髓母細(xì)胞瘤分子分型及危險分層的研究進(jìn)展

李偉清 綜述 董子龍 陳 乾 審校

髓母細(xì)胞瘤(medulloblastoma,MB)是兒童時期最常見的中樞神經(jīng)系統(tǒng)(central nervous system,CNS)惡性腫瘤，約占所有兒童CNS腫瘤的15%～20%[1]。WHO中樞神經(jīng)系統(tǒng)腫瘤分級將其歸類為Ⅳ級，組織學(xué)上惡性程度高，極易通過腦脊液傳播，主要分為經(jīng)典型(classic)、促結(jié)締組織增生/結(jié)節(jié)型(desmoplastic/nodular，DN)、廣泛結(jié)節(jié)型medulloblastoma with extensive nodularity，MBEN)和大細(xì)胞/間變型(large cell/anaplastic，LC/A)四種病理亞型[2]。MB兒童患病年齡呈現(xiàn)3～4歲和8～10歲雙峰特點(diǎn)[2,3]。目前基于病理分型的手術(shù)聯(lián)合放化療的綜合治療方法可在一定程度上提高患者遠(yuǎn)期生存率，5年生存率標(biāo)危組已提高到85%，高危組也提高到70%[4]。然而，MB預(yù)后與治療并發(fā)癥密切相關(guān)，如神經(jīng)認(rèn)知障礙、內(nèi)分泌缺陷和繼發(fā)性腫瘤等[5]。另外，嬰幼兒和有轉(zhuǎn)移、復(fù)發(fā)的患者長期生存率仍然很低[6,7]。近年來，整合基因組學(xué)研究表明，MB不是一個單一形態(tài)的實(shí)體腫瘤，在分子水平上，至少可以分出四種在生物學(xué)表現(xiàn)、臨床特征及預(yù)后方面均具有明顯差異的分子亞型[8]。國內(nèi)外學(xué)者對MB進(jìn)行了分子分型及危險分層，進(jìn)一步改善了患者的預(yù)后。2016年WHO更新了中樞神經(jīng)系統(tǒng)腫瘤的分類，新增MB四種分子分型，分別為WNT活化型、SHH活化型、Group 3型、Group 4型，SHH活化型再分為TP53突變型和野生型[2]。目前推薦采用DNA甲基化圖譜取代基因表達(dá)圖譜作為MB分子分型診斷的金標(biāo)準(zhǔn)[9-11]。伴隨研究方法的不斷更新，腫瘤內(nèi)的異質(zhì)性進(jìn)一步被識別，可將MB根據(jù)原來的研究基礎(chǔ)進(jìn)一步細(xì)分為7～12個亞型[12,13]。

一、髓母細(xì)胞瘤分子分型特點(diǎn)

