趙靜靜，張志紅，甄俊平

1.030000 山西省太原市，山西醫(yī)科大學(xué)公共衛(wèi)生學(xué)院

2.030000 山西省太原市，山西醫(yī)科大學(xué)第二醫(yī)院影像科

人類在腫瘤基因研究中發(fā)現(xiàn)了近1000 個(gè)腫瘤相關(guān)基因，其中絕大多數(shù)在機(jī)體多種代謝途徑中發(fā)揮著重要作用。近年來，通過代謝組學(xué)發(fā)現(xiàn)的腫瘤代謝產(chǎn)物，使腫瘤代謝基因的突變重新回到腫瘤基因組學(xué)研究者的視野。異檸檬酸脫氫酶（isocitrate dehydrogenase，IDH）是人類腫瘤中較易發(fā)生突變的代謝基因，其突變與多種腫瘤的發(fā)生、發(fā)展有關(guān)［1］。軟骨肉瘤是臨床工作中一種常見的骨腫瘤，在成年人惡性骨腫瘤中居首位，其發(fā)病原因不明，可能與多種基因突變有關(guān)，包括IDH 基因突變［2］。本文綜述了IDH 基因突變?cè)谲浌侨饬鲋械难芯窟M(jìn)展，重點(diǎn)討論IDH 基因突變?cè)谲浌侨饬霭l(fā)生、預(yù)后、鑒別診斷及治療中的作用，并提出了治療新見解及未來研究展望，以期為臨床軟骨肉瘤治療方案的選擇及預(yù)后判斷提供參考依據(jù)。

本文文獻(xiàn)檢索策略：計(jì)算機(jī)檢索PubMed、中國(guó)知網(wǎng)、萬方數(shù)據(jù)知識(shí)服務(wù)平臺(tái)，收集了國(guó)內(nèi)外公開發(fā)表的有關(guān)IDH 基因突變與軟骨肉瘤的研究文獻(xiàn)。中文檢索詞：軟骨肉瘤、異檸檬酸脫氫酶、腫瘤治療、研究進(jìn)展、預(yù)后。英文檢索詞：Chondrosarcoma、IDH、treatment、researchprogress、survival。同時(shí)，輔以參考文獻(xiàn)追溯查找文獻(xiàn)。檢索時(shí)限：2010 年1 月—2023 年3 月。文獻(xiàn)納入標(biāo)準(zhǔn)：（1）有關(guān)IDH基因突變與軟骨肉瘤的研究；（2）對(duì)于研究結(jié)果一致的研究，納入樣本量最大且近期發(fā)表的高質(zhì)量研究。文獻(xiàn)排除標(biāo)準(zhǔn)：同一研究重復(fù)發(fā)表以及相同樣本的多項(xiàng)研究。

1 IDH 基因種類及突變位點(diǎn)

IDH 是三羧酸循環(huán)的重要限速酶，人類IDH 基因家族包括5 種不同的IDH，編碼3 種不同的酶產(chǎn)物，即IDH1、IDH2 和IDH3。IDH 基因家族IDH1 和IDH2基因突變多見［3］，很少發(fā)現(xiàn)IDH3 基因突變。IDH1 和IDH2基因突變發(fā)生在酶活性位點(diǎn)的不同精氨酸殘基上，導(dǎo)致一個(gè)氨基酸被替換。目前發(fā)現(xiàn)IDH1 基因突變多發(fā)生在第132 位點(diǎn)；而IDH2 基因突變則主要發(fā)生第172位點(diǎn)及第140 位點(diǎn)，詳見表1。AMARY 等［3］在56%的軟骨腫瘤患者中發(fā)現(xiàn)IDH1 和IDH2 雜合子突變，且IDH1 R132 與IDH2 R172突變的比率為10.6∶1。LUGOWSKA 等［4］首次在軟骨肉瘤患者中發(fā)現(xiàn)同時(shí)發(fā)生的IDH1 和IDH2 突變及存在IDH2 R140 位點(diǎn)突變。研究揭示在軟骨肉瘤中，IDH1 基因突變以R132C 最常見，其次是R132G 和R132L；IDH2 基因突變以R172S 最常見［5］。

