官 娟，占昌友

（復(fù)旦大學(xué)基礎(chǔ)醫(yī)學(xué)院藥理系，上海200033）

腦膠質(zhì)瘤診斷的分子遺傳學(xué)研究進展

官 娟，占昌友

（復(fù)旦大學(xué)基礎(chǔ)醫(yī)學(xué)院藥理系，上海200033）

膠質(zhì)瘤是中樞神經(jīng)系統(tǒng)中最常見的惡性腫瘤，全基因組分子圖譜已揭示不同類型膠質(zhì)瘤的遺傳學(xué)和表觀分子生物學(xué)特征.2016年世界衛(wèi)生組織在經(jīng)典的組織病理學(xué)診斷基礎(chǔ)上，將分子標志物納入膠質(zhì)瘤的分類中，為膠質(zhì)瘤的診斷提供了一套新的金標準，有望對臨床上膠質(zhì)瘤的干預(yù)和預(yù)后產(chǎn)生重要意義.

膠質(zhì)瘤；分子遺傳學(xué)；生物標志物；診斷

0 前言

膠質(zhì)瘤占所有原發(fā)性惡性腦腫瘤的80%，在美國膠質(zhì)瘤年發(fā)病率為6／100000［1－2］.2007年世界衛(wèi)生組織（WHO）根據(jù)膠質(zhì)瘤的組織學(xué)特征將其分為Ⅰ～Ⅳ四個等級，其中Ⅰ級腫瘤生長非常緩慢，手術(shù)切除有治愈的可能，Ⅱ級和Ⅲ級惡性程度較高，預(yù)后較差，而Ⅳ級惡性程度最高，中位生存期只有14～16個月［1，3］.組織形態(tài)學(xué)分類一度成為臨床上膠質(zhì)瘤診斷的金標準，但膠質(zhì)瘤組織形態(tài)類型繁多，各類型的臨床表現(xiàn)、分子標志物、治療策略、預(yù)后不盡相同，不同觀察者對腫瘤分級也存在偏差［4］.2016年，世界衛(wèi)生組織在2007版形態(tài)學(xué)分類方法的基礎(chǔ)上將生物標志物納入膠質(zhì)瘤分類系統(tǒng)中，規(guī)定：結(jié)合組織形態(tài)學(xué)、WHO分級和生物標志三個層次對膠質(zhì)瘤做出綜合診斷，有利于臨床醫(yī)生對膠質(zhì)瘤的臨床表現(xiàn)和預(yù)后評估作出精準判斷［5］.本文將對2016版WHO分類系統(tǒng)中主要類型膠質(zhì)瘤的相關(guān)生物標志物進行綜述.

1 WHOⅠ級

1.1 纖維性星形膠質(zhì)細胞瘤（pilocytic astrocytoma）

纖維性星形膠質(zhì)細胞瘤的主要特征是遺傳學(xué)改變導(dǎo)致MAPK信號通路激活［6］，位于染色體7q上的BRAF和KIAA1549基因融合，是預(yù)后良好的生物標志物［7］.該類型膠質(zhì)瘤常伴有 MAPK信號通路中RAF1，PTPN11，NTRK2等基因的融合或 BRAF，KRAS，F(xiàn)GFR1，NF1基因突變［6］（表1）.而非MAPK信號通路中基因突變并不多見，因此，該型細胞瘤是一種“單信號通路疾病”.毛細胞粘液樣細胞瘤（pilo?myxoid astrocytoma）是纖維性星形細胞瘤的罕見變型體，術(shù)后易局部復(fù)發(fā)、可沿脊髓傳播［4］.

1.2 室管膜下的巨細胞型星形膠質(zhì)細胞瘤（sub?ependymal giant?cell astrocytoma） 室管膜下的巨細胞型星形細胞瘤與結(jié)節(jié)性硬化復(fù)合體（tuberous sclerosis complex，TSC）的形成密切相關(guān)，基因突變和等位基因的缺失導(dǎo)致錯構(gòu)瘤蛋白（hamartin，TSC1）或薯球蛋白（tuberin，TSC2）表達缺失，最終導(dǎo)致mTOR信號通路激活［8］（表1）.

1.3 星形增生性室管膜細胞瘤（subependymoma）室管膜細胞瘤具有9種不同的亞型，主要分布于幕上、顱后窩和脊髓，各有3種不同的亞型［9］.其中星形細胞增生性室管膜瘤在這3個部位均有發(fā)生，愈后較好.

2 WHOⅡ、Ⅲ級

WHOⅢ級膠質(zhì)瘤多由Ⅱ級膠質(zhì)瘤發(fā)展而來，在此不再分開贅述.

