英雄联盟外围投注网站快乐神经病理专栏,胶质瘤相关分子标志物研究进展

原标题:[文献导读]cIMPACT-NOW调研报告 明确弥漫性中线胶质瘤和星形细胞瘤
突变型的诊断问题 | 快乐神经病理专栏

近年的研究发现,具有相同组织学类型和WHO分级的肿瘤,其临床过程和对治疗的反应差异较大;WHO分类系统存在一定的局限性,不能准确提示胶质瘤患者的预后。因此,携带诊断及预后信息的分子标志物的出现,为WHO分类系统提供了补充,分子分类方案的提出为胶质瘤个体化的治疗提供了可能。目前,在神经系统肿瘤领域,分子标志物已成为肿瘤评价不可或缺的一部分,并指导某些肿瘤亚型的临床决策。

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1、IDH分子标记
2008年,Parsons等在对胶质母细胞瘤(glioblastoma
muhiforme,GBM)进行基因组测序时发现,12%的GBM患者存在IDH1基因突变。进一步研究发现,90%的突变为IDH1基因的132位密码子(R132)发生单核苷酸点突变,导致编码的精氨酸被组氨酸取代;而IDH2突变较少见(<3%),主要为172位密码子(R172)点突变,且与少突胶质细胞相关。
Parsons等发现,IDH突变主要发生于年轻患者和继发性GBM患者。后续研究进一步证实,IDH突变普遍存在于WHOⅡ~Ⅲ级的脑胶质瘤以及继发性GBM患者,而IDH野生型主要发生于儿童(包括毛细胞型星形细胞瘤、多形性黄色星形细胞瘤和室管膜瘤),在成人中多为原发性GBM。

第7期

回顾性研究证实,相同组织学级别的胶质瘤,IDH突变型比IDH野生型有更好的预后,说明IDH突变可能是预后良好的标志。研究发现,IDH突变的高级别胶质瘤(high
grade
gliomas,HGG)具有独特的影像学特征,如好发于额叶、肿瘤体积较大、非增强的部分增加及更多的囊性和弥漫性成分等。一项针对355例HGG患者的回顾性分析发现,IDH1突变可赋予患者额外的生存获益,因此IDH1突变可能作为预测型分子标志物,指导临床手术切除超出肿瘤增强边缘以外的部分。同时,IDH突变亦可作为一个潜在的治疗靶点。目前针对IDH1R132H(AGI
5198)突变及IDH2R140Q(AGI
6780)突变的化合物已经被研发,虽然此类抑制剂的临床效益尚不明确,但它们的出现为IDH突变型肿瘤的治疗带来了新的希望。

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异柠檬酸脱氢酶(isocitrate
dehydrogenase,IDH),IDH是一种催化酶,有3种异构体(IDH1、IDH2和IDH3),在脑胶质瘤中尚未发现IDH3突变;IDH1和IDH2分别在细胞质和线粒体中催化异柠檬酸盐氧化脱羧反应,最终生成α-酮戊二酸和还原型烟酰胺腺嘌呤二核苷酸。然而,突变的IDH将异柠檬酸盐转化为致瘤代谢物2-羟基戊二酸二乙酯,致α-酮戊二酸和还原型烟酰胺腺嘌呤二核苷酸水平下降。研究发现,2-羟基戊二酸二乙酯可竞争性抑制体内调节DNA甲基化和组蛋白去甲基化的酶类,最终导致胶质瘤CpG岛甲基化表型的演变(CpG
island methyla-tor
phenotype,G-CIMP),但其确切的致癌机制仍在研究中。同时,低水平的α-酮戊二酸也可抑制脯氨酸羟化酶的活性,使缺氧诱导因子1α水平增加,缺氧诱导因子1α可刺激血管的生成,也可激活缺氧诱导因子信号通路,从而促进肿瘤生长。另外,还原型烟酰胺腺嘌呤二核苷酸水平下降,可使还原型谷胱甘肽减少,加速细胞DNA损伤,在IDH突变导致胶质瘤的发生中起促进作用。

