劉夢(mèng)昱, 謝 飛, 張 鑫, 趙鵬翔,2*

1.北京工業(yè)大學(xué)生命科學(xué)與生物工程學(xué)院, 北京 100124;2.北京工業(yè)大學(xué)激光工程研究院, 北京100124

膠質(zhì)瘤是一種由腦部或中樞神經(jīng)系統(tǒng)的膠質(zhì)細(xì)胞發(fā)展出來(lái)的原發(fā)性腫瘤，約占腦部和中樞神經(jīng)系統(tǒng)腫瘤總數(shù)的30%[1]。其惡性程度極高，占所有原發(fā)性惡性腦腫瘤的80%[2]。世界衛(wèi)生組織(World Halth Organization, WHO)按照形態(tài)和發(fā)病部位將膠質(zhì)瘤分為星形細(xì)胞瘤、少突神經(jīng)膠質(zhì)瘤、混合膠質(zhì)瘤和室管膜瘤。WHO根據(jù)腫瘤組織病理學(xué)特征(如腫瘤細(xì)胞增殖能力、細(xì)胞核多形性、細(xì)胞結(jié)構(gòu)和壞死程度)以及惡性程度由低到高將膠質(zhì)瘤分為Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ、Ⅳ四個(gè)等級(jí)。低等級(jí)膠質(zhì)瘤，即Ⅰ、Ⅱ級(jí)膠質(zhì)瘤，腫瘤細(xì)胞分化程度高，腫瘤呈良性，患者有較好的預(yù)后，但是在治療后有極高的復(fù)發(fā)可能性，并隨著時(shí)間延長(zhǎng)能夠演變?yōu)榈燃?jí)更高的惡性膠質(zhì)瘤。高等級(jí)膠質(zhì)瘤，即Ⅲ級(jí)和Ⅳ級(jí)膠質(zhì)瘤，惡性程度高，具有腫瘤細(xì)胞分化程度低、病人預(yù)后差的特點(diǎn)。腫瘤組織學(xué)上認(rèn)為，GBM具有高度異質(zhì)性，該特性體現(xiàn)在細(xì)胞的類(lèi)型，如不同大小的未分化細(xì)胞、纖維形膠質(zhì)細(xì)胞和多形性星形膠質(zhì)細(xì)胞、有絲分裂的數(shù)目、細(xì)胞的分布密度以及血管生成情況和壞死程度等[3]。不僅如此，GBM瘤區(qū)還有可能包括非膠質(zhì)細(xì)胞生成的腫瘤細(xì)胞。由于這些特性，GBM被劃為IV級(jí)膠質(zhì)瘤，同時(shí)，這些特性也反映了GBM的高度惡性行為產(chǎn)生的原因。

腫瘤治療中，手術(shù)切除被認(rèn)為是最安全有效的治療方法，但是由于膠質(zhì)瘤的腫瘤細(xì)胞具有侵襲周?chē)M織的特點(diǎn)，使得僅僅通過(guò)手術(shù)治愈膠質(zhì)瘤并不可行。此外，膠質(zhì)母細(xì)胞瘤對(duì)放化療有很強(qiáng)的耐受性。因此，盡管經(jīng)過(guò)了手術(shù)切除和常規(guī)治療，GBM患者的平均生存時(shí)間仍只有12～15個(gè)月[4]。研發(fā)新的治療手段幫助延長(zhǎng)患者生存時(shí)間、改善生存質(zhì)量成為目前膠質(zhì)瘤治療中最迫切的需要。因此，深入全面的了解腫瘤標(biāo)志物對(duì)研究新的治療GBM的方法具有重要意義。本文將對(duì)已發(fā)現(xiàn)的腫瘤標(biāo)志物進(jìn)行全面的綜述，以期為膠質(zhì)母細(xì)胞瘤的治療研究提供參考。

1 膠質(zhì)母細(xì)胞瘤診斷及預(yù)后相關(guān)標(biāo)志物

1.1 O6-甲基鳥(niǎo)嘌呤-DNA甲基轉(zhuǎn)移酶(O6-methlyguanine-DNA-methyltransferase, MGMT)

GBM中，許多基因的啟動(dòng)子特殊位點(diǎn)會(huì)發(fā)生甲基化，這一變化會(huì)直接導(dǎo)致基因表達(dá)水平的改變，如腫瘤抑制基因p53、RB1以及pten等[5,6]。臨床上，MGMT啟動(dòng)子是GBM最重要的DNA甲基化標(biāo)志物之一。近40%的原發(fā)性GBM患者樣品中均能檢測(cè)出MGMT基因的轉(zhuǎn)錄沉默。有研究報(bào)道，對(duì)GBM患者使用烷化劑化療過(guò)程中，其MGMT啟動(dòng)子的甲基化水平可以作為一種預(yù)后標(biāo)志物[7,8]。

