生物標(biāo)記物在彌漫膠質(zhì)瘤中的應(yīng)用

馬曉菁

摘要：2016年WHO神經(jīng)系統(tǒng)腫瘤白皮書(shū)首次推出整合了組織學(xué)表型和基因表型的中樞神經(jīng)系統(tǒng)腫瘤分類(lèi)，其中彌漫性膠質(zhì)瘤整合分類(lèi)的改變甚大。對(duì)膠質(zhì)瘤的生物標(biāo)記物的研究發(fā)現(xiàn)具有相似標(biāo)志物改變的腫瘤具有相似生物學(xué)行為和預(yù)后。常規(guī)的分子檢測(cè)內(nèi)容主要有IDH突變、ATRX突變、1p/19q共缺失、EGFR擴(kuò)增、PTEN等，其中以IDH為主要代表的生物標(biāo)記物，對(duì)膠質(zhì)瘤的分類(lèi)和進(jìn)展尤為關(guān)鍵。本文介紹以上分子標(biāo)記物的研究進(jìn)展和臨床應(yīng)用。

關(guān)鍵詞：彌漫性膠質(zhì)瘤；分子標(biāo)記物；整合診斷

中圖分類(lèi)號(hào)：R739.4 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A 文章編號(hào)：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(zhì)瘤是最常見(jiàn)的腦部腫瘤，呈浸潤(rùn)性生長(zhǎng)，其中膠質(zhì)母細(xì)胞瘤惡性程度最高，病情發(fā)展快，生存期短，低級(jí)別膠質(zhì)瘤易轉(zhuǎn)變?yōu)楦呒?jí)別膠質(zhì)瘤。隨著神經(jīng)分子病理的發(fā)展，一系列對(duì)膠質(zhì)瘤診斷和預(yù)后有用的生物標(biāo)記物被發(fā)現(xiàn)，并應(yīng)用于臨床診斷和用藥指導(dǎo)中，2016年WHO神經(jīng)系統(tǒng)腫瘤白皮書(shū)首次推出整合了組織學(xué)表型和基因表型的中樞神經(jīng)系統(tǒng)腫瘤分類(lèi)，是分子病理加入神經(jīng)系統(tǒng)腫瘤診斷中的一次進(jìn)步，也是整合診斷的大趨勢(shì)[1]。新版指南在哈勒姆共識(shí)整合診斷的基礎(chǔ)上，對(duì)彌漫性膠質(zhì)瘤進(jìn)行基因分型的統(tǒng)計(jì)，基于基因表型和生物學(xué)行為，對(duì)彌漫性膠質(zhì)瘤的重新分類(lèi)，將所有彌漫浸潤(rùn)性膠質(zhì)瘤包括星性細(xì)胞和少突膠質(zhì)細(xì)胞來(lái)源的腫瘤歸為一類(lèi)，并且在二級(jí)條目上有根據(jù)相應(yīng)基因分型進(jìn)行分類(lèi)，比如膠質(zhì)母細(xì)胞瘤伴少突成分的刪除和彌漫性中線膠質(zhì)瘤的加入，確定染色體1p/19q聯(lián)合性缺失在少突膠質(zhì)瘤中的診斷意義等[1-2]。新版指南將具有相似預(yù)后標(biāo)志物的彌漫性膠質(zhì)瘤歸為一類(lèi)，具有更強(qiáng)的預(yù)后價(jià)值，并且為具有相似生物學(xué)和基因?qū)W特征的腫瘤提供更佳的治療方案。

