膠質瘤異檸檬酸脫氫酶-1基因型診斷進展

劉鳳民，李帥紅，趙紅陽，高宇飛*

(吉林大學中日聯誼醫院 1.神經外科；2.神經內一科，吉林 長春130033)

膠質瘤是最常見的中樞神經系統腫瘤，約占顱腦腫瘤的50%-60%[1]，在WHOⅡ-Ⅲ級膠質瘤(包括星形細胞瘤和少突膠質細胞瘤)的共同檢測中，異檸檬酸脫氫酶-1(IDH1)突變率在70%以上[2]。在膠質母細胞瘤患者中，IDH1突變在繼發性腫瘤中的發生率為70%-80%，而在原發性腫瘤中發生率較低，僅不到10%[3]。WHOI級毛細胞型星形細胞瘤中沒有檢測到任何IDH1突變，間接提示這些腫瘤可能通過不同的機制發展而來。最近的基因組研究表明IDH1基因突變膠質瘤顯示出更好的臨床預后[4]。突變的IDH1誘導2-羥基戊二酸(2-HG)異常積累從而影響表觀遺傳學和腫瘤發生。IDH1突變意味著膠質瘤的不同治療策略[5-6]。因此，臨床上識別IDH1突變對膠質瘤的治療具有重要意義。筆者就膠質瘤IDH1基因型診斷研究進展予以綜述。

1 DNA 測序、免疫組化

目前突變檢測多采用對聚合酶鏈反應(PCR)產物進行DNA測序直接檢測，或采用特異性等位基因探針進行定量PCR，可以檢測出很大比例的突變。免疫組化染色和測序技術已廣泛應用于術后IDH1突變的檢測[7-8]。Agarwal等研究了免疫組化及測序檢測的50個膠質瘤標本冷凍組織中IDH1突變(第4外顯子密碼子132)的一致性。免疫組化使用IDH1-R132H突變特異性抗體(DIA-H09)，發現兩種方法有88%的一致性。免疫組化檢測到30個IDH1-R132H突變，測序檢測到24個IDH1-R132H突變。免疫組化是一種更好的方法，在6個不同的結果中，重復測序3個樣本沒有檢測到任何突變，另外3個樣本有R132L突變。相比之下，免疫組化檢測的突變樣本中，約45%的腫瘤細胞不同部位的免疫染色存在差異[7]。

2 磁共振波譜成像(MRS)

IDH1/2突變的腫瘤細胞會積累IDH突變代謝產物2-HG，術前無創檢測2-HG提示腫瘤的IDH1/2突變，有助于制定手術計劃[9]。因此，MRS 被認為是一種有價值的技術，有研究表明MRS能夠檢出2-HG的存在，但是研究所使用的技術并不能在臨床中常規應用[10]。一項膠質瘤全腦MRS研究發現，與IDH野生型膠質瘤相比，IDH 突變型膠質瘤瘤體和瘤周區域的Cho增加[11]。IDH突變高級別膠質瘤(HGG) MRS 出現更高的流動磷脂峰(Mls)。肌醇/總膽堿比值或脂質20(lipid20)也是區分IDH突變狀態的重要參數。

對于膠質瘤術前的分子診斷，通過7.0 Tesla MRS上的2-HG可以很好地識別IDH1突變[12]。Emir等研究了共21例膠質瘤患者，采用半定位法進行MRS超高場(7T)下的絕熱選擇性再聚焦脈沖序列。診斷采用成像變得越來越清晰磁共振波譜(1H-MRS)檢測2-HG。7T MRI掃描儀提供了增強的檢測，相對于常規3T MRI,IDH1突變的MRS中2-HG峰病人，在7T時，這個2-HG峰是一個視覺上可識別的信號，可檢測到的最小5-10 s的數據采集，提示足夠的靈敏度，不僅能檢測到由于細微變化在疾病進展或治療過程中細胞代謝的重新編程，也可用于鑒別常見的IDH1和罕見的IDH2突變。作為IDH突變的直接代謝結果，在IDH突變的膠質瘤中，2-HG可累積高達5-35 μmol/g[13]。MRS[14-15]和質譜[16-17]利用2-HG異常高積累的優勢檢測膠質瘤組織中的2-HG，確定IDH1突變狀態。MRS作為一種非侵入性監測2-HG的方法，其敏感性會急劇下降，尤其是對小體積腫瘤[18]。雖然高場MRS(7T)其臨床效用尚未得到證實[19]。

3 氣相色譜-質譜(GC-MS)