(一)WNT型MB

WNT型MB起源于胚胎下菱唇祖細(xì)胞，根據(jù)在該亞群的發(fā)病機(jī)制中起重要作用的WNT信號通路命名[14,15]。此類發(fā)病人數(shù)占比最少，約占所有MB的11%，青少年多見，極少見于嬰幼兒，男女性別比例約1∶1。在組織學(xué)水平上，幾乎均為經(jīng)典型，極少部分為LC/A型[16]。該型是所有亞型中預(yù)后最好的，很少發(fā)生轉(zhuǎn)移，16歲以下的MB患者5年生存率超過95%，可能與該型缺乏完整的血腦屏障，允許高濃度的化療藥物在腫瘤內(nèi)積累有關(guān)[17]。CTNNB1基因的第3號外顯子活化突變是WNT亞型最顯著的標(biāo)志，而CTNNB1基因編碼的β-catenin蛋白是WNT信號通路重要的效應(yīng)因子，β-catenin在細(xì)胞核內(nèi)不斷聚集，通過與TCF-LEF家族轉(zhuǎn)錄因子的共同作用，進(jìn)一步激活下游靶基因，從而引起該型腫瘤的發(fā)生[7,18]。缺乏體細(xì)胞CTNNB1突變的WNT型MB常含有腫瘤抑制基因APC的突變[19]。腫瘤抑制基因APC可通過調(diào)控腺瘤性結(jié)腸息肉病 (adenomatous polyposis coli,APC)蛋白介導(dǎo)β-catenin的降解[18]。這正好可以解釋由于APC基因突變導(dǎo)致的Turcot綜合征通常具有明顯的遺傳易感性，且常合并MB的發(fā)生[20,21]。另外，比較常見的突變還包括DDX3X(36%)、SMARCA4(也稱為BRG1，19%)、CSNK2B(14%)、PIK3CA(11%)、EPHA7(8%)和TP53(14%)[9]。盡管TP53突變是SHH型MB和其他癌癥的高風(fēng)險標(biāo)記，但對于WNT型MB患者，TP53突變在生存率上沒有明顯差異[7]。細(xì)胞遺傳學(xué)上的顯著特征是6號染色體出現(xiàn)單倍體，常同時伴有CTNNB1基因突變[22]。然而這兩者并非存在于所有的WNT型MB中，臨床上常規(guī)將兩者中的任意一個陽性作為WNT型MB的判定標(biāo)準(zhǔn)，但這樣會漏診10%～15%的真正WNT型MB患者[23]。Schwalbe等[8]通過對DNA甲基化的分析研究發(fā)現(xiàn)，該型顯著的五個基因高甲基化位點(diǎn)分別為P360(ASCL2)、E76(ASCL2)、P609(ASCL2)、P49(MT1A)、E13(MT1A)和低甲基化位點(diǎn)分別為P344(HDAC7A)、P493(RAB32)、E331(DDR2)、E273(HFE)、P414(HDAC1)。有研究者用SNF(similarity network fusion)的方法進(jìn)一步鑒別出WNTa 和WNTb兩個子亞型：WNTa主要分布在兒童群體，有普遍存在的6號染色體單倍體；WNTb主要分布在成年人群體，常伴有6號染色體的二倍體[22]。

(二)SHH型MB

SHH型MB起源于小腦的顆粒神經(jīng)元前體細(xì)胞(granule neuron precursors,GNPs)，常位于一側(cè)小腦半球，同樣根據(jù)在亞群的發(fā)病機(jī)制中起重要作用的SHH信號通路命名[14,15,24]。SHH信號通路在誘導(dǎo)GNPs增殖和遷移小腦發(fā)育的過程中起重要作用[7]。該型約占所有MB的28%，好發(fā)生于嬰幼兒和成人，男女性別比近1∶1。組織學(xué)上可表現(xiàn)為四種病理的任何一種，但幾乎所有MBEN都屬于SHH 型，預(yù)后中等，5年生存率在60%～80%[16]。大部分SHH型MB的SHH信號通路相關(guān)基因均存在生殖系或體細(xì)胞突變和拷貝數(shù)改變，包括PTCH1(43%)和SUFU(10%)的失活突變或缺失、SMO的活化突變(9%)、GLI1或GLI2(9%)和MYCN(7%)的擴(kuò)增[9]。PTCH1的失活突變或缺失直接導(dǎo)致受跨膜蛋白PTCH1抑制的G蛋白偶聯(lián)受體SMO發(fā)生轉(zhuǎn)位至纖毛膜，活化下游GLI蛋白家族從其自然抑制因子SUFU釋放出來，然后進(jìn)入細(xì)胞核，轉(zhuǎn)錄激活參與小腦GNP增殖的基因，最終導(dǎo)致腫瘤形成[1,25,26]。TP53突變發(fā)生在21%的SHH型MB中，預(yù)后很差，是導(dǎo)致該型MB最重要的危險因素[27]。另外TERT(telomerase reverse transcriptase)啟動子突變約在83%的SHH型MB中發(fā)現(xiàn)，年齡分布差異明顯，98%的成人SHH型MB攜帶體細(xì)胞TERT啟動子突變，而嬰兒和兒童SHH型MB分別占13%、21%[28,29]。常見于神經(jīng)膠質(zhì)瘤的IDH1基因突變也在該亞型中被發(fā)現(xiàn)，這些突變導(dǎo)致DNA高甲基化表型與在其他IDH1/2突變型癌癥中發(fā)現(xiàn)的表型類似[23]。細(xì)胞遺傳學(xué)標(biāo)志性特征包括染色體9q和10q的缺失，這直接導(dǎo)致關(guān)鍵的腫瘤抑制基因丟失，如PTCH1(位于9q22)和SUFU(位于10q24)，它們分別編碼SHH信號的負(fù)調(diào)節(jié)因子，以及其他潛在的調(diào)控因子[30]。顯著的五個基因高甲基化位點(diǎn)分別為P1008(MSH2)、P270(CCKAR)、E79(CCKAR)、E90(DSC2)、P93(IL16)，低甲基化位點(diǎn)分別為E9(VAV1)、P317(VAV1)、E273(HFE)、P833(TGFB1)、E333(MET)[10]。Schwalbe等[13]研究發(fā)現(xiàn)可依據(jù)年齡將SHH型再分為MBSHH-Infant(<4.3 歲)和MBSHH-Child(≥4.3 歲)：MBSHH-Infant病理分型多為DN型，富含SUFU突變，預(yù)后較好，5年總生存率約為62%；MBSHH-Child病理多為LC/A型，主要表現(xiàn)為TP53、TERT突變和MYCN、GLI2的擴(kuò)增，DNA甲基化水平高，染色體9q缺失和9p獲得，5年總生存率約為58%。Robinson等[31]在研究≤5歲兒童SHH亞群MB中，發(fā)現(xiàn)了兩種不同的甲基化亞型，并命名為iSHH-Ⅰ和iSHH-Ⅱ。iSHH-Ⅰ中位年齡為2.0歲，男女比1.3∶1，富含SUFU突變、染色體2獲得，預(yù)后較差，5年無進(jìn)展生存率為27.8%；iSHH-Ⅱ中位年齡亦為2.0歲，男女比例1∶1.3，富含SMO活化突變、染色體9q缺失，預(yù)后較好，5年無進(jìn)展生存率為75.4%。Cavalli[12]等綜合聚類分析鑒別出SHHα、SHHβ、SHHγ和SHHδ四個子亞型：SHHα預(yù)后最差，TP53突變，富含MYCN、GLI2、YAP1擴(kuò)增并染色體9q、10q和17p缺失；SHHβ多見于嬰幼兒，多伴有轉(zhuǎn)移，預(yù)后較差；SHHγ病理多為MBEN，預(yù)后較好；SHHδ主要由成年人組成，富含TERT啟動子突變[12]。

