Go to page
 

Bibliographic Metadata

Title
Genomic analysis of bone marrow-derived disseminated neuroblastoma cells / submitted by Mohammad Reza Abbasi
Additional Titles
Genomanalysen von Disseminierten Neuroblastom-Zellen des Knochenmarks
AuthorAbbasi, Mohammad Reza
CensorAmbros, Peter F.
PublishedWien, 2016
Edition
Elektronische Ressource
Description97 Seiten : Illustrationen
Institutional NoteMedizinische Universität Wien, Dissertation, 2016
Annotation
Zusammenfassung in deutscher Sprache
Abweichender Titel laut Übersetzung der Verfasserin/des Verfassers
LanguageEnglish
Bibl. ReferenceOeBB
Document typeDissertation (PhD)
Keywords (DE)Neuroblastom / Dissemination von Tumorzellen / Metastase / Knochenmark / Genom
Keywords (EN)Neuroblastoma / disseminated tumor cells / metastasis / bone marrow / genome
URNurn:nbn:at:at-ubmuw:1-15003 Persistent Identifier (URN)
Restriction-Information
 The work is publicly available
Files
Genomic analysis of bone marrow-derived disseminated neuroblastoma cells [20.09 mb]
Links
Reference
Classification
Abstract (German)

Das Neuroblastom (NB), ein embryonaler Tumor des sympathischen Nervensystems, ist der häufigste solide Tumor im ersten Lebensjahr, gekennzeichnet durch eine klinisch-biologische Heterogenität, die von spontaner Regression und/oder Maturation bis zu einem malignen, metastatischen Verlauf reicht. Diese ausgeprägte klinische Heterogenität spiegelt sich in der genetischen Vielfalt des Tumors, im Alter des Patienten und weiteren Faktoren wider. ,Niedrig-Risiko' NB zeichnen sich meist durch ausschließlich numerische Aberrationen aus. Die ,Hoch-Risiko' NB (vorwiegend Stadium M) sind hingegen durch strukturelle Aberrationen gekennzeichnet, wie etwa den Zugewinn oder den Verlust von großen chromosomalen Segmenten, die MYCN Amplifikation und/oder durch Mutationen in bestimmten Genen. Zusätzlich sind die meisten Stadium M NB durch eine Dissemination von Tumorzellen (DTCs) in das Knochenmark (KM) gekennzeichnet. Da die hohe Rezidivrate oftmals der Grund für einen fatalen Krankheitsverlauf in Stadium M Patienten ist, haben wir uns die Frage gestellt, welches Gewebe - Primärtumor oder KM - am besten geeignet ist den für das Rezidiv verantwortlichen Klon (,relapse seeding' Klon) bereits zum Diagnosezeitpunkt zu detektieren. Wir untersuchten daher die genomischen Aberrationen von DTCs und Primärtumoren und verglichen diese mit jenen des Rezidivs. Die größte Herausforderung bei dieser Studie stellte die oftmals sehr geringe Zahl von DTCs im Vergleich zu den hämatopoetischen Zellen des KMs dar. Um die DTCs anzureichern wurde eine auf magnetisierbaren Partikeln basierende Methode verwendet mit deren Hilfe DTCs soweit angereichert werden konnten, dass sie für SNP Array Analysen verwendbar waren. Zudem konnte Genomische DNA auch von ungefärbten KM-Ausstrichen isoliert werden. ^Um die klonale Tumorevolution innerhalb eines Stadium M Patienten im räumlichen und zeitlichen Verlauf studieren zu können, wurden folgende Proben analysiert: zum Diagnosezeitpunkt: sieben Primärtumorproben und DTCs im KM; zum Rezidivzeitpunkt: DTCs im Knochenmark und eine Metastase. Insgesamt wurden 18 identische Bruchpunkte in allen zehn Proben gefunden. Weiters wurden Bruchpunkte identifiziert, die nur in bestimmten Kompartimenten und nur zu bestimmten Zeitpunkten vorhanden waren. Interessanterweise wurde eine subterminale 1q Deletion, welche zum Zeitpunkt des Rezidivs sowohl in den DTCs wie auch in der Metastase zu sehen war, zum Zeitpunkt der Diagnose ausschließlich in den DTCs gefunden, jedoch in keiner der 7 Proben des Primärtumors. Aufgrund dieser Daten kamen wir zu der Annahme, dass Rezidive mit einer höheren Wahrscheinlichkeit von DTCs im KM und weniger häufig vom Primärtumor ausgehen. Um diese Hypothese zu untersuchen, wurden von 154 Stadium M Patienten DTCs und Tumoren - von verschiedenen Zeitpunkten - analysiert. In der Validierungsgruppe wurde die 1q subterminale Deletion in 17.5% der Patienten gefunden, und zwar am häufigsten in Rezidiv-DTCs (27.5%). Bei Diagnose war die 1q subterminale Deletion häufiger (17.5%) in DTCs zu sehen als in den Primärtumoren (11%). Die 1q Aberration war signifikant mit der 19q und ATRX Deletion assoziiert. Patienten, die eine der drei Aberrationen in den DTCs zum Zeitpunkt der Diagnose zeigten, hatten eine höhere Rezidivrate als ,Alters-gematchte' Patienten ohne diese Aberrationen. Die 19q Deletion in den DTCs bei Diagnose war zudem mit einer geringeren Gesamtüberlebensrate assoziiert. Die vorliegende Studie zeigt, dass Knochenmarks-DTCs - bislang kaum für genetische Studien herangezogen - ausgezeichnet für Genomanalysen geeignet sind. Dies ermöglichte erstmals den Nachweis einer verzweigten klonalen Tumorevolution, sowie einer parallelen Progression im Primärtumor und den DTCs. Die erhöhte Frequenz von Rezidiv-assoziierten genomischen Aberrationen in den diagnostischen DTCs weist zudem darauf hin, dass DTCs für die Identifikation eines möglichen Rezidivklons geeigneter sind als Primärtumoren.

