Die histologische und molekulare Diagnosesicherung anhand von Gewebeproben ist der Goldstandard in der Diagnostik der Hirntumoren. Diese Aufgabe kommt der Neuropathologie zu, wobei die Anfertigung der Diagnose ein mehrstufiger Prozess ist.
Zunächst wird häufig noch während der Operation Material zur sogenannten Schnellschnittdiagnostik eingesandt. Ziel ist es, wichtige orientierende Informationen zu erhalten, die ggf. das operative Vorgehen beeinflussen könnten. Dazu wird die Probe schockgefroren und ein Schnitt angefertigt, der mit einer einfachen Färbung untersucht wird. Zusätzliche Untersuchungen sind in dieser Phase nicht möglich, da sie zu zeitaufwendig sind und die Schnellschnittdiagnose der Operateurin bzw. dem Operateur innerhalb von 20 Minuten übermittelt werden muss. Aus diesem Grund kann mithilfe dieser Methode auch keine endgültige Diagnose gestellt werden.
Für die Diagnosesicherung wird weiteres Tumorgewebe, das bei der Operation entfernt wurde, ebenfalls an die Neuropathologie gesandt. Diese Proben werden fixiert, geschnitten und mit zahlreichen Spezialfärbungen sowie molekulardiagnostisch untersucht. Anhand ihrer histologischen und molekularen Eigenschaften unterteilt die Weltgesundheitsorganisation (WHO) hirneigene Tumoren je nach Grad der Bösartigkeit in vier Gruppen (WHO CNS Grad 1-4), deren Prognose und Therapie sich unterscheiden. Zu den Spezialfärbungen gehört auch die sogenannte Immunhistochemie, bei der man mit spezifischen Antikörpern Strukturen im Tumorgewebe sichtbar machen kann, die für die diagnostische Einschätzung hochrelevant sind.
Die aktuelle neuropathologische Diagnostik der Hirntumoren integriert auch die molekularen Befunde der Gewebeprobe. Inzwischen sind zahlreiche molekulare Marker identifiziert worden, die eine genauere Diagnose erlauben und zum Teil sogar das Ansprechen auf eine spezifische Therapie vorhersagen lassen. So treten beispielsweise Mutationen (spontan auftretende Veränderungen des Erbgutes) in einem Gen für ein wichtiges Stoffwechselenzym, die sogenannte Isocitrat-Dehydrogenase (IDH), in einer begrenzten Gruppe von Hirntumoren auf, den Astrozytomen und Oligodendrogliomen, jedoch definitionsgemäß nicht in Glioblastomen (häufig als IDH-Wildtyp bezeichnet). Eine IDH-Mutation ist meist mit einer besseren Prognose vergesellschaftet und ist v. a. bei jüngeren Patientinnen und Patienten zu finden. Als Ergebnis der Begutachtung steht die Diagnose, z. B. „Glioblastom“, und die entsprechende Einschätzung der Bösartigkeit.
Ein anderer Faktor ist die Methylguanin- Methyltransferase (MGMT). Dieser beeinflusst nicht die Diagnose, kann aber eine Abschätzung des Ansprechens auf die Folgetherapie und auch eine Aussage zur Prognose erlauben. Ferner kann das Ergebnis der MGMT-Untersuchungen auch die Wahl der Therapie beeinflussen. Es handelt sich bei der MGMT um einen Reparaturfaktor. Das Ziel der Strahlen- und Chemotherapie ist es, Schäden in den Tumorzellen hervorzurufen, die den Tumor am Wachstum hindern, bzw. Tumorzellen zu zerstören. Werden diese Schäden vom Tumor mithilfe der MGMT repariert, ist die Therapie oft weniger erfolgreich. Kann der Tumor aber die Schäden wegen fehlender bzw. funktionsuntüchtiger MGMT (sogenannter methylierter MGMT) nicht reparieren, ist die Therapie meist erfolgreicher.