腦膠質瘤精準治療相關分子生物學標志物及信號通路的研究進展

李 斌，朱海波，宋貴東，李儲忠，張亞卓，趙 澎

（1首都醫科大學附屬北京天壇醫院神經外科，2北京市神經外科研究所，北京100050）

0 引言

膠質瘤是中樞神經系統最常見的原發腦腫瘤，多呈惡性，大多數患者預后不良，是目前神經系統腫瘤領域內的研究難點和熱點。傳統上，膠質瘤主要通過形態學進行分類與分級。近年來，由于精準醫療的迅速發展，不同學科領域交叉融合，國內外對于膠質瘤發生、發展所涉及的分子機制的研究越來越廣泛和深入。這有助于對不同分型、不同部位、不同級別的腦膠質瘤患者進行個體化精準治療，提高患者的預后，達到最佳的治療效果［1］。腦膠質瘤的分子標志物及所涉及的信號通路有很多，如：異檸檬酸脫氫酶（isocitrate dehydrogenase， IDH）突變、O6-甲基鳥嘌呤DNA甲基轉移酶（O6-methylguanine DNA-transferase，MGMT）啟動子甲基化、染色體1p／19q缺失、表皮生長因子受體（epidermal growth factor receptor，EGFR）擴增、端粒酶逆轉錄酶（telomerase reverse transeriptase， TERT）基因啟動子（TERTp）突變、H3F3A突變、Notch通路、miRNAs等。經研究，這些標志物及信號轉導通路等參與了膠質瘤的發生、發展，對膠質瘤的增殖、轉移、侵襲等具有明顯影響，可作為臨床腦膠質瘤潛在的分子治療靶點。

雖然針對膠質瘤精準治療國內外的研究有很多，但大多數研究只涉及到了某幾個分子標志物或信號通路，而膠質瘤發生、發展所涉及的分子機制不可能是單一的，所以有必要對目前所研究的分子機制進行綜合分析，這不僅有助于進一步全面了解膠質瘤的分子生物學特征，而且更有利于膠質瘤的精準治療，對臨床應用具有深遠的意義。

1 EGFR相關研究

EGFR廣泛分布于哺乳動物上皮細胞、成纖維細胞、膠質細胞、角質細胞等細胞表面，EGFR信號通路對細胞的生長、增殖和分化等生理過程發揮著重要的作用。研究［2］表明在許多實體腫瘤中存在EGFR的高表達或異常表達。EGFR與腫瘤細胞的增殖、血管生成、腫瘤侵襲、轉移及細胞凋亡的抑制有關，所涉及的機制有很多，而且研究發現在膠質瘤標本中有很多分子標志物影響EGFR的表達，從而對膠質瘤細胞的生物學行為產生影響。如CRNDE的異常表達可通過影響EGFR的表達來調節膠質瘤細胞的活性［3］。而表皮生長因子樣結構域7（epidermalgrowth factorlike domain-containingprotein 7， EGFL7）作為 EGFR的一種細胞間信號信使在膠質瘤中起著致癌作用［4］。同時，很多學者將EGFR作為膠質瘤的治療靶點進行研究［5］。 此外，有研究［6］發現 EGFR 抑制劑可提高高級別腦膠質瘤對放療的敏感性。EGFR影響膠質瘤生物學行為具體機制的最新研究主要有：EGFR／c-myc軸、EGFR-MMP-2反饋回路、mir-373／EGFR軸等。

1.1 EGFR／c-myc軸c-myc基因是 myc基因家族的重要成員之一，c-myc基因是一種可使細胞無限增殖，促進細胞分裂的基因，與多種腫瘤發生、發展有關。相關研究［7］表明，c-myc在糖酵解中起重要作用，c-Myc轉錄抑制 IDH1-AS1，而IDH1-AS1的沉默促進腫瘤細胞增殖和轉移。研究［8］發現，EGFR／cmyc軸在膠質瘤中通過表觀遺傳沉默miR-524來調節TGFβ／Hippo／Notch途徑。該研究建立了 EGFR／EGFRvIII-miR-524相互抑制環模型，并證實miR-524可能是膠質瘤中的一種生物學標記物。這有助于我們進一步研究膠質瘤發展過程的分子機制。

