彌漫性較低級別膠質瘤的整合性分子病理分型研究進展*

李朝暉　郭志鋼　綜述　李慶偉　審校

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·綜 述·

彌漫性較低級別膠質瘤的整合性分子病理分型研究進展*

李朝暉①郭志鋼①綜述李慶偉②審校

摘要彌漫性較低級別膠質瘤包含WHOⅡ級和Ⅲ級的星形細胞瘤、少突膠質細胞瘤和少突星形細胞瘤，其臨床表現具有高度可變性，目前的組織病理學無法準確地預測其預后。近年來，膠質瘤分子病理取得了重大進展，已經發現一系列與膠質瘤臨床特征和預后密切相關的分子標志物如異檸檬酸脫氫酶（isocitrate dehydrogenase，IDH）突變、染色體1p/19q共缺失、ATRX基因突變、TERT啟動子突變、MGMT啟動子甲基化等。在此基礎上，結合這些分子標志物對彌漫性較低級別膠質瘤進行整合性分子病理分型的研究相繼開展，且這些研究的結果一致表明，整合性分子病理分型能夠更好地預測彌漫性較低級別膠質瘤的預后和指導治療。本研究對彌漫性較低級別膠質瘤的整合性分子病理分型研究進展進行綜述。

關鍵詞膠質瘤分子病理分型異檸檬酸脫氫酶ATRX端粒逆轉承酶

彌漫性膠質瘤包含Ⅱ級和Ⅲ級的星形細胞瘤、少突膠質細胞瘤和少突星形細胞瘤，以及Ⅳ級的膠質母細胞瘤（glioblastoma，GBM）。其中WHOⅡ級和Ⅲ級的星形細胞瘤、少突膠質細胞瘤和少突星形細胞瘤稱為彌漫性較低級別膠質瘤（diffuse lowergrade gliomas）。彌漫性較低級別膠質瘤臨床表現具有高度可變性，部分腫瘤可能一直處于靜息狀態，部分可以迅速進展為膠質母細胞瘤，生存期最長可超過15年，最短不足1年，不同的患者對放化療的敏感性也大不相同［1-3］。因此，如何判斷不同的彌漫性較低級別膠質瘤患者的預后以及對治療的敏感性，做出更為精準的診治，僅依據目前的組織病理學分級是遠遠不夠的。近年來，膠質瘤分子病理取得了重大進展，已發現一系列與膠質瘤臨床特征和預后相關的分子標志物。有學者進行彌漫性較低級別膠質瘤的整合性分子病理分型研究，取得了一定成果［4-6］。本研究對彌漫性較低級別膠質瘤的整合性分子病理分型研究進展進行綜述。

1　與彌漫性較低級別膠質瘤相關的主要分子標志物

1.1IDH突變

異檸檬酸脫氫酶（isocitrate dehydrogenase，IDH）是三羧酸循環中的一種關鍵性限速酶，包括IDH1、IDH2和IDH3 3個亞型，其在細胞中的正常作用是催化異檸檬酸氧化脫羧生成α-酮戊二酸（α-ketogluta-rate，α-KG）。在膠質瘤中，IDH突變導致該酶將α-KG進一步轉變為2-羥基戊二酸（2-hydroxyglutarate，2-HG）。2-HG與α-KG相拮抗，競爭性抑制多個α-KG依賴的雙加氧酶活性，導致染色質高度甲基化。IDH突變還促使多數基因啟動子CpG島超甲基化。這種超甲基化干擾了正常的細胞分化，導致未成熟細胞增殖。當前，表觀遺傳調控改變被視為IDH突變發揮致癌效應的一個主要機制［7］。

