生物標記物在彌漫膠質瘤中的應用

馬曉菁

摘要：2016年WHO神經系統腫瘤白皮書首次推出整合了組織學表型和基因表型的中樞神經系統腫瘤分類，其中彌漫性膠質瘤整合分類的改變甚大。對膠質瘤的生物標記物的研究發現具有相似標志物改變的腫瘤具有相似生物學行為和預后。常規的分子檢測內容主要有IDH突變、ATRX突變、1p/19q共缺失、EGFR擴增、PTEN等，其中以IDH為主要代表的生物標記物，對膠質瘤的分類和進展尤為關鍵。本文介紹以上分子標記物的研究進展和臨床應用。

關鍵詞：彌漫性膠質瘤；分子標記物；整合診斷

中圖分類號：R739.4 文獻標識碼：A 文章編號：1006-1959（2017）16-0026-03

Application of Biomarkers in Diffuse Glioma

MA Xiao-jing

（Department of Pathology，the Second Affiliated Hospital of Zhejiang University Medical College，Hangzhou 310009，Zhejiang，China）

Abstract：In 2016，the WHO oncology system white paper introduced the first classification of tumors of the central nervous system that integrates histologic，phenotypic，and genetic features，with a large change in the integration of diffuse gliomas.Studies on biomarkers of glioma have shown that tumors with similar markers have similar biological behavior and prognosis.Conventional molecular detection mainly includes IDH mutation，ATRX mutation，1p/19q deletion，EGFR amplification，PTEN and so on.Among them，IDH is the main biomarker，and the classification and progress of glioma are particularly critical.The research progress and clinical application of the above molecular markers are reviewed in this paper.

Key words：Diffuse glioma；Molecular marker；Integrated diagnosis

彌漫性膠質瘤是最常見的腦部腫瘤，呈浸潤性生長，其中膠質母細胞瘤惡性程度最高，病情發展快，生存期短，低級別膠質瘤易轉變為高級別膠質瘤。隨著神經分子病理的發展，一系列對膠質瘤診斷和預后有用的生物標記物被發現，并應用于臨床診斷和用藥指導中，2016年WHO神經系統腫瘤白皮書首次推出整合了組織學表型和基因表型的中樞神經系統腫瘤分類，是分子病理加入神經系統腫瘤診斷中的一次進步，也是整合診斷的大趨勢[1]。新版指南在哈勒姆共識整合診斷的基礎上，對彌漫性膠質瘤進行基因分型的統計，基于基因表型和生物學行為，對彌漫性膠質瘤的重新分類，將所有彌漫浸潤性膠質瘤包括星性細胞和少突膠質細胞來源的腫瘤歸為一類，并且在二級條目上有根據相應基因分型進行分類，比如膠質母細胞瘤伴少突成分的刪除和彌漫性中線膠質瘤的加入，確定染色體1p/19q聯合性缺失在少突膠質瘤中的診斷意義等[1-2]。新版指南將具有相似預后標志物的彌漫性膠質瘤歸為一類，具有更強的預后價值，并且為具有相似生物學和基因學特征的腫瘤提供更佳的治療方案。

1 生物標記物介紹

指南主要推薦的分子檢測內容主要有IDH、ATRX、1p/19q、EGFR擴增、PTEN缺失和新加入的H3K27M突變等。現今對膠質瘤發展進程的猜測主要傾向于祖細胞早期發生IDH突變和G-CpG島甲基化[3]，若發生1p/19q的缺失則發展成為少突膠質瘤，若發生TP53突變和ATRX突變則分化為星形細胞瘤，隨后則可能突變成為級別更高的膠質瘤[4]，在這一過程中細胞內基因狀態的改變是導致疾病發生發展的主要因素，因此對生物標記物的檢測對疾病的診斷和預后都非常重要。

