Sie sind selten und kommen bei Kindern sowohl im Gehirn als auch im Rückenmark vor: Tumoren mit dem Namen Ependymome. Aus der Arbeitsgruppe von Prof. Ulrich Schüller am Forschungsinstitut Kinderkrebs-Zentrum Hamburg haben nun drei Wissenschaftlerinnen richtungsweisende Ergebnisse erzielt, mit denen diese Tumoren zukünftig besser diagnostiziert und gezielter therapiert werden können.

Ependymome machen bei Kindern knapp fünf Prozent aller Tumoren des zentralen Nervensystems aus. Die Tumorzellen entwickeln sich aus Ependymzellen, diese kleiden die Innenwände der Hirnkammern und des Rückenmarkskanals aus. Wirksame Behandlungsmethoden beschränken sich zurzeit auf das vollständige operative Entfernen des Tumors und Strahlentherapie. Wobei man insbesondere bei kleinen Kindern versucht, ihr Gehirn nicht zu bestrahlen, um keine bleibenden Schäden zu verursachen. Erkenntnisse, die helfen diese Tumoren besser einzuordnen und ihre weitere Entwicklung vorherzusagen, sind unverzichtbar, um die Behandlung für jeden Patienten so schonend und wirksam wie möglich zu gestalten.

Rückfallrisiko besser einschätzen

Bei spinalen Ependymomen (SP-EPN) gibt es hier nun mehr Klarheit. Dr. Sina Neyazi untersuchte diese im Rückenmark vorkommenden Tumoren und fand heraus, dass es zwei Subtypen gibt, die unterschiedlich verlaufen. Bei einem Subtyp A treten eher Rezidive auf, das heißt, dass der Tumor zurückkommt, beim Subtyp B ist ein Rückfall hingegen unwahrscheinlich. Die beiden Subtypen unterscheiden sich auf molekularer Ebene. Unter anderem treten beim schlechter verlaufenden Subtyp A bestimmte Veränderungen des Erbguts auf, sogenannte NF2-Mutationen, beim Subtyp B findet man diese Mutationen nicht oder nur selten.

Wie sich solche neuen Erkenntnisse im Klinikalltag niederschlagen, verdeutlicht Prof. Ulrich Schüller: „An diesen Rückenmarks-Tumoren stirbt keiner. Aber was sage ich den Eltern, nachdem der Tumor operativ entfernt wurde? Sollen sie in einem halben, einem oder zwei Jahren wieder kommen, um ihr Kind untersuchen zu lassen? Oder ist von so einem guten Verlauf auszugehen, dass sie sich nur vorstellen müssen, wenn erneut Beschwerden auftreten?“

Mit den Ergebnissen von Neyazi kann der Krankheitsverlauf mithilfe einer molekularen Analyse des Tumorgewebes nun wesentlich klarer eingeordnet werden. Auch für die Entwicklung neuer Behandlungsstrategien sind detaillierte Einblicke in die molekularen Eigenschaften dieser Tumoren unverzichtbar.

Bislang umfangreichste Ependymom-Analyse

Lara Pohl untersuchte in ihrer Arbeit 2.023 Datensätze von Ependymomen. Damit hat sie einen Datensatz geschaffen, der zuverlässige Informationen darüber liefert, wie sich bestimmte molekulare Merkmale auf den weiteren Verlauf der Tumorerkrankung und die Überlebensrate auswirken.

Eine vergleichbare Analyse fand zuletzt 2015 statt, wobei diese nur 500 Proben umfasste, sodass damals einige Tumorklassen noch fehlten. Pohl konnte nun fehlende Daten ergänzen., damals gewonnenen Erkenntnisse überprüfen und Unterschiede zwischen den einzelnen Subtypen der Ependymome untersuchen. „Unsere Daten sind insbesondere für seltene und kaum erforschte Tumorsubtypen und scheinbar gutartige Varianten relevant, die höhere Rückfallraten aufweisen als bisher angenommen“, so Schüller. Die Untersuchung förderte auch neue Erkenntnisse zu einzelnen Tumorsubklassen zutage, etwa dass bestimmte Ependymome, die man bislang nur im Großhirn vermutete, auch im Kleinhirn vorkommen.