在膠質瘤中發現的IDH突變主要為IDH1突變，約占80%～90%，最為常見的類型為132位的精氨酸取代組氨酸（R132H）。IDH2突變發生率較低，多為172位的精氨酸取代組氨酸（R172H）。IDH突變發生在膠質瘤形成的早期，IDH突變后發生P53和ATRX突變，腫瘤向星型細胞瘤方向發展，若IDH突變后發生1p/19q共缺失，腫瘤則向少突膠質細胞瘤方向發展。臨床上發現，發生IDH突變的膠質瘤患者年齡較輕，IDH突變在彌漫性較低級別膠質瘤和繼發性GBM中多見，在原發性GBM中發生率較低（＜5%）。在星形細胞瘤中IDH突變往往與P53和ATRX突變共存。IDH野生型在原發性GBM中常見，約95%的原發性GBM未出現IDH突變。在彌漫性較低級別膠質瘤中IDH野生型的比例僅20%～30%［8-9］。

IDH突變可作為判斷預后的獨立指標，與較長的無進展生存期有關。在GBM中，存在IDH突變的往往為繼發性GBM，具有更長的總體生存期和無進展生存期。IDH野生型的GBM大部分為原發性GBM，預后差。在彌漫性較低級別膠質瘤中，IDH野生型的患者在分子遺傳信息改變和臨床表型上均與IDH野生型的GBM相似，預后較差。IDH突變可應用IDH1突變型特異性抗體mIDH1-R132H的免疫組織化學方法進行篩選。若結果顯示陽性，視為存在突變；若結果顯示陰性，可以進一步采用焦磷酸測序或PCR測序的方法檢測IDH1和IDH2是否存在突變［7-9］。

1.2染色體1p/19q共缺失

染色體1p/19q共缺失（1p/19q codeletion）是指1號染色體短臂（1p）和19號染色體長臂（19q）同時缺失，常見缺失區域為1p的1036.3和19q的13.3附近。1p/19q共缺失與少突膠質細胞瘤高度相關，目前認為1p/19q共缺失是少突膠質細胞瘤的分子特征，是其診斷性分子標志物，同時也是膠質瘤對化療敏感和預后良好的重要指標。目前的治療指南對少突膠質細胞瘤均推薦檢測1p/19q共缺失的狀態，用替莫唑胺或單純放療治療1p/19q共缺失的少突膠質細胞瘤的患者均會延長無進展生存期。染色體1p/19q的共缺失可以用熒光原位雜交法（fluorescence in situ hybridization，FISH）和PCR的方法進行檢測［10-11］。

1.3ATRX基因突變

ATRX（α thalassemia/mental retardation syndrome X-linked，ATRX）基因是位于X染色體的α地中海貧血/精神發育遲滯綜合征的致病基因，其編碼的特異性蛋白是ATRX蛋白。ATRX蛋白為染色質重塑蛋白，ATRX與死亡結構域相關蛋白（death-domain associated protein，DAXX）形成復合體后可與組蛋白H3.3相互作用并聚集于染色質和端粒。ATRX基因突變引起ATRX蛋白的表達缺失，將導致端粒的不穩定，細胞出現無限分裂。在膠質瘤中，ATRX突變主要發生在星形膠質瘤、少突星形膠質瘤和繼發性GBM中。原發性GBM和少突膠質細胞瘤中較為少見。幾乎所有發生ATRX突變的膠質瘤均同時存在IDH1突變，同時存在這兩種突變的腫瘤中，大部分又同時具有P53突變。同時存在IDH突變和ATRX突變可作為診斷星形膠質瘤的重要特征。ATRX的突變可采用免疫組織化學方法、焦磷酸測序或PCR測序的方法檢測［12-14］。

1.4TERT啟動子突變

端粒逆轉錄酶（telomerase reverse transcriptase，TERT）是端粒酶的催化亞基，可有效保持端粒結構的完整性。人TERT基因位于5號染色體短臂的最末端，為一個單拷貝基因，長度為40 kb。TERT啟動子的突變主要發生在轉錄起始位點上游的124位（C228T）和146位（C250T），這些突變可導致TERT的mRNA、蛋白和酶活性增加，從而增加端粒長度。TERT啟動子突變主要見于原發型GBM和少突膠質細胞瘤中，在星形細胞瘤和繼發性GBM中發生率較低。TERT啟動子突變與GBM的惡性生物學行為密切相關，在GBM中，含TERT啟動子突變的患者總體生存期縮短。在彌漫性較低級別膠質瘤中，TERT啟動子突變對患者預后的影響與IDH突變狀態有關。有研究發現在IDH突變的較低級別膠質瘤中，TERT啟動子突變患者的無進展生存期和總體生存期較長，而在IDH野生型的較低級別膠質瘤中，TERT啟動子突變患者的無進展生存期和總體生存期較短。TERT啟動子區突變的診斷方法為PCR測序或焦磷酸測序［15-16］。