MGMT基因位于10q26號(hào)染色體上，其編碼的DNA修復(fù)蛋白能夠?qū)⒅匾腄NA烷基化位點(diǎn)，即鳥(niǎo)嘌呤O6位置的烷基基團(tuán)清除。當(dāng)DNA修復(fù)消耗的MGMT蛋白得不到補(bǔ)充時(shí)，未得到修復(fù)的DNA會(huì)受到損傷，如化療誘導(dǎo)的鳥(niǎo)嘌呤O6的甲基化，會(huì)引起細(xì)胞毒性和凋亡[8]。烷基化試劑，如替莫唑胺(TMZ)能夠?qū)⑼榛鶊F(tuán)轉(zhuǎn)移至DNA上，通常的轉(zhuǎn)移位點(diǎn)為鳥(niǎo)嘌呤的N7或O6位置[9]，這一過(guò)程中，若沒(méi)有DNA的損傷修復(fù)，便會(huì)直接導(dǎo)致DNA損傷，最終引起細(xì)胞死亡。MGMT啟動(dòng)子的CpG島位點(diǎn)若發(fā)生甲基化，該基因的表達(dá)將會(huì)受到抑制，這一結(jié)果可以加強(qiáng)DNA對(duì)烷基化試劑的敏感性。之前的研究表明，高達(dá)45%～47%的GBM具有MGMT甲基化的特征[8,9]。對(duì)于進(jìn)行烷基化試劑治療的患者，其腫瘤組織MGMT基因甲基化水平與患者的無(wú)進(jìn)展生存期以及整體生存時(shí)間有著重要聯(lián)系[10]。通過(guò)對(duì)相關(guān)腫瘤患者的組織樣品進(jìn)行分析，發(fā)現(xiàn)幾乎只有MGMT啟動(dòng)子甲基化的膠質(zhì)瘤患者會(huì)在化療中得到一定的治療效果[8]。其中，對(duì)于初診為GBM的患者，最主要的治療手段是使用烷基化試劑進(jìn)行化療，其中MGMT甲基化水平較高的患者會(huì)產(chǎn)生更好的化療效果，若腫瘤患者M(jìn)GMT基因未發(fā)生甲基化，則該類(lèi)患者預(yù)后較差，生存率較低。對(duì)于晚期GBM患者而言，相較放療，MGMT基因甲基化對(duì)TMZ治療效果的影響更加顯著，研究表明，TMZ對(duì)MGMT甲基化的患者往往會(huì)產(chǎn)生更好的療效[4,11]。同時(shí)，GBM患者的MGMT甲基化水平與腫瘤復(fù)發(fā)無(wú)關(guān)，患者自身MGMT基因甲基化水平也沒(méi)有發(fā)生改變，因此，對(duì)于MGMT基因甲基化的GBM復(fù)發(fā)患者，再次使用TMZ治療仍是一種明智的選擇[10]。這些結(jié)果也表明MGMT啟動(dòng)子的甲基化不僅在預(yù)測(cè)腫瘤預(yù)后上起著一定作用，甚至可以作為GBM的預(yù)后標(biāo)志物。最近的研究也再次證實(shí)了在IDH1/2野生型和突變型的GBM中，MGMT 基因甲基化患者的化療預(yù)后效果更佳[12]。

目前在臨床上，無(wú)論患者的甲基化水平高低，通常都會(huì)選擇TMZ來(lái)進(jìn)行治療。對(duì)于早期GBM患者，MGMT啟動(dòng)子甲基化作為重要的預(yù)測(cè)標(biāo)志，對(duì)未來(lái)的治療具有重要的指導(dǎo)意義[8]。并且可以根據(jù)MGMT基因的甲基化水平，將患者進(jìn)行更好的分類(lèi)，以采取更合適的治療手段。但是長(zhǎng)久以來(lái)，對(duì)于非早期GBM患者，MGMT甲基化水平是否仍然具有重要的參考價(jià)值是一個(gè)極具爭(zhēng)議的話題。即便如此，MGMT甲基化水平對(duì)于區(qū)分非早期GBM患者仍然是有意義的。

1.2 表皮生長(zhǎng)因子受體(epidermal factor growth receptor,EGFR)

EGFR由胞外受體結(jié)構(gòu)域、跨膜區(qū)和胞內(nèi)具有酪氨酸激酶功能的結(jié)構(gòu)域組成，在細(xì)胞增殖、遷移和生存等相關(guān)通路中起著重要的作用。EGFR活性可通過(guò)基因水平上調(diào)或它的變體EGFRvIII的缺失突變?cè)鰪?qiáng)，后者能夠保證縮短后的受體保持持續(xù)的活性，進(jìn)而促進(jìn)有絲分裂的級(jí)聯(lián)反應(yīng)[13]。EGFR的擴(kuò)增出現(xiàn)在40%～60%的GBM中，其中只有很小的部分發(fā)生EGFR突變，產(chǎn)生變體EGFRvIII[14]。EGFR基因擴(kuò)增水平可以通過(guò)熒光原位雜交(fluorescence in situ hybridization, FISH)技術(shù)檢測(cè)，而突變體EGFRvIII的表達(dá)可以使用免疫組織化學(xué)檢測(cè)。近年來(lái)，關(guān)于EGFR基因擴(kuò)增和突變體EGFRvIII產(chǎn)生影響的相關(guān)研究報(bào)道結(jié)果不一，在GBM研究中存在著相互矛盾的研究結(jié)果[7,15]。以EGFR作為靶標(biāo)，在多種癌癥的治療中均被證明是有效的。如針對(duì)EGFR的藥物單獨(dú)或聯(lián)合化療用于結(jié)直腸癌、非小細(xì)胞肺癌和胰腺癌等[16]。從這些結(jié)果來(lái)看，研究者認(rèn)為在癌癥治療中，受體酪氨酸激酶抑制劑起到了重要的作用[15]。EGFR是第一個(gè)被認(rèn)為與GBM的腫瘤發(fā)生相關(guān)的分子[17]。雖然EGFR的過(guò)表達(dá)或突變是GBM最重要的特點(diǎn)之一，但是，以EGFR作為靶標(biāo)的GBM臨床試驗(yàn)中的結(jié)果卻不盡如人意。臨床效果不理想的原因可能是由于研究的藥物無(wú)法穿過(guò)血腦屏障以及突變帶來(lái)的抗藥性等。

1.3 異檸檬酸脫氫酶1/2(IDH1/2)

