膠質瘤中TERT啟動子突變的研究進展

張成娟 魏冰 郭永軍

(鄭州大學附屬腫瘤醫院/河南省腫瘤醫院 分子病理科 河南 鄭州 450008)

·綜 述·

膠質瘤中TERT啟動子突變的研究進展

張成娟 魏冰 郭永軍

(鄭州大學附屬腫瘤醫院/河南省腫瘤醫院 分子病理科 河南 鄭州 450008)

膠質瘤；TERT；基因突變；研究進展

膠質瘤是中樞神經系統腫瘤中發病率最高、治療最困難、預后最差的原發性腫瘤，發現有效的膠質瘤診治分子靶點和預后預測分子標志物具有重要的科學意義和臨床應用價值。目前，分子生物學的迅速發展給神經腫瘤學研究帶來了一場深刻的變革，特別是膠質瘤的基礎研究和臨床研究的所有領域。本文就膠質瘤中最新發現的端粒酶逆轉錄酶(telomerase reverse transcriptase，TERT)的啟動子突變進行探討，分析TERT啟動子突變在不同分級的膠質瘤中的差異，探討TERT啟動子突變在膠質瘤中的檢測、臨床意義及其作為藥物治療靶點的可能性。

1 膠質瘤的診治現狀

原發性中樞神經系統腫瘤發病率約(2～5)/10萬，85%為顱內腫瘤，其中以膠質瘤最為多見，約占40%。根據2007年WHO中樞神經系統腫瘤分類，膠質瘤分為WHOⅠ～Ⅳ級，其中Ⅰ、Ⅱ級為低級別膠質瘤，Ⅲ、Ⅳ級為高級別膠質瘤[1]。膠質瘤是中樞神經系統腫瘤中發病率最高、治療最困難、預后最差的原發性腫瘤，其中，成人高級別膠質瘤的1年及5年的總生存期(overall survival，OS)分別約為30%和13%[1]，高度惡性的多形性膠質母細胞瘤患者5年生存率僅在3%左右，嚴重威脅生命健康，因此揭示膠質瘤的發病規律以及發現有效的膠質瘤診治分子靶點具有重要的科學意義和臨床應用價值。

2 TERT的分子生物學功能

端粒酶最早于1985年在四膜蟲中被發現[2]，人端粒酶是一種核糖核蛋白復合物，由人端粒酶逆轉錄酶(hTERT)、人端粒酶RNA組分(hTR)以及人端粒酶相關蛋白(hTEP1等)組成。端粒酶利用其自身hTR所攜帶的RNA為模板，在hTERT的逆轉錄催化下，合成端粒重復序列并連接到染色體末端，延長或穩定了隨著細胞分裂而進行性縮短的端粒，在細胞永生化及惡性腫瘤的發生和發展中起到了重要的作用[3-4]。

在大多數腫瘤細胞中及永生化的細胞中都發現有端粒酶活性，80%～90%的人類腫瘤中有端粒酶激活[5]。TERT是端粒酶的催化亞單位，定位于5號染色體短臂的最末端(5p15.33)，為1個單拷貝基因，長度為40 kb，由16個外顯子和15個內含子組成，其中核心啟動子區為330 bp[6]。研究發現TERT表達變化不僅參與改變整個端粒酶的活性水平，而且其水平上調被認為是端粒酶被激活的關鍵步驟[7-8]。端粒酶重新激活是細胞癌變的一個重要細胞生物學異常事件，是細胞永生化及腫瘤發生的關鍵步驟[3]。

3 TERT啟動子突變在腦膠質瘤中的臨床意義分析

TERT啟動子區突變廣泛存在于黑色素瘤、膀胱癌、甲狀腺癌、肝癌等多種組織中，同時研究發現，TERT啟動子區突變也廣泛發生于腦膠質瘤組織中，并且和病理類型及不良預后密切相關，是一個重要的分子標志物，可以用于膠質瘤輔助分型和預后判斷，同時也是一個潛在的腫瘤分子治療靶點[9]。