表1 各類腦膠質(zhì)瘤的生物標志物

2.1 星形膠質(zhì)細胞瘤（astrocytic gliomas） IDH是膠質(zhì)瘤發(fā)病過程中突變最早的基因［10］，但只有 IDH基因突變并不能導(dǎo)致膠質(zhì)瘤的發(fā)生［11］.IDH突變的星形膠質(zhì)細胞瘤常伴有TP53和ATRX基因的突變.ATRX位于性染色體Xq21.1［12－14］，編碼染色體重組調(diào)節(jié)因子，它的突變導(dǎo)致細胞核表達的ATRX的缺失，致使端粒功能障礙和廣泛的基因組失穩(wěn)［15］，容易導(dǎo)致彌漫性星形膠質(zhì)瘤（WHOⅡ）轉(zhuǎn)變?yōu)橥诵行孕切文z質(zhì)瘤（anaplastic astrocytoma）（WHOⅢ），IDH基因二次突變，并伴有染色體9p21缺失［16］（表1）.

2.2 少突神經(jīng)膠質(zhì)瘤（oligodendrogliomas） 少突神經(jīng)膠質(zhì)瘤伴有IDH基因突變和染色1p和19q共缺失.絕大多數(shù)的少突神經(jīng)膠質(zhì)瘤 TERT啟動子區(qū)TERT基因編碼的端粒酶反轉(zhuǎn)錄酶與染色體端粒酶mRNA共同維持端粒的長度和結(jié)構(gòu)，位于染色體5p15.33.正常細胞中，細胞每分裂一次，端粒會縮短50～100 bp，逐漸失去DNA保護功能，細胞老化，凋亡.在膠質(zhì)瘤細胞中，TERT基因突變，端粒酶活性不減弱，端粒不縮短，細胞失去老化和凋亡的能力，不斷進行分裂［17］，最終導(dǎo)致腫瘤的發(fā)生.約2／3的患者伴有CIC突變，介導(dǎo)轉(zhuǎn)錄抑制酶的同系物 Drosophila capicua失活.約1／3的患者伴有FUBR1突變，F(xiàn)UBR1可編碼上游的結(jié)合蛋白，調(diào)節(jié)MYC的表達［18］.這些基因的突變可促使該類型的膠質(zhì)瘤進一步惡化，發(fā)展為WHOⅢ級，并伴有染色體9p21缺失［19］，轉(zhuǎn)錄因子TF12突變，最終導(dǎo)致MYC信號通路的激活［20］（表1）.

2.3 多形性黃色星形細胞瘤（pleomorphic xanthoas?trocytoma，PXA） PXA與BRAF?600突變有關(guān)，常伴有純合子CDKN2A缺失及p16INK4A表達減少.基因的突變常導(dǎo)致PXA（WHOⅡ）發(fā)展為退行性型PXA（WHOⅢ）［21－23］（表1）.

2.4 室管膜細胞瘤（ependymomas） 室管膜細胞瘤中，兒童有 2／3的幕上室管膜細胞瘤（supratentorial ependymomas）有基因重排現(xiàn)象：NF?κB亞基RELA和C11orf95融合，致使 NF?κB轉(zhuǎn)錄異常，愈后較差，YAP1融合的患者較少見，但愈后較好.發(fā)生與顱后窩上的腫瘤有兩種類型：PF?A型和PF?B型，前者染色體較穩(wěn)定，愈后較差；后者染色體不穩(wěn)定，愈后相對較好.發(fā)生于脊髓的膠質(zhì)瘤多伴有NF2基因的突變，而粘液乳頭狀室管膜細胞瘤常伴有多個染色體的畸變，愈后較差（表1）.

3 WHOⅣ級

3.1 膠質(zhì)母細胞瘤（glioblastoma） 根據(jù)IDH基因是否突變，可將膠質(zhì)母細胞瘤分為兩大類型：IDH基因未突變型膠質(zhì)母細胞瘤和IDH突變型膠質(zhì)母細胞瘤.IDH基因未突變的膠質(zhì)母細胞瘤在中老年較常見，惡性程度最高，病程一般小于3個月［4］.在年齡大于55歲的患者中，若膠質(zhì)瘤的發(fā)病位置在非中線位置（nonmidline locations）且 R132H陰性，可確診為IDH未突變型膠質(zhì)母細胞瘤.而年齡小于55歲的膠質(zhì)瘤患者，需排除IDH基因突變，方可確診為IDH基因未突變的膠質(zhì)母細胞瘤［4］.患者常具有以下幾個特征：7號染色體增益；10號染色體變?yōu)閱误w；PTEN突變或純合子缺失；CDKN2A和CKN2B純合子缺失；TERT啟動子突變［24］（表1）.