異檸檬酸脫氫酶是檸檬酸循環(huán)中的組成成分，作為關(guān)鍵的代謝酶類(lèi)，能夠催化異檸檬酸和NAD+發(fā)生反應(yīng)并轉(zhuǎn)化為二氧化碳、NADP和α-酮戊二酸。在多種腫瘤中均能夠鑒定出IDH1/2 的突變。Stancheva[18]首次在GBM中發(fā)現(xiàn)IDH1/2突變后，隨后的研究表明在所有的GBM中，近8%～13%發(fā)生了IDH突變，其中包括了高于80%的繼發(fā)性GBM的IDH突變。最常見(jiàn)的突變?yōu)镮DH1 R132和IDH2 R172位點(diǎn)，該類(lèi)突變占所有IDH突變的90%，而在由低等級(jí)發(fā)展而來(lái)的II級(jí)或III級(jí)膠質(zhì)瘤以及GBM中，前者突變占IDH突變的70%[19]。IDH突變使α-酮戊二酸轉(zhuǎn)化為腫瘤代謝物D-2-羥戊二酸，由于依賴(lài)α-酮戊二酸的組蛋白和DNA脫甲基酶受到抑制，積累的D-2-羥戊二酸導(dǎo)致了表觀遺傳的調(diào)節(jié)發(fā)生異常，從而阻礙細(xì)胞分化[20]。同時(shí)，該突變也會(huì)減少NADPH的形成，促進(jìn)氧化應(yīng)激從而導(dǎo)致DNA的損傷[7]。但是也有研究顯示，在膠質(zhì)瘤中IDH突變會(huì)延長(zhǎng)12～30個(gè)月的生存期，提高TMZ和放療的敏感性[21]。同時(shí)，有研究表明與野生型相比，突變的IDH1可以通過(guò)手術(shù)最大化切除區(qū)域，達(dá)到延長(zhǎng)生存期的目的[22]?，F(xiàn)今，IDH突變的檢測(cè)手段包括測(cè)序和免疫組織化學(xué)方法。臨床前期研究證實(shí)IDH突變的小分子抑制劑能夠降低細(xì)胞內(nèi)D-2-羥戊二酸的水平，調(diào)整表觀遺傳調(diào)節(jié)異常并促進(jìn)細(xì)胞分化[23]。抑制IDH突變顯示其在血液腫瘤中作為治療手段的可能性，并在實(shí)體瘤和膠質(zhì)瘤中得到進(jìn)一步研究。IDH突變抑制劑作為單獨(dú)藥劑使用或聯(lián)合其他治療手段應(yīng)用于腫瘤治療中，在針對(duì)其他致癌通路的治療中，也有一定的臨床應(yīng)用前景。

1.4 1p19q共同缺失

染色體1斷臂和染色體19長(zhǎng)臂的缺失導(dǎo)致其整個(gè)染色體臂著絲粒的移位，被定義為1p19q共同缺失。在GBM研究中， Cairncross 等[24]首次在少突神經(jīng)膠質(zhì)瘤患者中發(fā)現(xiàn)1p19q 共同缺失，并證明檢測(cè)1p19q基因水平可以在臨床上起到一定的疾病預(yù)測(cè)功能。2016 年WHO 標(biāo)準(zhǔn)中， 1p19q共同缺失與IDH突變共同出現(xiàn)的膠質(zhì)瘤被定義為少突膠質(zhì)瘤。大約60%～80%的Ⅱ級(jí)或Ⅲ級(jí)少突神經(jīng)膠質(zhì)瘤和20%～50%的Ⅱ級(jí)或Ⅲ級(jí)少突星形膠質(zhì)瘤，以及低于10%的彌散型膠質(zhì)瘤中會(huì)出現(xiàn)1p19q共同缺失的情況[25]。對(duì)于少突神經(jīng)膠質(zhì)瘤，如出現(xiàn)1p19q共同缺失，那么會(huì)有較好的生存率、化療(甲基芐肼、環(huán)己亞硝脲和長(zhǎng)春新堿聯(lián)合化療以及替莫挫胺)和放療效果[26]，這種對(duì)于治療手段敏感性的原因尚待研究。在GBM中，1p19q共同缺失的相關(guān)研究結(jié)果并不一致。Boots-Sprenger等[27]的研究中彌散性膠質(zhì)瘤包括GBM患者的1p19q共同缺失、MGMT啟動(dòng)子甲基化和IDH突變預(yù)示了更好的預(yù)后，但其中仍有10位病人的組織病理學(xué)結(jié)果表明1p19q共同缺失與此無(wú)關(guān)。而Zhao等[28]運(yùn)用Meta方法分析了28篇研究中3 408個(gè)膠質(zhì)瘤樣品結(jié)果，他們提出1p19q共同缺失與生存期的延長(zhǎng)有關(guān)，而與組織學(xué)分級(jí)無(wú)關(guān)。1p19q共同缺失的檢測(cè)方法包括微衛(wèi)星序列分析、PCR和基因組雜交技術(shù)等，其中FISH法最為常用。

1.5 α-地中海貧血伴智力低下綜合征基因(α-X linked alpha thalassaemia/mental retardation,ATRX)

ATRX基因首次在X染色體連鎖精神發(fā)育遲滯綜合征病人中被發(fā)現(xiàn)，該基因編碼的蛋白參與遺傳穩(wěn)定、染色體重塑和DNA甲基化等過(guò)程[29]。ATRX基因失活與端粒替代延長(zhǎng)(ALT)機(jī)制密切相關(guān)。在真核生物中，端粒是染色體末端的DNA重復(fù)序列，維持著染色體的完整性。ALT作為一種調(diào)控端粒長(zhǎng)度的機(jī)制對(duì)細(xì)胞的生存和增殖至關(guān)重要。近年來(lái)，ALT在膠質(zhì)瘤的生物活動(dòng)中的作用才被發(fā)現(xiàn)。突變的ATRX基因經(jīng)常伴隨著IDH突變，但幾乎不與1p19q共同缺失同時(shí)出現(xiàn)。生存曲線分析表明， ATRX缺失的星形膠質(zhì)瘤患者作為IDH突變中的一個(gè)子群，伴有更好的預(yù)后[30]。Koschmann等[31]研究表明，ATRX缺陷小鼠的GBM模型中，ATRX突變會(huì)導(dǎo)致腫瘤基因不穩(wěn)定，在沒(méi)有任何治療的情況下，腫瘤具有更高的侵襲性。但是，對(duì)小鼠的雙鏈DNA損傷進(jìn)行修復(fù)，與對(duì)照組相比，治療后的小鼠生存期得到延長(zhǎng)。ATRX表達(dá)缺失通常使用免疫組織化學(xué)方法檢測(cè)，其他檢測(cè)方法還包括PCR、測(cè)序和蛋白免疫印跡[14]。