cIMPACT-NOW对弥漫性中线胶质瘤,H3K27M突变型;
弥漫性星形细胞瘤,IDH突变型和间变性星形细胞瘤,IDH突变型,诊断标准的问题进行了解释。

2、MGMT分子标记
O6-甲基鸟嘌呤-DNA-甲基转移酶(O6-methylguanineDNA-methyltransferase,MGMT)。
DNA甲基化主要指DNA
5’端的胞嘧啶(C)或鸟嘌呤(G)与一个甲基基团发生共价结合,一半以上人类基因的启动子区富含CG高度重复的序列(称CPG岛);正常情况下,CPG岛是非甲基化的,DNA甲基化的发生与转录的失活密切相关。

弥漫性中线胶质瘤,H3K27M-突变型(Diffuse midline glioma,H3K27M‑mutant)

研究发现,WHOⅡ~Ⅳ级的胶质瘤各有不同模式的甲基化。MGMT基因位于染色体10q26,编码一种广泛表达的DNA修复酶,该酶能够从鸟嘌呤的O6位置上去除烷基加合物,保护正常细胞免受致癌物的攻击,也可修复烷化剂(如替莫唑胺)所致的细胞致死性损伤,表明MGMT可能与烷化剂化疗的敏感性相关。研究发现,MGMT启动子甲基化在HGG中占35%~45%,在低级别胶质瘤中约占80%。也有临床研究发现,在HGG中存在MGMT启动子甲基化的患者无进展生存期和总生存期均延长,这提示MGMT启动子甲基化是一个强有力且独立的预后因素。
最近,在HGG亚组研究中,MGMT作为烷化剂化疗有益的生物标志物的预测价值也被证实。一项针对老年HGG患者的研究发现,患者随机接受替莫唑胺单药或单纯放疗作为初始治疗,结果发现,存在MGMT启动子甲基化的患者对化疗有较好的反应,而不存在MGMT甲基化的患者生存率降低,但MGMT甲基化的状态对放疗无影响。Wick等在间变性胶质瘤中发现,MGMT启动子甲基化只在IDH1野生型的患者中可作为化疗有益的预测指标,而对IDH1突变型的患者则无预测作用。上述两种生物标志物之间的相互作用尚需进一步前瞻性试验证实。

弥漫性中线胶质瘤H3K27M突变型被定义为“在中枢神经系统中线部位发生的高级别胶质瘤伴有星形胶质细胞分化特征并发生H3F3A或HIST1H3B/C上K27M突变的肿瘤类型”。

3、染色体1p/19q联合缺失

该类型的描述如下:弥漫性中线胶质瘤H3K27M突变型,在儿童中占优势,但也可见于成人,其中最常见的位置是脑干,丘脑和脊髓

染色体1p/19q的联合缺失是由染色体不平衡易位导致的,这种缺失已被认为是少突胶质细胞瘤典型的分子特征,是其诊断性的分子标志物。国外多项临床随机对照试验显示,在间变性胶质瘤中,存在染色体1p/19q联合缺失的肿瘤患者其总生存期延长,是预后良好的指标。染色体1p或19q单独缺失有时会在星形细胞瘤中见到,但不具有预后意义。两项大型临床随机对照试验比较了PCV方案(甲基苄肼+洛莫司汀+长春新碱)化疗联合放疗与单独放疗的生存优势,回顾性分析患者肿瘤组织中染色体1p/19q联合缺失的状态,结果发现,与单纯放疗相比,接受联合放化疗的患者其生存期延长,且存在染色体1p/19q联合缺失的亚组,中位生存期延长了1倍,从而确定了染色体1p/19q生物标志物对PCV方案化疗的预测
价值。因此,美国国家综合癌症网络推荐染色体1p/19q联合缺失可作为唯一的分子标志物用于间变性少突胶质细胞瘤和混合性胶质瘤的治疗分层。最近,一项研究对228例间变性胶质瘤患者进行回顾性分析,并结合IDH1突变、G-CIMP表型及染色体1p/19q缺失的状态,建立了分子分类的方案,结果显示,与传统的组织学分类相比,该分类方案更准确地反映了临床相关的生存差异。