1.1異檸檬酸脫氫酶

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，催化異檸檬酸（isocitric acid）氧化脫羧生成α-酮戊二酸（α-KG）及CO2，為細胞新陳代謝提供能量和生物合成的前體物質。IDH基因家族有三種異構酶（IDH1，IDH2和IDH3）。IDH1和IDH2的突變在原發性GBM中發生率很低，與10號染色體缺失和EGFR擴增呈負相關；但是在繼發性GBM和WHOⅡ級、Ⅲ級膠質瘤中發生率很高，并與TP53突變、染色體1p/19q雜合性缺失呈正相關[5，6]。新版指南將IDH是否突變作為膠質瘤分類的一項重要依據，對彌漫性膠質瘤的分類和預后有顯著的指導作用，根據多家機構對多例腦膠質瘤的統計發現，發生IDH突變的患者無進展生存期和總生存期更久，對間變少突膠質瘤和膠質母細胞瘤有很強的預測價值，并且可以作為鑒定膠質增生和膠質瘤的因素之一。

IDH1（R132H）突變占IDH總突變的90%以上，它是由IDH1基因第395位的鳥嘌呤突變為腺嘌呤（CGT-CAT），進而導致編碼蛋白中第132位精氨酸（R）被組氨酸（H）取代所造成[7]，此外，還有IDH1（R132S）、IDH2（R172K）等。由于IDH在細胞內含量非常豐富，IHC顯示陽性的結果可信程度較高，對陰性的病例新版指南推薦使用測序技術來確認IDH狀態。

1.2 ATRX

ATRX（α地中海貧血/智力遲緩綜合征X染色體相關基因，α-thalassemia/mental retardation syndrome X-linked）基因產物ATRX蛋白是DNA 解螺旋酶和染色質重塑蛋白，屬于SNF2蛋白家族，最早在胰腺腫瘤中發現。ATRX參與H3.3-ATRX-DAXX信號通路，與組蛋白伴侶蛋白DAXX（death-associated protein 6）形成復合物，促進組蛋白H3.3單體摻入染色質，維持染色體穩定[8]。有研究發現，膠質瘤中ATRX突變與端粒替代延長機制（alternative lengthening of telomeres，ALT）有關因而參與腫瘤的發生發展[9]。現已有商品化的多克隆抗體，有研究發現該基因突變與蛋白缺失聯系緊密，因此免疫組化的結果可靠。在低級別膠質瘤中ATRX缺失通常與IDH突變聯合發生，與1p/19q共缺失拮抗發生。星形細胞瘤中ATRX突變提示預后良好，根據統計學分析，ATRX常發生在星形細胞瘤，因此可以作為鑒別星形和少突的一個特異性指標[10]。

1.3染色體1p/19q共缺失

染色體1p/19q共缺失（1p/19q co-deletion）是指1號染色體短臂和19號染色體長臂同時缺失，主要因為1p/19q兩條染色體的不平衡轉位導致的染色體缺失，繼而引起抑癌基因CIC和FUBP1發生突變而缺失，導致腫瘤的發生[11]。最早發現于少突膠質細胞瘤樣本中，現今發現少突膠質細胞瘤中發生率很高，可作為少突膠質細胞瘤的分子特征，被新版指南作為確診少突膠質瘤的必須指標。存在1p/19q共缺失的少突膠質細胞瘤生長速度較慢，并對化療敏感，用替莫唑胺或單純放療治療1p/9q聯合性缺失的少突膠質細胞瘤的患者均會延長無進展生存期[12]。FISH法可用于檢測1p/19q聯合性缺失，也常有僅發生1p或19q缺失和1p和/或19q多倍體的病例，前者常發在間變星性細胞瘤后者預后常不佳。

1.4表皮生長因子受體

表皮生長因子受體（epidermal growth factor receptor，EGFR）基因定位于染色體7p12，編碼一種跨膜酪氨酸激酶受體。EGFR與相應配體結合后使酪氨酸激酶磷酸化，進一步激活胞內下游信號通路，促進腫瘤細胞的增殖、粘附、新生血管形成等[13]。EGFR擴增在腦膠質瘤中有很高的發生率，并常常伴隨編碼蛋白的過表達。由于小細胞膠質母細胞瘤中EGFR擴增很普遍，以可作為判定腫瘤級別的一個備選指標[14]。有EGFR擴增的大于60歲的GBM患者預后差。EGFR基因擴增可以用FISH檢測，陽性結果有兩種形式，一種是EGFR的擴增，一般呈團簇狀，另一種是7p gain，呈7號染色體多倍體。另外，存在EGFR擴增的腫瘤可以伴發其他EGFR基因的改變，最常見的是外顯子2-7框內缺失形成的EGFRvⅢ重排，進而成為截斷體蛋白，激活下游信號轉導通路改變細胞正常生理活動。

