 25 (10): 1196–208. DOI: 10.1200/JCO.2006.07.8626Broniscer A., Gajjar A. Supratentorial high-grade astrocytoma and diffuse brainstem glioma: two challenges for the pediatric oncologist. Oncologist 2004; 9 (2): 197–206. DOI: 10.1634/theoncologist.9-2-197Sturm D., Bender S., Jones D.T., Lichter Р., Grill J., Becher O., et al. Paediatric and adult glioblastoma: multiform (epi)genomic culprits emerge. Nat Rev Cancer 2014; 14 (2): 92–107. DOI: 10.1038/nrc3655Sean P., Ferris S.P., Hofmann J., Solomon D.A., Perry A. Characterization of gliomas: from morphology to molecules. Virchows Arch 2017; 471 (2): 257–69. DOI: 10.1007/s00428-017-2181-4Sturm D., Witt H., Hovestadt V., Khuong-Quang D.-A., Jones D.T.W., Konermann С., et al. 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.2012.08.024Korshunov A., Ryzhova M., Hovestadt V., Bender S., Sturm D., Capper D., et al. Integrated analysis of pediatric glioblastoma reveals a subset of biologically favorable tumors with associated molecular prognostic markers. Acta Neuropathol 2015; 129 (5): 669–78. DOI: 10.1007/s00401-015-1405-4Korshunov A., Capper D., Reuss D., Schrimpf D., Ryzhova M., Hovestadt V., et al. Histologically distinct neuroepithelial tumors with histone 3 G34 mutation are molecularly similar and comprise a single nosologic entity. Acta Neuropathol 2016; 131 (1): 137–46. DOI: 10.1007/s00401-015-1493-1Lee J., Solomon D.A., Tihan T. The Role of Histone Modifications and Telomere Alterations in the Pathogenesis of Diffuse Gliomas in Adults and Children. J Neurooncol 2017; 132 (1): 1–11. DOI: 10.1007/s11060-016-2349-9Alexandrescu S., Korshunov A., Lai S.H., Dabiri S., Patil S., Li R., et al. Epithelioid glioblastomas and anaplastic epithelioid pleomorphic xanthoastrocytomas – same entity or first cousins? Brain Pathol 2016; 26: 215–23. DOI: 10.1111/bpa.12295Kleinschmidt-DeMasters B.K., Aisner D.L., Birks D.K., Foreman N.K. Epithelioid GBMs show a high percentage of BRAFV600E mutation. Am J Surg Pathol 2013; 37: 685–98. DOI: 10.1097/PAS.0b013e31827f9c5eHuillard E., Hashizume R., Phillips J.J., Griveau А., Ihrie R.A., Yasuyuki А., et al. Cooperative interactions of BRAFV600E kinase and CDKN2A locus deficiency in pediatric malignant astrocytoma as a basis for rational therapy. Proc Natl Acad Sci USA 2012; 109 (22): 8710–5. DOI: 10.1073/pnas.1117255109Huse J.T., Snuderl M., Jones D.T.W., Brathwaite C.D. Polymorphous lowgrade neuroepithelial tumor of the young (PLNTY): an epileptogenic neoplasm with oligodendroglioma-like components, aberrant CD34 expression, and genetic alterations involving the MAP kinase pathway. Acta Neuropathol 2017; 133 (3): 417–29. DOI: 10.1007/s00401-016-1639-9Noushmehr H., Weisenberger D.J., Diefes K., Phillips H.S., Pujara K., Berman B.P., et al. Identification of a CpG island methylator phenotype that defines a distinct subgroup of glioma. Cancer Cell 2010; 17 (5): 510–22. DOI: 10.1016/j.ccr.2010.03.017Killela P.J., Reitman Z.J., Jiao Y., Bettegowda C., Agrawal N., Diaz L.A. Jr, et al. 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 USA 2013; 110: 6021– 6. DOI: 10.1073/pnas.1303607110Wefers A.K., Stichel D., Schrimpf D., Coras R., Pages M., Tauziède-Espariat А., et al. Isomorphic diffuse glioma is a morphologically and molecularly distinct tumour entity with recurrent gene fusions of MYBL1 or MYB and a benign disease course. Acta Neuropathol 2020; 139 (1): 193–209. DOI: 10.1007/s00401-019-02078-wMiyata H., Ryufuku M., Kubota Y., Ochiai T., Niimura K., Hori T. Adult-onset angiocentric glioma of epithelioid cell-predominant type of the mesial temporal lobe suggestive of a rare but distinct clinicopathological subset within a spectrum of angiocentric cortical ependymal tumors. Neuropathology 2012; 32 (5): 479–91. DOI: 10.1111/j.1440-1789.2011.01278.xWu G., Broniscer A., McEachron T.A., Lu C., Paugh B.S., Becksfort J., et al. Somatic histone H3 alterations in pediatric diffuse intrinsic pontine gliomas and non-brainstem glioblastomas. Nat Genet 2012; 44: 251–3. DOI: 10.1038/ng.1102Behjati S., Tarpey P.S., Presneau N., Scheipl S., Pillay N., Van Loo P., et al. Distinct H3F3A and H3F3B driver mutations define chondroblastoma and giant cell tumor of bone. Nat Genet 2013; 45: 1479–82. DOI: 10.1038/ng.2814Bender S., Tang Y., Lindroth A.M., Hovestadt V., Jones D.T., Kool M., et al. Reduced H3K27me3 and DNA hypomethylation are major drivers of gene expression in K27M mutant pediatric high-grade gliomas. Cancer Cell 2013; 24: 660–72. DOI: 10.1016/j.ccr.2013.10.006Karremann M., Gielen G.H., Hoffmann M., Wiese M., Colditz N., Warmuth-Metz M., et al. Diffuse high-grade gliomas with H3 K27M mutations carry a dismal prognosis independent of tumor location. Neuro Oncol 2018; 20 (1): 123–31. DOI: 10.1093/neuonc/nox149Khuong-Quang D.