1 生物標(biāo)記物介紹

指南主要推薦的分子檢測(cè)內(nèi)容主要有IDH、ATRX、1p/19q、EGFR擴(kuò)增、PTEN缺失和新加入的H3K27M突變等?，F(xiàn)今對(duì)膠質(zhì)瘤發(fā)展進(jìn)程的猜測(cè)主要傾向于祖細(xì)胞早期發(fā)生IDH突變和G-CpG島甲基化[3]，若發(fā)生1p/19q的缺失則發(fā)展成為少突膠質(zhì)瘤，若發(fā)生TP53突變和ATRX突變則分化為星形細(xì)胞瘤，隨后則可能突變成為級(jí)別更高的膠質(zhì)瘤[4]，在這一過(guò)程中細(xì)胞內(nèi)基因狀態(tài)的改變是導(dǎo)致疾病發(fā)生發(fā)展的主要因素，因此對(duì)生物標(biāo)記物的檢測(cè)對(duì)疾病的診斷和預(yù)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(huán)中的一種關(guān)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(xì)胞新陳代謝提供能量和生物合成的前體物質(zhì)。IDH基因家族有三種異構(gòu)酶（IDH1，IDH2和IDH3）。IDH1和IDH2的突變?cè)谠l(fā)性GBM中發(fā)生率很低，與10號(hào)染色體缺失和EGFR擴(kuò)增呈負(fù)相關(guān)；但是在繼發(fā)性GBM和WHOⅡ級(jí)、Ⅲ級(jí)膠質(zhì)瘤中發(fā)生率很高，并與TP53突變、染色體1p/19q雜合性缺失呈正相關(guān)[5，6]。新版指南將IDH是否突變作為膠質(zhì)瘤分類(lèi)的一項(xiàng)重要依據(jù)，對(duì)彌漫性膠質(zhì)瘤的分類(lèi)和預(yù)后有顯著的指導(dǎo)作用，根據(jù)多家機(jī)構(gòu)對(duì)多例腦膠質(zhì)瘤的統(tǒng)計(jì)發(fā)現(xiàn)，發(fā)生IDH突變的患者無(wú)進(jìn)展生存期和總生存期更久，對(duì)間變少突膠質(zhì)瘤和膠質(zhì)母細(xì)胞瘤有很強(qiáng)的預(yù)測(cè)價(jià)值，并且可以作為鑒定膠質(zhì)增生和膠質(zhì)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(niǎo)嘌呤突變?yōu)橄汆堰剩–GT-CAT），進(jìn)而導(dǎo)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(xì)胞內(nèi)含量非常豐富，IHC顯示陽(yáng)性的結(jié)果可信程度較高，對(duì)陰性的病例新版指南推薦使用測(cè)序技術(shù)來(lái)確認(rèn)IDH狀態(tài)。

1.2 ATRX

ATRX（α地中海貧血/智力遲緩綜合征X染色體相關(guān)基因，α-thalassemia/mental retardation syndrome X-linked）基因產(chǎn)物ATRX蛋白是DNA 解螺旋酶和染色質(zhì)重塑蛋白，屬于SNF2蛋白家族，最早在胰腺腫瘤中發(fā)現(xiàn)。ATRX參與H3.3-ATRX-DAXX信號(hào)通路，與組蛋白伴侶蛋白DAXX（death-associated protein 6）形成復(fù)合物，促進(jìn)組蛋白H3.3單體摻入染色質(zhì)，維持染色體穩(wěn)定[8]。有研究發(fā)現(xiàn)，膠質(zhì)瘤中ATRX突變與端粒替代延長(zhǎng)機(jī)制（alternative lengthening of telomeres，ALT）有關(guān)因而參與腫瘤的發(fā)生發(fā)展[9]?，F(xiàn)已有商品化的多克隆抗體，有研究發(fā)現(xiàn)該基因突變與蛋白缺失聯(lián)系緊密，因此免疫組化的結(jié)果可靠。在低級(jí)別膠質(zhì)瘤中ATRX缺失通常與IDH突變聯(lián)合發(fā)生，與1p/19q共缺失拮抗發(fā)生。星形細(xì)胞瘤中ATRX突變提示預(yù)后良好，根據(jù)統(tǒng)計(jì)學(xué)分析，ATRX常發(fā)生在星形細(xì)胞瘤，因此可以作為鑒別星形和少突的一個(gè)特異性指標(biāo)[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(hào)染色體短臂和19號(hào)染色體長(zhǎng)臂同時(shí)缺失，主要因?yàn)?p/19q兩條染色體的不平衡轉(zhuǎn)位導(dǎo)致的染色體缺失，繼而引起抑癌基因CIC和FUBP1發(fā)生突變而缺失，導(dǎo)致腫瘤的發(fā)生[11]。最早發(fā)現(xiàn)于少突膠質(zhì)細(xì)胞瘤樣本中，現(xiàn)今發(fā)現(xiàn)少突膠質(zhì)細(xì)胞瘤中發(fā)生率很高，可作為少突膠質(zhì)細(xì)胞瘤的分子特征，被新版指南作為確診少突膠質(zhì)瘤的必須指標(biāo)。存在1p/19q共缺失的少突膠質(zhì)細(xì)胞瘤生長(zhǎng)速度較慢，并對(duì)化療敏感，用替莫唑胺或單純放療治療1p/9q聯(lián)合性缺失的少突膠質(zhì)細(xì)胞瘤的患者均會(huì)延長(zhǎng)無(wú)進(jìn)展生存期[12]。FISH法可用于檢測(cè)1p/19q聯(lián)合性缺失，也常有僅發(fā)生1p或19q缺失和1p和/或19q多倍體的病例，前者常發(fā)在間變星性細(xì)胞瘤后者預(yù)后常不佳。