Eckel-Passow等[10]探討了TERT啟動子突變對腦膠質瘤患者預后的影響，該項大規模的多中心臨床病例對照研究包含梅奧診所(Mayo Clinic)、腫瘤基因組圖譜(TCGA)以及加州大學(University of California，San Francisco，UCSF)，共進行了1 087例膠質瘤分子病理學檢測。該研究表明在Ⅱ和Ⅲ級膠質瘤中，TERTp(TERT promotor)和IDH同時突變的患者總生存期最長，同時TERT、IDH和1p19q 3種分子學指標陰性組的患者總體生存期比TERT和IDH雙重突變組或三重陽性組均明顯短，同時，單獨TERT啟動子突變的患者預后最差；在Ⅳ級膠質瘤中，TERT啟動子突變占74%。與此同時，《Oncotarget》也報道了國內相關數據，Killela等[11]觀察了473例膠質瘤患者基因突變與預后的關系，發現根據IDH和TERTp的突變狀態，將膠質瘤分為4個分子病理學亞型，其預后明顯不同：IDH m/TERTp m預后最好，其次為IDH m/TERTp wt，IDH wt/TERTp wt預后較差，而IDH wt/TERTp mut預后最差。其他的研究小組也相繼發現了TERT啟動子突變在膠質瘤中的預后意義[12-14]。TERT啟動子的突變熱點是C228T和C250T，分別位于轉錄起始位點上游的124位和146位，這些突變可導致TERT的mRNA、蛋白及其酶活性增加，從而增加端粒長度[15-17]。TERT啟動子突變主要見于原發型多形性膠質母細胞瘤(glioblastoma multiforme，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，研究表明，TERT啟動子突變與GBM的惡性生物學行為密切相關，同時，TERT啟動子突變對患者預后的影響與IDH突變狀態有關，在IDH突變的低級別及Ⅲ級膠質瘤中，TERT啟動子突變患者的OS和無進展生存期(progression-free survival，PFS)較長，在IDH 野生型的低級別及Ⅲ級膠質瘤中，TERT啟動子突變患者的OS和PFS較短[18-20]。

TERT啟動子區突變對于膠質瘤輔助分型和預后判斷具有重要的臨床意義。同時，TERT在腫瘤中特異性的高表達狀態，使TERT作為“通用腫瘤抗原”的腫瘤免疫治療策略是一種很有前景的免疫治療方法。其中，TERT的T細胞表位肽疫苗能夠誘導機體產生特異性免疫應答，在小鼠體內也顯示了抗腫瘤效應，并已進入人體試驗階段，顯示出較好的應用前景，是一個潛在的腫瘤分子治療靶點[21-22]。

4 結語

相比較傳統的形態病理學，分子病理學技術能夠提供更全面、更客觀的依據，從而更好地指導腫瘤的靶向治療和預后評估。腦膠質中TERT基因的檢測將為膠質瘤的輔助診斷和預后提供重要的依據，根據IDH/TERTp突變劃分的膠質瘤分子病理學分型對評估患者預后具有極其重要的意義，同時針對TERT基因的端粒酶抑制劑藥物的開發，將會為惡性腫瘤基因治療提供新的方法。

[1] 《中國中樞神經系統膠質瘤診斷和治療指南》編寫組.中國中樞神經系統膠質瘤診斷與治療指南[J].中華醫學雜志,2016,96(7):485-509.

[2] Greider C W,Blackburn E H.Identification of a specific telomere terminal transferase activity in Tetrahymena extracts[J].Cell,1985,43:405-413.

[3] Sharpless N E,DePinho R A.Telomeres,stem cells,senescece and cancer[J].J Clin Invest,2004,113(2):160-168.

[4] Metzger R,Vallbohmer D,Müller-Tidow C,et al.Increased human telomerase reverse transcriptase (hTERT) mRNA expression but not telomerase activity is related to survival in curatively resected non-small cell lung cancer[J].Anticancer Res,2009,29(4):1157-1162.

[5] Sampedro C F,Cano S G,Sampedro Santaló F.Telomerase and telomere dynamics in ageing and cancer:current status and future directions[J].Clin Transl Oncol,2007,9(3):145-154.

