腦膠質(zhì)瘤生物學(xué)標(biāo)記物和分子病理分型的研究進(jìn)展

李子為，蔡金全，蔣傳路

（哈爾濱醫(yī)科大學(xué)，黑龍江哈爾濱150081）

腦膠質(zhì)瘤生物學(xué)標(biāo)記物和分子病理分型的研究進(jìn)展

李子為，蔡金全，蔣傳路

（哈爾濱醫(yī)科大學(xué)，黑龍江哈爾濱150081）

腦膠質(zhì)瘤作為最常見(jiàn)的顱內(nèi)原發(fā)腫瘤，由于其診斷方式的局限性，造成患者預(yù)后較差.如何盡早精確診斷腦膠質(zhì)瘤并制定相應(yīng)的針對(duì)性治療計(jì)劃成為治療膠質(zhì)瘤的難題之一.隨著臨床研究的不斷擴(kuò)大和深入，生物學(xué)標(biāo)記物及分子病理分型能夠?yàn)槎喾N疾病的診斷及治療提供幫助.本文重點(diǎn)闡述腦膠質(zhì)瘤生物學(xué)標(biāo)記物及分子病理分型的研究進(jìn)展，旨在為今后的膠質(zhì)瘤臨床診斷及治療提供科學(xué)指導(dǎo)，改善患者預(yù)后，提高其生存質(zhì)量.

膠質(zhì)瘤；生物學(xué)標(biāo)記物；分子病理分型

0 引言

腦膠質(zhì)瘤是由于大腦和脊髓膠質(zhì)細(xì)胞癌變所產(chǎn)生的、最常見(jiàn)的原發(fā)性顱腦腫瘤.常采用手術(shù)、放療、化療相結(jié)合的綜合治療方案對(duì)其進(jìn)行治療且預(yù)后較差.WHOⅣ級(jí)膠質(zhì)母細(xì)胞瘤（glioblastoma，GBM）約占原發(fā)GBM的50%，其中位生存期僅14個(gè)月.

在WHO的分類中，盡管低級(jí)別（Ⅱ級(jí)）膠質(zhì)瘤患者的預(yù)后及中位生存期較高級(jí)別（Ⅲ級(jí)、Ⅳ級(jí)）膠質(zhì)瘤患者的預(yù)后更為有利，但50%～75%的低級(jí)別膠質(zhì)瘤患者的腫瘤仍會(huì)繼續(xù)生長(zhǎng)和發(fā)展成為更高級(jí)別，最終導(dǎo)致患者的神經(jīng)系統(tǒng)功能障礙和死亡.腦膠質(zhì)瘤患者預(yù)后受腫瘤級(jí)別高低、病理類型不同、手術(shù)切除范圍大小等多種因素影響.由于當(dāng)前基礎(chǔ)形態(tài)學(xué)對(duì)膠質(zhì)瘤診斷的局限，對(duì)于膠質(zhì)瘤病理類型、腫瘤生物學(xué)行為、患者預(yù)后和術(shù)后臨床治療無(wú)法提供太多幫助.

近年來(lái)研究發(fā)現(xiàn)膠質(zhì)瘤生物學(xué)標(biāo)記物及分子病理分型為精確診斷及制定治療方案提供了重要的參考，本文就上述腦膠質(zhì)瘤生物學(xué)標(biāo)記物及分子病理分型的研究進(jìn)展進(jìn)行綜述.

1 腦膠質(zhì)瘤生物學(xué)標(biāo)記物研究進(jìn)展

1.1 異檸檬酸脫氫酶（isocitrate dehydrogenase，IDH）的突變?cè)谌人嵫h(huán)中，IDH是一種限速酶，在細(xì)胞中主要通過(guò)催化異檸檬酸氧化脫羧生成α?酮戊二酸和還原型輔酶Ⅱ?yàn)榧?xì)胞新陳代謝提供能量，同時(shí)α?酮戊二酸和還原型輔酶Ⅱ還可以作為生物合成的基本物質(zhì).IDH突變多發(fā)于青年患者，IDH1突變與腦膠質(zhì)瘤的發(fā)生、發(fā)展及預(yù)后關(guān)系密切，各個(gè)級(jí)別腦膠質(zhì)瘤患者中，IDH突變型意味著患者總生存期及無(wú)進(jìn)展生存期更長(zhǎng).IDH1?R132H點(diǎn)突變占IDH總突變的約95%［1?2］，在星形細(xì)胞瘤中發(fā)生比例為 60%～65%，原發(fā)性多形性膠質(zhì)母細(xì)胞瘤僅占5%～20%，繼發(fā)多形性膠質(zhì)母細(xì)胞瘤約為80%，少突神經(jīng)膠質(zhì)瘤為75%～80%，少突星形細(xì)胞瘤為80%～85%［1，3?7］.IDH基因突變被認(rèn)為發(fā)生在腦膠質(zhì)瘤發(fā)生的早期［3］.IDH、TP53、ATRX基因突變是較低級(jí)別星形細(xì)胞瘤或繼發(fā)性GBM的特征性分子標(biāo)志物［8］.

