Biopsja i badania molekularne w diagnostyce guzów mózgu u dzieci

Biopsja i badania molekularne stanowią fundamentalny element współczesnej diagnostyki nowotworów mózgu u dzieci, umożliwiając precyzyjne określenie typu guza, jego charakterystyk biologicznych i potencjalnej agresywności. Pomimo wielu postępów w technikach obrazowania, badanie histologiczne nadal jest uważane za złoty standard diagnozy guzów OUN¹. Diagnostyka większości pediatrycznych guzów mózgu musi być potwierdzona poprzez histopatologię i biologię molekularną, osiąganą przez biopsję chirurgiczną lub resekcję².

Znaczenie biopsji w diagnostyce

Biopsja to procedura polegająca na usunięciu próbki tkanki do badania w laboratorium. W przypadku pediatrycznych guzów mózgu próbka jest najczęściej pobierana podczas operacji usunięcia guza³. Próbka trafia do laboratorium, gdzie testy mogą pokazać, czy komórki są nowotworowe i jak szybko się rozmnażają. Specjalne testy mogą badać DNA komórek guza.

W większości przypadków biopsja jest jedynym sposobem, aby na pewno wiedzieć, czy guz jest nowotworem czy nie. To także jedyny sposób, aby dokładnie wiedzieć, jaki to typ guza⁴. Biopsja może być wykonana podczas operacji usunięcia guza lub jako pośredni krok, jeśli chirurgiczne usunięcie nie jest możliwe ze względu na lokalizację lub stan zdrowia pacjenta⁵.

Typy biopsji

Istnieją dwa główne sposoby wykonania biopsji guzów mózgu u dzieci: biopsja igłowa i biopsja otwarta. Każda ma swoje zalety i ryzyko, szczególnie u dzieci⁶. Kraniotomia może być wykonana w celu przeprowadzenia biopsji guza mózgu. Podczas tej operacji lekarz otwiera czaszkę, aby usunąć jak najwięcej guza⁷.

Jeśli guz znajduje się w miejscu, które utrudnia jego usunięcie, może być wykonany inny typ biopsji, zwany biopsją stereotaktyczną. W przypadku tej biopsji neurochirurg wywierci małe otworki w czaszce i wprowadzi pustą igłę do mózgu, aby usunąć mały kawałek guza⁷. Igła jest ostrożnie prowadzona do guza za pomocą testu obrazowego, takiego jak MRI lub skan CT.

Badanie histopatologiczne

Próbki biopsji są następnie wysyłane do patologa, który specjalizuje się w diagnozie chorób za pomocą testów laboratoryjnych. Patolog przygląda się im pod mikroskopem (i może wykonać inne testy laboratoryjne), aby określić, czy guz jest łagodny czy złośliwy (nowotworowy) i dokładnie jaki to typ guza⁹.

Ocena histologiczna pozostaje krytycznym składnikiem w opracowaniu guzów OUN¹⁰. Diagnoza histologiczna i stopniowanie są zazwyczaj oparte na analizie przekrojów barwionych H&E, często w połączeniu z pomocniczymi barwieniami immunohistochemicznymi. Po chirurgicznym usunięciu próbki tkanki z guza dziecka, neuropatolog z doświadczeniem w nowotworach mózgu bada ją pod mikroskopem¹¹.

Testy molekularne i genetyczne

Testowanie molekularne jest kluczowym składnikiem zintegrowanej diagnozy i ogólnej charakterystyki wielu guzów OUN¹. Zaawansowane testy genetyczne, w tym MSK-IMPACT i Archer FusionPlex, pozwalają na znalezienie mutacji genetycznych i innych zmian, które mogą powodować raka. Mogą one dostarczyć wiele informacji ważnych dla diagnozy, rokowania i leczenia¹².

Testy genetyczne pomagają dowiedzieć się więcej o tym, jak dziedziczne cechy mogłyby wpłynąć na ryzyko raka u dziecka¹³. Narzędzia takie jak NanoString Digital Molecular Barcoding System pozwalają na badanie unikalnych charakterystyk molekularnych guza dziecka. Pomaga to dostosować leczenie guzów mózgu do ich specyficznych potrzeb¹⁴.

Lekarz może zlecić testy w celu poszukiwania zmian genów w próbce guza mózgu dziecka. Nazywają te zmiany biomarkerami. Może to pomóc im uzyskać więcej informacji o typie guza mózgu, określić, jak szybko guz mózgu może rosnąć, oraz określić, jak prawdopodobne jest, że guz mózgu będzie reagował na leczenie¹⁵.

