IDH, un nuovo biomarker per i gliomi

La Diatech Pharmacogenetics è lieta di annunciare l’uscita del kit “IDH 1/2 status” (cod. UP045), che consente di determinare le principali varianti dei geni IDH1 e IDH2.

La famiglia delle Isocitrato deidrogenasi nelle cellule umane è rappresentata da tre diverse isoforme: IDH1, IDH2 e IDH3. Tutti e tre questi enzimi catalizzano la stessa reazione: la decarbossilazione ossidativa dell’isocitrato con produzione di ?-ketoglutarato (?-KG). IDH1 è localizzato nel citoplasma e nei perossisomi, mentre IDH2 e IDH3 si trovano nei mitocondri. IDH1 e IDH2 usano NADP+, mentre IDH3 usa NAD+, come accettore di elettroni, per produrre NADPH e NADH rispettivamente. Il NADPH è coinvolto in molti processi cellulari quali la difesa nei confronti degli stress ossidativi e la biosintesi di acidi grassi e di colesterolo. Dal momento che la divisione cellulare richiede sia la riduzione dello stress ossidativo che l’aumento della sintesi di acidi grassi, NADPH rappresenta un metabolita importante per la proliferazione sia delle cellule normali che di quelle tumorali.

A tutt’oggi solo i geni IDH1 e IDH2 sono stati trovati mutati nei tumori umani. IDH1 e, meno frequentemente, IDH2 sono mutati in oltre il 75% dei gliomi di secondo e terzo grado e dei glioblastomi secondari, in circa il 20% delle leucemie mieloidi acute (solo i sottotipi citogeneticamente normali), nel carcinoma tiroideo (16%), nel tumore cartilagineo (75%), nel colangiocarcinoma intraepatico (10-23%) e occasionalmente nel tumore della prostata, nella leucemia linfoblastica acuta delle cellule B e nel paraganglioma.

Le mutazioni di IDH1 e IDH2 sono prevalentemente somatiche e si trovano sempre nello stato eterozigote. Nella quasi totalità dei casi esse sono mutualmente esclusive e sono rappresentate dalla sostituzione di un singolo aminoacido, l’arginina in posizione 132 di IDH1, o l’esatto analogo residuo R172 di IDH2. La localizzazione di entrambi questi aminoacidi nei siti attivi dei rispettivi enzimi suggerisce un impatto diretto delle mutazioni sulle proprietà catalitiche di IDH1 e IDH2.

Infatti le mutazioni di IDH1 e IDH2 determinano da un lato la perdita della normale attività catalitica nella decarbossilazione ossidativa dell’isocitrato in ?-ketoglutarato e NADPH e dall’altro l’acquisizione di una nuova funzione: la capacità di catalizzare la riduzione NADPH-dipendente di ?-KG in 2-idrossiglutarato (2-HG). Se da un lato l’accumulo di 2-HG può avere un effetto tossico sulle cellule mutate per IDH1/2, dall’altro sembrerebbe promuovere l’angiogenesi nel tumore mediante stabilizzazione delle proteine (HIF1?) attivanti la trascrizione di geni coinvolti nell’angiogenesi, nella sopravvivenza cellulare, nel metabolismo del glucosio e nell’invasione. Inoltre, l’inibizione delle demetilasi istoniche da parte di 2-HG, insieme alla riduzione di ?-KG, concorrerebbe all’alterazione dei pattern di metilazione con conseguente variazione dell’espressione di oncogeni, geni oncosoppressori e altri componenti chiave di pathway metabolici e di trasduzione del segnale. Difatti la presenza di mutazioni in IDH1 e IDH2 è fortemente associata all’upregolazione di HIF1? e all’ipermetilazione del promotore del gene di riparo del DNA MGMT.

Le mutazioni di IDH1 e IDH2 sono molto utili per la diagnosi differenziale dei gliomi, i tumori cerebrali più comuni, la cui classificazione istologica, affatto banale, è influenzata dalla variabilità tra osservatori. L’assenza delle mutazioni negli astrocitomi pilocitici e negli ependimomi permette di distinguere questi gliomi dagli astrocitomi diffusi, laddove la categorizzazione di queste lesioni basata esclusivamente su criteri istopatologici potrebbe risultare difficile.

L’analisi mutazionale di IDH1/2 può essere usata anche per discriminare tra glioblastomi primari e secondari, che dal punto di vista istopatologico non sono distinguibili, ma dal punto di vista clinico rappresentano due sottotipi distinti di glioma di grado IV, che si sviluppano con modalità diverse e mostrano prognosi differenti.

Le mutazioni di IDH1/2 facilitano la distinzione anche degli oligodendrogliomi dai tumori neuroepiteliali disembrioplastici, morfologicamente simili, dei gliomi infiltranti da gliosi reattive non neoplastiche o altre neoplasie non infiltranti come i gangliogliomi.

Tutti gli studi inerenti i biomarker nei gliomi hanno confermato, oltre al valore diagnostico delle mutazioni di IDH1 e IDH2, anche quello prognostico. Tutti i pazienti con IDH1 o IDH2 mutato, infatti, hanno mostrato una maggiore sopravvivenza rispetto ai pazienti con IDH wild-type, probabilmente a causa della sensibilizzazione delle cellule di glioma alla chemio o alla radioterapia generata dalla riduzione dei pool intracellulari di NADPH. Pertanto la presenza delle mutazioni IDH1/2 può essere considerata come il principale fattore prognostico favorevole per la sopravvivenza nei gliomi, soprattutto quelli di IV grado, di importanza pari a quella della metilazione del promotore di MGMT.

Sul valore predittivo delle mutazioni di IDH, invece, i pareri degli studiosi sono ancora piuttosto discordanti, sebbene sembra prevalere la concezione che tali alterazioni genetiche siano positivamente associate ad un tasso di risposta migliore e ad una sopravvivenza libera da progressione più lunga nei pazienti con glioblastoma secondario o con gliomi a basso grado trattati con temozolomide, soprattutto quando il promotore di MGMT è ipermetilato.

Ad ogni modo le mutazioni di IDH1 e IDH2 rappresentano un valido biomarker complementare all’analisi di metilazione di MGMT per la diagnosi differenziale dei gliomi ed una loro classificazione più fine e oggettiva, per una predizione della prognosi più puntuale e per la stratificazione dei pazienti nei trial clinici riguardanti sia farmaci antitumorali già in uso come il temozolomide, o i trattamenti capaci di invertire lo stato di metilazione del DNA, sia i nuovi chemioterapici che saranno in grado di inibire selettivamente il 2-HG o le deidrogenasi mutate.

Il test “IDH 1/2 status” permette di identificare, mediante Pyrosequencing, le principali mutazioni somatiche del gene IDH1: R132H, R132L, R132C, R132G, R132S, e del gene IDH2: R172M, R172T, R172K, R172W, R172G, R172S.

L’utilizzo combinato del kit “IDH 1/2 status” (cod. UP045) per l’analisi mutazionale di IDH1 e IDH2 e del kit “MGMT plus®” (cod. UP050) per l’analisi del grado di metilazione di MGMT permette di ottenere importanti indicazioni sulla diagnosi e sulla prognosi del glioma.

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2017-08-29T09:12:24+00:00