[6] Bryce L A,Morrison N,Hoare S F,et al.Mapping of the gene for the human telomerase reverse transcriptase,hTERT,to chromosome 5p15.33 by fluorescence in situ hybrid ization[J].Neoplasia,2000,2(3):197-201.

[7] Chen H,Li Y,Tollefsbol T O.Strategies targeting telomerase inhibition[J]. Mol Bio technol,2009,41(2):194-199.

[8] Li N F,Kecher H M,Salako M A,et a1.A novel foaction of colony-stimulating factor 1 receptor in hTERT immortalization of human epithelial cells[J].Oneogene,2009,28(5):773-780.

[9] Killela P J,Reitman Z J,Jiao Y,et al.TERT promoter mutations occur frequently in gliomas and a subset of tumors derived from cells with low rates of self-renewal[J].Proc Natl Acad Sci USA,2013,110(15):6021-6026.

[10]Eckel-Passow J E,Lachance D H,Molinaro A M,et al.Glioma Groups Based on 1p/19q,IDH,and TERT Promoter Mutations in Tumors[J].N Engl J Med, 2015,372(26):2499-2508.

[11]Killela P J,Pirozzi C J,Healy P,et al.Mutations in IDH1,IDH2,and in the TERT promoter define clinically distinct subgroups of adult malignant gliomas[J].Oncotarget,2014,5(6):1515-25.

[12]Zhang Z Y, Chan A K,Ding X J,et al.TERT promoter mutations contribute to IDH mutations in predicting differential responses to adjuvant therapies in WHO gradeⅡ and Ⅲ diffuse gliomas[J].Oncotarget,2015,6(28):24871-24883.

[13]Gao K,Li G,Qu Y,et al.TERT promoter mutations and long telomere length predict poor survival and radiotherapy resistance in gliomas[J]. Oncotarget,2016,7(8):8712-8725.

[14]Arita H,Yamasaki K,Matsushita Y,et al.A combination of TERT promoter mutation and MGMT methylation status predicts clinically relevant subgroups of newly diagnosed glioblastomas[J].Acta Neuropathol Commun,2016,4(1):79.

[15]Geng P,Zhao X,Ou J,et al.TERT genetic mutations as prognostic marker in glioma[J].Mol Neurobiol,2016(ahead-of-print).DOI: 10.1007/s12035-016-9930-2.

[16]Horn S,Figl A,Rachakonda P S,et al.TERT promoter mutations in familial and sporadic melanoma[J].Science,2013,339(6122):959-961.

[17]Huang F W,Hodis E,Xu M J,et al.Highly recurrent TERT promoter mutations in human melanoma[J].Science,2013,339(6122):957-959.

[18]Yang P,Cai J,Yan W,et al.Classification based on mutations of TERT promoter and IDH characterizes subtypes in gradeⅡ/Ⅲ gliomas[J].Neuro Oncol,2016,18(8):1099-1108.

[19]Yuan Y,Qi C,Maling G,et al.TERT mutation in glioma: Frequency,prognosis and risk[J].J Clin Neurosci,2016,26:57-62.

[20]Sun Z L,Chan A K,Chen L C,et al.TERT promoter mutated WHO grades Ⅱ and Ⅲ gliomas are located preferentially in the frontal lobe and avoid the midline[J].Int J Clin Exp Pathol,2015,8(9):11485-11494.

[21]Vonderheide R H,Domchek S M,Schultze J L,et al.Vaccination of cancer patients against telomerase induces functional antitumor CD8+T lymphocytes[J].Clin Cancer Res,2004,10(3):828-839.

[22]Mavroudis D,Bolonakis I,Cornet S,et al.A phase I study of the optimized cryptic peptide TERT(572y) in patients with advanced malignancies[J].Oncology,2006,70(4):306-314.

河南省醫學科技攻關計劃項目(201303192)；

郭永軍，E-mail：yongjunguo@hotmail.com。

R 739.4

10.3969/j.issn.1004-437X.2017.06.026

2016-09-27)

河南省科技攻關計劃項目(162102410046)。