1.6 端粒酶反轉(zhuǎn)錄酶(telomerase reverse transcriptase,TERT)

染色體末端的端粒重復(fù)序列產(chǎn)生的帽子結(jié)構(gòu)由幾百個(gè)核酸組成，當(dāng)缺少端粒酶活性時(shí)，端粒會(huì)隨著每一次細(xì)胞分裂過(guò)程被縮短[32]，隨著細(xì)胞的不斷分裂，端粒被逐漸消耗，最終導(dǎo)致細(xì)胞的休眠或死亡。端粒不僅對(duì)細(xì)胞的生存十分重要，與腫瘤的生成也密不可分。癌癥的標(biāo)志之一就是端粒維持的調(diào)控異常，而這一過(guò)程正是由端粒酶調(diào)控的。90%的晚期惡性腫瘤中，都能檢測(cè)到端粒酶的活性。TERT是端粒酶的一個(gè)催化亞基，能夠?qū)㈩~外的DNA序列插入至端粒中[32]。TERT的表達(dá)與多種腫瘤相關(guān)。在IV級(jí)星形膠質(zhì)瘤中，TERT啟動(dòng)子突變活化的情況經(jīng)常被報(bào)道。突變的TERT與1p19q共同缺失密切相關(guān)，而與IDH突變或ATRX無(wú)明顯關(guān)聯(lián)[32]。Killela等[32]在多種類(lèi)型的膠質(zhì)瘤中開(kāi)展了IDH1/2突變與TERT突變的相關(guān)性研究。結(jié)果表明，在GBM中，沒(méi)有IDH1/2突變的情況下，TERT突變預(yù)示著更低的整體生存率。此外，Simon等[33]和Labussiere等[34]的研究也表明TERT突變可以作為一種獨(dú)立的預(yù)后訊號(hào)，在原發(fā)性GBM中預(yù)示著較差的預(yù)后。Eckel等[35]基于IDH、1p19q和TERT的水平進(jìn)行各組比較得出結(jié)論，在出現(xiàn)IDH突變和1p19q共同缺失的膠質(zhì)瘤中，TERT突變預(yù)示著相對(duì)較好的治療結(jié)果，但是在只有IDH突變而沒(méi)有1p19q共同缺失的GBM中，TERT突變卻預(yù)示了較低的生存率。如今，TERT突變水平可通過(guò)甲基化特異性PCR檢測(cè)，此外，也有研究報(bào)道通過(guò)術(shù)中快速測(cè)試的方法檢測(cè)TERT突變[36]。

1.7 MicroRNA

MicroRNA是一類(lèi)長(zhǎng)度約為20～25個(gè)核酸的非編碼RNA片段，通過(guò)結(jié)合mRNA引起mRNA的降解并最終抑制蛋白質(zhì)的合成。研究認(rèn)為microRNA與多種癌癥的起始和發(fā)展有關(guān)，因而microRNA具有巨大的潛力成為一種診斷和治療工具。如今，已經(jīng)有超過(guò)1 500種人類(lèi)microRNA被鑒定出來(lái)，其中許多microRNA的表達(dá)水平在多種癌癥中均檢測(cè)到不同程度的上調(diào)或下調(diào)。研究表明一些microRNA與GBM的發(fā)生、發(fā)展密切相關(guān)，可以作為一種預(yù)后標(biāo)志物[37]應(yīng)用在臨床治療或診斷中。同時(shí)，通過(guò)檢測(cè)得到的microRNA表達(dá)水平也能夠幫助人們將GBM更準(zhǔn)確地分類(lèi)。此外，瘤內(nèi)或微循環(huán)中的microRNA也可以作為GBM檢測(cè)、診斷、使用藥物如替莫唑胺治療或放療的預(yù)后或預(yù)測(cè)標(biāo)志物。

針對(duì)GBM分類(lèi)，Henriksen等[37]通過(guò)對(duì)應(yīng)臨床數(shù)據(jù)與161個(gè)microRNA進(jìn)行分析，根據(jù)結(jié)果將GBM患者分為兩類(lèi)，分別對(duì)應(yīng)長(zhǎng)期和短期生存期。另外，Kim等[38]根據(jù)癌癥基因圖譜(TCGA)中膠質(zhì)瘤相關(guān)的261個(gè)microRNA表達(dá)水平的分析結(jié)果，鑒定出臨床上截然不同的5組GBM亞群，每組亞群分別對(duì)應(yīng)不同的神經(jīng)前體細(xì)胞，這些細(xì)胞亞型包括放射狀膠質(zhì)細(xì)胞、少突膠質(zhì)或神經(jīng)元前體細(xì)胞、神經(jīng)元前體細(xì)胞、星形膠質(zhì)細(xì)胞前體和神經(jīng)間質(zhì)細(xì)胞前體。同時(shí)，Li等[39]使用基因芯片和非負(fù)矩陣分解法分析了TCGA中RNASeqV2數(shù)據(jù)，其中包含了169個(gè)GBM樣品和5個(gè)對(duì)照組樣品數(shù)據(jù)。不僅如此，其他研究中通過(guò)microRNA幫助腫瘤分類(lèi)的作用也得到了驗(yàn)證。由于在組織學(xué)上難以分辨，一些研究者也致力于通過(guò)microRNA表達(dá)特征區(qū)分原發(fā)性與繼發(fā)性GBM。通過(guò)對(duì)比原發(fā)性和繼發(fā)性GBM樣品，Rao等[40]篩選出7個(gè)microRNA來(lái)幫助鑒定不同類(lèi)型的GBM。

