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Molecular genetics of paediatric versus adult brain tumours

Author(s): Pereira, Marta Sofia Carvalho Ribeiro Viana cv logo 1

Date: 2011

Persistent ID: http://hdl.handle.net/1822/12493

Origin: RepositóriUM - Universidade do Minho

Subject(s): 616.831-006; 577.2


Description
Tese de doutoramento em Ciências da Saúde (especialidade de Ciências da Saúde) Brain tumours are the leading cause of cancer-­‐related death in paediatric patients and are responsible for the greater part of the cancer-­‐related years of life lost across all age groups. The more malignant histologies are the major contributors to the high-­‐rates of mortality and morbidity of brain tumours. In the present thesis we focused our studies on high-­‐grade gliomas and medulloblastomas, the most common malignant brain tumours of adults and childhood patients, respectively. Childhood and adult patients share most of the different brain tumours’ histological types, despite a large variation in frequency across specific age groups. Nevertheless, there is increasing evidence that, despite being histologically similar, childhood and adult tumours have key clinical and molecular differences. The work summarized in this thesis aims to disclose molecular mechanisms particular to paediatric and adult high-­‐grade gliomas and medulloblastomas, attempting to better understand the biology of age-­‐specific, histologically identical, tumours. Brain tumours are characterized by multiple genetic alterations affecting receptor tyrosine kinase (RTK) pathways. As the EGFR RTK pathway is one of the most important signalling networks in high-­‐grade gliomas, we aimed to study EGFR molecular aberrations involved in protein activation, potentially relevant for tumour’s response to EGFR-­‐targeted therapy. The role of EGFR in adult high-­‐grade gliomas is well-­‐characterized, and in the present thesis we studied a unique series of Portuguese patients, aiming to understand whether the EGFR molecular alterations of these patients were in line with other populations in terms of potential biomarkers of EGFR-­‐targeted therapy. On the other hand, EGFR is thought to be less significant in childhood tumours, although there is limited published data. Accordingly, we aimed to study the frequency and role of EGFR molecular alterations in paediatric high-­‐grade gliomas, aiming to evaluate the presence of molecular signatures of response to existing drugs in these patients. We confirmed that EGFR represents one of the most frequently altered molecules in high-­‐grade glioma, particularly in adult glioblastoma, and that it is also true for Portuguese patients. In addition some paediatric tumours, particularly anaplastic oligodendrogliomas, frequently presented EGFR aberrations and therefore are also potential candidates for EGFR-­‐targeted therapy. Microsatellite instability (MSI) frequency in brain tumours remains a controversial research topic, and there is a lack of clarity in the published literature. In this context, we aimed to study MSI in high-­‐grade gliomas and medulloblastoma from adult and paediatric patients and identify MSI target genes potentially involved in MSI-­‐related tumorigenesis. Our findings show the presence of MSI in a fraction of medulloblastoma and high-­‐grade gliomas. Age-­‐specific differences in MSI frequency were not present in medulloblastoma, however MSI was significantly more frequent in paediatric high-­‐grade gliomas than in adults tumours. Moreover MSI-­‐positivity was associated with a stable genomic profile. Overall, of the 18 MSI target-­‐genes studied, only three were mutated, all in paediatric in MSI tumours, MBD4 in one medulloblastoma, and MSH6 and DNAPKcs in high-­‐grade glioma As we failed to find the MMR alteration responsible for the MSI phenotype, further research is critical to clarify this topic. Nevertheless, our studies provided evidence for a potential novel molecular pathway in a proportion of medulloblastoma and paediatric high-­‐grade gliomas, associated with the presence of MSI. Overall, the work summarized in this thesis contributed to the knowledge of the molecular mechanisms involved in the