脑干和脑桥的病例以前分别称为脑干胶质瘤和弥漫内生性桥脑胶质瘤(diffuse
intrinsic pontine glioma,
DIPG)。肿瘤组织中核分裂多数情况可见,但不是诊断所必需的;
可见微血管增生和坏死。肿瘤细胞弥漫浸润性生长,破坏邻近和远处的脑组织结构。该类肿瘤预后不佳,2年生存率<10%。

4、EGFR表皮生长因子
表皮生长因子受体(epidermal growth factor
receptor,EGFR)EGFR是一种跨膜糖蛋白,由胞外配体结合域和含有酪氨酸激酶的胞质结构域构成。EGFR与胞外配体结合后,酪氨酸激酶磷酸化,激活下游信号通路,导致致癌途径的激活。EGFR扩增在脑胶质瘤中有很高的发生率,在GBM中的发生率为50%~60%。EGFRvⅢ是EGFR最常见的一种突变形式,通常在20%~30%的GBM患者中可检测到野生型EGFR过度表达的情况。EGFRvⅢ由于缺失267个氨基酸,有一个截断的胞外结构域,可不依赖配体,由组成型酪氨酸激酶激活途径产生致癌效应。在临床上,老年GBM患者伴随EGFR扩增提示预后不良。EGFRvⅢ与预后的相关性尚有争议,但长期看来,携带这种突变的肿瘤患者有预后差的趋势。由于EGFRvⅢ在正常组织中不表达,因此为免疫治疗提供了一个有效的靶点。目前,针对此突变序列的疫苗已经被研发,并通过多个Ⅱ期临床试验;Ⅲ期临床试验(CT01480479)及(CT01498328)正在评估EGFRvⅢ定向疫苗(rindopepimut)在GBM中的治疗效果,有望改善EGFRvⅢ突变阳性患者的预后。

这是一个使用特定突变定义的肿瘤类型,自然引起临床诊断过程中对该突变的关注及检测。因此,在过去几年中,陆续报道了一些非弥漫性中线胶质瘤的肿瘤发生H3K27M突变,包括室管膜瘤,毛细胞性星形细胞瘤,小儿弥漫性星形细胞瘤和节细胞胶质瘤。

5、ATRX基因

值得注意的是,这些肿瘤具有显着不同的临床病理学特征,所以不形成特定的组织学类型,并且在这些肿瘤中发生H3K27M突变的预后意义尚不明确。例如,有报道H3K27M突变的毛细胞型星形细胞瘤和弥漫性星形细胞瘤存活10年。由于这些原因,工作委员会认为弥漫性中线胶质瘤,H3K27M突变应仅用于弥漫性(即浸润性),中线部位(如丘脑,脑干,脊髓等),H3K27M突变的胶质瘤,不用于H3K27M突变的其他肿瘤。

英雄联盟外围投注网站,X连锁地中海贫血/精神发育迟滞综合征(alpha-thalassemia/mental retardation
syndromeX-linked,ATRX)基因ATRX基因定位于染色体
Xq21.1,编码ATRX蛋白,主要位于细胞核。ATRX基因突变致肿瘤细胞核中ATRX蛋白表达缺失,而正常细胞没有这种缺失。ATRX功能缺失导致端粒功能障碍和端粒延伸替代途径表型以及广泛的基因组失稳。ATRX突变在儿童和成人星形细胞瘤中已有报道,且在儿童和成人高级别星形细胞瘤的发生过程中,端粒延伸替代途径表型与ATRX蛋白表达缺失密切相关。ATRX突变与其他类型的突变(如IDH1、TP53突变)密切相关,与染色体1p/19q联合缺失相互排斥。ATRX缺失被认为是星形胶质细胞系肿瘤(包括弥漫性和间变性星形细胞瘤以及少突星形细胞瘤的子集)的一个非常特殊的标志。因此,在临床上结合染色体1p/19q缺失状态及ATRX状态的检测,可以帮助指导IDH突变的胶质瘤的诊断。在IDH突变的星形细胞瘤中,存在ATRX缺失的亚组预后较好。但与成人胶质瘤相比,ATRX突变在儿童间变性胶质瘤和低级别胶质瘤中并不常见,目前还未发现毛细胞型星形细胞瘤中存在ATRX突变。

