胶质瘤的诊断与预后标记

胶质瘤的诊断与预后标记

目的

本综述总结了有关胶质瘤诊断及预后标记的最新研究，如毛细胞性星形细胞瘤的BRAF融合和基因和1p/q9共同缺失、弥漫性胶质瘤中MGMT状态及IDH1/IDH2突变。 最新发现

目前， BRAF融合基因可能会导致潜在性目标丝裂原激活蛋白激酶通路的激活，这一分子事件在毛细胞性星形细胞瘤中已被清楚确定并且经常发生。在二三级胶质瘤和脚趾母细胞瘤中1p/q19共同缺失和MGMT状态仍然是最重要的预后和预测标志。然而，最近刚发现的弥漫性胶质瘤中IDH1/IDH2突变较具有特异性，并且它经常发生在二三级胶质瘤中而且对三级胶质瘤有很好的预后价值，同时它也出现在脚趾母细胞瘤中并且是其的又一个特点。 摘要

广泛的分子生物学研究已经使新的诊断及预后标记的发现成为可能，并且这些标记正在更新胶质瘤的组织分子生物学分类。 关键词

1p/q19共同缺失，BRAF基因，IDH1，MGMT。 前言

由于胶质瘤可重复性及有关预后精确性的缺乏，胶质瘤的分类不能令人满意。这些限制与以下事实有关：胶质瘤的分类（不挂边是表型确定还是组织学分级）让是根据主观指标而定；某些胶质瘤的亚型还包括不同的分子的类型，并具有不同的预后。这些限制使得对胶质瘤临床研究的认识与解释更加复杂。因此，我们需要一个客观的胶质瘤诊断和预后指标。正在进行的二三级胶质瘤研究是根据1p/q19共同缺失状态来对病人进行分类的，并且脚趾母细胞瘤的研究室根据MGMT状态进行选择与分类的。最近的大规模基因组学研究又鉴定出了两个重要的新标记，即毛细胞性星型细胞瘤的BRAF重组基因和弥漫性胶质瘤的IDH1/IDH2基因突变。这些新标记给出了胶质瘤组织分子生物学分类的大体框架。

BRAF融合基因

直至目前我们对毛细胞性星型细胞瘤发生的分子机制几乎让是一无所知。以基因芯片为基础的两个研究首先证实了毛细胞性星型细胞瘤中7q34的重复存在。第一项研究的结论是存在BRAF基因的增加和过渡表达，而第二项研究的结论是存在HIPK2的增加和过度表达。后来，Jones等人证实7q34的增加与BRAF位点的重复复制相一致，并且它能够产生一种新的致癌性融合基因，而且它还能够将其编码不断地融合在有活性的BRAF激酶的结构域之中。在所研究的44例毛细胞性星型细胞瘤中7q34增加/BRAF融合基因占66%（29例子）。我们已经知道7q34增加/BRAF融合基因在所有年龄段的病人及大脑的所有部位都可发生。而在60例间变型星形细胞瘤和180例胶质母细胞瘤中没有观察到7q34增加/BRAF融合基因，并且在118例二级胶质瘤中仅看到了6例存在7q34增加/BRAF融合基。不过，这6例全是孩子和年轻人，并且病灶都位于后颅窝，这些病人都有极长的生存时间，这些信息提示这些肿瘤可能是被误诊为二级胶质瘤的毛细胞性星型细胞瘤。BRAF融合基因有结构激酶活性并且能够激活丝裂原激动蛋白激酶（MAPK）通路。有意思的是，与NF1相关的毛细胞性星型细胞瘤中NF1基因突变也可以激活MAPK通路，因为NF1能够一直RAS激活。总之，Jones等人发现，在所研究的毛细胞性星型细胞瘤中82%的有基因改变所引起的MPAK

