馬杰，劉芳

1大連醫(yī)科大學(xué)研究生院，遼寧 大連 116000

2南京醫(yī)科大學(xué)附屬常州第二人民醫(yī)院神經(jīng)外科，江蘇 常州 213000

膠質(zhì)瘤是顱內(nèi)最常見(jiàn)的原發(fā)性惡性腫瘤，其惡性程度高、侵襲性強(qiáng)，主要治療方法為手術(shù)切除聯(lián)合放療和替莫唑胺輔助化療。既往研究表明，上述方法治療后膠質(zhì)瘤患者的5年生存率仍較低，需要新的治療手段[1]。近年來(lái)免疫治療在其他惡性腫瘤中的應(yīng)用取得了令人矚目的進(jìn)展，但膠質(zhì)瘤因其免疫微環(huán)境不同于其他實(shí)體腫瘤，被認(rèn)為是免疫系統(tǒng)的“孤島”，免疫療法對(duì)膠質(zhì)瘤無(wú)效。而近年來(lái)的研究表明，中樞神經(jīng)系統(tǒng)可以通過(guò)淋巴回流、跨越血腦屏障等多種途徑傳遞抗原，并在發(fā)生膠質(zhì)瘤時(shí)召集免疫細(xì)胞進(jìn)入腦實(shí)質(zhì)和腫瘤中，提示膠質(zhì)瘤具備免疫治療的生理結(jié)構(gòu)基礎(chǔ)[2-4]。Yan等[5]在對(duì)膠質(zhì)瘤的外顯子測(cè)序中首次發(fā)現(xiàn)了異檸檬酸脫氫酶1（isocitrate dehydrogenases 1，IDH1）突變。2016年世界衛(wèi)生組織（World Health Organization，WHO）中樞神經(jīng)系統(tǒng)腫瘤分類(lèi)在組織學(xué)基礎(chǔ)上加入了包含IDH1突變的分子信息學(xué)進(jìn)行命名，IDH1的R132H突變型作為膠質(zhì)瘤細(xì)胞最常見(jiàn)的突變之一，發(fā)生于80%～90%的Ⅱ級(jí)和Ⅲ級(jí)膠質(zhì)瘤及80%的繼發(fā)性膠質(zhì)母細(xì)胞瘤中[5]。這些研究均表明IDH1突變可為膠質(zhì)瘤患者的免疫治療提供新的方向。本文概述了異檸檬酸脫氫酶（isocitrate dehydrogenase，IDH）家族的生理功能、IDH突變?cè)谀z質(zhì)瘤形成中的意義、IDH1突變與膠質(zhì)瘤免疫治療及預(yù)后的關(guān)系，以及IDH1突變作為主要組織相容性復(fù)合體（major histocompatibility complex，MHC）Ⅱ類(lèi)抗原可能產(chǎn)生的作用。

1 IDH 家族的正常生理功能

IDH家族包括3種同工酶IDH1、IDH2和IDH3，它們通過(guò)氧化脫羧作用將異檸檬酸鹽轉(zhuǎn)化為α酮戊二酸（α-ketoglutarate，α-KG）。IDH1位于細(xì)胞質(zhì)和過(guò)氧化物酶體中，IDH2和IDH3位于線粒體中。IDH1和IDH2是煙酰胺腺嘌呤二核苷酸磷酸（nicotinamide adenine dinucleotide phosphate，NADP+）依賴(lài)性代謝酶，可催化異檸檬酸轉(zhuǎn)化為α-KG，同時(shí)將NADP+還原為還原型煙酰胺腺嘌呤二核苷酸磷酸（reduced nicotinamide adenine dinucleotide phosphate，NADPH）。NADPH是解毒過(guò)程所需的關(guān)鍵細(xì)胞還原劑，通過(guò)谷胱甘肽和硫氧還蛋白的還原控制細(xì)胞防御氧化損傷的機(jī)制以及活化過(guò)氧化氫酶的形成[6-9]。因此，腫瘤細(xì)胞中IDH1/2缺失會(huì)損害解毒機(jī)制，導(dǎo)致DNA損傷和基因組不穩(wěn)定。IDH3同工酶以含2個(gè)α、1個(gè)β和1個(gè)γ亞基的異四聚體的形式存在，并在細(xì)胞有氧呼吸的主要代謝途徑三羧酸循環(huán)（tricarboxylic acid cycle，TCA）中以煙酰胺腺嘌呤二核苷酸（nicotinamide adenine dinucleotide，NAD+）依賴(lài)的方式催化異檸檬酸轉(zhuǎn)化為α-KG。并將NAD+轉(zhuǎn)化為還原型煙酰胺腺嘌呤二核苷酸（reduced nicotinamide adenine dinucleotide，NADH）。因此，IDH在線粒體和細(xì)胞質(zhì)之間交換關(guān)鍵代謝物和電子傳遞方面發(fā)揮重要作用。

