Assessment of molecular genetic detection of chromosome translocations in the differential diagnosis of pediatric sarcomas

Abstract

Background Recent studies have shown that many types of soft-tissue sarcomas are characterized by specific chromosomal translocations, which are likely to be of etiologic significance. In order to evaluate their diagnostic impact, a panel of 129 sarcomas comprising 78 Ewing's tumors (ET), 19 rhabdomyosarcomas (RMS), 20 neuroblastomas (NB), 9 synovialsarcomas, 2 esthesioneuroblastomas, and 1 desmoplastic small-round-cell tumor (DSRCT) were analysed for the occurrence of the major recurrent translocations, such as t(11;22)(q24;ql2), t(21;22)-(q22;q12), t(11;22)(p13;q12), t(2;13)(q35;q14), t(1;13)-(p36;q14), and t(X;18)(p11;q11).

Methods Nitrogen-frozen tissue material was analysed by means of Reverse Transcription followed by PCR (Polymerase-Chain Reaction) and nested PCR (RTPCR). Specificity of the PCR products obtained was confirmed by non-isotopic Southern-Blot analysis with gene-specific probes and/or automated direct sequence analysis.

Results 75 ETs have been shown to carry either a t(11;22) or t(21;22) translocation by identification of chimeric EWS-FLI-1 or EWS-ERG gene-fusion transcripts respectively. 3 ETs were lacking EWS/FLI-1 or EWS-ERG fusion products. 2 of these tumors were shown on review to have unusual morphological features for ETs. 8/19 RMS were initially diagnosed as alveolar RMS. These tumours were shown to carry either a t(2;13) translocation exhibiting chimeric PAX3-FKHR fusion transcripts or a t(1;13) translocation with PAX7-FKHR chimeric gene products. One RMS of the embryonal group also carried a t(1;13) translocation. Reevaluation demonstrated a partly alveolar morphology. In 8/9 synovial sarcomas a t(X;18) translocation was identified. Expression of a EWS-WT1 gene-fusion product associated with a t(11;22) translocation was found in the DSRCT. None of these rearrangements were detected in the NBs and 2 esthesioneuroblastomas.

Conclusions Our results support the concept that the major recurrent translocations are histogenetically specific for a subset of sarcomas. Thus, the detection of tumor type-specific translocations represents an extremely useful diagnostic modality as an adjunct to surgical pathology.

Zusammenfassung

Hintergrund Neuere Untersuchungen haben gezeigt, daß einige Sarkome charakteristische chromosomale Translokationen aufweisen, denen eine ätiologische Bedeutung zugewiesen werden kann. Zur Evaluierung der diagnostischen Bedeutung dieser Translokationen haben wir 129 Sarkome, die 78 Ewing-Tumoren, 19 Rhabdomyosarkome, 20 Neuroblastome, 9 Synovialsarkome, 2 Esthesioneuroblastome und einen desmoplastischen abdominellen Rundzelltumor umfaßten, zum Nachweis der rekurrenten Translokationen, t(11;22)(q24;q12), t(21;22)- (q22;q12), t(11;22)(p13;q12), t(2;13)(q35;q14), t(1;13)- (p36;q14) und t(X;18)(p11;q11), untersucht.

Methode Frisches oder schockgefrorenes Tumormaterial wurde mit Hilfe einer reversen Transkription, gefolgt von einer PCR (Polymerase-Ketten-Reaktion) mit nested PCR untersucht. Die Spezifität der PCR Produkte wurde durch direkte Sequenzanalysen und Southern-Blot-Untersuchungen mit genspezifischen Sonden nachgewiesen.

Ergebnisse In 75 Ewing-Tumoren konnten entweder EWS-FLII oder EWS-ERG Genfusionstranskripte einer t(11;22) bzw. einer t(21;22) Translokation nachgewiesen werden. In 3 Ewing-Tumoren fanden sich keine dieser Chimären Transkripte. 8/19 RMS wurden initial als alveolär eingeordnet, in diesen Tumoren konnten PAX3- FKHR oder PAX7-FKHR Genprodukte nachgewiesen werden. In einem weiteren RMS, welches histologisch primär in die Gruppe der embryonalen Tumoren eingeordnet worden war, fand sich ebenfalls ein PAX3-FKHR Produkt. Eine morphologische Nachuntersuchung des Tumors zeigte abschnittsweise alveoläre Strukturen. In 8/9 Synovialsarkomen konnten SYT-SSX1 bzw. SYT-SSX2 Fusionsprodukte dargestellt werden. Der eine desmoplastische Rundzelltumor wies eine t(11;22) Translokation mit einem EWS-WT1 Fusionsgen auf. Weder in den Neuroblastomen noch in den beiden Esthisioneuroblastomen konnten Genfusionsprodukte eines EWS-Rearrangements nachgewiesen werden.

Schlußfolgerung Unsere Untersuchungen haben gezeigt, daß für eine Gruppe von Sarkomen rekurrente chromosomale Translokationen histogenetisch sind. Dem Nachweis dieser tumorspezifischen Translokationen kommt daher neben der klassischen morphologischen Untersuchung ein wesentlicher diagnostischer Wert zu.

Key words

childhood sarcomas - translocations - RT - PCR

Schlüsselwörter

Kindliche Sarkome - Translokationen - RT - PCR