1.2 O6?甲基鳥(niǎo)嘌呤?DNA?甲基轉(zhuǎn)移酶（O6?methyl?guanine DNA methyltransferase，MGMT）啟動(dòng)子區(qū)甲基化MGMT基因位于10q26，是一種編碼修復(fù)O6?甲基鳥(niǎo)嘌呤的酶.在正常細(xì)胞中，MGMT啟動(dòng)子區(qū)域常處于低甲基化或非甲基化狀態(tài)，當(dāng)啟動(dòng)子區(qū)域甲基化或者高甲基化后，會(huì)導(dǎo)致染色質(zhì)緊縮，抑制相應(yīng)啟動(dòng)子結(jié)合進(jìn)而導(dǎo)致MGMT轉(zhuǎn)錄水平下降抑制其表達(dá).在腫瘤細(xì)胞中的MGMT蛋白可通過(guò)烷基化形成的O6位甲基化鳥(niǎo)嘌呤進(jìn)行去甲基化，有效修復(fù)化療藥物造成的DNA損傷［9?11］.研究表明，MGMT基因啟動(dòng)子甲基化的膠質(zhì)母細(xì)胞瘤患者對(duì)化療［12?14］更為敏感，生存期更長(zhǎng).因此，MGMT甲基化可作為主要預(yù)后標(biāo)志物，還可以為化療反應(yīng)提供指導(dǎo).

1.3 染色體1p和19q聯(lián)合缺失染色體1p／19q聯(lián)合缺失（loss of heterozygosity，LOH）在少突膠質(zhì)細(xì)胞瘤中發(fā)生率為80%～95%［15］，在少突星形細(xì)胞瘤中1p／19q聯(lián)合缺失發(fā)生率約40%～60%［16］.在星形細(xì)胞瘤中1p／19q缺失的低發(fā)生率，與ATRX和TP53基因突變并無(wú)相關(guān)聯(lián)系［3，17］，在少突膠質(zhì)細(xì)胞瘤中，目前1p／19q聯(lián)合缺失被認(rèn)為是特征性分子標(biāo)志物［18］，并提示腫瘤患者對(duì)化療藥物敏感［19］.目前認(rèn)為在少突膠質(zhì)細(xì)胞瘤患者中，1p／19q聯(lián)合缺失的作用機(jī)制與FUBP1和CIC基因的突變有一定關(guān)系.

1.4 ATRX突變／缺失在大約80%的WHOⅡ級(jí)和Ⅲ級(jí)星形細(xì)胞瘤和繼發(fā)膠質(zhì)母細(xì)胞瘤中，α?地中海貧血／智力缺陷綜合征X染色體連鎖基因（α?thalas?semia／mental retardation syndrome X?linked，ATRX）核內(nèi)表達(dá)缺失，而在WHOⅡ級(jí)和Ⅲ級(jí)原發(fā)膠質(zhì)母細(xì)胞瘤和少突膠質(zhì)細(xì)胞瘤中表達(dá)缺失率較低，這在鑒別腫瘤亞分型星形細(xì)胞瘤中發(fā)揮著重要作用［20?21］.在星形細(xì)胞瘤患者中，大量研究［7］表明，低ATRX表達(dá)的患者預(yù)后更好.對(duì)于間變性膠質(zhì)瘤患者的預(yù)后評(píng)估，ATRX突變、聯(lián)合IDH突變及1p／19q聯(lián)合缺失狀態(tài)具有重要的參考價(jià)值［20，22?23］.

1.5 端粒酶逆轉(zhuǎn)錄酶（telomerase reverse tran?scriptase，TERT）啟動(dòng)子區(qū)突變端粒酶的主要功能為延長(zhǎng)端粒，維持細(xì)胞的增殖.近年來(lái)研究表明，特征性的TERT基因啟動(dòng)子區(qū)突變發(fā)生于膠質(zhì)瘤細(xì)胞中，主要突變形式為C228T和C250T，發(fā)生的總頻率約為55%，原發(fā)性膠質(zhì)母細(xì)胞瘤的發(fā)生率約為55%～83%，少突膠質(zhì)細(xì)胞瘤的發(fā)生率約為74%～78%.在突變的腫瘤組織中，TERT表達(dá)水平是野生型的6.1倍.在少突膠質(zhì)細(xì)胞瘤樣本中，98%的TERT啟動(dòng)子突變與1p／19q雜合性缺失相關(guān)聯(lián).在腦膠質(zhì)瘤中，將TERT啟動(dòng)子突變與遺傳學(xué)事件相結(jié)合，對(duì)于分子病理分型及預(yù)后判斷有一定的參考價(jià)值［24?26］.

1.6 表皮生長(zhǎng)因子受體（epidermal growth factor receptor，EGFR）異常EGFR基因位于7號(hào)染色體p12區(qū)域，編碼跨膜酪氨酸激酶受體.通過(guò)表皮生長(zhǎng)因子（epidermal growth factor，EGF）等配體的結(jié)合可以促進(jìn)其自身的磷酸化，磷酸化的EGFR可以影響多個(gè)信號(hào)通路的活性，進(jìn)而改變細(xì)胞生物學(xué)行為，如在星型膠質(zhì)細(xì)胞瘤和多形膠質(zhì)母細(xì)胞瘤中，PTEN基因（gene of phosphate and tension homology detected on chromsome ten，PTEN）突變聯(lián)合EGFR擴(kuò)增的患者預(yù)后較差［27］.在高級(jí)別膠質(zhì)瘤中最常見(jiàn)的EGFR突變類型是EGFR的擴(kuò)增和外顯子2～7缺失（EGFRvⅢ型突變），在癌癥基因組圖譜計(jì)劃（the cancer ge?nome atlas，TCGA）的經(jīng)典型［28］及Philips分型中的增殖型和間質(zhì)亞型中，EGFR擴(kuò)增的發(fā)生率為94%［29－30］.近年研究發(fā)現(xiàn)，EGFR40%的擴(kuò)增率是原發(fā)性膠質(zhì)母細(xì)胞瘤中最高的［31－32］.