Abstract (English)

Neuroblastoma, an embryonic tumor deriving from the sympathetic nervous system, is the most common tumor in the first year of life. The clinical feature of this disease is very heterogeneous ranging from spontaneous regression or maturation to highly malignant and metastatic disease. It is generally assumed that differences in the genetic background and age of patients are, at least to a large degree, responsible for this huge clinical heterogeneity. In general, low-risk neuroblastomas have whole chromosomal gains with no structural aberrations. High-risk neuroblastomas, i.e. mostly stage M, have different structural aberrations in form of gains or losses of large chromosomal segments, amplification of the MYCN oncogene, and/or mutations or copy number alterations affecting certain genes or parts thereof. Presence of disseminated tumor cells (DTCs) in the bone marrow (BM) at diagnosis and at relapse is a common event in stage M neuroblastomas. As the high relapse rate is frequently accountable for poor survival of stage M neuroblastomas, the question is whether the genomic information of DTCs helps to better understand the tumor development and to characterize the relapse-seeding clone. Therefore, we aimed to analyze the genomic profile of the DTCs and primary tumors and compare them with the genomic profile of the relapse samples. The major challenge of studying DTCs is the frequently low number of these cells in the background of normal cells. By applying a magnetic bead-based technique, we were able to increase the DTC content of the BM samples to a sufficient level to allow SNP array analysis. Enrichment of tumor cells gave excellent SNP array results in low infiltrated BM samples (down to 0.05%). In addition, DNA extracted from non-enriched BM samples with >=30% DTCs, including non-stained and immunostained cytospin and BM smear slides, resulted in clearly interpretable SNP array data. ^To study tumor clonal evolution, seven samples from different regions of a primary tumor from a stage M neuroblastoma patient, corresponding DTCs at diagnosis, and metastatic tumor and DTCs at relapse were analyzed by ultra-high-density SNP array. Twenty identical breakpoints were found in all 10 samples. In addition, a number of aberrations were found restricted to the different compartments - tumor and BM - and different time points. Surprisingly, a sub-terminal deletion in 1q, common to the diagnostic DTC sample and the two relapse samples, was not found in any of the seven analyzed primary tumor samples indicating that the relapse developed from a clone that had been already present in the DTCs at diagnosis but was not found in the primary tumor. To learn whether this is a common phenomenon in neuroblastoma patients, relapse-associated chromosomal aberrations found in the case study were validated in DTC and tumor samples from 154 stage M neuroblastoma patients. In the validation cohort, 1q sub-terminal deletions/imbalances were found in 17.5% of patients, with higher frequency in the DTCs at relapse (27.5%) and also DTCs at diagnosis (17.5%) compared to the primary tumors (11%). 1q aberrations were significantly associated with 19q and ATRX deletions. Patients with any of these three aberrations in the diagnostic DTCs had a higher chance of relapse or early death as compared to the age-matched patients. Additionally, 19q deletion in the diagnostic DTCs was associated with decreased overall survival. In contrast to 1q and 19q aberrations, intragenic ATRX deletions were found in comparable frequencies in diagnostic and relapse samples. This makes ATRX deletion a candidate driver aberration. This project shows that BM, so far frequently overlooked by genetic studies, can serve as an excellent source to study genomic aberrations in neuroblastomas. ^In addition, we provide evidence of branched clonal evolution and parallel progression of the primary tumor and metastatic cells. The higher frequency of relapse-associated genomic aberrations in the diagnostic DTCs as compared to the primary tumors and their impact on event-free survival indicate that DTCs at diagnosis may provide a higher chance to detect the relapse-seeding clone as compared to the primary tumor

Stats
The PDF-Document has been downloaded 14 times.