1.2 EGFR-MMP-2反饋回路基質金屬蛋白酶（matrix metalloproteinase，MMP）家族參與細胞外基質（extracellular matrix，ECM）的破壞，在正常的生理過程如胚胎發育、繁殖、組織重塑，以及在某些疾病過程中如關節炎和腫瘤轉移中發揮作用。有研究［9］表明，Migfilin蛋白通過 EGFR介導的磷脂酶 C-γ和STAT3蛋白信號通路促進人類膠質瘤的遷移和侵襲。Migfilin存在于人腦膠質瘤中，通過EGFR途徑增強腫瘤細胞的運動能力。研究人員［10］發現，Migfilin誘導的EGFR磷酸化可被MMP-2抑制劑（GM6001）或siRNA大大降低，而Migfilin誘導的MMP-2活化也可被EGFR抑制劑（AG1478）或siRNA阻斷。這些結果表明Migfilin通過驅動EGFR-MMP-2反饋回路是增強膠質瘤細胞運動的關鍵調節劑，并且可以被認為是腦膠質瘤潛在的治療靶點。

1.3 MiR-373／EGFR 軸有研究［11］表明，長鏈非編碼RNA HOXA-AS2可通過MiR-373／EGFR軸調節惡性腦膠質瘤的生物學行為和血管生成擬態的形成。該研究發現HOXA-AS2在腦膠質瘤樣本和膠質瘤細胞中表達上調，且與血管生成擬態（vasculogenic mimicry，VM）呈正相關。敲低 HOXA-AS2會減弱膠質瘤細胞的活力、遷移、侵襲和VM形成，并抑制血管內皮細胞鈣黏蛋白（VE-cadherin）的表達，同時抑制MMP-2和MMP-9的活性。在惡性膠質母細胞瘤樣本和細胞系中，miR-373被抑制，而 HOXA-AS2與miR-373結合并負調節其表達。以 miR-373為靶點的EGFR能夠上調VE-cadherin的表達水平和MMP-2、MMP-9的活性。因此，敲低HOXA-AS2結合miR-373過表達可達到最佳的腫瘤抑制效果以及產生最低的體內VM密度。

2 IDH突變

IDH是三羧酸循環的限速酶，在能量代謝、氨基酸和維生素合成中扮演重要角色。近年來，在腦膠質瘤的研究中發現IDH突變對腦膠質瘤的發生和發展均有影響。Berghoff教授團隊［12］發現IDH突變會影響彌漫性膠質瘤的免疫腫瘤微環境，IDH突變型神經膠質瘤比IDH野生型具有更顯著的TIL浸潤和更高的PD-L1表達。從機制上講，這可能是由于PD-L1基因啟動子甲基化水平的不同。這給我們對腦膠質瘤的免疫調節治療帶來了新思路。

2.1 IDH突變與TERTp突變TERT是細胞內一種與癌變密切相關的逆轉錄酶，有研究［13］表明，TERTp突變與IDH突變相互作用，影響膠質瘤患者的預后。該研究證實，在WHOⅡ和Ⅲ級腫瘤中，相同分級的膠質瘤和相同的IDH突變狀態下，TERTp突變對膠質瘤患者的預后有明顯影響。Eckel-Passow教授團隊［14］基于腫瘤中 1p／19q、IDH 和 TERTp 突變，根據3種腫瘤標志物將膠質瘤分成五個組。這些組的患者具有不同的發病年齡和總生存期，這意味著它們具有不同的發病機制。相關研究［15］表明，在原發性、復發性膠質瘤中，1p／19q、IDH 和 TERTp突變比WHO分級系統穩定得多，并且這些指標可作為神經膠質瘤分類中組織病理學標準的重要輔助。

3 Notch信號通路

Notch基因編碼一類高度保守的細胞表面受體，它們調節多種生物細胞的發育。Notch信號影響細胞正常形態發生的多個過程，包括細胞分化、凋亡、增殖等。有研究［16］驗證，Notch1在膠質母細胞瘤中明顯活化，并通過NF-κB（p65）途徑促進膠質瘤細胞存活。這一發現有助于將圍繞Notch1的靶向治療方案推向臨床試驗。