根據(jù)microRNA表達(dá)差異可以幫助GBM分類(lèi)，不僅如此，隨著近年來(lái)對(duì)microRNA在GBM中表達(dá)水平的深入研究，鑒定出了一些能夠?qū)颊叩念A(yù)后進(jìn)行一定程度上預(yù)測(cè)的microRNA。Srinivasan等[41]通過(guò)對(duì)TCGA數(shù)據(jù)與對(duì)應(yīng)的222位GBM患者生存期的microRNA表達(dá)水平進(jìn)行比對(duì)，鑒定出一組microRNA，包括的10個(gè)microRNA被認(rèn)為具有幫助預(yù)測(cè)GBM患者生存期的作用。其中7種microRNA(包括miR-31、miR-146b、 miR-148a、miR-193a、miR-200b、miR-221和miR-222)在生存期較短的患者中處于過(guò)表達(dá)水平，另外3個(gè)microRNA(包括 miR-17-5p、 miR-20a和 miR-106a)的表達(dá)水平則較低。另外，也有一些相互矛盾的研究結(jié)果。Guan等[42]研究表明miR-196a和miR-196b的表達(dá)與較短的生存期有關(guān)，而Lakomy[43]的研究卻認(rèn)為miR-196b與較長(zhǎng)的生存期呈正相關(guān)關(guān)系。除此之外，其他研究報(bào)道了處于高表達(dá)水平的miR-326和miR-130a,低水平表達(dá)的miR-323、 miR-329、 miR-155 和 miR-210,與更長(zhǎng)的GBM患者生存期密切相關(guān)。

治療GBM的傳統(tǒng)手段仍為放化療后進(jìn)行手術(shù)切除，但收效甚微。而GBM耐藥性的機(jī)制在分子水平上也仍需更深入地研究。近年來(lái)，許多研究通過(guò)不同的治療效果與microRNA表達(dá)差異相對(duì)應(yīng)進(jìn)行比較分析，這一方法為發(fā)展更好的預(yù)測(cè)療效和針對(duì)性治療帶來(lái)了新的思路。許多研究檢測(cè)了藥物處理后GBM樣品中的microRNA水平，為進(jìn)一步的分析提供了數(shù)據(jù)基礎(chǔ)。例如有研究檢測(cè)了60位經(jīng)過(guò)放療和替莫唑胺治療的GBM患者的miR-125b的表達(dá)，發(fā)現(xiàn)患者中高水平表達(dá)的miR-125b的中位生存時(shí)間僅為9個(gè)月，而低水平表達(dá)miR-125b的患者生存時(shí)間為18個(gè)月[44]。同時(shí)，Zhang等[45]對(duì)有無(wú)替莫唑胺治療的GBM患者的microRNA表達(dá)水平進(jìn)行比較，鑒定得到一組包含5種microRNA的特性指標(biāo)，該指標(biāo)能夠預(yù)測(cè)病人的生存期和替莫唑胺治療的效果。類(lèi)似地，有研究根據(jù)9種microRNA表達(dá)特征建立了一種風(fēng)險(xiǎn)指數(shù)分析方法，對(duì)使用替莫唑胺治療的GBM患者也能起到一定的療效預(yù)測(cè)作用[46]。

大量研究表明microRNA在未來(lái)能夠作為重要的診斷和預(yù)后標(biāo)志物，但是如今microRNA作為標(biāo)志物并不能為臨床治療決策提供充分的分析依據(jù)。隨著對(duì)microRNA在GBM的發(fā)生發(fā)展中的影響以及不同的microRNA表達(dá)特性的更深入研究，能夠促進(jìn)人們對(duì)GBM進(jìn)行更完善更準(zhǔn)確的分類(lèi)，并對(duì)疾病的發(fā)展模式進(jìn)行更深入的理解，最終使患者的生存期得到延長(zhǎng)，生存條件得到改善。

1.8 免疫相關(guān)標(biāo)志物

除了在細(xì)胞信號(hào)通路和蛋白質(zhì)中發(fā)生突變，GBM腫瘤發(fā)展惡化的另一部分原因是其能夠逃脫免疫系統(tǒng)的監(jiān)控。通過(guò)表達(dá)免疫抑制細(xì)胞因子和強(qiáng)化調(diào)節(jié)T細(xì)胞的活性，GBM形成了一套抑制免疫應(yīng)答機(jī)制。這種免疫被抑制的微環(huán)境中，兩種重要的免疫關(guān)卡蛋白細(xì)胞毒性T淋巴細(xì)胞相關(guān)抗原-4(CTLA-4)和程序性細(xì)胞死亡蛋白(PD-1)起著重要的作用[47]。CTLA-4僅在常規(guī)T細(xì)胞中上調(diào)表達(dá)，通過(guò)與協(xié)同刺激分子CD28競(jìng)爭(zhēng)，CTLA-4與B7配體相結(jié)合，進(jìn)而負(fù)調(diào)控早期處于活化狀態(tài)的T淋巴細(xì)胞。而PD-1在多種細(xì)胞中均能表達(dá)，包括 B細(xì)胞、自然殺傷細(xì)胞、樹(shù)突細(xì)胞、處于活化狀態(tài)的單核細(xì)胞、巨噬細(xì)胞以及T細(xì)胞。同時(shí)，PD-1在免疫應(yīng)答的多個(gè)階段中起到了調(diào)節(jié)作用，從而改變外周組織中T淋巴細(xì)胞的活性[48]。TCGA數(shù)據(jù)表明PD-1的配體PD-L1和CRLA-4的mRNA在GBM中大量表達(dá)，這一結(jié)果也反映了這些免疫關(guān)卡蛋白和GBM惡性程度的相關(guān)性[49]。但是，在GBM中這些免疫關(guān)卡與預(yù)后是否相關(guān)仍存有爭(zhēng)議。Bergho等[50]研究了117例GBM患者的樣品，并沒(méi)有發(fā)現(xiàn)PD-L1與病人生存期具有相關(guān)性。同時(shí)，Liu等[51]研究顯示PD-L1對(duì)GBM患者生存期具有正面和負(fù)面的不同影響，產(chǎn)生兩種截然相反的結(jié)果歸因于膠質(zhì)瘤亞群的不同以及PD-L1調(diào)控分子表達(dá)水平的差異等，其中最重要的決定因素為腫瘤微環(huán)境中表達(dá)PD-L1的細(xì)胞類(lèi)型。而近期大量臨床研究表明在多數(shù)的GBM樣品中，PD-1以及PD-L1均可以通過(guò)免疫組織化學(xué)方法檢測(cè)出來(lái)，PD-L1基因的表達(dá)水平也與GBM亞型密切相關(guān)。最近的研究顯示PD-L1在一小部分GBM患者中過(guò)表達(dá)，而高水平表達(dá)的PD-L1與較差的預(yù)后結(jié)果具有一定相關(guān)性[52]。