通路激活。BRAF融合基因是发生最频繁的分子事件（66%），其次是NF1突变（7%），BRAF突变（7%）及RAF1致癌基因融合（2%）（并且发现这些分子事件在同一病人中3p25的重复出出现于7p34的增加相似）。所有这些遗传基因的改变都是相互排斥的，这就意味着对于毛细胞性星型细胞瘤的发生来说，在MPAK通路上只要有一个为位点收到攻击就足够了。由于BRAF融合基因出现频率高，且具有特异性，它可能会成为一个重要的诊断指标。除了肿块全切术之外，在复发病例中针对MPAk通路的治疗方法也可能会是一种有吸引力的治疗方案。

1p/q19共同缺失

1994年Reifenberger等人首次在少突胶质瘤中观察到了1p/q19共同缺失。随后，在1998年 Cairncross等人证明了1p/q19共同缺失是间变性少突胶质瘤化疗的一个很好的指标。现在人们已经公认1p/q19共同缺失是19p到1q之间整个染色体臂不平衡易位的结果。在基因组水平上，这种易位与1p和19q的完全丢失相一致。因此，区分真正的1p/q19共同缺失是十分重要的，这与染色体易位是相同的，即1p远端部分删除，通常是1p36的删除。事实上，1p36的部分删除通常发生在星形细胞瘤内，并且同病人的不良预后有关。应用荧光原位杂交技术（FISH）或微卫星分析技术，为了区别1p删除的两个亚型紧紧检测1p36这一个位点是不够的，它可能会有相反的预后意义。实际上，1p/q19共同缺失总是和IDH1/IDH2基因突变相关，并且它与肿瘤蛋白基因53（TP53）、及表皮生长因子受体（EGFR）基因及其他的基因扩增相互排斥。Notch 2 位于1p中心体区的附近，我们怀疑它是染色体易位的靶点，但是最近这种怀疑已被排除。分子机制强调1p/q19共同缺失与良好的预后及对放化疗敏感性之间的关系，但这种分子机制仍然是模糊不清的。我们只能部分的用发生较频繁的MGMT启动子甲基化来解释这种机制。通过基因芯片对基因表达进行的研究表明1p/q19共同缺失的胶质瘤具有前神经元表达的特性，这与高级别胶质瘤的良好预后有关。 1p/q19共同缺失与典型的少突胶质瘤细胞的特征（如核周围光晕及鸡尾样血管）之间有很强的关系。在间变性少突胶质瘤中1p/q19共同缺失的出现率达61%--89%，而在间变性少突胶质母细胞瘤中1p/q19共同缺失的出现率仅为13%--20%。然而，形态学却不能很好的预测1p/q19的状态。

1p/q19共同缺失到底是预后指标还是预测指标，这仍然处于争论当中。一方面Ricard等人证明，1p/q19共同缺失的低级别胶质瘤同无1p/q19共同缺失得低级别胶质瘤相比具有很低的生长率（3.4/5.9毫米每年）。另一方面Weller等人应用多元分析发现1p/q19共同缺失的存在与否并不是术后无放化疗病人无进展存活时间（PFS）的预后指标。

放疗和/或化疗后，1p/q19共同缺失是低级别胶质瘤和间变性胶质瘤病人PFS和整体存活率（OS）的重要的预测指标。在低级别胶质瘤和间变性胶质瘤中，它们的中位生存持续时间分别为12—15年和6—7年多，而这些肿瘤都存在1p/q19共同缺失。存在1p/q19共同缺失的肿瘤和没有1p/q19共同缺失的肿瘤对化疗的反应率分别为59%--92%和0%--46%。在应用TMZ治疗的低级别胶质瘤中，Ricard等人证明，在1p/q19共同缺失存在与缺乏的肿瘤之间最大的差别是反应持续时间，这提示，1p/q19共同缺失更有可能是肿瘤获得延迟耐药性的预测指标，而不是化疗反应的预测指标。在最近研究的25 例用TMZ治疗的胶质瘤中，Kaloshi等人证明，1p/q19共同缺失也是这些病人对化疗反应（88.25%.）、PFS（24.5:13.7月）、以及OS（66.8:15.2月）的重要预测指标。为了去屋顶一个简单可靠的胶质瘤1p/q19共同缺失指标，Ducray等人通过免疫组织化学技术对122例胶质瘤中的α-internexin(INA，一种神经丝相互作用蛋白)进行了评价。他们发现在少突胶质瘤中INA表达是1p/q19的标记，1p/q19共同缺失的特异性为86%，敏感度为96%，阳性预测值为76%，阴性预测值为96%。在三级胶质瘤中，同1p/q19相似，INA的阳性表达同较好的PFS(52.6:8.7月)和OS(121.1:31.4月)

