Open Access

Tabea Isabelle Hartung

• Epigenetische Subgruppen diffuser Gliome zeichnen sich durch ein differentielles DNA-Methylierungsmuster und genetische Signaturen aus. Sie werden durch ein unterschiedliches Tumormikromilieu und charakteristische Copy Number Variationen gekennzeichnet. Darüber hinaus gewinnt die DNAmethylierungsbasierte Klassifikation zunehmend an Relevanz in der neuropathologischen Diagnostik und molekulare Marker, wie die IDH-Mutation oder der MGMT-Promotor-Methylierungsstatus, sind von wachsendem therapeutischen Interesse. Die prognostische Relevanz DNA-methylierungsbasierter Subgruppen des Glioblastoms, IDH-Wildtyp ist bislang weitgehend unerforscht, was die Grundlage der vorliegenden Arbeit darstellt. Es wurden epigenetische und genetische Signaturen von n=500 Tumorproben mit klinischen Parametern, wie dem Gesamtüberleben, dem progressionsfreien Überleben oder dem Resektionsausmaß, in Beziehung gesetzt. Globale DNAMethylierungsdaten, die im Zeitraum von Januar 2017 bis Juli 2021 im Rahmen der neuropathologischen Diagnostik durch die 850k-Methylierungsanalyse generiert wurden, wurden bioinformatisch aufgearbeitet und analysiert. Die zelluläre Zusammensetzung der Tumorproben wurde sowohl mithilfe von in silico-Dekonvolutionen als auch anhand von immunhistochemischen Färbungen an FFPEGewebe untersucht. Die drei etablierten epigenetischen Subgruppen des Glioblastoms RTK 1, RTK 2 und mesenchymal zeigten keinen signifikanten Unterschied hinsichtlich des Gesamtüberlebens. Das Resektionsausmaß war positiv mit dem Überleben assoziiert. Der MGMT-Promotorstatus war in der untersuchten Kohorte insbesondere bei der epigenetischen Subgruppe mesenchymal von prognostischer Relevanz. Es konnte ein Zusammenhang zwischen dem Vorliegen von Copy Number-Variationen und einem differentiellen Tumormikromilieu gezeigt werden. Im Besonderen ging das Auftreten einer EGFR-Amplifikation oder einer PTEN-Deletion mit einem geringeren Anteil an Immunzellen (LUMPs und CD14-positiven Zellen) und einem größeren Anteil an Cancer Cells einher. Darüber hinaus zeigte das Tumormikromilieu eine prognostische Relevanz. Endothelzellen waren in der GBM,-IDH-Wildtyp-Kohorte positiv mit dem Gesamtüberleben assoziiert, während CD14-positive Zellen, CD4-Effektor-Zellen, Fibroblasten und LUMPs negativ mit dem progressionsfreien Überleben assoziiert waren. Innerhalb der Subgruppe RTK 2 konnte ein Überlebensnachteil für Patienten mit einem höheren Anteil an CD14-positiven Zellen beobachtet werden. Interessanterweise konnten bei den reinen und gemischten epigenetischen Subgruppen Unterschiede hinsichtlich des klinischen Verlaufes, der zellulären Zusammensetzung sowie der Copy Number-Variationen beobachtet werden. Diesbezüglich wurde sich im Besonderen auf die Besonderheiten der reinen Subgruppen und die Bedeutung der Koexistenz der Subgruppen mesenchymal und RTK 2 fokussiert. Die Analyse der reinen epigenetischen Subgruppen zeigte ein differentielles Gesamtüberleben, allerdings ohne Signifikanz zu erreichen. Bei den gemischten epigenetischen Subgruppen wurde ein positiver prognostischer Effekt der Subgruppe mesenchymal und ein negativer prognostischer Effekt der Subgruppe RTK 2, sowohl auf das Gesamt- als auch auf das progressionsfreie Überleben, beschrieben. Die gemischten Subgruppen wiesen Charakteristika (CNV und zelluläre Zusammensetzung) der beteiligten reinen Subgruppen auf. Insbesondere die Subklassen RTK 2 und mesenchymal traten gehäuft gemeinsam auf, unterschieden sich jedoch deutlich hinsichtlich CNV und Tumormikromilieus. Dies stellt das Bestreben eines genaueren Verständnisses der molekularen Pathogenese des Glioblastoms und seiner epigenetischen Subgruppen in den Fokus.
• Epigenetic subgroups of diffuse gliomas are characterised by differential DNA methylation patterns and genetic signatures. They are described by a different tumour microenvironment and characteristic copy number variations. In addition, DNA methylation-based classification gains increasing relevance to neuropathological diagnostics and molecular markers, such as IDH mutation or MGMT promoter methylation status, which are of a certain therapeutic interest. To this day, the prognostic relevance of methylation-based subgroups of glioblastoma, IDH wild-type is largely unexplored, which provides the basis of this thesis. Epigenetic and genetic signatures of n=500 tumor samples were correlated with clinical parameters, such as overall survival, progression-free survival, or extent of resection. Global DNA methylation data was generated from January 2017 to July 2021 as part of neuropathological diagnostics. 850k-DNA-methylation data was bioinformatically processed and analyzed. The cellular composition of tumor samples was examined using both in silico deconvolution and immunohistochemical staining on FFPE tissue. In terms of overall survival, the three established epigenetic subgroups of glioblastoma RTK 1, RTK 2 and mesenchymal did not show significant differences. Extent of resection was positively associated with overall survival. The MGMT promoter status was of prognostic relevance in this cohort, especially in the epigenetic subgroup mesenchymal. A correlation between the presence of copy number variations and a differential tumour microenvironment was shown. Specifically, the presence of EGFR amplification or PTEN deletion was associated with a lower proportion of immune cells (LUMPs and CD14-positive cells) and a higher proportion of cancer cells. In addition, the tumour microenvironment showed prognostic relevance. Endothelial cells were positively associated with overall survival, while CD14-positive cells, CD4 effector cells, fibroblasts and LUMPs were negatively associated with progression-free survival. Within the RTK 2 subgroup, a survival disadvantage was observed for patients with a higher proportion of CD14-positive cells. Interestingly, differences in the clinical course, tumour cell composition and copy number variations were observed analysing pure and mixed subgroups. In particular, features of the pure subgroups and the significance of the coexistence of the mesenchymal and RTK 2 phenotypes were investigated. Pure epigenetic subgroups showed differential overall survival, but without significant differences. For mixed epigenetic subgroups, a positive prognostic effect of the mesenchymal phenotype and a negative prognostic effect of the RTK 2 phenotype on overall and progressionfree survival were described. The mixed subclasses represented characteristics (CNV and tumour cell composition) of the phenotypes involved. In particular, the RTK 2 and mesenchymal subclasses occurred simultaneously, but differed significantly in terms of CNV and tumour microenvironment, which highlights the quest for a more detailed understanding of the molecular pathogenesis of glioblastoma and its epigenetic subgroups.