Diagnostyka zintegrowana WHO

Diagnostyka zintegrowana została zaprojektowana w celu włączenia wielu krytycznych typów danych (typ guza, istotne informacje molekularne i stopień zaawansowania guza) w jedną, liniową diagnozę¹. Pediatryczne guzy OUN, w szczególności, w dużym stopniu polegają na integracji danych molekularnych z cechami histologicznymi, klinicznymi i radiograficznymi w celu osiągnięcia najdokładniejszej diagnozy¹⁰.

Formułowanie zintegrowanej diagnozy powinno uwzględniać wszystkie istotne informacje kliniczne, radiograficzne, histologiczne, immunohistochemiczne i molekularne¹. Diagnoza guzów OUN powinna uwzględniać lokalizację guza. Zintegrowana diagnoza stała się centralnym elementem klasyfikacji WHO guzów OUN.

Klasyfikacja i stopniowanie guzów

Światowa Organizacja Zdrowia (WHO) opracowała system stopniowania w celu wskazania złośliwości lub łagodności guza na podstawie jego cech histologicznych pod mikroskopem¹⁶. WHO stopniuje guzy na podstawie tego, jak komórki nowotworowe wyglądają pod mikroskopem i jak szybko guz prawdopodobnie będzie rósł i rozprzestrzeniał się⁸.

Guzy mózgu są kategoryzowane lub stopniowane w skali od I do IV, gdzie I oznacza niski stopień (wolno rosnący), a IV oznacza wysoki stopień (szybko rosnący)¹⁷. Lekarze oceniają również stopień komórek nowotworowych. Jest to miara tego, jak szybko komórki prawdopodobnie będą rosły i rozprzestrzeniały się¹⁸.

Specjalistyczne testy dodatkowe

Badania krwi mogą sprawdzić ogólne zdrowie dziecka, w tym jak dobrze działają wątroba i nerki. Jeśli lekarz dziecka myśli, że mogą mieć wydzielający guz zarodkowy, będą mieli badania krwi w celu sprawdzenia określonych poziomów hormonów. Są one znane jako markery nowotworowe¹⁵.

Lekarze mogą użyć następujących typów badań komórek i tkanek, aby pomóc w diagnozie guzów mózgu i rdzenia kręgowego u dzieci¹⁹. Nakłucie lędźwiowe usuwa małą ilość płynu mózgowo-rdzeniowego z kręgosłupa, aby zbadać go pod mikroskopem. Może być wykonane jako część stopniowania, aby sprawdzić, czy guz mózgu rozprzestrzenił się do płynu mózgowo-rdzeniowego.

Wyzwania diagnostyczne

Niektóre guzy mózgu mogą być diagnozowane bez biopsji w oparciu o typowe objawy MRI w połączeniu z prezentacją kliniczną. Diagnoza DIPG oparta na cechach radiologicznych i klinicznych jest uważana przez większość za wystarczającą i obecny standard opieki²⁰. Cechy obrazowe wspierające DIPG, zgodnie z typowymi objawami klinicznymi, są uważane za wystarczające do diagnozowania DIPG i rozpoczęcia leczenia empirycznego.

Jednak biopsja jest coraz częściej wskazana, gdy podejrzewa się agresywne lub transformowane zachowanie guza, skupiając się nie tylko na histologicznym potwierdzeniu typu guza i jego stopnia histologicznego, ale także na zmianach genetycznych, takich jak ATRX, CDKN2A i TP53, sugerujących transformowane lub wyższe stopnie guzów²¹.

Przyszłość diagnostyki molekularnej

Zespół badawczy zidentyfikował, jak cztery różne grupy medulloblastoma miały specyficzny profil oparty na ich indywidualnym metabolizmie. Pobierając próbki komórek z 86 guzów, test laboratoryjny został użyty do dokładnej identyfikacji markerów metabolicznych, w tym chemikaliów specyficznych dla różnych grup guzów²².

Badania mogą utorować drogę do wykorzystania skanowania MRI w połączeniu z uczeniem maszynowym do oceny medulloblastomas pod kątem ich „charakterystycznych” profili metabolicznych bez konieczności inwazyjnej biopsji i mogą szybko skrócić obecny 3-4 tygodniowy okres oczekiwania od prezentacji do pełnej diagnozy²². Rozwój szybszych, mniej inwazyjnych sposobów dokładnej diagnozy różnych typów medulloblastoma jest kluczowym krokiem w poprawie wyników dla młodych pacjentów.