表1 IDH1 和IDH2 基因突變位點(diǎn)Table 1 Mutation sites in IDH1 and IDH2 genes

2 IDH 基因突變與軟骨肉瘤的發(fā)生

IDH 基因突變是軟骨肉瘤發(fā)生的一個(gè)早期事件。有研究發(fā)現(xiàn)在85%的遺傳性內(nèi)生軟骨瘤病、80%的非遺傳性軟骨瘤病（Ollier 病、Maffuci 綜合征）及50%的孤立性內(nèi)生軟骨瘤中存在IDH 基因突變；在60%的軟骨肉瘤和57%去分化軟骨肉瘤中存在IDH 基因突變［6］。此外，良性內(nèi)生軟骨瘤病轉(zhuǎn)化為惡性繼發(fā)性軟骨肉瘤的風(fēng)險(xiǎn)在Ollier 病患者中為40%，在Maffuci 綜合征患者中高達(dá)53%［7］。通過對(duì)IDH 基因突變的研究，可能解釋腫瘤的發(fā)生過程，對(duì)軟骨肉瘤的總體預(yù)后及治療將會(huì)有新的突破。

2.1 IDH 與表觀遺傳

在IDH 的作用下，異檸檬酸氧化脫羧生成α-酮戊二酸（α-ketoglutarate，α-KG）。突變的IDH 可與α-KG結(jié)合并將其還原為2-羥基戊二酸（2-hydroxyglutarate，2-HG），同位素標(biāo)記證實(shí)2-HG 來源于α-KG［3］。在生理?xiàng)l件下，由于內(nèi)源性2-HG 脫氫酶（該酶催化2-HG轉(zhuǎn)化為α-KG）的作用，細(xì)胞內(nèi)2-HG 的積累受到限制，所以正常組織中2-HG 含量極低［8］。然而，在IDH 基因突變的腫瘤患者組織中均可以檢測(cè)到2-HG 水平的升高。IDH 基因突變產(chǎn)生2-HG 的能力與其不同的突變位點(diǎn)有關(guān)。研究揭示，IDH2 基因突變產(chǎn)生2-HG 的能力與野生型IDH2 等位基因的存在無關(guān)，IDH2 R172 位點(diǎn)突變產(chǎn)生2-HG 能力高于IDH2 R140 位點(diǎn)突變［3］。而IDH1 基因突變產(chǎn)生2-HG 的能力與其突變位點(diǎn)是否存在野生型等位基因有關(guān)，雜合型IDH1 R132 位點(diǎn)突變產(chǎn)生2-HG 的能力較強(qiáng)，與IDH2 R172 位點(diǎn)突變產(chǎn)生2-HG的能力相似。

2-HG 對(duì)α-KG 相關(guān)過程的功能有著深遠(yuǎn)的影響，尤其是雙加氧酶。目前已經(jīng)發(fā)現(xiàn)了60 多種α-KG 依賴性雙加氧酶，在腫瘤細(xì)胞表觀遺傳調(diào)控中起著重要作用。其中2-HG 似乎有2 個(gè)主要靶點(diǎn)：組蛋白賴氨酸脫甲基酶（KDM）家族和5-甲基胞嘧啶羥化酶（TET）家族［9］。2-HG 與α-KG 的結(jié)構(gòu)類似，如圖1 所示，通過競(jìng)爭(zhēng)性抑制組蛋白去甲基化酶和甲基胞嘧啶羥化酶［10］，導(dǎo)致組蛋白賴氨酸甲基化和整體DNA 超甲基化增加，抑制細(xì)胞正常分化過程，進(jìn)而誘發(fā)腫瘤［11］。CHOW［7］在Swarm 大鼠軟骨肉瘤模型中，誘導(dǎo)整體去甲基化導(dǎo)致軟骨肉瘤在體外和活體內(nèi)的進(jìn)展。LUGOWSKA 等［4］發(fā)現(xiàn)在小鼠間充質(zhì)祖細(xì)胞模型中，IDH2 基因突變表達(dá)引發(fā)廣泛的DNA 超甲基化、細(xì)胞分化受損和誘導(dǎo)細(xì)胞接觸喪失，最終導(dǎo)致細(xì)胞作為異種移植物生長(zhǎng)時(shí)形成未分化肉瘤。這些研究表明，IDH 基因突變通過調(diào)控細(xì)胞表觀遺傳促進(jìn)腫瘤的發(fā)生，并提示針對(duì)表觀遺傳的抑制劑可能是IDH 基因突變型軟骨肉瘤的治療新靶點(diǎn)。