有关。

总之，1p/q19共同缺失是放疗或化疗反应的预后和预测指标，因此，三级胶质瘤的现行研究已经根据1p/q19状态而不是形态学表现来选择病人。 O6-甲基鸟嘌呤-DNA甲基转移酶（MGMT）

MGMT是一种DNA修复酶，它能移除由化疗药物所引起的烷基化位点。因此，肿瘤细胞内高水平的MGMT活性可以提高其对化疗的抵抗。相反，由MGMT启动子甲基化所致的MGMT基因沉默会引起MGMT蛋白的低水平表达，并降低DNA修复活性，进而增加肿瘤对烷化剂的敏感性。

在应用亚硝脲治疗的病人和最近应用TMZ治疗的病人中，几项研究已经提示，在脚趾母细胞瘤中，MGMT评价的临床价值是它可以预测脚趾母细胞瘤病人应用烷化剂所带来的益处。MGMT甲基化在脚趾母细胞瘤中的发生率是40%--50%。在EORCT/NCIC 2698/22981试验中应用同时或辅助的TMZ化疗与单纯的应用TMZ化疗的疗效进行了比较，即MGMT甲基化是通过对206例具有代表性的病人的足够的肿瘤组织进行特异性PCR技术评价的。MGMT甲基化是病人结局和TMZ化疗获益最好的预测指标。在本研究的5年分析中，Stupp的人报道，在MGMT甲基化的病人中应用放化疗出处理病例与单纯应用放疗治疗的病例相比，其中位生存时间之比为23.4:15.3月（P≤0.004）。令人吃惊的是，在MGMT未甲基化的病例中应用放化疗处理与单纯应用放疗治疗，其中位生存时间也有稍微的延长（即12.6：11.8月，P≤0.035）； 然而，这一发现是以极少数病人所提供的分子信息及他们的存货时间都在2年以上为基础的。如果这一发现得到了证实，它将提示可能还存在着另一种化疗敏感性的分子机制。根据EORCT/NCIC 2698/22981试验的研究，Murat等人对80例胶质母细胞瘤进行了基因表达的基因芯片研究，结果发现除了MGMT的状态之外，几种基因表达簇也影响肿瘤对放化疗的敏感性，这些基因表达簇有胶质瘤干细胞特性[同源异型框(HOX)基因]、治疗抵抗和不良反应及预后有关的EGFR特性。MGMT启动子甲基化状态明确预测价值将在正在进行的EORCT/NCIC中得到评估。

在最近的103例胶质母细胞瘤病人的研究中，Brandes等人证实，MGMT甲基化(用MPS分析)的胶质母细胞瘤病人比MGMT未甲基化的胶质母细胞瘤病人在同时化疗后更易表现出伪进展的情况(58%:16%);相反，它们在早期不可能显示出恶化或进展。MGMT启动子所预测的甲基化病例的进展率为91.3%，而MGMT启动子未甲基化的病例进展率仅为59%。Brandes等人也证实，在MGMT甲基化的病人中，其放化疗的复发形式也是不同的，这在除了放化疗以外的其它治疗中更容易复发(44%:15%).