免疫關(guān)卡抑制劑成功應(yīng)用在黑色素瘤、腦轉(zhuǎn)移瘤、肺癌和腎臟腫瘤的治療，為這些抑制劑能夠成功應(yīng)用于膠質(zhì)瘤臨床治療帶來(lái)了希望。多種針對(duì)GBM及復(fù)發(fā)的低等級(jí)膠質(zhì)瘤的免疫關(guān)卡抑制劑的臨床實(shí)驗(yàn)正在進(jìn)行中。這些研究將會(huì)驗(yàn)證這種方法對(duì)膠質(zhì)瘤是否有效。目前，樹(shù)突細(xì)胞疫苗的三期臨床實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)顯示，對(duì)CTLA-4表達(dá)進(jìn)行監(jiān)控也許能夠預(yù)測(cè)GBM患者的生存期，同時(shí)表明CTLA-4可能成為一種新的治療預(yù)后生物標(biāo)志物[53]。然而這些研究結(jié)果表明在GBM的免疫治療發(fā)展中，復(fù)雜的腫瘤微環(huán)境仍是一個(gè)極大的挑戰(zhàn)，針對(duì)不同CTLA-4、PD-1和PD-L1水平的患者進(jìn)行鑒定分類(lèi)也將在GBM臨床中為制定重要的治療決策提供依據(jù)。

1.9 影像學(xué)相關(guān)標(biāo)志物

組織學(xué)、蛋白組學(xué)以及下一代測(cè)序技術(shù)作為GBM診斷和預(yù)后的參考標(biāo)準(zhǔn)不斷受到挑戰(zhàn)，并且由于腫瘤侵襲性和樣品抽樣的偏差，這些方法并不能更好的分析瘤內(nèi)和瘤外的異質(zhì)性特征。因此，不同于傳統(tǒng)方法，近年來(lái)逐漸應(yīng)用于治療性干預(yù)后腫瘤情況監(jiān)測(cè)的影像學(xué)相關(guān)標(biāo)志物，極大地改善了病人的個(gè)性化管理。雖然當(dāng)下GBM影像學(xué)相關(guān)標(biāo)志物應(yīng)用于臨床的條件還不充分，但是近年來(lái)先進(jìn)的影像學(xué)技術(shù)包括彌散加權(quán)磁共振成像(DW-MRI)、動(dòng)態(tài)磁敏感對(duì)比增強(qiáng)灌注加權(quán)成像、頻譜成像(MRS)和電子成像術(shù)(PET)在鑒定不同的GBM腫瘤表型方面顯示出巨大的潛力。已有研究認(rèn)為針對(duì)GBM獨(dú)特的生物學(xué)特性，將基因組學(xué)和影像學(xué)數(shù)據(jù)相結(jié)合進(jìn)行分析，或許能夠提高早期診斷的正確率并制定更適合的治療手段。有報(bào)道應(yīng)用MRS對(duì)2-羥戊二酸(2-HG)水平進(jìn)行評(píng)估，結(jié)果表明在發(fā)生IDH突變的膠質(zhì)瘤中，檢測(cè)到了 2-HG表達(dá)水平上調(diào)，將兩種檢測(cè)結(jié)果相對(duì)應(yīng)，通過(guò)更深入的研究，能夠?yàn)槲磥?lái)的腫瘤診斷和預(yù)后提供更多的數(shù)據(jù)支持[54]。同時(shí)，研究證明眾多的GBM相關(guān)核磁共振(MRI)參數(shù)指標(biāo)，如降低的表觀擴(kuò)散系數(shù)(ADC)和升高的相對(duì)腦血容量(rCBV)等，能夠預(yù)測(cè)體內(nèi)EGFR表達(dá)水平增強(qiáng)，對(duì)腫瘤的發(fā)展進(jìn)行一定程度的評(píng)估[55]。在低等級(jí)膠質(zhì)瘤中，rCBV檢測(cè)水平已經(jīng)可以作為一個(gè)有效的預(yù)測(cè)指標(biāo)應(yīng)用于腫瘤惡性程度、無(wú)病進(jìn)展生存期和腫瘤復(fù)發(fā)等情況的評(píng)估。