圖1 α-KG 及2-HG 結(jié)構(gòu)式Figure 1 α-KG and 2-HG structural formulas

2.2 IDH與缺氧誘導(dǎo)因子1α（hypoxia inducible factors-1α，HIF-1α）

HIF-1α 在低氧條件下，可以調(diào)節(jié)腫瘤細(xì)胞的生物代謝過程，維持其生長(zhǎng)和增殖。HIF-1α 的蛋白酶體降解途徑由脯氨酰羥化酶（prolylhydroxylases，PHD）的多泛素化介導(dǎo)。α-KG 可以調(diào)節(jié)PHD 的活性，α-KG減少，PHD 活性降低，會(huì)導(dǎo)致HIF-1α 的上調(diào)，進(jìn)而破壞細(xì)胞對(duì)缺氧的適應(yīng)性，促進(jìn)腫瘤的發(fā)生［12］。KOIVUNEN 等［13］發(fā)現(xiàn)，2-HG 積累會(huì)競(jìng)爭(zhēng)性抑制PHD的活性，從而導(dǎo)致HIF-1α 的積累。HU 等［14］的研究顯示，敲除突變的IDH 基因后，腫瘤細(xì)胞中HIF-1α的數(shù)個(gè)靶基因下調(diào)，進(jìn)一步導(dǎo)致HIF-1α 水平降低。敲除突變的IDH 基因可以減弱腫瘤組織中血管生成標(biāo)志物的表達(dá)，并消除腫瘤細(xì)胞的血管生成能力。上述研究表明，IDH 基因突變可通過誘導(dǎo)HIF-1α 賦予腫瘤細(xì)胞血管生成和致瘤特性。

在軟骨肉瘤中，IDH 基因突變除了作用于雙加氧酶和HIF-1α 誘發(fā)腫瘤的發(fā)生外，還可作用于細(xì)胞凋亡和增殖的信號(hào)通路。有研究發(fā)現(xiàn)，2-HG 通過對(duì)線粒體電子傳遞鏈中細(xì)胞色素C 氧化酶（COX）直接抑制，導(dǎo)致促凋亡蛋白Bax 和BAK 激活，從而干擾谷氨酰胺的正常代謝，觸發(fā)細(xì)胞凋亡［8，15］。同時(shí)，有證據(jù)表明2-HG積累起到免疫抑制作用，在高濃度2-HG 存在下，活化的CD4+和C D8+T 淋巴細(xì)胞的增殖能力降低，從而促進(jìn)腫瘤發(fā)生［16］。

3 IDH 基因突變與軟骨肉瘤患者的預(yù)后

關(guān)于IDH 基因突變與軟骨肉瘤患者預(yù)后的關(guān)系，已發(fā)表的數(shù)據(jù)尚不明確。有研究發(fā)現(xiàn)，相對(duì)于IDH 未突變者，IDH 基因突變的軟骨肉瘤患者總生存期較短，5 年生存率更低［4-5］。VUONG 等［5］研究發(fā)現(xiàn)，IDH 基因突變率隨著軟骨肉瘤病理組織學(xué)分級(jí)的增加而顯著增加，在去分化型軟骨肉瘤中的突變率最高；且IDH 基因突變?cè)谀挲g較高、腫瘤直徑較大、部位在四肢長(zhǎng)骨（如股骨、肱骨、脛骨）和扁平骨（如骨盆、顱骨）患者中頻發(fā)。AMER 等［17］研究發(fā)現(xiàn)，去分化軟骨肉瘤預(yù)后相對(duì)更差，中位生存時(shí)間約為11 個(gè)月。但也有研究發(fā)現(xiàn)IDH 基因突變與軟骨肉瘤患者的總生存期之間無相關(guān)性；值得注意的是，該研究還發(fā)現(xiàn)高級(jí)別軟骨肉瘤患者中IDH 基因突變與較長(zhǎng)的無進(jìn)展生存期相關(guān)，但患者的死亡風(fēng)險(xiǎn)顯著增加［18］。因此，關(guān)于IDH 基因突變與軟骨肉瘤患者預(yù)后的關(guān)系尚需進(jìn)一步研究確定。