在WHO蓝皮书CNS肿瘤的第58页中,“突变谱”部分指出:测序鉴定出组蛋白编码基因H3F3A,HIST1H3B和HIST1H3C在K27位杂合突变仅发生在CNS中线部位,脑桥(约80%),丘脑(约50%)和脊髓(约60%)的弥漫性胶质瘤中。

6、BRAF基因

鉴于有其他肿瘤发生这些突变(例如毛细胞型星形细胞瘤,室管膜瘤)的报道,因此本节中的“仅”一词现在已知是不正确的,不能将其他肿瘤归入弥漫性中线胶质瘤,H3
K27M突变型这一类型(注意一些命名法使用K28而不是K27来鉴定受累的赖氨酸残基)。

小鼠肉瘤病毒癌基因同源物B1(murine sarcomaviral oncogene homolog
B1,BRAF)BRAF是Ras-丝裂原活化蛋白激酶信号转导通路的重要组成部分,将来自细胞膜的信号转导至细胞核,参与细胞的生长、分化及凋亡等过程;BRAF的多种变化与脑肿瘤相关,在各级别的脑胶质瘤中均可检测到BRAF基因单核苷酸替代的点突变,不同于传统的二聚体激活模式,BRAF单体可被组成型激活,导致肿瘤的发生;其中研究较多的是BRAF
V600E点突变,在约20%的纤维型星型细胞瘤、50%的神经节星形细胞瘤、75%的多形性黄色星形细胞瘤及5%的毛细胞型星形细胞瘤中均可观察到BRAF
V600E点突变。针对该突变的抑制剂(如vemurafen)为存在BRAF突变的患者提供了新的治疗方式。BRAF基因的融合是由BRAF的活性结构域串联重复导致的,同时致使其抑制结构域缺失(如KIAA1549-BRAF),并表达一种突变的蛋白,其在毛细胞型星形细胞瘤中较典型,故KIAA1549-BRAF基因融合是区分毛细胞型星形细胞瘤和高级别星形细胞瘤的一个重要诊断标志,因为毛细胞型星形细胞瘤和GBM在病理上都有微血管增生的表现。

特异性免疫组织化学方法可用于鉴定H3K27M突变的发生,因此该抗体染色阳性可特异性地用于弥漫性中线胶质瘤,H3K27M突变型的诊断。且应用这一突变特异性抗体易于发现H3K27M突变的其他肿瘤。尽管如此,H3K27M免疫组化染色结果需要仔细观察;尤其要注意识别肿瘤细胞中的核阳性染色,与所谓的巨噬细胞和/或小胶质细胞胞浆染色的鉴别。这类肿瘤诊断的另一辅助抗体是H3K27me3(三甲基化型),要注意的是H3K27me3免疫组化只能与H3K27M免疫组化结合使用,因为H3K27me3表达缺失并不特异。