除了MRI，許多PET放射性示蹤劑也被作為潛在的影像學(xué)生物標(biāo)志物，促進(jìn)人們更加深入的了解腦部腫瘤的病理學(xué)特征。現(xiàn)今，雖然18F-FDG是 PET最常使用的放射性示蹤劑，但是由于與其他組織相比，腦部具有較高的葡萄糖攝取量，導(dǎo)致低等級(jí)腫瘤、腫瘤組織較小或復(fù)發(fā)腫瘤早期的18F-FDG無(wú)法被檢測(cè)，使得在GBM的影像學(xué)中18F-FDG的應(yīng)用十分有限。因此，近年來(lái)其他的PET配體應(yīng)用于影像學(xué)檢測(cè)中，如放射性標(biāo)記氨基酸及其芳香族類(lèi)似物，這類(lèi)標(biāo)記物能夠克服18F-FDG的局限性，它們的PET影像學(xué)結(jié)果中，腫瘤組織與背景對(duì)比更強(qiáng)，易被觀察。PET氨基酸示蹤劑得到廣泛關(guān)注的重要原因是它們能夠通過(guò)氨基酸轉(zhuǎn)運(yùn)穿過(guò)血腦屏障進(jìn)入腦部，得到從低等級(jí)到高等級(jí)的膠質(zhì)瘤可視化影像。同時(shí)，Kim等[56]的研究證明了在臨床上，PET氨基酸示蹤劑11C-蛋氨酸(C-MET)的攝入與膠質(zhì)瘤患者較短的生存期密切相關(guān)，表明了該示蹤劑可以幫助預(yù)測(cè)患者的預(yù)后情況。 Pauleit等[57]發(fā)現(xiàn)另一個(gè)PET示蹤劑18F-FRT在腫瘤的非增強(qiáng)區(qū)域攝取升高，因而不適用于腫瘤的影像學(xué)檢測(cè)。雖然如今許多研究表明分子成像標(biāo)志物在評(píng)估治療效果和生存曲線中具有一定的發(fā)展前景，但是若想真正將影像學(xué)分析應(yīng)用于臨床，仍然需要更加深入的研究，將全面的基因組數(shù)據(jù)與影像學(xué)結(jié)果整合分析，不僅能夠幫助研究者更好地理解GBM在遺傳學(xué)、代謝組學(xué)或表觀遺傳學(xué)等方面的異質(zhì)性，同時(shí)為鑒定出更加準(zhǔn)確的預(yù)測(cè)生物標(biāo)志物創(chuàng)造了可能。

2 治療靶點(diǎn)相關(guān)研究進(jìn)展

2.1 酸性神經(jīng)酰胺酶

酸性神經(jīng)酰胺酶(ASAH1)首次發(fā)現(xiàn)于大鼠腦組織勻漿中，隨后從人體尿液中被分離純化出來(lái)。ASAH1是一種溶酶體半胱氨酸酰胺酶，通過(guò)催化作用將神經(jīng)酰胺轉(zhuǎn)化為鞘氨醇和游離脂肪酸。之后，鞘氨醇被鞘氨醇激酶1(SPHK1)或2(SPHK2)磷酸化生成鞘氨醇磷酸酯(S1P)，該物質(zhì)通過(guò)上調(diào)尿激酶纖溶酶原激活物及其受體和侵襲促進(jìn)分子CCN1(富含半胱氨酸血管生成蛋白61)促使GBM侵襲周?chē)M織[58]。另一方面，神經(jīng)酰胺合成酶生成大量攜帶有14～26碳脂肪酸側(cè)鏈的神經(jīng)酰胺，伴隨著放化療后體內(nèi)釋放的細(xì)胞色素C活化Caspase-9和Caspase-3，促進(jìn)細(xì)胞的凋亡 。由于ASAH1的多種產(chǎn)物與細(xì)胞增殖調(diào)控相關(guān)，許多ASAH1與不同癌癥的相關(guān)研究被陸續(xù)報(bào)道。研究表明ASAH1在AML中能夠作為一種新型的藥物作用靶點(diǎn)進(jìn)行進(jìn)一步探究[59]。而在前列腺癌中過(guò)表達(dá)ASAH1卻會(huì)引起化療的耐藥性。研究認(rèn)為放療后前列腺癌中上調(diào)的ASAH1表達(dá)水平能夠幫助腫瘤細(xì)胞在輻射后繼續(xù)存活[60]。因此，當(dāng)ASAH1的活性被其抑制劑B13抑制后，細(xì)胞會(huì)對(duì)放、化療更加敏感并通過(guò)不斷積累胞內(nèi)神經(jīng)酰胺至細(xì)胞毒素水平最終誘導(dǎo)凋亡[61]。ASAH1的另一個(gè)抑制劑Ceranib-2同樣能夠通過(guò)抑制乳腺癌細(xì)胞系MCF-7和MDA MB-231的細(xì)胞生長(zhǎng)產(chǎn)生相似的作用[62]。最近發(fā)現(xiàn)了一種新型ASAH1抑制劑卡莫氟，用該抑制劑處理宮頸癌細(xì)胞，抑制了腫瘤細(xì)胞的增殖水平和代謝。其中，Wnt/β-catenin信號(hào)通路起到了重要的調(diào)控作用[63]。臨床上也嘗試使用卡莫氟幫助治療，有研究報(bào)道乳腺癌早期患者使用卡莫氟作為一種術(shù)后佐劑能夠起到一定的作用[64]。

圖1 鞘脂類(lèi)信號(hào)通路示意圖Fig.1 A schematic diagram of the sphingolipid signaling pathway.

