Investigação do potencial prognóstico de receptores metabotrópicos de glutamato em glioblastoma

Abstract

O Glioblastoma (GBM) é um tumor infiltrativo muito reincidente, sendo o tumor cerebral maligno mais comum e agressivo. O tratamento padrão consiste de ressecção cirúrgica tumoral, seguida de radioterapia e quimioterapia com temozolomida (TMZ). A metilação do promotor da O6-metilguanina-DNA-metiltransferase (MGMT) é um biomarcador preditivo para o tratamento de GBM com TMZ. Entretanto, tumores altamente heterogêneos, como o GBM, nem sempre se beneficiam de biomarcadores já estabelecidos, necessitando de novos alvos para um melhor prognóstico da doença. Receptores de glutamato metabotrópicos (mGluR) já foram descritos pelo seu envolvimento no crescimento tumoral e sua expressão aberrante já foi associada a tumores malignos. Em GBM, somente a expressão do mGluR3 foi investigada e associada a um pior prognóstico para os pacientes. Devido a insuficientes informações sobre o envolvimento dos mGluRs em GBM, neste trabalho nós avaliamos a relação entre os níveis de expressão gênica dos 8 subtipos de mGluR (GRM1-8) e o desfecho dos pacientes com GBM, levando também em consideração a expressão gênica de MGMT. Dados clínicos e de transcriptômica de 219 e 108 pacientes com GBM foram obtidos do The Cancer Genome Atlas (TCGA) e no Chinese Glioma Genome Atlas (CGGA), respectivamente. Os pacientes foram categorizados de acordo com o nível de expressão dos GRM e MGMT em dois grupos: baixa e alta expressão (valores ≤50% e >50% da expressão mediana, respectivamente). Nós usamos a regressão de riscos proporcionais de Cox e análise de sobrevivência de Kaplan-Meier (KM) seguida do teste de log-rank para avaliar a relação entre a expressão gênica e a sobrevivência global (OS) e a sobrevivência livre de doença (PFS). Na análise multivariada de Cox, o risco relativo foi ajustado para covariáveis clínicas como idade, gênero, Karnofsky Performance Score e raça. Em relação à expressão gênica do MGMT, a análise de KM indicou que pacientes do TCGA com alta expressão tumoral do gene apresentaram uma menor OS (p<0,0001) e PFS (p=0,045) quando comparados a pacientes com baixa expressão. Já a análise multivariada de Cox indicou que a expressão de MGMT está associada a um menor PFS (HR: 1,35; 95% IC: 1,02–1,78; p=0,036) e OS (TCGA: HR:1,87; 95% IC: 1,38-2,55; p=0,00006 – CGGA: HR:1,54; 95% IC: 1,01-2,36; p=0,045) em ambas as coortes. Isoladamente ou em tumores com alta e baixa expressão de MGMT, a análise de KM indicou que os GRM não apresentam nenhuma influência significativa na sobrevivência dos pacientes. Entretanto, os resultados da análise multivariada de Cox indicaram que, em pacientes do TCGA, a expressão do GRM8 em tumores com baixa expressão de MGMT está associado a uma longa OS (HR: 0,61; 95% IC: 0,39-0,97; p= 0,035), enquanto que a expressão do GRM4 em tumores com alta expressão de MGMT está associado a uma curta OS (HR: 1,70; 95% IC: 1,12-2,58; p= 0,012). Por outro lado, nos pacientes do CGGA, a expressão de GRM1 em tumores com baixa expressão de MGMT está associada a uma longa OS (HR: 0,73; 95% IC: 0,53-0,99; p= 0,043). Dessa forma, podemos concluir que os subtipos 1, 4 e 8 dos GRM estão associados com o desfecho dos pacientes, mas os resultados dependem do nível de expressão do MGMT e variam conforme a coorte analisada. O GRM4 está associado a um prognóstico ruim, enquanto que o GRM1 e 8 estão associados a um bom prognóstico em grupos de pacientes cujos tumores possuem alta e baixa expressão do MGMT, respectivamente. Além disso, nossos resultados também mostraram que a expressão gênica do MGMT é um fator prognóstico independente para OS e PFS em pacientes com GBM, visto que altos níveis de MGMT estão associados a um pior desfecho.

Glioblastoma (GBM) is an infiltrative highly-recurrent tumor, being the malignant brain tumor most common and aggressive. Standard treatment for GBM consist of tumor surgical resection, followed by radiotherapy and chemotherapy with temozolomide (TMZ). O6 -methylguanine-DNA-methyltransferase (MGMT) promoter-methylation is a predictive biomarker for GBM treatment with TMZ. However, highly heterogenic tumors, such as GBM, does not always benefit from stablished biomarkers and require new targets for a better disease’s prognostic. Metabotropic glutamate receptors (mGluRs) have already been described for their involvement in tumor growth and their aberrant expression has been associated with tumor malignancy. In GBM, only the expression of mGluR3 was investigated and associated with patient outcome. Due to insufficient information regarding the involvement of mGluRs in GBM, in this work we evaluate the relationship between gene-expression levels of mGluRs subtypes 1 to 8 (GRM1-8) and outcome of GBM patients, considering the gene-expression of MGMT. Clinical and gene-expression data from 219 and 108 GBM-patients were retrieved from The Cancer Genome Atlas (TCGA) and Chinese Glioma Genome Atlas (CGGA), respectively. Patients were categorized according to the expression level of GRMs and MGMT in two groups: low- and high-expression (values <50% and >50% median expression level, respectively). We used Cox proportional hazards regression and Kaplan-Meier (KM) log-rank survival analyses to evaluate the relationship between gene-expression and overall survival (OS) and progression-free survival (PFS). In the multivariate Cox analysis, relative risk was adjusted for clinical covariates such as age, gender, Karnofsky Performance Score and race. In relation to MGMT gene-expression, KM analysis indicated that TCGA patients with high expression of MGMT have a shorter OS (p<0.0001) and PFS (p=0.045) when compared to patients with low MGMT-expression. Multivariate Cox analysis indicated that expression of MGMT was associated with a shorter PFS (HR: 1.35; 95% CI: 1.02 – 1.78; p=0.036) and OS in both cohorts (TCGA: HR:1.87; 95% CI: 1.38-2.55; p=0.00006 – CGGA: HR:1.54; 95% CI: 1.01-2.36; p=0.045). Alone or in tumors with high-/low-expression of MGMT, KM analysis showed that all GRM have no significant influence on patient survival. However, multivariate Cox results indicated that in TCGA patients, GRM8 expression in tumors with low-expression of MGMT was associated with longer OS (HR: 0.61; 95% CI: 0.39-0.97; p= 0.035), while GRM4 expression in tumors with high-expression of MGMT was associated with a shorter OS (HR: 1.70; 95% CI: 1.12-2.58; p= 0.012). On the other hand, in CGGA patients, GRM1 expression in tumors with low-expression of MGMT was associated with longer OS (HR: 0.73; 95% CI: 0.53-0.99; p= 0.043). Therefore, we can conclude that subtypes 1, 4 and 8 of GRM are associated with patient outcome, but the results depend on MGMT expression levels and they vary according to the cohort analyzed. GRM4 was associated with a poor prognosis, while GRM1 and 8 were associated with a good prognosis in group of patients with tumors expressing high and low MGMT levels, respectively. Besides, our results also showed that gene-expression of MGMT is an independent prognostic factor for OS and PFS in patients with GBM, and high-levels of MGMT are associated with a poor outcome.