1.5MGMT啟動子甲基化

O6-甲基鳥嘌呤-DNA-甲基轉移酶（O6-methylguanine-DNA methyltransferase，MGMT）是DNA修復酶，MGMT可以使烷化劑作用下形成的O6位甲基化鳥嘌呤去甲基化，有效地修復DNA損傷。MGMT的表達與MGMT啟動子區域CpG島甲基化程度密切相關。MGMT基因啟動子甲基化可以導致基因沉默和抑制MGMT蛋白合成，阻礙DNA的修復。MGMT啟動子甲基化是腫瘤對TMZ化療敏感的標志。具有MGMT啟動子甲基化的膠質瘤患者對TMZ化療敏感，生存期較長。在繼發性GBM和較低級別彌漫性膠質瘤中，MGMT啟動子甲基化狀態與IDH基因突變和1p/19q共缺失呈正相關。焦磷酸測序或甲基化特異性PCR是評估MGMT啟動子甲基化狀態的最佳方法［17-18］。

2　整合性分子病理分型在彌漫性較低級別膠質瘤診療中的應用

以上這些與膠質瘤相關的分子標志物既有各自的特點，相互之間又存在著復雜的關聯。面對一個特定的膠質瘤患者，如何利用這些分子標志物指導預后判斷和治療，仍然是廣大臨床醫生面臨的一個難題。有學者嘗試進行彌漫性較低級別膠質瘤的整合性分子病理分型研究，其以IDH突變、1p/19q共缺失、ATRX突變或TERT啟動子突變為基礎，得出了近似一致的結果［4-6，19-20］。

2.1聯合IDH和1p/19q的整合性分子病理分型

癌癥基因組圖譜研究網絡（The Cancer Genome Atlas Research Network）項目中［5］對282例成人較低級別膠質瘤進行基因組學分析，并將患者分子學指標結果與臨床信息綜合分析。結果顯示，彌漫性較低級別膠質瘤按照IDH突變和1p/19q共缺失的狀態可以分為預后完全不同的3個亞組。亞組A為IDH突變和1p/19q共缺失的患者，預后最好，中位生存期約為8年。亞組A腫瘤有較高的CIC（62%）、FUBP1 （29%）、NOTCH1（31%）和TERT（96%）突變。亞組B 為IDH突變和1p/19q未缺失的患者，中位生存期約為6.3年，該組94%患者合并TP53突變，ATRX基因突變約為86%，而TERT突變僅為4%。亞組C為IDH野生型的患者，其基因改變和臨床特征與原發性GBM高度相似，中位生存期僅為1.7年，基因特征性改變為PTEN（23%）、EGFR（27%）、NF1（20%）、TP53 （14%）和PIK3CA（9%）。

2.2聯合IDH和TERT的整合性分子病理分型

Killela等［20］對233例成人較低級別膠質瘤進行回顧性分析，研究患者IDH突變和TERT啟動子突變狀態與臨床特征的關系。研究表明，根據IDH是否突變和TERT啟動子是否突變，可將彌漫性較低級別膠質瘤分為IDH mut/TERT mut、IDH mut/TERT wt、IDH wt/TERT mut和IDH wt/TERT wt 4個分子病理學亞型，其預后明顯不同。IDH mut/TERT mut預后最好，IDH mut/TERT wt預后其次，IDH wt/TERT wt較差，而IDH wt/TERT mut預后最差。此后多個獨立的回顧性臨床研究均證實以上結論［21-22］。