1.5磷酸酯酶與張力蛋白同源物

磷酸酯酶與張力蛋白同源物（phosphatase and tensin homolog，PTEN），定位于染色體10q23.3，是迄今發現的第一個具有雙特異磷酸酶活性的抑癌基因，蛋白質酪氨酸磷酸酶（protein tyrosine phosphatases，PTP）基因家族成員，其編碼產物為3，4，5-三磷酸磷脂酰肌醇（PIP3）的磷酸酶，可以使磷脂酰肌醇在3位羥基去磷酸化從而實現P13K/Akt信號通路的負性調節，抑制細胞增殖和促進細胞凋亡[15]。PTEN是眾多腫瘤預后的評價指標，在多種人類惡性腫瘤中均有不同程度的變異失活，在33%～50%多形性膠質母細胞瘤中存在PTEN突變，且表示更差的預后[16]。常用FISH檢測，結果一般為兩種，一種是PTEN的缺失，熒光信號呈一紅兩綠，是膠質母細胞瘤預后指標之一；另一種是10q loss，熒光信號呈一紅一綠，多發生在間變星性細胞瘤。

1.6 O（6）-甲基鳥嘌呤-DNA

甲基轉移酶（MGMT）基因位于染色體10q26，編碼一種廣泛存在的DNA修復酶，可以保護正常細胞免受烷化劑的致癌作用損傷[17]。MGMT啟動子甲基化作為一個作用顯著并且獨立于其他診療因素的長期生存預測指標，與烷化劑的療效有關，MGMT啟動子甲基化狀態決定MGMT的表達水平，當MGMT啟動子甲基化時，MGMT失活，DNA修復受阻，烷化劑的療效體提高。放化療后的膠質母細胞瘤患者中，MGMT啟動子高甲基化患者的無進展生存期和總體生存期都較長[18]。染色體1p/19q共缺失的少突膠質瘤患者也常發生到MGMT啟動子甲基化，彌漫星形細胞瘤和膠質母細胞瘤中MGMT啟動子高甲基化常與TP53同時發生[19]。由于甲基化特異性PCR臨床檢測困難，常用免疫組化法進行常規檢測，但要注意截斷值與假陽性的判讀。

2 整合診斷意義

法國一文獻對該地區的1045例患者按新版指南重新劃分后發現，新版指南對PFS和OS更有預后價值，并且對其中某些類型分型有更為明確的預后指導意義，比如間變星形（IDH wild type，7p gain， 10q loss）的PFS更短，間變少突（IDH mutant，1p/19q co-deleted）較膠質母細胞瘤（IDH mutant， 1p/19q intact）生存期更短等[20]。伴少突膠質成分的膠質母細胞瘤在新版指南中被刪去，相應患者根據其分子特征可被診斷為間變少突膠質瘤和膠質母細胞瘤，并通過壞死程度來定義分級。對過往診斷為伴少突膠質成分的膠質母細胞瘤的病例進行染色體1p/19q共缺失等分子檢測后進行重新分型，結果表明新分型更有臨床診療規律和預后意義。

在新版指南發布以后，對腦膠質瘤的診斷分型對分子檢測的更為倚重，分子檢測也能更好的幫助診斷和預后。典型星形細胞瘤常發生IDH突變和P53和ATRX基因突變，而少突膠質瘤的特征性分子表型是1p/19q聯合性缺失，大多數原發膠質母細胞瘤IDH野生型但往往發生EGFR擴增和PTEN缺失，而IDH突變的膠質母細胞瘤則發生ATRX突變。基于分子檢測的新版指南更符合循證醫學的發展，對疾病診斷更有指導意義，對患者預后有更好的預測價值，雖然和傳統分級上有矛盾，并且對某幾類特殊膠質瘤的定義也未完全清晰，但是該指南是承前啟后的一次改革，首次將分子檢測內容加入診斷，說明生物標記物檢測在今后腦膠質瘤發展中的重要地位。