Wertvoller Datenschatz zum Download

Die Rohdaten dieser umfangreichen Ependymom-Analyse sind im Internet vollständig verfügbar, andere Wissenschaftler können sie sich aus dem Netz herunterladen. Damit wurde eine wertvolle Ressource für weitere Forschungsarbeiten geschaffen.

Pohl und ihre Kollegen entwickelten zudem ein Machine-Learning-Modell, mit dem basierend auf bestimmten molekularen Eigenschaften einer Tumorprobe, dem sogenannten Methylierungsprofil, vorhergesagt werden kann, wie die Tumorerkrankung verlaufen wird. Daraus könnte sich ein direkteres und personalisiertes Diagnoseinstrument für die klinische Praxis entwickeln.

Hohe Zelldichte spricht für einen ungünstigen Verlauf

Ependymome der hinteren Schädelgrube Typ A (PF-EPN-A, PFA) verlaufen oftmals schlecht, über die Hälfte der Patienten überlebt die Erkrankung nicht. Meistens treten sie bei kleinen Kindern im Alter zwischen zwei und fünf Jahren auf. Swenja Gödicke, wie Lara Pohl ebenfalls Medizinstudentin am Universitätsklinikum Hamburg-Eppendorf (UKE), fand heraus, dass sich die Zelldichte innerhalb eines Tumors bei diesen Ependymomen unterscheidet. Eine hohe Zelldichte geht dabei mit einem schlechteren Verlauf der Tumorerkrankung einher.

Die bereits unter dem Mikroskop sichtbaren Unterschiede zwischen Bereichen mit hoher und niedriger Zelldichte der Tumor-Gewebeschnitte finden sich auf molekularer Ebene wieder. So kamen für diesen Tumor charakteristische Chromosomenveränderungen, die für eine schlechte Prognose sprechen, in zelldichten Bereichen häufiger vor. Auch Gewebeproben aus Rezidiven, also aus erneut aufgetreten PF-EPN-A, wiesen vermehrt zelldichte Bereiche auf.

Die Ergebnisse der Hamburger Forscherin zeigen erstmals, wie wichtig es für die Beurteilung dieses Hirntumors ist, die Anzahl zelldichter Bereiche zu ermitteln und die molekularen Analysen aus diesen Bereichen vorzunehmen.

„Mit diesen drei Arbeiten konnten wir wertvolle neue Beiträge leisten zur Klassifikation von Ependymomen. Sie sind übrigens auch das Ergebnis jahrelanger referenzpathologischer Tätigkeit, im Rahmen derer wir Ependymome aus ganz Deutschland zur Beurteilung nach Hamburg zugeschickt bekommen“, so Prof. Schüller.

Originalpublikationen:

Neyazi, S., Yamazawa, E., Hack, K. et al. Transcriptomic and epigenetic dissection of spinal ependymoma (SP-EPN) identifies clinically relevant subtypes enriched for tumors with and without NF2 mutation. Acta Neuropathol 147, 22 (2024). https://doi.org/10.1007/s00401-023-02668-9

Pohl, L.C., Leitheiser, M., Obrecht, D. et al. Molecular characteristics and improved survival prediction in a cohort of 2023 ependymomas. Acta Neuropathol 147, 24 (2024). https://doi.org/10.1007/s00401-023-02674-x

Gödicke, S., Kresbach, C., Ehlert, M. et al. Clinically relevant molecular hallmarks of PFA ependymomas display intratumoral heterogeneity and correlate with tumor morphology. Acta Neuropathol 147, 23 (2024). https://doi.org/10.1007/s00401-023-02682-x

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