1.7 PTPRZ1?MET融合基因2014年，中國(guó)腦膠質(zhì)瘤基因組圖譜計(jì)劃（CGGA）發(fā)布了中國(guó)人腦膠質(zhì)瘤融合基因全景圖.該研究提供了首個(gè)針對(duì)中國(guó)人群腦膠質(zhì)瘤的高通量第二代測(cè)序技術(shù)（next generation se?quencing，NGS），揭示了腦膠質(zhì)瘤融合基因全景圖，發(fā)現(xiàn)了新的腦膠質(zhì)瘤分子特征，首次在繼發(fā)膠質(zhì)母細(xì)胞瘤中發(fā)現(xiàn)了重復(fù)出現(xiàn)的PTPRZ1?MET融合基因，并描述了其發(fā)生融合的四種方式.這一研究為腦膠質(zhì)瘤的臨床診斷和個(gè)性化治療提供了分子基礎(chǔ)（圖1）.

圖1 PTPRZ1、MET及PTPRZ1?MET融合蛋白示意圖［51］

1.8 Ki?67Ki?67因其在活細(xì)胞中表達(dá)的特異性可作為指標(biāo)用于評(píng)定細(xì)胞增殖能力.Preusser等［33］在大規(guī)模臨床研究中發(fā)現(xiàn)Ki?67是一個(gè)非常重要的單因素分析預(yù)后指標(biāo).Ki?67和磷酸化組蛋白H3（phos?pho?histone H3，PHH3）在彌漫性腦膠質(zhì)瘤中有評(píng)估患者預(yù)后的價(jià)值［34－35］.但是相比Ki?67，IDH突變狀態(tài)和MGMT基因啟動(dòng)子甲基化狀態(tài)則是更為重要的預(yù)后因素.

2 腦膠質(zhì)瘤分子病理分型研究進(jìn)展

2.1 轉(zhuǎn)錄組學(xué)分型膠質(zhì)母細(xì)胞瘤可根據(jù)基因轉(zhuǎn)錄表達(dá)分為4個(gè)亞型：經(jīng)典型（classical）、神經(jīng)元型（neural）、間質(zhì)性（mesenchymal）和前神經(jīng)元型（pro?neural）［30，36］（圖2）.四種亞型中，原發(fā)性膠質(zhì)母細(xì)胞瘤classical型以7號(hào)染色體擴(kuò)增和10號(hào)染色體缺失為特征，可見(jiàn)于EGFR擴(kuò)增和突變.在25%的原發(fā)性膠質(zhì)母細(xì)胞瘤中可見(jiàn)EGFRvⅢ型突變［37］.EGFR點(diǎn)突變約占腫瘤的25%，但該亞型未見(jiàn)有腫瘤抑制基因TP53的突變（圖3）.而血小板源性生長(zhǎng)因子受體（platelet derived growth factor receptor，PDGFR）擴(kuò)增與前神經(jīng)元型原發(fā)性膠質(zhì)母細(xì)胞瘤有關(guān)，包括4號(hào)染色體q12上的KDR和KIT基因突變，和少突膠質(zhì)細(xì)胞發(fā)育基因Olig的過(guò)表達(dá)［30］.

圖2 TCGA根據(jù)轉(zhuǎn)錄水平的差異將膠質(zhì)母細(xì)胞瘤分為四個(gè)亞型

圖3 在164個(gè)膠質(zhì)母細(xì)胞瘤中，轉(zhuǎn)錄組測(cè)序確定EGFR轉(zhuǎn)錄本變異率

IDH突變可見(jiàn)于前神經(jīng)元型原發(fā)性GBM，與總生存期增加有關(guān)［38?40］.通過(guò)Consensus Clustering聚類方法，應(yīng)用中國(guó)人腦膠質(zhì)瘤基因組學(xué)數(shù)據(jù)庫(kù)樣本的全基因組表達(dá)譜芯片數(shù)據(jù)，根據(jù)IDH突變水平和患者年齡及預(yù)后提出了中國(guó)人群中腦膠質(zhì)瘤的三分子亞型：G1型，G2型和G3型［41］.G1亞型中，患者年輕、預(yù)后好，IDH突變頻率極高.G3亞型中，患者年齡大、預(yù)后差，IDH突變率低.G2亞型中，患者年齡分布，預(yù)后以及IDH突變率介于G1和G3亞型之間.與G1和G3亞型相比，G2亞型除了IDH突變水平的不同，1p／19q雜合性缺失頻率也較高.這種新的分型方法可以更準(zhǔn)確地反映中國(guó)人群腦膠質(zhì)瘤流行病學(xué)和分子遺傳學(xué)特征，為精準(zhǔn)地制定患者個(gè)體診療計(jì)劃提供理論依據(jù)（圖4）.

2014年，北京師范大學(xué)生命科學(xué)學(xué)院樊小龍教授團(tuán)隊(duì)提出了基于分子共表達(dá)網(wǎng)絡(luò)的腦膠質(zhì)瘤分子分型系統(tǒng).該研究團(tuán)隊(duì)利用EGFR、PDGFRA在神經(jīng)發(fā)生過(guò)程和腦膠質(zhì)瘤中發(fā)揮重要作用的兩個(gè)酪氨酸激酶受體分子建立了腦膠質(zhì)瘤中EGFR和PDGFRA共表達(dá)的分子網(wǎng)絡(luò)，可將腦膠質(zhì)瘤分為EM、PM、EM?low＋PMlow三大類型［42］，代表著兩個(gè)特征性的調(diào)控通路.相比EM型，PM型和PMlow＋EMlow型預(yù)后較好.該分型是對(duì)于目前基于形態(tài)學(xué)的腦膠質(zhì)瘤臨床診斷分類的重要補(bǔ)充，為腦膠質(zhì)瘤的靶向治療和特異性分子標(biāo)記物篩選提供了一定的參考價(jià)值（圖5）.

