Quantitative pathology in astrocytic tumors

Abstract

Aivon tukisolukon kasvaimet, glioomat, ovat yleisimpiä primäärejä aivokasvaimia. Tavallisin gliooma on diffuusisti ympäröivään isoaivoparenkyymiin levittäytyvä astrosytooma, jonka tyypillinen kasvutapa ja voimakas pahanlaatuistumistaipumus ovat osoituksena vakavasta taudinkuvasta. Uusien hoitomuotojen kehittyessä on ollut tarve löytää uusia astrosytooman taudinkulun ennakoijia, joiden avulla voitaisiin tarkentaa näiden kasvainten diagnostiikkaa sekä tukea entistä yksilöllisempien hoitomuotojen valintaa. Tutkimuksen tarkoitus on ollut arvioida erilaisten kvantitatiivisen patologian menetelmien merkitystä astrosytoomapatologiaa tarkentavina apuvälineinä. Histologisten kriteerien subjektiiviseen havainnointiin nojautuva astrosytoomien pahanlaatuisuusasteen määritys on osoittautunut alttiiksi tulkinnan vaihteluille kokeneidenkin patologien kesken. Tutkimuksessani kuvaan ns. kvantitatiivisen mallin, jonka avulla diffuusit astrosytoomat voidaan jakaa tämänhetkistä käytäntöä paremmin ja objektiivisemmin kasvainten luonnetta kuvaaviin ennusteryhmiin. Mallin perustan luovat astrosytooman mitoosiaktiivisuus sekä kasvainnekroosin esiintyminen. Matalan mitoosiaktiivisuuden omaavien astrosytoomien karakterisointia tarkennetaan vielä DNA-määrän mittauksella (staattinen DNA-sytometria). Lisääntynyt solujakautuminen eli proliferaatio on selvä merkki astrosytooman pahanlaatuisesta ja huonoennusteisesta luonteesta. Solujakautumisaktiivisuus, mitattuna proliferoiville soluille tunnusomaisten tumaproteiinien (PCNA ja Ki-67) vasta-aineosoituksin, lisääntyy astrosytoomien pahanlaatuisuusasteen lisääntyessä. Tutkimukseni osoittaa, että immunohistokemiallisen proliferaatiomittauksen ennustearvoa, objektiivisuutta ja toistettavuutta voidaan parantaa yksinkertaisin kvantitaatiomallein sekä tietokoneavusteisen kuva-analyysin avulla. Proliferaatiomittareista mitoosilaskennalla oli paras diagnostinen ja prognostinen arvo. Mitoosilaskennan käyttöarvoa voidaan parantaa Ki-67-menetelmä avulla, kohdennettaessa mitoosien laskenta objektiivisesti voimakkaimman kasvupotentiaalin omaaville kasvainalueille. Standardoitu käytäntö solujakautumisaktiivisuuden määrityksessä mahdollistaa myös syöpäsolujen proliferaatiota säätelevien tekijöiden merkityksen vertailun. Tässä säätelyssä telomeraasi-entsyymin aktivaatiolla saattaa olla tärkeä astrosytoomasolukon jakautumiskapasiteettia ylläpitävä funktio. Telomeraasi-entsyymi kompensoi proliferaation myötä syntynyttä telomeeristen toistojaksojen hävikkiä, minkä vuoksi telomeraasia on pidetty rajattoman proliferaation ja syöpäsolujen kuolemattomuuden avaintekijänä. Telomeraasi-entsyymiaktivaatiolla on katsottu olevan merkitystä vasta kasvainkehityksen myöhäisimmissä vaiheissa. Tutkimukseni kuitenkin osoittaa, että telomeraasi voi aktivoitua jo varhaisvaiheen matala- asteisissa gradus 2 astrosytoomissa.

Tumors of the glial tissue, gliomas, are the most common type of primary brain tumors. In most instances, gliomas are of astrocytic origin. The usually infiltrating growth pattern and strong progression capacity of astrocytic tumors make the tumor entity a therapeutic challenge. Therefore, emphasis has been put on the development of diagnostic tools that could provide further aid in the characterization of the behavior pf astrocytomas and for decisions on treatment.

The assignment pf astrocytoma malignancy grade on the basis of the established histopathological grading criteria may vary considerably between neuropathologists. The present study introduces a decision-tree model, based on focused assessment of mitosis counts and the detection of tumor necrosis, that improves and facilitates the prognostic determination of diffuse astrocytomas. In addition, the analysis of DNA content in tumor cell nuclei offers potential means for the identification of aggressively behaving low-grade astrocytomas.

By utilizing immunohistochmical antibody demonstration associated nuclear proteins (PCNA and Ki-67 respectively), the present study shows that an increased cell proliferation activity is characteristic of highly malignant astrocytomas. The applicability, objectivity and reproducibility of cell proliferation estimates can be significantly improved by simple quantitation rules and computer-assisted image analysis. Such standardization of cell proliferation analyses is also needed for further studies of the pathways leading to uncontrolled cell proliferation of astrocytomas. The activation of telomerase may have a signficant role in sustaining the proliferation capacity of astrocytoma cells. The enzyme compensates the loss of chromosomal telomeres during replication. Thus, telomerase activation has been regarded as the key factor in continued proliferation and immortality of cancer cells. the present study demonstrates that telomerase could be activated during the early stages of the tumorigenesis of astrocytomas, as in grade 2 tumors.