7、各分子标志物间的相互作用
目前公认的分子标志(IDH突变、染色体1p/19a缺失、MGMT启动子甲基化等)并不完全独立存在。IDH突变可导致胶质瘤G-CIMP表型,这一类型的肿瘤又几乎都存在MGMT启动子甲基化,也经常有染色体1p/19q缺失,并且这一类型的肿瘤比IDH野生型G-CIMP阴性的肿瘤有更好的预后。回顾性研究发现,在前期进行过放化疗的间变性少突胶质细胞瘤患者不存在染色体1p/19q缺失的情况下,生存获益与IDH突变有关。一些关于GBM和间变性胶质瘤的研究也证明,MGMT甲基化与IDH突变结合在一起具有更准确的预后价值。在不存在IDH突变的老年GBM患者和间变性胶质瘤患者中,MGMT启动子甲基化对烷化剂治疗敏感性的预测作用更加明显。ATRX突变是星形细胞瘤系的特征性标志,是间变性胶质瘤预后良好的指标,但这种获益仅限于IDH突变且G-CIMP阳性的人群。因此,综合各分子标志物的作用特点,建立完善的分子分类方案,对胶质瘤的诊断、治疗和预后均有积极的作用。

星形细胞瘤,IDH突变型 Diffuse astrocytoma, IDH‑mutant,

参考文献

间变性星形细胞瘤,IDH突变型 Anaplastic astrocytoma,IDH‑mutant

邓春娥,李荣清.胶质瘤相关分子标志物研究进展[J].医学综述,2016,22(17):3352-3355.

另一困惑,是否所有的弥漫性胶质瘤都需要做1p / 19q
检测呢?
2016年关于CNS肿瘤分类的蓝皮书指出,如果含“星形胶质细胞成分”的肿瘤出现1p
/
19q共缺失和IDH突变应诊断为少突胶质细胞瘤,这句话暗示仅少突胶质细胞瘤,混合性少突-星形细胞瘤需要进行1p
/ 19q杂合性缺失检测,而组织学上纯星形细胞瘤不需要。但是,发表于Acta
Neuropathologica对 2016年 CNS
WHO评论文章指出组织学表现为星形细胞分化特征但具有1p /
19q共缺失和IDH突变的弥漫性胶质瘤也应诊断少突胶质细胞瘤 –
这意味着需要对所有弥漫性胶质瘤(弥漫星形细胞瘤和少突神经胶质瘤)包括组织学上纯粹的星形细胞瘤的1p
/ 19q状态进行检测以符合WHO的诊断要求。

cIMPACT认为肿瘤的表型和基因型与2016年CNS
WHO所描述的情况并不一致的大多数情况应归属NEC(Not Elsewhere
Classified)中,但其中一种情况已在临床实践中被使用。在弥漫性星形细胞瘤WHO
II或(间变)III级时,IDH突变以及ATRX核表达缺失和/或弥漫性p53强阳性,可以在没有1p
/ 19q测试的情况下而诊断星形细胞瘤,IDH突变型,或间变性星形细胞瘤,IDH
突变型。要做到这一点,需要仔细评估肿瘤细胞ATRX和p53的免疫组化染色。
ATRX免疫组织化学可以是斑片状、区域性的丢失;因此,要明确ATRX阴性,必须在背景内皮细胞、神经胶质细胞和/或血细胞内对照中看到ATRX核阳性。另一方面,p53免疫组织化学在核染色强度和数量上变化性比较大,只有那些表现出广泛且强的核阳性的病例可以被认为存在TP53突变(核p53染色阴性并不排除TP53突变的可能性)。因此如果是明确的星形细胞成份,IDH出现突变并且ATRX
/
p53免疫组织化学结果与星形细胞基因型(ATRX和/或TP53突变)一致,则可以免去1p
/ 19q检测。

总结:

cIMPACT解释了以下两种肿瘤诊断问题:

(1)诊断弥漫性中线胶质瘤,H3K27M突变型,肿瘤应该具有弥漫性生长、位于CNS中线部位、胶质瘤的组织学改变,且存在H3K27M突变。不符合全部四项特征的肿瘤即使发生H3K27M突变也不应归于这一类型。

(2)具有IDH突变的弥漫性胶质瘤,如果免疫标记ATRX核表达缺失和/或p53广泛且强阳性者,不需要1p
/ 19q检测就可以诊断为弥漫性星形细胞瘤,IDH突变型(WHO I
I级)或间变性星形细胞瘤,IDH突变型(WHO III级)。

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