1.4表皮生長(zhǎng)因子受體

表皮生長(zhǎng)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(yīng)配體結(jié)合后使酪氨酸激酶磷酸化，進(jìn)一步激活胞內(nèi)下游信號(hào)通路，促進(jìn)腫瘤細(xì)胞的增殖、粘附、新生血管形成等[13]。EGFR擴(kuò)增在腦膠質(zhì)瘤中有很高的發(fā)生率，并常常伴隨編碼蛋白的過(guò)表達(dá)。由于小細(xì)胞膠質(zhì)母細(xì)胞瘤中EGFR擴(kuò)增很普遍，以可作為判定腫瘤級(jí)別的一個(gè)備選指標(biāo)[14]。有EGFR擴(kuò)增的大于60歲的GBM患者預(yù)后差。EGFR基因擴(kuò)增可以用FISH檢測(cè)，陽(yáng)性結(jié)果有兩種形式，一種是EGFR的擴(kuò)增，一般呈團(tuán)簇狀，另一種是7p gain，呈7號(hào)染色體多倍體。另外，存在EGFR擴(kuò)增的腫瘤可以伴發(fā)其他EGFR基因的改變，最常見(jiàn)的是外顯子2-7框內(nèi)缺失形成的EGFRvⅢ重排，進(jìn)而成為截?cái)囿w蛋白，激活下游信號(hào)轉(zhuǎn)導(dǎo)通路改變細(xì)胞正常生理活動(dòng)。

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(fā)現(xiàn)的第一個(gè)具有雙特異磷酸酶活性的抑癌基因，蛋白質(zhì)酪氨酸磷酸酶（protein tyrosine phosphatases，PTP）基因家族成員，其編碼產(chǎn)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(shí)現(xiàn)P13K/Akt信號(hào)通路的負(fù)性調(diào)節(jié)，抑制細(xì)胞增殖和促進(jìn)細(xì)胞凋亡[15]。PTEN是眾多腫瘤預(yù)后的評(píng)價(jià)指標(biāo)，在多種人類(lèi)惡性腫瘤中均有不同程度的變異失活，在33%～50%多形性膠質(zhì)母細(xì)胞瘤中存在PTEN突變，且表示更差的預(yù)后[16]。常用FISH檢測(cè)，結(jié)果一般為兩種，一種是PTEN的缺失，熒光信號(hào)呈一紅兩綠，是膠質(zhì)母細(xì)胞瘤預(yù)后指標(biāo)之一；另一種是10q loss，熒光信號(hào)呈一紅一綠，多發(fā)生在間變星性細(xì)胞瘤。