隨著對(duì)GBM的研究，鞘脂類(lèi)代謝在GBM的作用逐漸被人們了解。研究表明，S1P促進(jìn)了GBM細(xì)胞系U87MG的遷移，與正常腦灰質(zhì)組織相比，GBM組織中的S1P水平顯著升高[65]。同時(shí)也有研究證實(shí)了ASAH1水平與GBM的生存期呈負(fù)相關(guān)[66]。另外， 為了研究ASAH1在GBM放療抗性中的作用，人們發(fā)明了一種穩(wěn)定的GBM放療抗性研究模型，即通過(guò)輻射U87 GBM細(xì)胞篩選出存活的細(xì)胞并留存進(jìn)行研究。在該模型中，成人GBM細(xì)胞系U87和小兒GBM細(xì)胞系SJGBM2的細(xì)胞內(nèi)ASAH1水平以及它的胞外代謝分泌物水平同時(shí)上調(diào)，表明ASAH1加重了GBM的放射抗性。GBM患者的免疫組化結(jié)果顯示，在放療后的組織中具有更高的ASAH1水平。這些研究表明通過(guò)增加GBM腫瘤細(xì)胞化療抗性，提高促進(jìn)細(xì)胞存活的S1P分子水平，ASAH1可能帶來(lái)減少GBM生存期以及促進(jìn)復(fù)發(fā)的結(jié)果。但是，不論這些細(xì)胞的化療抗性如何，其對(duì)ASAH1抑制劑卡莫氟仍具有一定的敏感性[67,68]。在U87細(xì)胞以及前列腺癌異種移植實(shí)驗(yàn)中同時(shí)使用常規(guī)放療和ASAH1抑制劑，能夠明顯抑制腫瘤細(xì)胞的增殖，在此基礎(chǔ)上，研究認(rèn)為ASAH1抑制劑可以作為放射致敏劑應(yīng)用于臨床[61,69]。臨床上， ASAH1抑制劑卡莫氟已被應(yīng)用于治療直腸癌患者[70]。但是，在廣泛應(yīng)用卡莫氟前，仍有很多問(wèn)題需要解決。如卡莫氟在水中的溶解度極低，這一特性使其難以應(yīng)用于靜脈注射，同時(shí)卡莫氟透過(guò)血腦屏障的程度仍不明確。最新解析的酸性酰胺酶晶體結(jié)構(gòu)為提高卡莫氟溶解性提供了一種新思路，該技術(shù)可以幫助預(yù)測(cè)卡莫氟活性位點(diǎn)，并通過(guò)修飾使其溶解性增大從而產(chǎn)生更好的療效[71]。另一種可能的解決方法是誘導(dǎo)免疫系統(tǒng)產(chǎn)生自身抗體抵抗胞外的ASAH1分泌物，從而抑制ASAH1代謝物產(chǎn)生的放療抗性，同時(shí)也能夠緩解GBM放療抗性引起的腫瘤細(xì)胞的增殖和浸潤(rùn)。ASAH1的自身抗體的進(jìn)一步研究為GBM的治療帶來(lái)了更多的可能性。

2.2 BRAF突變

最常見(jiàn)的BRAF基因的熱點(diǎn)密碼子錯(cuò)義突變?yōu)閂600E出現(xiàn)在多種神經(jīng)上皮腫瘤中，包括多形性星形膠質(zhì)細(xì)胞瘤、三分之一的神經(jīng)節(jié)膠質(zhì)瘤以及偶發(fā)性纖維狀星形膠質(zhì)瘤。近5%的GBM患者中能夠檢測(cè)到BRAF V600E突變[72]。已有研究報(bào)道GBM中高頻發(fā)生的BRAF突變常伴有上皮樣細(xì)胞分化的組織學(xué)特征，如上皮樣GBM。2016年WHO首次將上皮樣GBM單獨(dú)歸類(lèi)[73]，該類(lèi)患者通常為兒童或青少年，其中BRAF V600E發(fā)生突變的患者超過(guò)50%[74]。索拉菲尼是一種多重激酶抑制劑，作用靶點(diǎn)包括BRAF、VEGFR、PDGFR和受體絡(luò)氨酸激酶，最近有研究表明，使用BRAF抑制劑維莫非尼治療后，小兒GBM患者的BRAF V600E突變能夠得到回復(fù)[75]。在黑色素瘤、非小細(xì)胞肺癌和甲狀腺癌中已能靶向治療BRAF V600E突變。因此，對(duì)BRAF突變進(jìn)行分子檢測(cè)或DNA測(cè)序以及使用BRAF V600E特異性抗體進(jìn)行免疫組織化學(xué)檢測(cè)等方法，也許能夠發(fā)現(xiàn)一個(gè)針對(duì)一部分GBM患者的潛在治療靶點(diǎn)。

3 展望

近年來(lái)，GBM中研究發(fā)現(xiàn)的基因和分子通路上的異常為建立可行的臨床相關(guān)分子標(biāo)志物提供了生物學(xué)基礎(chǔ)，并為發(fā)展新的治療手段提出了需求。對(duì)GBM在分子水平上分類(lèi)的研究過(guò)程為發(fā)展出更有效的靶標(biāo)治療手段提供了重要的理論基礎(chǔ)。許多臨床相關(guān)分子標(biāo)志物已經(jīng)得到了深入的研究，并在膠質(zhì)瘤患者的臨床治療判斷標(biāo)準(zhǔn)中起到重要作用。如今，GBM患者(特別是晚期患者)的MGMT啟動(dòng)子甲基化水平以及少突神經(jīng)膠質(zhì)瘤患者的1p19q共同缺失和IDH1/2突變水平，在腫瘤診斷或臨床治療中都扮演著重要角色[7,9,26,37]。與此同時(shí)，包括基因?qū)W、表觀遺傳學(xué)和轉(zhuǎn)錄組學(xué)以及近年來(lái)發(fā)展較快的影像學(xué)的多平臺(tái)分析為腦瘤的分類(lèi)及預(yù)測(cè)病人預(yù)后提供了有效的分析研究手段。最近關(guān)于小兒GBM的研究表明該類(lèi)腫瘤通常由組蛋白H3.3表觀遺傳變化誘導(dǎo)，除成人IDH1/2突變和IDH1/2野生型GBM，小兒GBM可能代表了第三大類(lèi)的GBM。分子水平上的深入研究，為分子檢測(cè)的進(jìn)一步優(yōu)化提供了可能，并服務(wù)于臨床。這些技術(shù)有望被標(biāo)準(zhǔn)化和被更廣泛的應(yīng)用，并成為更有價(jià)值的技術(shù)手段。在不久的將來(lái)，分子診斷作為補(bǔ)充手段填補(bǔ)到如今以組織學(xué)為基礎(chǔ)的腦部腫瘤診斷中，使基于生物學(xué)的腫瘤基礎(chǔ)研究與針對(duì)腫瘤患者的治療相結(jié)合，在分子水平上重新定義患者，使患者得到更精準(zhǔn)匹配的治療。在未來(lái)，分子水平上的研究理論得到實(shí)質(zhì)上的進(jìn)步后，將使治愈GBM成為可能。