(三)Group3型MB

Group3型MB真正起源尚不清楚，常位于腦干附近的第四腦室[32]。有研究顯示Trp53缺失的小腦祖細(xì)胞可以轉(zhuǎn)化為與之類似的腫瘤[33]。該亞型MB約占所有MB的27%，好發(fā)于10歲以下的兒童，成人罕見，男女性別比近2∶1。病理類型以經(jīng)典型為主，但大部分LC/A型也屬于此型，易發(fā)生轉(zhuǎn)移，臨床預(yù)后最差[16]。MYC基因高水平擴(kuò)增是該型最顯著的特征，常同時伴有非編碼RNAPVT1共擴(kuò)增，后者可以協(xié)助MYC蛋白高水平穩(wěn)定表達(dá)[9,34]。也有研究發(fā)現(xiàn)，存在PVT1的1號和3號外顯子與MYC的2號和3號外顯子會發(fā)生融合轉(zhuǎn)錄[35]。其它突變率較高的基因還包括SMARCA(9%)、KBTBD4(6%)、CTDNEP1(5%)和KMT2D(5%);此外還有MYCN(5%)和OTX2(3%)的擴(kuò)增，OTX2作為一種轉(zhuǎn)錄因子，在控制不同祖細(xì)胞分化的過程中起著重要的作用[7,9,23]。已有研究識別出原癌基因GFI1和GFI1B在大約1/3的Group3型MB會出現(xiàn)互斥的活化，導(dǎo)致體細(xì)胞基因重排[36]。循環(huán)性基因事件通路分析揭示Notch和TGF-β信號通路相關(guān)基因在此型中出現(xiàn)顯著的過度表達(dá)[23]。細(xì)胞遺傳學(xué)方面主要表現(xiàn)為染色體1q、7和17q的擴(kuò)增，以及10q、11q、16q和17p的缺失。此外還存在等臂染色體17q(isochromsome17q，i17q)，可作為Group 3亞型MB不良預(yù)后的重要標(biāo)志[37,38]。另外，一些微小RNA(如MiR-182、MiR-135b等)在Group 3型MB中可呈過表達(dá)[39]。NPR3蛋白免疫組化染色陽性能否作為Group 3的特征性標(biāo)志物有待進(jìn)一步研究確認(rèn)[1,8]。顯著的五個基因高甲基化位點(diǎn)分別為P969(WRN)、E34(FES)、E273(HFE)、P223(FES)、P93(IL1RN)，低甲基化位點(diǎn)分別為P668(BLK)、E102(ZNFN1A1)、P605(THBS2)、E268(PLA2G2A)、P226(CHI3L2)[10]。Schwalbe等[13]將Group3型分為MBGrp3-HR和MBGrp3-LR：MBGrp3-HR病理多為LCA型，富含MYC擴(kuò)增、GFI1突變、i17q，還有大量甲基化CpG位點(diǎn)，5年總生存率為37%；MBGrp3-LR病理多為經(jīng)典型，嬰幼兒居多，細(xì)胞遺傳學(xué)表現(xiàn)為多個染色體的缺失，預(yù)后相對較好，5年總生存率為69%[13]。Cavalli等[12]綜合聚類分析結(jié)果鑒別出Group3α、Group3β and Group3γ三個子亞型：Group3α分布為大部分嬰幼兒，多伴轉(zhuǎn)移，伴8q缺失，預(yù)后相對較好；Group3β轉(zhuǎn)移發(fā)生較少，GFI1和GFI1B癌基因的活化頻率更高，OTX2擴(kuò)增；Group3γ預(yù)后較差，伴8q獲得，富含i17q，MYC(8q24)拷貝數(shù)增加。