圖4 中國(guó)人群腦膠質(zhì)瘤三分型

圖5 EM／PM分子分型及其與膠質(zhì)瘤患者預(yù)后之間的關(guān)系

2.2 表觀遺傳組學(xué)分型腦膠質(zhì)瘤可以根據(jù)基因組特定區(qū)域在表觀遺傳修飾分為CpG島甲基化表型（glioma?CpG island methylator phenotype，G?CIMP）和非G?CIMP型［43?44］（圖6）.

相較于非甲基化型，G?CIMP亞型的腦膠質(zhì)瘤患者更為年輕，預(yù)后相對(duì)較好.MGMT甲基化是G?CI?MP亞型患者經(jīng)過(guò)治療后反應(yīng)的一種生物標(biāo)記物.同時(shí)，IDH突變的腦膠質(zhì)瘤在某些G?CIMP存在超甲基化，而多數(shù)G?CIMP腦膠質(zhì)瘤存在IDH突變.由此可見(jiàn)，G?CIMP是WHOⅣ級(jí)膠質(zhì)瘤較為理想的預(yù)后標(biāo)志物，IDH野生型或非G?CIMP的WHOⅣ級(jí)膠質(zhì)瘤，其惡性程度高，預(yù)后較差［30，45］.

圖6 膠質(zhì)母細(xì)胞瘤啟動(dòng)子區(qū)甲基化狀態(tài)的聚類分析

2012年，德國(guó)研究團(tuán)隊(duì)?wèi)?yīng)用Illumina 450K甲基化芯片對(duì)151個(gè)成人膠質(zhì)母細(xì)胞瘤和59個(gè)兒童膠質(zhì)母細(xì)胞瘤樣本進(jìn)行甲基化分析，并進(jìn)一步將TCGA甲基化分型細(xì)化為K27型、G34型、RTKⅠ‘PDGFRA’型和間質(zhì)型，與IDH型（TCGA，G?CIMP型）和RTKⅡ‘classic’型（TCGA，Cluster 2型），構(gòu)成六分型系統(tǒng)［46］.H3F3A基因的突變可以通過(guò)改變組蛋白H3.3、K27和G34位點(diǎn)甲基化水平，從而在表觀遺傳學(xué)上調(diào)控基因轉(zhuǎn)錄，進(jìn)而改變基因表達(dá)水平，最終影響腫瘤的發(fā)生發(fā)展（圖7）.

圖7 膠質(zhì)母細(xì)胞瘤甲基化分型示意圖

2.3 影像組學(xué)分型隨著影像分析技術(shù)的進(jìn)步，對(duì)膠質(zhì)瘤影像學(xué)特征進(jìn)行定量化分析已經(jīng)逐步成為現(xiàn)實(shí).根據(jù)膠質(zhì)母細(xì)胞瘤基因表達(dá)和影像學(xué)信號(hào)差異的關(guān)系，可建立依據(jù)定量影像特征聯(lián)合基因蛋白表達(dá)預(yù)測(cè)腫瘤患者預(yù)后的評(píng)估模型.2015年斯坦福大學(xué)Gevaert教授收集265例膠質(zhì)母細(xì)胞瘤患者的MRI影像學(xué)數(shù)據(jù)，采用定量成像管道，結(jié)合灰度值，紋理，病變邊界清晰度等特征，富集產(chǎn)生388個(gè)圖像特征，代表病變的單層和多層二維特征［47］.

根據(jù)患者定量影像特征的Consensus聚類分析，確定“三分組”方案在發(fā)現(xiàn)組和驗(yàn)證組產(chǎn)生最大k值和最小AUC面積增量的同時(shí)還能最大化組內(nèi)一致性，最小化重復(fù)后歧義發(fā)生率.在發(fā)現(xiàn)組，“一類分組”包含36例患者，“二類分組”包含51例患者，“三類分組”包含34例患者.驗(yàn)證組中，cluster1包含25例患者，cluster2包含107例患者，cluster3包含12例患者.利用基因芯片顯著性分析，每個(gè)特征代表腫瘤像素強(qiáng)度及其特征.“一類分組”被腫瘤高度不規(guī)則特征定義，稱為“pre?multifocal GBM cluster”（前多灶型GBM）.“二類分組”被帶有規(guī)則邊緣腫瘤特征定義，稱為“spherical GBM cluster”（球型GBM）.“三類分組”特征性表現(xiàn)為中央低信號(hào)，邊緣高信號(hào)，稱為“rim?enhancing GBM cluster”（邊緣增強(qiáng)型GBM）（圖8）.預(yù)后分析顯示，前多灶型GBM患者預(yù)后最差，球型GBM患者預(yù)后一般，邊緣增強(qiáng)型GBM患者預(yù)后最佳.TCGA四分型、IDH突變等遺傳學(xué)變化在3個(gè)影像分組間并無(wú)差異.綜合TCGA表達(dá)譜和CNV譜發(fā)現(xiàn)前多灶型GBM中c?Kit干細(xì)胞因子受體通路表達(dá)上調(diào)，球型GBM中21個(gè)通路下調(diào)，包括c?Kit，VEG?FR，PDGFRA，F(xiàn)OXA等.而邊緣增強(qiáng)型GBM表現(xiàn)為包括WNT、PDGFRB、VEGFR等信號(hào)通路在內(nèi)的31條通路上調(diào).