GC-MS已用于術中快速診斷。由于GC-MS方法比MRS更靈敏，因此可以很好地平衡檢測生物樣品中的代謝物靈敏度和可靠性。氣相色譜-質譜聯用技術首次應用于尿酸患者尿液中2-HG的檢測[20]。有研究采用GC-MS對2-HG進行定性定量檢測，結果為腦腫瘤中IDH1突變狀態提供了信息，其敏感性和特異性均為100%，進一步優化GC-MS方法，可以在40 min內測定2-HG[21]。編碼IDH1,2的代謝基因在膠質瘤中經常發生突變，突變的IDH定義一種不同的膠質瘤亞型并預測治療反應。IDH突變具有顯著的新形態活性，將α-酮戊二酸(α-KG)轉化為2-HG，這是現在通常被稱為腫瘤代謝物和膠質瘤的生物標志物。有研究利用PCR測序(n=220)、免疫組化染色(IHC,n=220)、氣相色譜-質譜(GC-MS,n=87)對膠質瘤中IDH突變進行鑒定，比較這些方法的敏感性和特異性。PCR測序和IHC染色是可靠的。但兩種方法通常需要1-2天，這阻礙了基于GC-MS方法可以定性定量檢測2-HG，為IDH1提供信息的快速診斷。在氣相色譜-質譜的基礎上進一步優化，該方法可以在40 min內測定膠質瘤樣品中的2-HG復雜或耗時的準備工作。最重要的是，2-HG/谷氨酸的比值被證明是可靠的用于確定突變狀態的參數。提供了一個對IDH1突變膠質瘤的術中診斷有希望的方法。重要的是，2-HG/谷氨酸的比值被用來檢測突變，因為野生型腫瘤中2-HG很少[22-23]。該比值能準確區分IDH1突變膠質瘤與野生型膠質瘤，為膠質瘤的術中診斷和患者治療提供新的參考。

4 PET

PET在代謝分析方面具有固有的優勢，已被用于腦腫瘤的良惡性鑒別。具有IDH基因突變的低級別膠質瘤(LGG)腦氧代謝率(CMRO2)降低，IDH突變的WHO Ⅲ級膠質瘤中微血管型指標(MTI)顯著增加[24]。11C-MET腦PET顯像半定量參數SUVmax 作為單一參數對IDH1基因突變的預測效能最佳，SUV max +SUV peak 的多參數預測效能最具有IDH基因突變的LGG腦氧代謝率降低。

18F-脫氧葡萄糖(FDG)是最常見的PET示蹤劑，其他放射性標記的氨基酸或配體也可用于腦腫瘤的診斷[25-26]。靜態和動態FDG-PET用于診斷膠質瘤中IDH1基因型[27-28]。PET圖像可以揭示膠質瘤之間的代謝差異，為FDG、11C-choline(CHO)或11C-methionine(MET)的術前分子診斷提供可能的非侵入性診斷[29-30]。據報道，MET-PET/MRI通過計算MET攝取的最大瘤腦比(tumor-brain ratio of MET uptake)預測膠質瘤的IDH1突變，受試者工作特征(ROC)分析顯示高AUC為0.79[31]。還有相關研究表明對71例神經膠質瘤患者的報道,顯示良好的預測IDH1突變的方法，簡單計算其最大SUVmax和ROC分析，SUVmax可作為預測IDH1突變和 IDH1野生型。因其具有無創傷、準確預測膠質瘤中IDH1突變，故在常規臨床應用中具有很大潛力，并且能提供SUV的最佳截斷值[32]。在PET成像方面，FET PET結構特征分析對膠質瘤的診斷具有重要意義，有報道分析FET PET在IDH基因型膠質瘤無損傷預測中的特點，評價其紋理潛力。隨著臨床實踐中集成PET-MR的出現，相比于標準的獨立PET掃描儀，PET-MR雜交掃描儀預測IDH1基因型的診斷準確率為93%[33]。

IDH突變現象近年來受到關注，原因如下:首先，IDH1突變已在多種惡性腫瘤中被發現。這種廣泛存在可能表明突變蛋白在致癌過程中發揮的關鍵作用或機制。其次，這些突變可能使患者成為靶向治療試驗的候選者。總之，當組織標本可用時，免疫組化是檢測IDH突變的可靠方法。DNA測序具有輔助外顯基因研究的優勢，當免疫組化無效或陰性且臨床高度懷疑存在突變時，可作為一種診斷工具。在沒有組織標本的情況下，MRS可以在檢測腦組織2-HG中發揮重要作用，也可以作為IDH1突變的替代標記物。同樣，測定血清和尿液中的2-HG與腦MRS檢測AML突變或后續治療反應類似。系列MRS和2-HG測量可用于評估對治療的反應和獨立于治療方式的疾病復發的早期檢測。最后，2-HG這種突變的致癌副產物，可能是診斷和預后的潛在生物標志物。

隨著現代腫瘤分子病理學的發展，臨床病理醫師面臨更多新的、復雜的基因檢測需要。IDH1突變分子病理學特征的發現和了解促進了膠質瘤分子病理學的發展，臨床醫生則需要根據這些檢測結果提供更加個體化的治療方案。隨著對膠質瘤分子病理學了解的不斷深入，腫瘤的診斷工作將面臨更大程度的挑戰，并可能對現階段膠質瘤WHO分級標準做出修正。目前需要更多的臨床實驗研究IDH1突變檢測對膠質瘤治療及預后的提示作用，以及是否應作為膠質瘤臨床常規檢測指標指導膠質瘤的診斷及治療。