MGMT甲基化在低级别的胶质瘤和间变性胶质瘤中发生较为频繁，其发生率为60%--90%，在这些肿瘤中，1p/19q共同缺失与MGMT启动子甲基化之间有很强的联系。在一项68例TMZ治疗的低级别胶质瘤研究中，MGMT甲基化与较长的PFS有关。 MGMT状态分析的最好技术仍是一个有争议的问题。越来越多的证据表明通过MSP技术测得的MGMT启动子甲基化与免疫组化所测得的MGMT蛋白表达不一致，这是因为在肿瘤中和被潜在MGMT表达污染的正常细胞中免疫反应的方式不一样。虽然一些应用半定量免疫组化报道说，MGMT表达与病人结局之间存在相关性，但是Preusser等人用含有164例胶质母细胞瘤活检标本的芯片研究了MGMT免疫组化的有用性，他们的研究所用的抗-MGMT抗体来自EORCT/NCIC 2698/22981试验所用的两个商业用抗-MGMT抗体。他们发现由于观察变异和MGMT启动子甲基化状态与病人生存关系的差距，使得一种用于常规临床诊断目的的抗-MGMT免疫组织化学的分子生物学笔记难以实现。Everhard等人通过焦磷酸测试技术对54例胶质母细胞瘤中与MGMT表达有潜在关系的CpG位点的甲基化水平进行了研究，并且就MGMT mRNA的表达状况进行了分析。他们发现在MGMT甲基化与其表达水平之间存在良好的统计一致性(85%，P≤0.0001)，这是因为与其它位点相比CpG区

能更好的反映MGMT的表达;不过，在MGMT甲基化和MGMT mRNA表达之间确实存在不一致的情况。

因此，在胶质母细胞瘤中MGMT状态时一个重要的放化疗反映预测因素；然而，MGMT状态在二三级胶质瘤中的预后或预测价值以及用来对MGMT状态进行分析的最好技术都血药进一步的研究。

IDH1/IDH2基因突变

IDH1催化异柠檬酸脱羧基至α-酮戊二酸上，致使NADPH减少。IDH1在细胞内NADPH的产生中起着重要作用，NADPH对消耗的谷胱甘肽的再生是必须的，而谷胱甘肽是哺乳动物细胞内主要的抗氧化剂。最近，由于特大规模的基因组学研究，使得胶质瘤中IDH1活性位点的意外杂合性基因突变得以确定。Parsons等人对22例胶质母细胞瘤的20661蛋白密码基因进行测序，结果发现12%的病例有IDH1基因突变。所有病例的基因突变均位于IDH1转录的第395位置(第132个氨基酸残基)，并且大多数的改变是鸟嘌呤(G)到腺嘌呤(A)[G→A]，的改变，对应的氨基酸由原来的精氨酸(Arg)变为组氨酸(His)[Arg→His]。Parsons等人IDH1基因突变发生在年轻人和再次复发的胶质母细胞病人中，并且发现IDH1基因突变和OS有关。接下来的研究证明了IDH1基因突变是弥漫性胶质瘤的特征，这一突变经常发生在二三级胶质瘤中，并且在其他所有的中枢神经系统肿瘤和非中枢神经系统肿瘤中都不存在IDH1的突变。Yan等人在45例CNS肿瘤和494例非CNS肿瘤中队IDH1基因及相关的基因进行了测序。首先，他们观察到无IDH1突变的病人可能具有IDH2基因的相似氨基酸(R 172)的突变。他计算出了IDH1和IDH2在下列肿瘤中的突变率，如下：二级星形细胞瘤和少突胶质瘤86%(70/81)、三级星形细胞瘤和少突胶质瘤82%(72/88)、继发性胶质母细胞瘤85%(11/13);不过，IDH1基因突变在原发性胶质母细胞瘤中的发生率仅为5%(6/123)。在毛细胞性星型细胞瘤(0/21)、室管膜瘤(0/30)、随母细胞瘤(0/55)以及非CNS肿瘤中并没有发现IDH1/IDH2基因突变。IDH1基因突变在成人神经外胚层肿瘤(425,5/42)、急性B淋巴细胞白血病(1.75)和前列腺癌(2.7%)也曾有过报道，不过后二者中IDH1突变的发生率较低。IDH1/IDH2基因突变在三级星形细胞瘤和少突胶质母细胞瘤中有很好的预后价值。事实上，在三级星形细胞瘤和少突胶质母细胞瘤中，IDH1/IDH2基因突变组和野生型IDH1/IDH2组的OS分别为65:20月(P≤0.001)和31:15月(P=0.002)。Sanson等人在404例胶质瘤的研究中发现IDH1与1p/19q共同缺失(90%的IDH1突变)及MGMT甲基化紧密相关，但是与EGFR扩增(1%的IDH1突变，1/90)及10号染色体丢失(4%的IDH1突变，7/169)相互排斥。在这个系列研究中，IDH1基因突变与二级(150.9:60.1月)、三级(81.1:19.4月)、四级(27.4:14月)胶质瘤的良好结局有关。经过对肿瘤级别、病人年龄、MGMT状态、基因特征及治疗情况进行调整后，多元分析证实IDH1基因突变是一个良好的预后指标(危险比=0.29,置信区间为0.15~0.55)。Inchimura等人也证实，经单因素分析(不是多元分析)，IDH1基因突变和364例胶质瘤病人的较长的OS相关。