IDH基因突變的膠質(zhì)母細胞瘤約占10%左右，常見于青壯年［4］，可由各種WHOⅡ和Ⅲ級中的原發(fā)性膠質(zhì)瘤發(fā)展而來.其基因圖譜與IDH突變的星形膠質(zhì)瘤極為相似，伴有 TP53和 ATRX基因突變及G?CIMP，但其DNA甲基化水平較低，愈后較IDH基因未突變的好［25］（表1）.

3.2 彌漫性中線膠質(zhì)瘤（H3?K27M?mutant diffuse midline glioma） H3?K27M突變的彌漫性中線細胞瘤，發(fā)病位置主要集中于丘腦、腦干和脊髓.該類型的腫瘤中常見于編碼組蛋白?H3的基因 H3F3A或HIST1H3B／C中K27M突變，通過破壞PRC2的募集和抑制組蛋白?賴氨酸?N甲基轉(zhuǎn)移酶EZH2的活性使細胞內(nèi)三甲基化的H3K27減少.該類型膠質(zhì)瘤常伴有TP53和PPM1D基因突變和PDGFRA，MYC，MYCN，CDK4，CDK6等原癌基因的增殖［13，26－27］.

4 對術(shù)后治療有指導(dǎo)價值的生物標志物

4.1 啟動子MGMT甲基化增加MGMT是一種修復(fù)6O甲基鳥嘌呤的酶，位于染色體10q26，可作為甲基轉(zhuǎn)移酶和甲基受體蛋白，將烷化劑作用下形成的6O位甲基化鳥嘌呤上的甲基移除到自身的活性半胱氨基酸殘基上，修復(fù)損傷的DNA，同時自身不可逆失活為烷基化MGMT，在修復(fù)DNA烷基化損傷的過程中至關(guān)重要.但MGMT修復(fù)DNA損傷的同時，阻止化療藥物形成的二級損傷導(dǎo)致了烷化劑耐藥性.測定MGMT水平或MGMT啟動子甲基化狀態(tài)可預(yù)測腫瘤對烷化劑化療藥物的藥敏性，為實現(xiàn)個體化化療提供理論和實踐依據(jù)，也可用于膠質(zhì)瘤患者愈后評估［28］.

4.2 1p／19q共缺失染色體1p／19q聯(lián)合缺失是由染色體不平衡異位構(gòu)成［29－30］，少突膠質(zhì)細胞瘤常伴有IDH突變和染色體1p／1q共缺失.95%以上的少突膠質(zhì)瘤細胞存在啟動子TERT區(qū)突變.臨床對照試驗結(jié)果顯示：染色體1p／19生物標志物是臨床上實施PVC方案的指標，且患者生存期較長，預(yù)后良好［31－32］.

4.3 新出現(xiàn)的輔助術(shù)后治療的分子標志物BRAF?V600E突變極有希望會成為適用于BRAF抑制劑治療的分子標記物［33］，檢測IDH基因是否突變有助于判斷該類型的膠質(zhì)瘤是否適用于IDH突變抑制劑治療，或判斷臨床中是否適用于靶向IDH1?R132H的疫苗治療［13］.靶向EGFR或EGFRvIII的治療方法也需要檢測是否有EGFR增殖或EGFRvIII陽性［34－36］.其他分子生物標記物如：FGFR?TACC融合，可以判斷是否適用于FGFR抑制劑的治療［37－38］.

5 結(jié)語

將分子標志物納入膠質(zhì)瘤的分型中，拓寬了膠質(zhì)瘤的診斷和治療前景，臨床上結(jié)合組織形態(tài)和遺傳學(xué)改變對膠質(zhì)瘤做出“綜合性”診斷，使得病理診斷更接近膠質(zhì)瘤的生物學(xué)特征，指導(dǎo)膠質(zhì)瘤的精準治療.

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Research progress on molecular genetics in the diagnosis of glioma

GUAN Juan，ZHAN Chang?You
Department of Pharmacology，School of Basic Medical Sciences，F(xiàn)udan University，Shanghai 200033，China

Gliomas are among the most frequent malignant tumors in central nervous system.Genome?wide molecular?profi?ling studies have revealed the characteristics of genetic alteration and epigenetic profile associated with different types of gliomas.In 2016，the WHO classification of central nervous system tumors has been revised，in which molecular biomarkers have been incor?porated based on classic histology for the categorization of gliomas.Those biomarkers would serve as a gold standard in the diagnosis of glioma and guide precise therapy and evaluation of prognosis in clinical practice.

glioma；molecular genetics；biomarker；diagnosis

R739.41

A

2095?6894（2017）07?07?04

2017－04－22；接受日期：2017－05－05

國家自然科學(xué)基金（81673361）

官 娟.博士生.研究方向：靶向藥物遞送.E?mail：16111010088＠fudan.edu.cn

占昌友.研究員，青年千人.研究方向：靶向藥物遞送.E?mail：cyzhan＠fudan.edu.cn