圖8 MRI特征定義膠質(zhì)母細(xì)胞瘤亞型及其與預(yù)后、信號(hào)通路之間的關(guān)系

2.4 經(jīng)典分子標(biāo)記物分型基于腦膠質(zhì)瘤遺傳學(xué)事件的研究進(jìn)展，人們對(duì)腦膠質(zhì)瘤關(guān)鍵基因突變有了更深的認(rèn)識(shí).

在IDH，ATRX，CIC等膠質(zhì)瘤病理類型特征性突變的基礎(chǔ)上，2012年杜克大學(xué)病理科教授Hai Yan教授和約翰霍普金斯醫(yī)學(xué)院Luis Diaz教授對(duì)363個(gè)膠質(zhì)母細(xì)胞瘤樣本進(jìn)行突變位點(diǎn)分析，構(gòu)建IDH1／ATRX（Ⅰ?A），IDH1／CIC／FUBP1（Ⅰ?CF）和Ⅰ?X三種亞型.其中，Ⅰ?A亞型包括IDH和ATRX突變，Ⅰ?CF亞型包括IDH突變和CIC突變或FUBP1突變或1p／19q缺失.正常腦組織細(xì)胞向膠質(zhì)瘤發(fā)展過(guò)程中的早期多為Ⅰ?A和Ⅰ?CF亞型.Ⅰ?CF亞型特征性的表現(xiàn)為WHOⅡ／Ⅲ少突膠質(zhì)細(xì)胞瘤，患者一般擁有最理想的總生存期，為96個(gè)月.Ⅰ?A特征性的表現(xiàn)為WHOⅡ／Ⅲ星形細(xì)胞瘤或WHOⅣ級(jí)繼發(fā)膠質(zhì)母細(xì)胞瘤，患者中位生存期為51個(gè)月.上述兩種亞型陰性的腫瘤稱謂Ⅰ?X亞型，患者預(yù)后最差，生存期為13個(gè)月（圖 9）［48］.

2013年德國(guó)癌癥研究中心（DKFZ）在國(guó)際頂級(jí)神經(jīng)病理雜志Acta Neuropathologica發(fā)表的論文顯示在間變性腦膠質(zhì)瘤中，ATRX表達(dá)缺失和1p／19q聯(lián)合缺失對(duì)患者預(yù)后的判斷及相關(guān)性明顯優(yōu)于傳統(tǒng)病理分型（圖10）.此研究將未發(fā)生1p／19q聯(lián)合缺失的混合膠質(zhì)瘤及間變星形膠質(zhì)瘤統(tǒng)稱為“分子星型膠質(zhì)瘤”（無(wú)論是否伴隨ATRX突變）.IDH野生型間變膠質(zhì)瘤被認(rèn)為是“分子膠質(zhì)母細(xì)胞瘤”.并根據(jù)患者預(yù)后的良惡，由良至差依次為：分子少突膠質(zhì)細(xì)胞瘤、分子星形細(xì)胞瘤、分子膠質(zhì)母細(xì)胞瘤.傳統(tǒng)混合膠質(zhì)瘤的診斷局限于病理醫(yī)生的主觀性，容易導(dǎo)致人為誤差，而ATRX聯(lián)合1p／19q缺失狀態(tài)可以在分子水平幫助診斷各型混合膠質(zhì)瘤.另外，此次研究中發(fā)現(xiàn)，在IDH突變的前提下，ATRX表達(dá)缺失的星形細(xì)胞瘤患者預(yù)后好［49］.根據(jù)分子標(biāo)記物的變異狀態(tài)和患者的臨床特點(diǎn)，2015年Mayo研究所USFD團(tuán)隊(duì)對(duì)1087例膠質(zhì)瘤的IDH、1p／19q和TERT啟動(dòng)子區(qū)狀態(tài)進(jìn)行檢測(cè)，將患者分為5個(gè)分子亞型.同時(shí)，通過(guò)11590例對(duì)照組患者用來(lái)評(píng)估膠質(zhì)瘤患者的生殖系變異.結(jié)果顯示，在615例WHOⅡ／Ⅲ級(jí)膠質(zhì)瘤中，29%的患者同時(shí)帶有三個(gè)變異，稱為“三陽(yáng)性”膠質(zhì)瘤，7%的患者三個(gè)變異均為陰性，我們稱之為“三陰性”膠質(zhì)瘤，10%的患者僅帶有TERT啟動(dòng)子區(qū)突變，5%的患者帶有IDH和TERT啟動(dòng)子區(qū)突變，45%的患者僅帶有IDH突變，另外5%的患者呈其它組合.在472例膠質(zhì)母細(xì)胞瘤患者中，不到1%的患者呈“三陽(yáng)性”，2%的患者有IDH和TERT啟動(dòng)子區(qū)突變，7%的患者僅有IDH突變，17%的患者為“三陰性”膠質(zhì)瘤，74%的患者僅有TERT啟動(dòng)子區(qū)突變.僅帶有IDH突變的膠質(zhì)瘤患者診斷時(shí)年齡最小，為37歲，僅含有TERT啟動(dòng)子區(qū)突變的膠質(zhì)瘤患者診斷時(shí)年齡最大，為59歲.這種分子分型在低級(jí)別（Ⅱ～Ⅲ級(jí)）膠質(zhì)瘤患者中可以獨(dú)立評(píng)估預(yù)后，但在膠質(zhì)母細(xì)胞（Ⅳ級(jí)）瘤患者中不能獨(dú)立評(píng)估預(yù)后.并且與生殖系突變相關(guān).CCDC26 SNP（rs55705857）與IDH突變的膠質(zhì)瘤有關(guān)，PHLDB1 SNP（rs498872）與僅帶有IDH突變的膠質(zhì)瘤有關(guān)，TERC（rs1920116），TERT（rs2736100）和RTEL1（rs6010620）SNPs是僅帶有TERT啟動(dòng)子區(qū)突變的保護(hù)性因素（圖11）［50］.