三项研究同时报道了与肿瘤相关的IDH1基因突变会使异柠檬酸脱氢酶失活。赵等人进一步证明，IDH1基因突变破坏了IDH对其底物异柠檬酸的亲和力，并通过催化作用形成无活性的异源二聚体来显著抑制野生型IDH1的活性，进而导致此种酶的催化产物α-酮戊二酸的生成减少。他们证明IDH1似乎有肿瘤抑制因子的作用，当其通过基因突变而被灭活后，它便会通过缺氧诱导因子(HIF-1)通路调节转录的增加来促进肿瘤的发生。作为唯一已知的过氧化物酶体NADPH的来源，IDH1蛋白在控制细胞的过氧化损伤中起着关键性的作用；因此，IDH1突变导致的NADPH水平减低有可能也促进了肿瘤的发生。

将来有可能把IDH1/IDH2作为诊断指标，例如，在某些复杂病例中它可以用来区分二级胶质瘤和毛细胞性星型细胞瘤，并在三级胶质瘤中用作预测指标。但我们还有待确定

IDH1/IDH2基因突变是否是治疗反应的预后或预测指标。 结论

由于BDAF融合基因和IDH1/IDH2基因突变的确定，我们向胶质瘤的更加客观的分类上迈出了重要的一步，这种分类是以基因的相互排斥为基础的。事实上，在IDH1/IDH2基因突变的胶质瘤中，BRAF融合入基因和IDH1/IDH2基因突变是相斥的，1p/q19共同缺失与TP53突变时相斥的，并且1p/q19共同缺失及EGFR扩增和其它分子扩增之间也是相斥的。在不久的将来，由于大规模的基因组学研究和基因表达的研究，我们有可能会进一步更新胶质瘤的分子分类。这两种新标记的确定，可能会带来新的治疗方法，即毛细胞性星型细胞瘤中的MAPK信号条路抑制剂、α-酮戊二酸增补剂、IDH1产物，但这一切的前提是证明在IDH1/IDH2基因突变胶质瘤中IDH1/IDH2基因突变是肿瘤发生的主要分子机制。在胶质瘤中，MGMT状态和1p/q19共同缺失是重要的预后和预测指标，并且正在进行的临床试验正在应用MGMT状态和1p/q19共同缺失作为选择别人或对病人进行分类的指标。然而，研究这些标记物的最好技术以及它们的确切作用有待进一步研究。1p/q19共同缺失和病人的良好预后之间的联系仍未解决。关于MGMT甲基化，它到底是一个预测指标还是能更全面地反映和良好结局相关的基因组甲基化状态，这还有待与观察。它的预后价值在所有类型的胶质瘤中也许和最初的研究中所提示的(三级胶质瘤中是预后指标，少突角质细胞瘤中是预测指标)不一样。最后，MGMT状态和1p/q19共同缺失的各自的预后和预测价值需要认真研究。

参考资料 略

本文来源：https://www.bwwdw.com/article/xk8t.html