2 IDH 突變?cè)谀z質(zhì)瘤形成中的意義

IDH的生理作用是將異檸檬酸轉(zhuǎn)化為α-KG并產(chǎn)生NADPH[10]。IDH突變改變了酶活性位點(diǎn)的結(jié)構(gòu)及酶的活性[11]。因此，IDH1突變后不再生成NADPH，而是消耗NADPH生成D-2-羥基戊二酸（D-2-hydroxyglutarate，D-2-HG）[12]。

在正常人體的內(nèi)環(huán)境中，低水平的D-2-HG可被組織清除，然而IDH突變導(dǎo)致D-2-HG產(chǎn)生過(guò)多，超過(guò)了組織的清除能力。作為α-KG的競(jìng)爭(zhēng)性抑制劑，D-2-HG可以抑制與表觀遺傳和分化調(diào)控有關(guān)的依賴(lài)α-KG的雙加氧酶，包括組蛋白去甲基化酶含jumonji結(jié)構(gòu)域蛋白2（jumonji domain containing 2A，JMJD2）和含有jumonji C結(jié)構(gòu)域的組蛋白去甲基化酶1（jumonji C domain-containing histone demethylase 1，JHDM1）及 DNA 去甲基化酶10-11 轉(zhuǎn) 位 蛋 白 2（ten-eleven translocation 2，TET2），導(dǎo)致組蛋白和DNA去甲基化的關(guān)鍵步驟受損[13]。研究表明，D-2-HG誘導(dǎo)的組蛋白和DNA甲基化水平升高會(huì)抑制正常的細(xì)胞分化過(guò)程[14-16]。

在膠質(zhì)瘤和急性髓系白血病中，因D-2-HG水平升高引起的表觀遺傳失調(diào)會(huì)誘導(dǎo)DNA超甲基化表型，這在臨床中與膠質(zhì)瘤的CpG島高甲基化表型（CpG island methylator phenotype，CIMP）有關(guān)[17]。中樞神經(jīng)系統(tǒng)組織中IDH1 R132H突變會(huì)改變神經(jīng)發(fā)育并損害神經(jīng)祖細(xì)胞的分化，其可能導(dǎo)致細(xì)胞狀態(tài)的惡性轉(zhuǎn)變。除了抑制α-KG依賴(lài)性雙加氧酶外，D-2-HG還可直接或間接激活多種酶[14,18-19]。上述數(shù)據(jù)表明，惡性腫瘤相關(guān)的IDH突變可以通過(guò)影響多種細(xì)胞分化通路，導(dǎo)致腫瘤的發(fā)生和發(fā)展。