2.5多組學(xué)聯(lián)合分型彌散低級(jí)別膠質(zhì)瘤和中級(jí)別（intermediate?grade）膠質(zhì)瘤具有高度多樣的臨床特征.其中一些腫瘤較為穩(wěn)定，而另一些則可迅速進(jìn)展到膠質(zhì)母細(xì)胞瘤.這種不確定性部分原因是由于組織病理診斷的差異性造成的.

圖10 根據(jù)形態(tài)學(xué)病理和分子標(biāo)記物的間變性膠質(zhì)瘤分子分型

圖11 基于IDH、TERT、1p／19q狀態(tài)的分子分型在各個(gè)級(jí)別中的比例分布

較低級(jí)別腦膠質(zhì)瘤中的常見(jiàn)變異，如 IDH、TP53、ATRX突變和染色體1p／19q聯(lián)合缺失狀態(tài)已經(jīng)用作臨床膠質(zhì)瘤的診斷性標(biāo)記物.美國(guó)TCGA團(tuán)隊(duì)對(duì)293例成人較低級(jí)別膠質(zhì)瘤進(jìn)行了全基因組分析，包括外顯子測(cè)序、DNA拷貝數(shù)變化、DNA甲基化譜、信使RNA表達(dá)譜，microRNA表達(dá)譜和特異蛋白表達(dá)譜.這些數(shù)據(jù)被用于整合分析其相關(guān)性和臨床意義.研究結(jié)果顯示，突變、RNA，DNA拷貝數(shù)，DNA甲基化等數(shù)據(jù)的非監(jiān)督聚類揭示了較低級(jí)別膠質(zhì)瘤中三個(gè)協(xié)調(diào)、無(wú)重復(fù)且與患者預(yù)后密切相關(guān)的亞分層（圖12）.這種亞分層更易通過(guò)IDH、1p／9q、TP53等變異狀態(tài)來(lái)定義，而不是以傳統(tǒng)組織病理學(xué)來(lái)分類.帶有IDH突變和1p／9q聯(lián)合缺失的較低級(jí)別膠質(zhì)瘤患者預(yù)后最好，這類腫瘤一般帶有CIC、FUBP1、NOTCH1和TERT啟動(dòng)子區(qū)突變.而IDH突變且沒(méi)有1p／9q聯(lián)合缺失的較低級(jí)別膠質(zhì)瘤一般均帶有TP53突變和ATRX突變.IDH野生型的較低級(jí)別膠質(zhì)瘤具有與原發(fā)膠質(zhì)母細(xì)胞瘤類似的基因組學(xué)變異和臨床特征（圖13）.

3 討論

隨著臨床研究及科學(xué)技術(shù)的進(jìn)步，生物學(xué)標(biāo)記物和分子病理分型逐漸廣泛應(yīng)用于多種疾病的診斷，其在腦膠質(zhì)瘤診斷及治療方案制定中也發(fā)揮著重要價(jià)值，成為精確診斷及治療的手段之一.生物學(xué)標(biāo)記物及分子病理分型能夠?yàn)楸M早診斷及治療腦膠質(zhì)瘤提供重要參考，以延長(zhǎng)患者中位生存期，改善預(yù)后，提高其生活質(zhì)量.

圖12 Cluster of clusters分析顯示在較低級(jí)別膠質(zhì)瘤中存在三個(gè)分子亞型

圖13 三分型的基因組學(xué)變化和臨床特征總覽

［1］Horbinski C，Kofler J，Kelly LM，et al.Diagnostic use of IDH1／2 mutation analysis in routine clinical testing of formalin?fixed，paraf?fin?embedded glioma tissues［J］.J Neuropathol Exp Neurol，2009，68（12）：1319－1325.

［2］Capper D，Reuss D，Schittenhelm J，et al.Mutation?specific IDH1 antibody differentiates oligodendrogliomas and oligoastrocytomas from other brain tumors with oligodendroglioma?like morphology［J］.Acta Neuropathol，2011，121（2）：241－252.

［3］Watanabe T，Nobusawa S，Kleihues P，et al.IDH1 mutations are early events in the development of astrocytomas and oligodendroglio?mas［J］.Am J Pathol，2009，174（4）：1149－1153.

［4］Hartmann C，Meyer J，Balss J，et al.Type and frequency of IDH1 and IDH2 mutations are related to astrocytic and oligodendroglial differentiation and age： a study of 1，010 diffuse gliomas［J］.Acta Neuropathol，2009，118（4）：469－474.

［5］Balss J，Meyer J，Mueller W，et al.Analysis of the IDH1 codon 132 mutation in brain tumors［J］.Acta Neuropathol，2008，116（6）：597－602.

［6］Ichimura K，Pearson DM，Kocialkowski S，et al.IDH1 mutations are present in the majority of common adult gliomas but rare in pri?mary glioblastomas［J］.Neuro Oncol，2009，11（4）：341－347.

［7］Cai J，Yang P，Zhang C，et al.ATRX mRNA expression combinedwith IDH1／2 mutational status and Ki?67 expression refines the molecular classification of astrocytic tumors：evidence from the whole transcriptome sequencing of 169 samples samples［J］.Oncotarget，2014，5（9）：2551－2561.

［8］Nobusawa S，Watanabe T，Kleihues P，et al.IDH1 mutations as molecular signature and predictive factor of secondary glioblastomas［J］.Clin Cancer Res，2009，15（19）：6002－6007.