1.6 O（6）-甲基鳥(niǎo)嘌呤-DNA

甲基轉(zhuǎn)移酶（MGMT）基因位于染色體10q26，編碼一種廣泛存在的DNA修復(fù)酶，可以保護(hù)正常細(xì)胞免受烷化劑的致癌作用損傷[17]。MGMT啟動(dòng)子甲基化作為一個(gè)作用顯著并且獨(dú)立于其他診療因素的長(zhǎng)期生存預(yù)測(cè)指標(biāo)，與烷化劑的療效有關(guān)，MGMT啟動(dòng)子甲基化狀態(tài)決定MGMT的表達(dá)水平，當(dāng)MGMT啟動(dòng)子甲基化時(shí)，MGMT失活，DNA修復(fù)受阻，烷化劑的療效體提高。放化療后的膠質(zhì)母細(xì)胞瘤患者中，MGMT啟動(dòng)子高甲基化患者的無(wú)進(jìn)展生存期和總體生存期都較長(zhǎng)[18]。染色體1p/19q共缺失的少突膠質(zhì)瘤患者也常發(fā)生到MGMT啟動(dòng)子甲基化，彌漫星形細(xì)胞瘤和膠質(zhì)母細(xì)胞瘤中MGMT啟動(dòng)子高甲基化常與TP53同時(shí)發(fā)生[19]。由于甲基化特異性PCR臨床檢測(cè)困難，常用免疫組化法進(jìn)行常規(guī)檢測(cè)，但要注意截?cái)嘀蹬c假陽(yáng)性的判讀。

2 整合診斷意義

法國(guó)一文獻(xiàn)對(duì)該地區(qū)的1045例患者按新版指南重新劃分后發(fā)現(xiàn)，新版指南對(duì)PFS和OS更有預(yù)后價(jià)值，并且對(duì)其中某些類(lèi)型分型有更為明確的預(yù)后指導(dǎo)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(zhì)母細(xì)胞瘤（IDH mutant， 1p/19q intact）生存期更短等[20]。伴少突膠質(zhì)成分的膠質(zhì)母細(xì)胞瘤在新版指南中被刪去，相應(yīng)患者根據(jù)其分子特征可被診斷為間變少突膠質(zhì)瘤和膠質(zhì)母細(xì)胞瘤，并通過(guò)壞死程度來(lái)定義分級(jí)。對(duì)過(guò)往診斷為伴少突膠質(zhì)成分的膠質(zhì)母細(xì)胞瘤的病例進(jìn)行染色體1p/19q共缺失等分子檢測(cè)后進(jìn)行重新分型，結(jié)果表明新分型更有臨床診療規(guī)律和預(yù)后意義。

在新版指南發(fā)布以后，對(duì)腦膠質(zhì)瘤的診斷分型對(duì)分子檢測(cè)的更為倚重，分子檢測(cè)也能更好的幫助診斷和預(yù)后。典型星形細(xì)胞瘤常發(fā)生IDH突變和P53和ATRX基因突變，而少突膠質(zhì)瘤的特征性分子表型是1p/19q聯(lián)合性缺失，大多數(shù)原發(fā)膠質(zhì)母細(xì)胞瘤IDH野生型但往往發(fā)生EGFR擴(kuò)增和PTEN缺失，而IDH突變的膠質(zhì)母細(xì)胞瘤則發(fā)生ATRX突變?；诜肿訖z測(cè)的新版指南更符合循證醫(yī)學(xué)的發(fā)展，對(duì)疾病診斷更有指導(dǎo)意義，對(duì)患者預(yù)后有更好的預(yù)測(cè)價(jià)值，雖然和傳統(tǒng)分級(jí)上有矛盾，并且對(duì)某幾類(lèi)特殊膠質(zhì)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(cè)內(nèi)容加入診斷，說(shuō)明生物標(biāo)記物檢測(cè)在今后腦膠質(zhì)瘤發(fā)展中的重要地位。