development of childhood and adult brain tumours, and confirms that, despite being histologically indistinguishable, these tumours can be molecularly distinctive. Os tumores cerebrais são a principal causa de morte por cancro em crianças, sendo também os principais responsáveis na diminuição de anos de vida em doentes oncológicos de todas as faixas etárias. Os tumores de maior malignidade sãos que mais contribuem para as altas taxas de mortalidade e morbilidade características dos tumores cerebrais. Nesta tese, centramos os nossos estudos em gliomas de alto grau e meduloblastomas, os tumores cerebrais malignos mais frequentes em doentes adultos e pediátricos, respectivamente. Apesar dos diversos tipos histológicos de tumores cerebrais serem comuns a doentes de diferentes idades, existe uma significativa diferença na frequência com que ocorrem em adultos e crianças. Além disso, há cada vez mais indícios de que, tumores histologicamente semelhantes, apresentam diferenças fundamentais a nível clínico e molecular, dependendo da idade dos doentes. Os tumores cerebrais são caracterizados por diversas alterações genéticas que afectam os receptores de tirosina cinase (RTK). Sendo a via de sinalização do RTK EGFR uma das mais importantes em gliomas de alto grau, estudámos alterações moleculares envolvidas na sua activação e potencialmente importantes na resposta tumoral à terapia dirigida. O papel desta molécula em gliomas de alto grau de doentes adultos tem sido amplamente descrito, pelo que avaliámos uma série de tumores de doentes Portugueses adultos. Neste trabalho pretendemos perceber se as alterações de EGFR nos tumores Portugueses se assemelham às descritas noutras populações, de forma a avaliar o seu potencial papel como biomarcador de terapia dirigida ao EGFR. Por outro lado, , apesar da escassez de dados publicados, pensa-­‐se que a importância do EGFR em tumores pediátricos seja limitada. Para melhor esclarecer este assunto, estudámos a presença de alterações moleculares do EGFR em gliomas pediátricos de alto grau, com o objectivo de avaliar quais os potenciais biomarcadores na resposta a fármacos anti-­‐EGFR. Confirmámos que o EGFR é uma das moléculas mais frequentemente alteradas em gliomas de alto grau, particularmente em tumores adultos, sendo isto também verdade para os doentes Portugueses. Igualmente os tumores pediátricos, em particular, os oligodendrogliomas anaplásicos, apresentam alterações nesta molécula e consequentemente, são também potenciais candidatos ao uso de fármacos anti-­‐EGFR. A ocorrência de instabilidade de microssatélites (MSI) em tumores cerebrais é um tópico de investigação controverso, sendo a literatura existente insuficiente para a esclarecer este assunto. Neste contexto, estudámos a presença de MSI em gliomas de alto grau e meduloblastomas de doentes adultos e pediátricos, assim como os genes-­‐alvo potencialmente envolvidos na tumorigénese relacionada com MSI. Os nossos resultados demonstram a presença de MSI numa fracção de meduloblastomas e gliomas de alto grau. Em meduloblastomas não se observaram variações na presença de MSI em doentes de diferentes idades, no entanto em gliomas de alto grau, a frequência de MSI é estatisticamente mais elevada nos tumores pediátricos . Além disso, em gliomas, a presença de MSI foi associada a um perfil genómico estável. Dos mais de 18 genes-­‐alvo analisados, foram encontradas mutações apenas em três e somente em tumores pediátricos: MBD4 num meduloblastoma e MSH6 e DNAPKcs em gliomas de alto grau. . O estudo das moléculas de “mismatch repair” não clarificou qual o seu papel no fenótipo de MSI, observado nestes doentes. No entanto, os nossos estudos evidenciam a presença de uma potencial nova via molecular em alguns meduloblastomas e gliomas de alto grau associada à presença de MSI. Concluindo, o trabalho resumido nesta tese, contribuiu para o conhecimento das mecanismos molecular envolvidos no desenvolvimento de tumores cerebrais pediátricos e adultos, e confirma que apesar de histologicamente semelhantes, podem ser molecularmente distintos.
Document Type Doctoral Thesis
Language English
Advisor(s) Reis, R. M.; Jones, C.
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