在評(píng)估膠質(zhì)瘤遺傳變化時(shí)間的研究中，研究者發(fā)現(xiàn)IDH1突變發(fā)生在TP53突變、1p/19q缺失以及磷酸酶和表皮生長(zhǎng)因子受體（epidermal growth factor receptor，EGFR）改變之前，這意味著它們是膠質(zhì)瘤發(fā)生的早期遺傳事件[20-21]。據(jù)報(bào)道，與IDH1野生型膠質(zhì)瘤相比，IDH1突變型膠質(zhì)瘤與腫瘤浸潤(rùn)淋巴細(xì)胞（tumor infiltrating lymphocyte，TIL）減少和程序性死亡受體配體1（programmed cell death 1 ligand 1，PDCD1LG1，也稱(chēng)PD-L1）表達(dá)減少有關(guān)[22]。Kohanbash等[23]通過(guò)使用癌癥基因組圖譜（The Cancer Genome Atlas，TCGA）數(shù)據(jù)分析及基于細(xì)胞模型和人源轉(zhuǎn)基因鼠顱內(nèi)膠質(zhì)瘤的組合，發(fā)現(xiàn)IDH1突變產(chǎn)生的D-2-HG可抑制細(xì)胞毒性T淋巴細(xì)胞相關(guān)基因和T細(xì)胞趨化因子的表達(dá)，并抑制T細(xì)胞在鼠顱內(nèi)膠質(zhì)瘤中的積累。上述研究表明IDH1/2突變和D-2-HG可能增強(qiáng)了膠質(zhì)瘤的免疫抑制，并指出針對(duì)IDH突變的抑制治療可能增強(qiáng)腫瘤對(duì)免疫治療的敏感性。

IDH突變和D-2-HG通過(guò)抑制α-KG依賴(lài)性酶而在IDH突變介導(dǎo)的惡性細(xì)胞轉(zhuǎn)化中發(fā)揮關(guān)鍵作用，并引起染色質(zhì)的高甲基化，增強(qiáng)膠質(zhì)瘤對(duì)TIL的抑制作用，從而抑制機(jī)體的免疫應(yīng)答，促進(jìn)腫瘤組織的惡性生長(zhǎng)。

3 IDH1突變與膠質(zhì)瘤免疫治療

近年來(lái)，自身免疫應(yīng)答治療腫瘤成為研究熱點(diǎn)。因此，免疫療法可能為神經(jīng)膠質(zhì)瘤的治療帶來(lái)新的希望。

Schumacher等[24]研究發(fā)現(xiàn)，IDH1 R132H含有一個(gè)適合突變特異性疫苗接種的免疫原性表位，包含突變區(qū)域的肽出現(xiàn)在MHCⅡ類(lèi)分子中，并誘導(dǎo)突變特異性CD4+輔助性T細(xì)胞1（T helper cell 1，Th1）發(fā)生細(xì)胞反應(yīng)。研究者使用15個(gè)氨基酸構(gòu)建含有IDH1突變的人工多肽，對(duì)去除MHC的小鼠進(jìn)行肽疫苗接種，產(chǎn)生有效的MHCⅡ類(lèi)抗原特異性抗腫瘤免疫反應(yīng)，結(jié)果發(fā)現(xiàn)，在人源轉(zhuǎn)基因小鼠膠質(zhì)瘤模型中注射含有IDH1 R132H肽段的疫苗后，可引起MHCⅡ類(lèi)抗原特異性免疫反應(yīng)，使膠質(zhì)瘤縮小，且該疫苗不會(huì)破壞IDH1的正常生理功能。應(yīng)用該疫苗的膠質(zhì)瘤患者的外周血單個(gè)核細(xì)胞（peripheral blood mononuclear cell，PBMC）中，IDH1 R132H組分泌的γ-干擾素（interferon-γ，IFN-γ）明顯高于IDH1野生型組，且流式細(xì)胞檢測(cè)結(jié)果顯示發(fā)生免疫反應(yīng)的主要為CD4+T細(xì)胞，說(shuō)明IDH1 R132H是潛在且有效的抗原靶點(diǎn)。

