Molecular characterization of human glioblastoma: longitudinal follow-up of plasmatic microRNAs levels by droplet digital PCR

Materials and methods: We reported a prospective case-control longitudinal study on plasmatic miR 21-5p, miR 23b-3p and miR 34a-5p detected by means of ddPCR as peripheral biomarkers of astrocytomas, IDH-mutant WHO grade 4 and GBM, IDH-wildtype WHO grade 4 according to the fifth edition of the WHO Classification of the Tumours of the Central Nervous System. Results: We detected all miRNAs both in healthy volunteers and patients and documented significantly higher levels of circulating miR 34a-5p in patients than healthy volunteers identifying a diagnostic absolute cut-off value of 1.25 copies/uL. Furthermore, two groups of patients were recognised showing high and low absolute plasmatic levels of miRNAs at diagnosis, respectively. miR 21-5p, miR 23b-3p and miR 34a-5p showed the same longitudinal course with a progressive increase 1 and 3 months after surgery, when they all reached their zenith, followed by a gradual decrease 6 and 12 months after surgery. We identified significant correlations of miRNAs’ levels between the diagnosis and 1 month after surgery, and more interestingly we firstly reported a mutual correlation between miR 21-5p and miR 23b-3p at each timing point of plasma collection and between miR 21-5p and miR 34a-5p at diagnosis. A network analysis highlights some possible molecular pathways of interaction in the context of glioma such as cell cycle control (E2F1, E2F3, RB1, CDK6) and cell growth (PTEN, PIK3R1, IGF1R). Eventually, high miRNA circulating levels seem to be good prognosticators in terms of OS and RFS. Conclusions: Despite the novelties of our results, future studies with larger cohorts of patients are needed to support our findings.

Materiali e metodi: In uno studio longitudinale prospettico caso-controllo sono stati analizzati, mediante droplet digital PCR, microRNA plasmatici, in particolare miR 21-5p, miR 23b-3p e miR 34a-5p, in qualità di biomarcatori periferici di astrocitomi IDH-mutati e glioblastomi IDH-wildtype grado 4 (secondo la quinta edizione della classificazione dei tumori del sistema nervoso centrale dell’Organizzazione Mondiale della Sanità). Risultati: L’espressione plasmatica di miR 21-5p, miR 23b-3p e miR 34a-5p è stata documentata sia nei volontari sani sia nei pazienti al momento della diagnosi. Sono stati registrati livelli circolanti di miR 34a-5p significativamente più elevati nei pazienti rispetto ai volontari sani, identificando un cut-off diagnostico assoluto di 1.25 copie/uL. Inoltre, è stato possibile riconoscere due gruppi di pazienti, rispettivamente con alte e basse concentrazioni plasmatiche assolute di miRNA al momento della diagnosi. miR 21-5p, miR 23b-3p e miR 34a-5p hanno mostrato lo stesso andamento longitudinale nel tempo con un progressivo aumento a 1 e 3 mesi dopo l’intervento chirurgico, momento in cui sono state registrate le concentrazioni massime, seguito da una graduale diminuzione a 6 e 12 mesi dall’intervento. Correlazioni significative dei livelli plasmatici di ciascun miRNA sono state identificate tra il momento della diagnosi e 1 mese dopo l’intervento chirurgico e, cosa più interessante, è stata riscontrata una correlazione reciproca tra le concentrazioni di miR 21-5p e miR 23b-3p a ciascun timing point e tra miR 21-5p e miR 34a-5p al momento della diagnosi. Una network analysis ha evidenziato alcune possibili vie molecolari di interazione tra questi miRNA nel contesto patologico dei gliomi, come i meccanismi di controllo del ciclo (E2F1, E2F3, RB1, CDK6) e della crescita cellulare (PTEN, PIK3R1, IGF1R). Infine, livelli elevati di miRNA circolanti sono risultati predittori affidabili di sopravvivenza globale e sopravvivenza libera da malattia. Conclusioni: Nonostante la novità dei risultati descritti nel nostro lavoro, si rendono necessari ulteriori futuri studi che prendano in analisi più ampie coorti di pazienti per supportare i nostri dati.