4 IDH 基因突變與軟骨肉瘤的鑒別診斷

軟骨肉瘤與成軟骨細(xì)胞骨肉瘤的鑒別診斷是一個(gè)至關(guān)重要且具有挑戰(zhàn)性的問題，二者臨床治療方案有顯著差異。有研究表明，約25%的傳統(tǒng)骨肉瘤可產(chǎn)生軟骨細(xì)胞成分，在一個(gè)小的活檢標(biāo)本上區(qū)分這兩種腫瘤是很困難的，而且具有主觀性［19］。骨肉瘤患者發(fā)生轉(zhuǎn)移的風(fēng)險(xiǎn)顯著，其治療主要是以化療結(jié)合手術(shù)的綜合治療；而軟骨肉瘤患者對(duì)化療不敏感，通常僅需通過手術(shù)方法治療。超過60%的軟骨肉瘤中存在IDH 基因突變，但在成軟骨細(xì)胞骨肉瘤等間充質(zhì)腫瘤中較為罕見。因此，檢測(cè)IDH 基因突變可以幫助鑒別軟骨肉瘤與成軟骨細(xì)胞骨肉瘤。

IDH 基因突變?cè)陲B底軟骨肉瘤與脊索瘤的鑒別診斷中也起著重要作用。IDH 基因突變已被報(bào)道在60%的顱底軟骨肉瘤中存在［20］，而在脊索瘤中較為罕見。因此，IDH 基因高頻突變是顱底軟骨肉瘤與脊索瘤鑒別診斷的有用標(biāo)志物。值得注意的是，VUONG 等［5］對(duì)顱骨軟骨肉瘤進(jìn)行分析，發(fā)現(xiàn)IDH 基因突變僅在顱底軟骨肉瘤中檢測(cè)到，在顱面軟骨肉瘤中不存在。YOU 等［21］對(duì)25 個(gè)頜骨軟骨肉瘤樣本進(jìn)行檢測(cè)，均未發(fā)現(xiàn)IDH 基因突變，提示在顱底軟骨肉瘤的診斷上，IDH 基因突變檢測(cè)還具有重要的輔助診斷作用。

5 IDH 基因突變與軟骨肉瘤的治療

軟骨肉瘤組織血供差，對(duì)化療和放療相對(duì)不敏感，目前手術(shù)切除病灶是其主要且最佳的治療方法。然而，部分患者手術(shù)后出現(xiàn)復(fù)發(fā)或轉(zhuǎn)移，復(fù)發(fā)或轉(zhuǎn)移后治療方案有限，患者預(yù)后較差［22］。有文獻(xiàn)報(bào)道，原發(fā)性軟骨肉瘤初次手術(shù)切除后復(fù)發(fā)率在20%左右，約13%的復(fù)發(fā)病例組織學(xué)分級(jí)高于原發(fā)腫瘤，需要二次手術(shù)進(jìn)行更大范圍切除或者失去手術(shù)機(jī)會(huì)［23］。因此，臨床上需要探索更有效的治療方案，以改善軟骨肉瘤患者的臨床治療。IDH 基因在軟骨肉瘤中高頻突變，使軟骨肉瘤的有效分子靶點(diǎn)和新候選藥物不斷被發(fā)現(xiàn)，有利于制訂更有效的治療方案。

5.1 IDH 基因突變抑制劑

目前，IDH 基因突變抑制劑已經(jīng)研發(fā)出來。AGI-5198 是特異性IDH1 基因突變抑制劑，不僅能降低IDH1 基因突變的軟骨肉瘤患者組織中2-HG 的水平［24］，同時(shí)也能夠抑制腫瘤細(xì)胞的增殖和轉(zhuǎn)移，并誘導(dǎo)腫瘤細(xì)胞凋亡［25］。DS-1001b 是一種新型IDH1 抑制劑，不僅能夠降低基因突變腫瘤細(xì)胞的2-HG 水平，同時(shí)還能夠?qū)M蛋白進(jìn)行去甲基反應(yīng)，進(jìn)而抑制軟骨肉瘤細(xì)胞的增殖［26］。目前，IDH 基因突變抑制劑較多地用于急性髓系白血?。ˋML）的治療，而在實(shí)體瘤中IDH 基因突變抑制劑目前僅處于臨床試驗(yàn)階段［7］。AG-120 是一種IDH1 抑制劑，在IDH 基因突變的復(fù)發(fā)/難治性AML 中的有效率高達(dá)42%，腫瘤完全消失的概率高達(dá)30%；AG-221 是一種IDH2 抑制劑，在復(fù)發(fā)/難治性AML 患者中的緩解率高達(dá)56%［27］。這兩種IDH 基因突變抑制劑分別獲得美國(guó)食品藥品監(jiān)督管理局（FDA）認(rèn)證，用于治療含IDH1 和IDH2 基因突變的AML。