Pellegatta等[25]建立了含有IDH1 R132H突變的神經(jīng)膠質(zhì)瘤小鼠異種移植模型，注射包含IDH1突變位點(diǎn)的5種不同肽疫苗進(jìn)行免疫接種，接種后的小鼠存活時(shí)間長(zhǎng)于對(duì)照組，且外周血CD8+T細(xì)胞計(jì)數(shù)升高，產(chǎn)生更多的IFN-γ以及抗IDH1抗體。腫瘤內(nèi)IFN-γ、顆粒酶B和穿孔蛋白1的上調(diào)以及轉(zhuǎn)化生長(zhǎng)因子-β2（transforming growth factor-β2，TGF-β2）和白細(xì)胞介素-10（interleukin，IL-10）的下調(diào)提示抗腫瘤免疫能力增強(qiáng)。該研究證實(shí)了肽疫苗可延長(zhǎng)小鼠的生存期，誘導(dǎo)的免疫應(yīng)答可特異性靶向表達(dá)IDH1的細(xì)胞并且可以調(diào)節(jié)腫瘤微環(huán)境。

隨后有研究進(jìn)行了針對(duì)IDH1 R132H的IDH1肽疫苗的臨床試驗(yàn)（NOA-16），評(píng)估其在IDH1 R132H突變惡性神經(jīng)膠質(zhì)瘤患者中的安全性以及患者的耐受性和對(duì)該疫苗的免疫反應(yīng)，結(jié)果表明IDH1 R132H肽疫苗在惡性星形細(xì)胞瘤患者中具有安全性和免疫原性[26]。

Keskin等[27]使用針對(duì)新抗原IDH1的個(gè)性化疫苗，對(duì)手術(shù)切除和常規(guī)放療后診斷出的繼發(fā)性膠質(zhì)母細(xì)胞瘤患者進(jìn)行了免疫治療，結(jié)果發(fā)現(xiàn)，未接受地塞米松的患者會(huì)產(chǎn)生新抗原特異性CD4+和CD8+T細(xì)胞反應(yīng)，并顯示腫瘤浸潤(rùn)T細(xì)胞數(shù)量增加。T細(xì)胞受體分析結(jié)果表明外周血中的新抗原特異性T細(xì)胞可以遷移到顱內(nèi)膠質(zhì)母細(xì)胞瘤中。因此，靶向新抗原的疫苗有潛力改變膠質(zhì)母細(xì)胞瘤的免疫環(huán)境。

Rohle等[28]采用選擇性IDH1 R132H抑制劑（AGI-5198）以劑量依賴(lài)的方式抑制了D-2-HG的產(chǎn)生，并顯著抑制了IDH1 R132H突變的間變性少突膠質(zhì)細(xì)胞瘤細(xì)胞的生長(zhǎng)，而不影響IDH1突變型膠質(zhì)瘤細(xì)胞。AGI-5198還降低了人類(lèi)IDH1 R132H突變膠質(zhì)瘤異種移植物在小鼠中的生長(zhǎng)，并且不損害表達(dá)野生型IDH1的膠質(zhì)瘤，且沒(méi)有明顯的毒性。

據(jù)報(bào)道，AG120抑制劑在高級(jí)別復(fù)發(fā)性腫瘤中無(wú)顯著作用，但可穩(wěn)定低級(jí)別神經(jīng)膠質(zhì)瘤的生長(zhǎng)[29]。其他突變型IDH1抑制劑AG-881、BAY 1436032和IDH305等仍在臨床開(kāi)發(fā)中。