3.1 Notch信號通路抑制劑國內外很多學者針對Notch信號通路抑制劑進行了很多研究。有研究［17］發現，γ-分泌酶抑制劑RO4929097通過抑制Notch通路，具有抗腫瘤血管生成的作用，同時RO4929097聯合替莫唑胺化療及放療可使膠質瘤細胞增殖及腫瘤血管生成顯著降低。Taylor教授團隊［18］發現，彌漫內生型腦橋膠質瘤（diffuse intrinsic pontine glioma，DIPG）表達高水平的Notch受體、配體和下游效應物，而γ-分泌酶抑制劑MRK003可通過抑制Notch效應分子，抑制DIPG細胞增長，并誘導細胞凋亡。膠質瘤干細胞（glioma stem cells，GSCs）在膠質瘤的發生、發展過程中起著至關重要的作用，這表明GSCs是潛在的治療靶點。有研究［19］通過驗證33種膠質瘤干細胞株中126種蛋白質的表達，發現一部分新的蛋白質靶標，推測這些蛋白質可用于膠質母細胞瘤（glioblastoma，GBM）的靶向治療。而 Notch信號通路對 GSCs的功能起著關鍵作用，這意味著抑制Notch通路可能是GSCs靶向治療的有效策略。相關研究［20］發現，天然化合物 Alpinetin可以抑制 GSCs的增殖和侵襲，并誘導GSCs的凋亡。免疫印跡分析和螢光素酶測定顯示Notch信號被Alpinetin抑制，并且在動物模型中進一步證實了Alpinetin的抗腫瘤活性。

4 MiRNA研究

MiRNAs是可以擔任抑癌基因或癌基因，與腫瘤的惡性進展有著密切的聯系。研究［21］發現，miRNA-320a可抑制神經膠質瘤細胞的侵襲和遷移。在該研究中發現膠質瘤患者的miRNA-320a水平顯著降低，并且miRNA-320a表達水平升高與預后有關。這提示miRNA-320a可以作為膠質瘤手術和治療策略的有效治療靶標。除了miRNA-320a，miRNA-320c的下調也會促進腫瘤生長和轉移，并可預測腦膠質瘤的不良預后［22］。

同時有研究［23］發現 miRNA-451可通過下調葡萄糖轉運蛋白1來抑制神經膠質瘤細胞的增殖和侵襲。此外，有研究［24］表明miRNA-485-5p也是膠質瘤腫瘤發生的抑制因子。MiRNA除了抑制膠質瘤的增殖和侵襲，也可促進膠質瘤細胞的凋亡，如miR-98通過抑制IKBKE／NF-κB通路促進神經膠質瘤細胞的細胞凋亡［25］。除了miRNA對膠質瘤具有抑制效果，有研究［26］還發現，RNA干擾可逆轉人腦膠質瘤多耐藥性，從而提高某些藥物對膠質瘤的治療效果。相關研究［27］證實，通過特殊材質包裹的MDR1 siRNA靶向轉染膠質母細胞瘤細胞系后，MDR1在RNA和蛋白水平的表達都下降，增加了對體外化療的敏感性。

5 分子標志物在臨床中的應用

雖然對腦膠質瘤分子標志物及信號通路的研究多數仍處在體外實驗驗證階段，但有一些分子標志物已經應用于腦膠質瘤的臨床診治中。2016年世界衛生組織更新了膠質瘤的分類依據，新的腦膠質瘤分類考慮了IDH突變、1p／19p突變和 TERTp突變等［28］。EGFR是膠質瘤合理的治療靶點，替莫唑胺作為EGFR的拮抗劑已用于腦膠質瘤患者的治療，但是由于存在血腦屏障和腫瘤滲透性差的特點，其效果受到了很大影響，有研究［29］通過臨床數據統計分析，評估了替莫唑胺治療低級別腦膠質瘤患者的危險因素及效果。

6 結語

總結以上研究成果，我們推測膠質瘤的發生與發展是由于IDH、TERTp等基因突變，通過調節EGFR、Notch等信號通路影響膠質瘤細胞的增殖、遷移及侵襲能力，而有很多miRNA是可以抑制這一過程的。但我們必須明確的是，膠質瘤的發生、發展不可能是單一分子機制所調節的，一定是涉及了多個分子、多條通路。隨著精準治療的推行，對于腦膠質瘤的研究會更加廣泛，我們期望會有更詳細、更全面的分子機制得以闡明，盡早將腦膠質瘤的靶向精準治療應用于臨床，提高膠質瘤患者的預后，使膠質瘤患者的生存率以及生活質量最終得以改善。