Methylation of the O-6-methylguanine-DNA methyltransferase (MGMT) gene promoter is currently the most important prognostic biomarker in therapy of IDH-wild-type glioblastoma. One can obtain information about this methylation from total DNA methylation profile.
Objective: To analyze the DNA methylation signal intensity in the MGMT gene in samples of malignant gliomas and identify the most significant genomic positions for calculating the MGMT gene promoter status for further improvement of diagnostics and prediction of therapeutic options in patients with malignant gliomas.
Material and methods: The study is based on 43 samples (frozen tissue or paraffin blocks) from patients with malignant gliomas. Tumor DNA samples were prepared using the Illumina Infinium MethylationEPIC BeadChip Kit and the Illumina Next-Seq 550 Sequencing System platform. DNA methylation profiles were analyzed using computational algorithms in the R language, specialized libraries minfi and mgmtstp27, as well as basic statistical functions in the Rstudio environment.
Results: We established the MGMT gene promoter status in 43 samples of malignant gliomas considering total DNA methylation profile. In 24 samples (55%), the MGMT gene promoter was methylated. We compared methylation signal in certain CpG islands in groups with methylated and unmethylated MGMT gene promoters and identified the most significant positions for further improvement of data analysis algorithm.
Conclusion: These data demonstrate the possibilities and prospects for further improvement of algorithm for analysis of the MGMT gene promoter status based on total DNA methylation profile in patients with malignant gliomas as an alternative to methyl-specific PCR. Our results are consistent with data of other neuro-oncology researchers. Indeed, computational methods like MGMT-STP27 are quite powerful and can be used in scientific and clinical practice to assess prognosis and make decisions about chemotherapy with alkylating agents.
Метилирование промотора гена О[6]-метилгуанин-ДНК-метилтрансферазы (MGMT) на сегодняшний день является наиболее важным прогностическим биомаркером в терапии глиобластомы IDH-дикого типа, получить информацию о котором возможно в том числе из общего профиля метилирования ДНК.
Цель исследования: Провести прицельный анализ интенсивности сигнала метилирования ДНК в области гена MGMT в образцах злокачественных глиом и выявить наиболее значимые геномные позиции для вычисления статуса промотора гена MGMT для дальнейшего совершенствования диагностики и прогнозирования терапевтических возможностей у пациентов со злокачественными глиомами.
Материал и методы: В исследовании использованы данные, полученные из 43 образцов (замороженной ткани или парафиновых блоков) пациентов со злокачественными глиомами. Образцы ДНК опухолей были подготовлены с помощью набора Illumina Infinium MethylationEPIC BeadChip Kit и платформы Illumina Next-Seq 550 Sequencing System. Обработка и анализ профилей метилирования ДНК осуществлялись при помощи вычислительных алгоритмов языка R с использованием специализированных библиотек minfi, mgmtstp27 и базовых статистических функций в среде Rstudio.
Результаты: На основе общего профиля метилирования ДНК вычислен статус промотора гена MGMT в 43 образцах злокачественных глиом. В 24 (55%) образцах промотор гена MGMT был метилирован. Проведен сравнительный анализ сигнала метилирования в области отдельных CpG-островков в группах с метилированным и неметилированным промотором гена MGMT, выявлены наиболее значимые позиции для дальнейшего улучшения алгоритма анализа данных.
Заключение: Полученные данные демонстрируют возможности и перспективы дальнейшего совершенствования алгоритма вычисления статуса промоторной области гена MGMT на основе общего профиля метилирования ДНК у пациентов со злокачественными глиомами с целью использования его в качестве альтернативы метилспецифической полимеразной цепной реакции. Наши результаты согласуются с результатами других исследователей в сфере нейроонкологии, демонстрирующими, что вычислительные методы, подобные MGMT-STP27, достаточно эффективны и могут применяться в научной и клинической практике для оценки прогноза и принятия решений о назначении химиотерапии алкилирующими агентами.
Keywords: DNA methylation; Illumina EPIC Methylation microarray; MGMT gene promoter status; epigenetics of CNS tumors; malignant gliomas; molecular diagnostics.