I.P. Pavlov Journal of Higher Nervous ActivityI.P. Pavlov Journal of Higher Nervous ActivityЖурнал высшей нервной деятельности им. И.П. Павлова0044-46773034-5316The Russian Academy of Sciences65211010.31857/S0044467724010088КЛИНИЧЕСКИЕ ИССЛЕДОВАНИЯResearch ArticleNon-invasive detection of IDH-1 mutation in brain gliomas based on proton MR spectroscopyНеинвазивное определение мутации гена IDH-1 глиом головного мозга на основе метода протонной МР-спектроскопииTyurinaA. N.ТюринаА. Н.
Russian Federation
alfa.net@list.ruBatalovA. I.БаталовА. И.
Russian Federation
alfa.net@list.ruZakharovaN. E.ЗахароваН. Е.
Russian Federation
alfa.net@list.ruFadeevaL. M.ФадееваЛ. М.
Russian Federation
alfa.net@list.ruKalaevaD. B.КалаеваД. Б.
Russian Federation
alfa.net@list.ruProninI. N.ПронинИ. Н.
Russian Federation
alfa.net@list.ruN. N. Burdenko National Medical Research Center of Neurosurgery, Ministry of Healthcare of RussiaФГАУ “НМИЦ нейрохирургии им. академика Н. Н. Бурденко” Минздрава России10072024741778402022025Copyright ©; 2024, Russian Academy of SciencesCopyright ©; 2024, Российская академия наук2024Russian Academy of SciencesРоссийская академия наукhttps://innoscience.ru/0044-4677/article/view/652110

Mutations of isocitrate dehydrogenase (IDH) have important prognostic significance for patients with glial brain tumor. The method of proton MR spectroscopy makes it possible to non-invasively determine the metabolic properties of the tumor tissue at the preoperative stage.

The aim of this work was to study the possibility of determining the IDH status, by using magnetic resonance spectroscopy (MRS) to detect the 2-hydroxyglutarate (2HG), a metabolic product of the IDH enzyme.

We examined 33 patients with glial tumors varying degrees of malignancy (Gr. 2–4), followed by identification of IDH mutations. IDH mutation identified in 20 cases, according to proton magnetic resonance spectroscopy, was confirmed by immunohistochemistry. Peak of 2HG did not detect in 13 cases on the MR spectrum, and the analysis for IDH did not reveal mutations.

Using of proton magnetic resonance spectroscopy showed a high sensitivity of this technique in predicting the mutational status of glial brain tumors, which makes this method an important in preoperative diagnostics.

Мутации в генах изоцитратдегидрогеназы (IDH) имеют важную прогностическую значимость для пациентов с глиальными новообразованиями головного мозга. Метод протонной МР-спектроскопии позволяет на дооперационном этапе неинвазивно определять метаболические свойства опухолевой ткани.

Целью данной работы явилось изучение возможности определения статуса мутации изоцитратдегидрогеназы (IDH) с помощью магнитно-резонансной спектроскопии (МРС) для обнаружения присутствия 2-гидроксиглутарата (2HG), продукта метаболизма фермента IDH.

Нами были обследованы 33 пациента с глиальными опухолями головного мозга различной степени злокачественности (Gr. 2–4), с последующим выявлением мутации IDH. В 20 случаях выявленная мутация IDH, по данным протонной магнитно-резонансной спектроскопии, была подтверждена с помощью иммуногистохимического исследования. В 13 случаях пик 2HG не определялся на МР-спектре, а анализ на IDH не выявил мутаций.

Использование метода протонной магнитно-резонансной спектроскопии показало высокую чувствительность данной методики в прогнозировании мутационного статуса глиальных опухолей головного мозга, что делает данный метод важным инструментом в дооперационной диагностике.

magnetic resonance spectroscopy2-hydroxyglutarateisocitrate dehydrogenasebiomarkerlow-grade gliomashigh-grade gliomasмагнитно-резонансная спектроскопия2-гидроксиглуторатизоцитратдегидрогеназабиомаркерглиомы низкой степени злокачественностиглиомы высокой степени злокачественностиМинобрнауки РоссииMinistry of Education and Science of Russia075-15-2021-1343Andronesi O. C. Treatment response assessment in IDHmutant glioma patients by noninvasive 3D functional spectroscopic mapping of 2-hydroxyglutarate. Clin. Cancer Res. 2016. 22: 1632–1641.Balss J. Analysis of the IDH1 codon 132 mutation in brain tumors. Acta Neuropathol. 2008. 116 (6): 597–602.Choi C. C. Prospective longitudinal analysis of 2-hydroxyglutarate magnetic resonance spectroscopy identifes broad clinical utility for the management of patients with IDH-mutant glioma. J. Clin. Oncol. 2016. 34: 4030–4039.De la Fuente M. I. Integration of 2-hydroxyglutarateproton magnetic resonance spectroscopy into clinical practice for disease monittoring in isocitrate dehydrogenase-mutant glioma. Neuro Oncol. 2016. 18 (2): 283–290.Han S. IDH mutation in glioma: molecular mechanisms and potential therapeutic targets. British J. Cancer. 2020. 122: 1580–1589.Juratli T. A. Accumulation of 2-hydroxyglutarate is not a biomarker for malignant progression in IDH-mutated low-grade gliomas. Neuro Oncol. 2013. 15 (6): 682– 690.Molenaar R. J. The driver and passenger effects of isocitrate dehydrogenase 1 and 2 mutations in oncogenesis and survival prolongation. Biochim. Biophys. Acta. 2014. 1846 (2): 326–341.Padelli F. In vivo brain MR spectroscopy in gliomas: clinical and preclinical chances. Clin. Transpl. Imaging. 2022. 10: 495–515.Suh C. H. 2-hydroxyglutarate MR spectroscopy for prediction of isocitrate dehydrogenase mutant glioma: a systemic review and metal-analysis using individual patient data. Neuro Oncol. 2018. 20: 1573–1583.Ward P. S. The common feature of leukemia-associated IDH1 and IDH2 mutations is a neomorphic enzyme activity converting alpha-ketoglutarate to 2-hydroxyglutarate. Cancer Cell. 2010. 17 (3): 225–234.Weller M. EANO guidelines on the diagnosis and treatment of diffuse gliomas of adulthood. Nature Reviews. Clin. Oncol. 2020. Epub ahead of print. DOI: https:// doi.org/10.1038/s41571–020–00447-zZhou M. Diagnostic accuracy of 2-hydroxyglutarate magnetic resonance spectroscopy in newly diagnosed brain mass and suspected recurrent gliomas. Neuro Oncol. 2018. 20: 1262–1271.