-A., Buczkowicz P., Rakopoulos P. K27M mutation in histone H3.3 defines clinically and biologically distinct subgroups of pediatric diffuse intrinsic pontine gliomas. Acta Neuropathol 2012; 124: 439–47. DOI: 10.1007/s00401-012-0998-0Fontebasso A.M., Papillon-Cavanagh S., Schwartzentruber J. Recurrent somatic mutations in ACVR1 in pediatric midline high-grade astrocytoma. Nat Genet 2014; 46: 462–6. DOI: 10.1038/ng.2950Wu G., Diaz A.K., Paugh B.S. St. Jude Children’s Research Hospital-Washington University Pediatric Cancer Genome Project, The genomic landscape of diffuse intrinsic pontine glioma and pediatric non-brainstem high-grade glioma. Nat Genet 2014; 46: 444–50. DOI: 10.1038/ng.2938Schwartzentruber J., Korshunov A., Liu X.-Y., Jones D.T.W., Pfaff E., Jacob K., et al. Driver mutations in histone H3.3 and chromatin remodelling genes in paediatric glioblastoma. Nature 2012; 482: 226–231. DOI: 10.1038/nature10833 25. Szenker E., Ray-Gallet D., Almouzni G. The double face of the histone variant H3.3. Cell Res 2011; 21: 421– 34. DOI: 10.1038/cr.2011.14Pathak P., Jha P., Purkait S., Sharma V., Suri V., Sharma M.C., et al. Altered global histone-trimethylation code and H3F3A-ATRX mutation in pediatric GBM. J Neurooncol 2015; 121 (3): 489–97. DOI: 10.1007/s11060-014-1675-zGerges N., Fontebasso A.M., Albrecht S., Faury D., Jabado N. Pediatric high-grade astrocytomas: a distinct neuro-oncological paradigm. Genome Med 2013; 5 (7): 66. DOI: 10.1186/gm470Brat D.J., Verhaak R.G., Aldape K.D., Yung W.K., Salama S.R., Cooper L.A., et al. Cancer Genome Atlas Research Network. Comprehensive, Integrative Genomic Analysis of Diffuse Lower-Grade Gliomas. N Engl J Med 2015; 372 (26): 2481–98. DOI: 10.1056/NEJMoa1402121Broniscer A., Tatevossian R.G., Sabin N.D., Klimo P. Jr, Dalton J., Lee R., et al. Clinical, radiological, histological and molecular characteristics of paediatric epithelioid glioblastoma. Neuropathol Appl Neurobiol 2014; 40 (3): 327–36. DOI: 10.1111/nan.12093Korshunov A., Chavez L., Sharma T., Ryzhova M., Schrim D. Epithelioid glioblastomas stratify into established diagnostic subsets upon integrated molecular analysis. Brain Pathol 2018; 28 (5): 656–62. DOI: 10.1111/bpa.12566Pollack I.F., Hamilton R., Sobol R.W., Nikiforova M.N., Lyons-Weiler M.A., LaFramboise W.A., et al. IDH1 mutations are common in malignant gliomas arising in adolescents: a report from the Children’s Oncology Group. Childs Nerv Syst 2011; 27 (1): 87–94. DOI: 10.1007/s00381-010-1264-1Hasselblatt M., Jaber M., Reuss D., Grauer O., Bibo A., Terwey S., et al. Diffuse Astrocytoma, IDH-Wildtype: A Dissolving Diagnosis. J Neuropathol Exp Neurol 2018; 77 (6): 422– 5. DOI: 10.1093/jnen/nly012Ramkissoon L.A., Horowitz P.M., Craig J.M., Ramkissoon S.H., Rich B.E., Schumacher S.E., et al. Genomic analysis of diffuse pediatric low-grade gliomas identifies recurrent oncogenic truncating rearrangements in the transcription factor MYBL1. Proc Natl Acad Sci USA 2011; 110 (20): 8188–93.Ramkissoon S.H., Bandopadhayay P., Hwang J., Ramkissoon L.A., Greenwald N.F., Schumacher S.E., et al. Clinical targeted exome-based sequencing in combination with genome-wide copy number profiling: precision medicine analysis of 203 pediatric brain tumors. Neuro Oncol 2017; 19 (7): 986–96. DOI: 10.1093/neuonc/now294Chiang J., Harreld J.H., Tinkle C.L., Moreira D.C., Li X., Acharya S., et al. A single-center study of the clinicopathologic correlates of gliomas with a MYB or MYBL1 alteration. Acta Neuropathol 2019; 138 (6): 1091–2. DOI: 10.1007/s00401-019-02081-1