4 IDH1突變與膠質(zhì)瘤預(yù)后

研究表明，IDH突變?cè)趶浡阅z質(zhì)瘤中具有重要的診斷和預(yù)后判斷作用[30-32]。在此基礎(chǔ)上，IDH狀態(tài)作為不同腫瘤的定義特征，已被納入2016年WHO中樞神經(jīng)系統(tǒng)腫瘤分類(lèi)中[33]。染色體1p/19q的共缺失常與IDH突變相關(guān)聯(lián)，是彌漫性膠質(zhì)瘤分類(lèi)中的一種分子改變。按照IDH突變和1p/19q共缺失狀態(tài)可將膠質(zhì)瘤分為3個(gè)不同的分子亞組：①I(mǎi)DH突變且1p/19q共缺失的膠質(zhì)瘤（對(duì)應(yīng)Ⅱ級(jí)和Ⅲ級(jí)少突膠質(zhì)細(xì)胞瘤）；②IDH突變但無(wú)1p/19q共缺失的膠質(zhì)瘤（對(duì)應(yīng)Ⅱ級(jí)、Ⅲ級(jí)星形細(xì)胞瘤和繼發(fā)性膠質(zhì)母細(xì)胞瘤）；③IDH野生型膠質(zhì)瘤（原發(fā)性膠質(zhì)母細(xì)胞瘤和少數(shù)彌漫性Ⅱ級(jí)和Ⅲ級(jí)星形細(xì)胞瘤）?；谶@些分子亞組的預(yù)后分層較僅基于組織學(xué)外觀的腫瘤生物學(xué)行為分類(lèi)更好。IDH突變且1p/19q共缺失的膠質(zhì)瘤預(yù)后較好，Ⅱ級(jí)和Ⅲ級(jí)患者的中位生存期均為15年；IDH突變但無(wú)1p/19q共缺失的膠質(zhì)瘤患者中，Ⅱ級(jí)患者的中位生存期為7～9年，Ⅲ級(jí)患者的中位生存期為5～6年；IDH野生型低級(jí)別膠質(zhì)瘤患者的預(yù)后最差，接近膠質(zhì)母細(xì)胞瘤患者的中位生存期（Ⅲ級(jí)為2年，Ⅱ級(jí)為3.5年）[33]。

對(duì)更大隊(duì)列的進(jìn)一步系統(tǒng)分析證實(shí)了這一趨勢(shì)，在Hartmann等[34]對(duì)382例間變性星形細(xì)胞瘤和膠質(zhì)母細(xì)胞瘤的回顧性分析中，證明了IDH突變是比組織學(xué)分級(jí)更強(qiáng)的總生存率預(yù)測(cè)因子。在552例Ⅱ級(jí)和Ⅲ級(jí)星形細(xì)胞瘤患者中，研究者發(fā)現(xiàn)組織學(xué)分級(jí)對(duì)IDH野生型和IDH突變型膠質(zhì)瘤患者預(yù)后的影響最小，但I(xiàn)DH突變型膠質(zhì)瘤患者的平均壽命是IDH野生型患者的3倍[35]。

IDH1突變也預(yù)示著對(duì)放療的反應(yīng)，Nunez等[16]采用放療治療顱內(nèi)神經(jīng)膠質(zhì)瘤移植小鼠模型，發(fā)現(xiàn)IDH1 R132H膠質(zhì)瘤具有放療抵抗能力，該研究將放療前后膠質(zhì)瘤模型的RNA測(cè)序結(jié)果進(jìn)行對(duì)比，發(fā)現(xiàn)IDH1 R132H通過(guò)影響基因差異表達(dá)，改變基因組的穩(wěn)定性，增強(qiáng)DNA損傷反應(yīng)和DNA修復(fù)機(jī)制，在減緩腫瘤生長(zhǎng)的同時(shí)增加了DNA的修復(fù)能力，并減弱了放療的療效。

IDH突變腫瘤對(duì)化療也表現(xiàn)出較好的反應(yīng)，在接受放療的高風(fēng)險(xiǎn)Ⅱ級(jí)[36]和Ⅲ級(jí)[37]膠質(zhì)瘤患者中進(jìn)行的隨機(jī)臨床試驗(yàn)表明，僅IDH1突變的腫瘤患者明顯受益于放療結(jié)合輔助化療。此外，D-2-HG競(jìng)爭(zhēng)性抑制參與DNA修復(fù)的α-KG依賴(lài)性雙加氧酶，如賴(lài)氨酸特異性去甲基化酶4A/B（lysine specific demethylase 4A/B，KDM4A/B）[38-40]。這些研究表明了IDH突變型腫瘤對(duì)烷化劑具有更高的敏感性。