2.3聯合IDH、1p/19q和ATRX的整合性分子病理分型

2015年世界衛生組織組織神經腫瘤病理科召開Haarlem會議，形成了“ISN-Haarlem”共識，在膠質瘤的病理診斷中引入IDH、1p/19q和ATRX 3個分子標記物。在不考慮腫瘤組織學診斷、WHO級別的情況下，利用IDH、1p/19q和ATRX 3個分子標記物將膠質瘤分為4種預后截然不同的臨床亞型：I-CD、I-A、I 和NA。其中I-CD型表現為IDH基因突變、ATRX蛋白表達陽性、1p/19q共缺失，這一類主要多見于單純少突細胞膠質瘤，預后最好；I-A型表現為IDH基因突變、ATRX蛋白表達缺失、1p/19q不缺失，多見于星形細胞膠質瘤，預后次之；I型表現為IDH基因突變、ATRX蛋白表達陽性、1p/19q不缺失，預后一般；NA型表現為IDH基因不突變、1p/19q不缺失、ATRX蛋白表達陽性，其生物學行為與原發性GBM相當，預后最差［6］。

2.4聯合IDH、1p/19q和TERT的整合性分子病理分型

近期Eckel-Passow等［4］的一項研究指出，根據1p/19q共缺失、IDH突變和TERT啟動子突變等3項分子標志物的狀況可將彌漫性較低級別膠質瘤分為5個亞型：亞型A為IDH突變、1p/19q共缺失和TERT啟動子突變3個指標均為陽性；亞型B為IDH突變+ TERT啟動子突變；亞型C為單一IDH突變；亞型D為IDH突變、1p/19q共缺失和TERT啟動子突變3個指標均為陰性；亞型E為單一TERT突變。這種整合性分型對于預測膠質瘤患者的預后有重要的臨床意義。在5組亞型中，亞型A患者的預后最好，亞型E預后最差；亞型B、亞型C和亞型D患者總體生存率呈依次下降趨勢。

3　結語

基于分子病理分型的個體化治療是未來膠質瘤精準治療的發展方向，標準的分子病理分型是實現精準治療的基礎。未來有望達成更加細化、更加準確的分子病理分型，并以此制定出更加個性化的治療決策，真正實現膠質瘤的精準治療。

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（2016-04-06收稿）

（2016-05-03修回）

（編輯：邢穎校對：鄭莉）

Research progress on integrated molecular pathological classification of diffuse lowergrade gliomas

Zhaohui LI1，Zhigang GUO1，Qingwei LI2
Correspondence to：Qingwei LI；E-mail：liqingweisw@126.com
1No.2 Department of Neurosurgery，China-Japan Union Hospital of Jilin University，Changchun 130031，China；2Department of Neurosurgery，Heilongjiang Provincial Hospital，Harbin 150036，China
This work was supported by Youth Scientific Research Project of Jilin Provincial Health and Family Planning Commission（No.2015Q005）.

AbstractDiffuse lower-grade glioma is a diversified group of infiltrative brain tumors comprising WHO grades II and III astrocytomas，oligodendrogliomas，and mixed oligoastrocytomas.These tumors exhibit a wide range of clinical heterogeneity；thus，histopathological classification does not adequately predict clinical outcomes.In recent years，a number of molecular markers closely related to the clinical features and prognosis of gliomas have been discovered.These molecular markers include isocitrate dehydrogenase（IDH）mutation，chromosome 1p/19q codeletion，ATRX mutation，TERT promoter mutation，and MGMT promoter methylation.Furthermore，numerous studies focusing on the integrated molecular classification of diffuse lower-grade gliomas combined with these molecular markers have been conducted.Results indicate that integrated molecular pathological classification can improve the diagnostic and prognostic accuracy and facilitate therapeutic formulation.This paper reviews the research progress on integrated molecular classification of diffuse lower-grade gliomas.

Keywords：glioma，molecular pathology，IDH，ATRX，TERT

doi：10.3969/j.issn.1000-8179.2016.12.340

作者單位：①吉林大學中日聯誼醫院神經外二科（長春市130031）；②黑龍江省人民醫院神經外科

通信作者：李慶偉liqingweisw@126.com

作者簡介

李朝暉專業方向為膠質瘤的基礎及臨床研究。E-mail：ruosong@163.com

*本文課題受吉林省衛生計生青年科研項目（編號：2015Q005）資助