［9］Bleeker FE，Molenaar RJ，Leenstra S.Recent advances in the molecular understanding of glioblastoma［J］.J Neurooncol，2012，108（1）：11－27.

［10］Weller M，Stupp R，Reifenberger G，et al.MGMT promoter methyl?ation in malignant gliomas：ready for personalized medicine［J］.Nat Rev Neurol，2010，6（1）：39－51.

［11］Kaina B，Christmann M，Naumann S，et al.MGMT：key node in the battle against genotoxicity，carcinogenicity and apoptosis induced by alkylating agents［J］.DNA Repair（Amst），2007，6（8）：1079－1099.

［12］van den Bent MJ，Dubbink HJ，Sanson M，et al.MGMT promoter methylation is prognostic but not predictive for outcome to adjuvant PCV chemotherapy in anaplastic oligodendroglial tumors：a report from EORTC Brain Tumor Group Study 26951［J］.J Clin Oncol，2009，27（35）：5881－5886.

［13］Everhard S，Kaloshi G，Criniere E，et al.MGMT methylation：a marker of response to temozolomide in low?grade gliomas［J］.Ann Neurol，2006，60（6）：740－743.

［14］Wick W，Hartmann C，Engel C，et al.NOA?04 randomized phaseⅢ trial of sequential radiochemotherapy of anaplastic glioma with procarbazine，lomustine，and vincristine or temozolomide［J］.J Clin Oncol，2009，27（35）：5874－5880.

［15］Reifenberger G，Louis DN.Oligodendroglioma：toward molecular definitions in diagnostic neuro?oncology［J］.J Neuropathol Exp Neurol，2003，62（2）：111－126.

［16］Lassman AB，Iwamoto FM，Cloughesy TF，et al.International retro?spective study of over 1000 adults with anaplastic oligodendroglial tumors［J］.Neuro Oncol，2011，13（6）：649－659.

［17］Metellus P，Coulibaly B，Colin C，et al.Absence of IDH mutation identifies a novel radiologic and molecular subtype of WHO gradeⅡgliomas with dismal prognosis［J］.Acta Neuropathol，2010，120（6）：719－729.

［18］Aldape K，Burger PC，Perry A.Clinicopathologic aspects of 1p／19q loss and the diagnosis of oligodendroglioma［J］.Arch Pathol Lab Med，2007，131（2）：242－251.

［19］Kaloshi G，Benouaich?Amiel A，Diakite F，et al.Temozolomide for low?grade gliomas：predictive impact of 1p／19q loss on response and outcome［J］.Neurology，2007，68（21）：1831－1836.

［20］ Haberler C，Wohrer A.Clinical Neuropathology practice news 2?2014：ATRX，a new candidate biomarker in glioma［J］.Clin Neu?ropathol，2014，33（2）：108－111.

［21］Kannan K，Inagaki A，Silber J，et al.Whole?exome sequencing identifies ATRX mutation as a key molecular determinant in lower?grade glioma［J］.Oncotarget，2012，3（10）：1194－1203.

［22］Reuss DE，Sahm F，Schrimpf D，et al.ATRX and IDH1?R132H immunohistochemistry with subsequent copy number analysis and IDH sequencing as a basis for an“integrated”diagnostic approach for adult astrocytoma，oligodendroglioma and glioblastoma［J］.Acta neuropathol，2015，129（1）：133－146.

［23］Leeper HE，Caron AA，Decker PA，et al.IDH mutation，1p19q codeletion and ATRX loss in WHO gradeⅡgliomas［J］.Oncotarget，2015，6（30）：30295－30305.

［24］Arita H，Narita Y，F(xiàn)ukushima S，et al.Upregulating mutations in the TERT promoter commonly occur in adult malignant gliomas and are strongly associated with total 1p19q loss［J］.Acta Neuropathol，2013，126（2）：267－276.

［25］Killela PJ，Reitman ZJ，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 U S A，2013，110（15）：6021－6026.

［26］Killela PJ，Pirozzi CJ，Healy P.Mutations in IDH1，IDH2，and in the TERT promoter define clinically distinct subgroups of adult malignant gliomas［J］.Oncotarget，2014，5（6）：1515－1525.

［27］Smith JS，Tachibana I，Passe SM，et al.PTEN mutation，EGFR amplification，and outcome in patients with anaplastic astrocytoma and glioblastoma multiforme［J］.J Natl Cancer Inst，2001，93（16）：1246－1256.

［28］Verhaak RG，Hoadley KA，Purdom E，et al.Integrated genomic analysis identifies clinically relevant subtypes of glioblastoma charac?terized by abnormalities in PDGFRA，IDH1，EGFR，and NF1［J］.Cancer Cell，2010，17（1）：98－110.

［29］Phillips HS，Kharbanda S，Chen R，et al.Molecular subclasses of high?grade glioma predict prognosis，delineate a pattern of disease progression，and resemble stages in neurogenesis［J］.Cancer Cell，2006，9（3）：157－173.

［30］Gao G，Ren S，Li A，et al.Epidermal growth factor receptor?tyrosine kinase inhibitor therapy is effective as first?line treatment of advanced non?small?cell lung cancer with mutated EGFR：A meta?analysis from six phaseⅢ randomized controlled trials［J］.Int J Cancer，2012，131（5）：E822－829.

［31］Ohgaki H，Kleihues P.Genetic pathways to primary and secondary glioblastoma［J］.Am J Pathol，2007，170（5）：1445－1453.

［32］Ohgaki H，Dessen P，Jourde B，et al.Genetic pathways to glioblastoma：a population?based study［J］.Cancer Res，2004，64（19）：6892－6899.