5 IDH1突變作為MHCⅡ類(lèi)抗原可能產(chǎn)生的作用

新抗原是腫瘤發(fā)生過(guò)程中基因突變產(chǎn)生的特異性腫瘤抗原。針對(duì)新抗原的免疫反應(yīng)與臨床中腫瘤免疫治療的成功與否息息相關(guān)。目前，對(duì)新抗原的研究大多集中于CD8+T細(xì)胞識(shí)別的MHCⅠ類(lèi)限制性抗原。隨著對(duì)腫瘤生物學(xué)和免疫學(xué)基本原理的了解不斷增加，CD4+T細(xì)胞和MHCⅡ類(lèi)限制性抗原越來(lái)越受到重視。雖然一些研究表明，在缺乏CD4+T細(xì)胞的幫助下，可以產(chǎn)生有效的腫瘤免疫，但大多數(shù)研究表明，CD4+T細(xì)胞對(duì)于產(chǎn)生腫瘤特異性CD8+T細(xì)胞至關(guān)重要[41-45]。

Kreiter等[46]通過(guò)將計(jì)算機(jī)預(yù)測(cè)建立的突變RNA疫苗與MHCⅡ類(lèi)抗原的良好結(jié)合賦予了疫苗有效的抗腫瘤能力，這種多表位mRNA疫苗可以誘導(dǎo)有效的腫瘤控制，并完全排斥小鼠中已建立的積極生長(zhǎng)的腫瘤。由于大多數(shù)惡性腫瘤缺乏MHCⅡ類(lèi)抗原表達(dá)，因此CD4+T細(xì)胞對(duì)新表位的有效識(shí)別應(yīng)取決于抗原呈遞細(xì)胞（antigen-presenting cell，APC）對(duì)釋放的腫瘤抗原的呈遞。在膠質(zhì)瘤MHCⅡ類(lèi)疫苗的建立中可將注意力集中于APC的復(fù)制。

Alspach等[47]研究表明，CD4+T細(xì)胞反應(yīng)是MHCⅠ限制性CD8+T細(xì)胞啟動(dòng)并成熟為CTL所必需的。研究表明，當(dāng)腫瘤細(xì)胞同時(shí)表達(dá)MHCⅠ和MHCⅡ新抗原時(shí)，會(huì)產(chǎn)生最佳的抗腫瘤反應(yīng)，在某種程度上反映了腫瘤微環(huán)境對(duì)CD4+T細(xì)胞反應(yīng)的潛在需求。在接種腫瘤特異性新抗原疫苗后，有效腫瘤免疫的產(chǎn)生需要MHCⅡ新抗原。這些結(jié)果為MHCⅡ新抗原在天然和治療性免疫中的作用提供了新的思路。

IDH1 R132H作為一種潛在的腫瘤特異性新抗原，其突變區(qū)域的肽在MHCⅡ類(lèi)抗原上呈遞，并誘導(dǎo)突變特異性CD4+T-Th1反應(yīng)，其作為MHCⅡ類(lèi)抗原及其對(duì)應(yīng)的CD4+T細(xì)胞在腫瘤免疫中的具體機(jī)制仍值得探討。

6 小結(jié)

α-KG依賴(lài)的雙加氧酶家族包括50多個(gè)成員，這些成員在膠原蛋白成熟、脂質(zhì)合成及代謝和基因表達(dá)調(diào)控等方面均發(fā)揮作用?，F(xiàn)階段的研究表明，可能需要對(duì)這些酶在IDH1突變型神經(jīng)膠質(zhì)瘤中的作用進(jìn)行更廣泛的研究。IDH1 R132H可引發(fā)膠質(zhì)瘤微環(huán)境中CD4+T細(xì)胞特異性免疫反應(yīng)，進(jìn)而抑制膠質(zhì)瘤生長(zhǎng)。因此推測(cè)基于IDH1 R132H新抗原的T細(xì)胞療法可能成為治療膠質(zhì)瘤的重要方法。由于IDH1是非細(xì)胞表面抗原，故T細(xì)胞受體工程化T細(xì)胞（T cell receptor engineered T cell，TCR-T）療法可能是最合適的途徑。