5.2 抗癌藥物

此外，抗癌藥物的開發(fā)也將是軟骨肉瘤治療的一個(gè)新突破。大多數(shù)抗癌藥物是從藥用植物中提取出來的，對(duì)所有類型的癌癥是低毒和高效的。SHAH 等［28］從5000 多種藥物化合物中篩選出Artocapetin 和5-甲?？鼘幩醿煞N有效化合物，能夠與IDH1 和IDH2 基因突變體建立穩(wěn)定構(gòu)象氫鍵的連接。這些化合物能有效地抑制與該腫瘤相關(guān)的IDH1 和IDH2 基因突變體，下調(diào)其表達(dá)的一些促進(jìn)軟骨細(xì)胞增殖和轉(zhuǎn)移的基因和蛋白質(zhì)，并有良好的藥代動(dòng)力學(xué)和細(xì)胞毒性特征。該研究結(jié)果正在動(dòng)物實(shí)驗(yàn)和臨床試驗(yàn)中驗(yàn)證，以便用于新型抗癌藥物的研發(fā)。

5.3 其他

值得注意的是，針對(duì)表觀遺傳的抑制劑也是IDH基因突變型軟骨肉瘤一個(gè)治療靶點(diǎn)。VENNEKER 等［29］發(fā)現(xiàn)組蛋白去乙?；敢种苿┛梢种颇[瘤細(xì)胞的活性。ROY 等［30］發(fā)現(xiàn)DNA 甲基化轉(zhuǎn)移酶抑制劑可有效誘導(dǎo)細(xì)胞分化，抑制IDH 基因突變細(xì)胞生長(zhǎng)。此外，抑制抗凋亡基因是近年來抗腫瘤治療的一種新思路，研究顯示抗凋亡蛋白抑制劑可以削弱IDH 基因突變腫瘤細(xì)胞增殖能力，促進(jìn)其凋亡。

總之，IDH 基因突變抑制劑聯(lián)合其他針對(duì)表觀遺傳的抑制劑及其他抗凋亡蛋白抑制劑在IDH 基因突變軟骨肉瘤治療中的作用值得進(jìn)一步探索。

6 總結(jié)與展望

綜上所述，代謝基因IDH 突變與軟骨肉瘤發(fā)生、發(fā)展的關(guān)系密切；在軟骨肉瘤鑒別診斷中有重要作用；此外，IDH 已經(jīng)成為腫瘤一個(gè)很有前途的治療靶點(diǎn)，IDH 基因突變抑制劑及抗癌藥物在軟骨肉瘤治療中也取得了良好的效果。目前，已有報(bào)道IDH 基因突變抑制劑聯(lián)合其他針對(duì)表觀遺傳的抑制劑治療腫瘤的研究。因此，持續(xù)進(jìn)一步研究IDH 基因突變?cè)谲浌侨饬霭l(fā)生、發(fā)展中的生物學(xué)作用，從分子機(jī)制出發(fā)，開發(fā)強(qiáng)效的基因突變抑制劑及抗癌藥物，將有助于改善IDH 基因突變型軟骨肉瘤的臨床治療。相信不久之后軟骨肉瘤會(huì)有新的治療突破，患者可以不接受或者少接受手術(shù)來治療腫瘤，同時(shí)，軟骨肉瘤患者的預(yù)后也會(huì)得到明顯改善。

作者貢獻(xiàn)：趙靜靜負(fù)責(zé)文章的構(gòu)思與設(shè)計(jì)、論文撰寫；張志紅和甄俊平負(fù)責(zé)論文修訂、文章的質(zhì)量控制及審校；甄俊平負(fù)責(zé)最終版本修訂，對(duì)文章整體負(fù)責(zé)，監(jiān)督管理。

本文無利益沖突。