［33］Preusser M，Hoeftberger R，Woehrer A，et al.Prognostic value of Ki67 index in anaplastic oligodendroglial tumours??a translational study of the European Organization for Research and Treatment of Cancer Brain Tumor Group［J］.Histopathology，2012，60（6）：885－894.

［34］Habberstad AH，Gulati S，Torp SH.Evaluation of the proliferation markers Ki?67／MIB?1，mitosin，survivin，pHH3，and DNA topoi?somerase IIɑ in human anaplastic astrocytomas??an immunohisto?chemical study［J］.Diagn Pathol，2011，6：43.

［35］Colman H，Giannini C，Huang L，et al.Assessment and prognostic significance of mitotic index using the mitosis marker phospho?his?tone H3 in low and intermediate?grade infiltrating astrocytomas［J］.Am J Surg Pathol，2006，30（5）：657－664.

［36］Lai A，Kharbanda S，Pope WB，et al.Evidence for sequenced molecular evolution of IDH1 mutant glioblastoma from a distinct cell of origin［J］.J Clin Oncol，2011，29（34）：4482－4490.

［37］Kastenhuber ER，Huse JT，Berman SH，et al.Quantitative assess?ment of intragenic receptor tyrosine kinase deletions in primary glioblastomas：their prevalence and molecular correlates［J］.Acta neuropathol，2014，127（5）：747－759.

［38］Parsons DW，Jones S，Zhang X，et al.An integrated genomic analysis of human glioblastoma multiforme［J］.Science，2008，321（5897）：1807－1812.

［39］Yan H，Parsons DW，Jin G，et al.IDH1 and IDH2 mutations in gliomas［J］.N Engl J Med，2009，360（8）：765－773.

［40］Labussière M，Idbaih A，Wang XW，et al.All the 1p19q codeleted gliomas are mutated on IDH1 or IDH2［J］.Neurology，2010，74（23）：1886－1890.

［41］Yan W，Zhang W，You G，et al.Molecular classification of gliomas based on whole genome gene expression：a systematic report of 225 samples from the Chinese Glioma Cooperative Group［J］.Neuro Oncol，2012，14（12）：1432－1440.

［42］Sun Y，Zhang W，Chen D，et al.A glioma classification scheme based on coexpression modules of EGFR and PDGFRA［J］.Proc Natl Acad Sci U S A，2014，111（9）：3538－3543.

［43］Noushmehr H，Weisenberger DJ，Diefes K，et al.Identification of a CpG island methylator phenotype that defines a distinct subgroup of glioma［J］.Cancer Cell，2010，17（5）：510－522.

［44］Turcan S，Rohle D，Goenka A，et al.IDH1 mutation is sufficient to establish the glioma hypermethylator phenotype［J］.Nature，2012，483（7390）：479－483.

［45］Brennan CW，Verhaak RG，McKenna A，et al.The somatic genomic landscape of glioblastoma［J］.Cell，2013，155（2）：462－477.

［46］Sturm D，Witt H，Hovestadt V，et al.Hotspot mutations in H3F3A and IDH1 define distinct epigenetic and biological subgroups of glioblastoma［J］.Cancer Cell，2012，22（4）：425－437.

［47］Itakura H，Achrol AS，Mitchell LA，et al.Magnetic resonance image features identifyglioblastoma phenotypic subtypeswith distinct molecular pathway activities［J］.Sci Transl Med，2015，7（303）：303ra138.

［48］Jiao Y，Killela PJ，Reitman ZJ，et al.Frequent ATRX，CIC，F(xiàn)UBP1 and IDH1 mutations refine the classification of malignant gliomas［J］.Oncotarget，2012，3（7）：709－722.

［49］Wiestler B，Capper D，Holland?Letz T，et al.ATRX loss refines the classification of anaplastic gliomas and identifies a subgroup of IDH mutant astrocytic tumors with better prognosis［J］.Acta Neuropathol，2013，126（3）：443－451.

［50］Eckel?Passow JE，Lachance DH，Molinaro AM，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.

［51］Bao ZS，Chen HM，Yang MY，et al.RNA?seq of 272 gliomas revealed a novel，recurrent PTPRZ1?MET fusion transcript in second?ary glioblastomas［J］.Genome Res，2014，24（11）：1765－1773.

Research advances on the biological markers and classification of molecular pathology of glioma

LI Zi?Wei，CAI Jin?Quan，JIANG Chuan?Lu
Harbin Medical University，Harbin 150081，China

Brain glioma is the most common intracranial primary tumor，due to the limitations of its diagnostic methods，resulting in poor prognosis of patients.How to diagnose brain gliomas as soon as possible and develop appropriate targeted treatment plans become one of the problems in the treatment of gliomas.With development of clinical research and scientific advances，biology markers and molecular pathology have been found to be helpful in the diagnosis and treatment of various diseases.Therefore，this paper focuses on research progress of biomechanical markers and molecular pathology of glioma，which are aimed at providing sci?entific guidance for the future of glioma clinical diagnosis and treatment，and improve the prognosis and life quality of patients.

glioma；biological markers；molecular pathology

R739.41

A

2095?6894（2017）07?21?08

2017－04－25；接受日期：2017－05－12

中國(guó)抗癌協(xié)會(huì)神經(jīng)腫瘤專業(yè)委員會(huì)神經(jīng)腫瘤研究基金（CSNO?2016?MSD12）；哈爾濱醫(yī)科大學(xué)創(chuàng)新科學(xué)研究資助項(xiàng)目（2017LCZX37）

李子為.碩士生.E?mail：765310397＠qq.com

蔣傳路.博士，教授，主任醫(yī)師.研究方向：神經(jīng)外科.E?mail：15124572707＠126.com