(四)Group4型MB

Group4型MB疑似起源于胚胎上菱唇前體細(xì)胞，與Group3型相似，也好發(fā)于腦干附近的第四腦室[31,40]。該型發(fā)病人數(shù)約占所有MB的34%，發(fā)病年齡高峰在5～13歲，男女性別比近2∶1，組織學(xué)以經(jīng)典型最常見[16]。預(yù)后中等和SHH型類似，介于WNT型和Group3型之間。Group4亞型最顯著的驅(qū)動事件為增強(qiáng)子劫持介導(dǎo)的PRDM6活化過表達(dá)[23]。也常見SNCAIP基因(位于5q23.2)的串聯(lián)復(fù)制[35]。PRDM6位于SNCAIP下游近600 kb的位置，且PRDM6在有SNCAIP相關(guān)的結(jié)構(gòu)變異的Group 4型中MB表達(dá)顯著提高[23]。其他的基因突變還包括KDM6A(9%)、ZMYM3(6%)、KMT2C(6%)、KBTBD4(6%)的突變，以及MYCN(6%)和OTX2的擴(kuò)增(6%)、CDK6(6%)和GFI1和(或)GFI1B過表達(dá)(5%～10%)[23]。有研究顯示，卵泡素相關(guān)蛋白5(follistatin-related protein 5,FSTL5)是Group 4亞型MB預(yù)后不良生物學(xué)標(biāo)記物[41]。大量染色體畸變在該型中被發(fā)現(xiàn)，最常見的結(jié)構(gòu)改變?yōu)閕17q，占比約80%[7]。然而Group4型MB，i17q在判斷預(yù)后方面不如在Group 3型中明顯[38]。另外還有染色體7(40%～50%)、染色體17q(>80%)的擴(kuò)增，染色體8(40%～50%)、染色體11(>30%)、染色體17p (>75%)的缺失[34]。顯著的五個基因高甲基化位點(diǎn)分別為P993(WNT10B)、E189(TRIM29)、P414(HDAC1)、E136(MMP10)、E333(MET)，低甲基化位點(diǎn)分別為P307(PIK3R1)、E79(CCKAR)、Seq48S1(HIC1)、P270(CCKAR)、P581(RAN)[10]。Schwalbe等[13]將Group4型也分為MBGrp4-HR和MBGrp4-LR：MBGrp4-HR，病理多為經(jīng)典型，多有PRDM6的擴(kuò)增；MBGrp4-LR病理多為經(jīng)典型，MYCN擴(kuò)增明顯，伴染色體7、 17q的擴(kuò)增和染色體8、11的缺失，5年總生存率約為80%。Cavalli等[12]綜合聚類分析鑒別出Group4α、Group4β和Group4γ三個子亞型：Group4α富含MYCN的擴(kuò)增，染色體8p的缺失和7q的擴(kuò)增；Group4βSNCAIP擴(kuò)增明顯，同時伴有i17q的廣泛存在；Group3γ富含CDK6的擴(kuò)增增加[12]。

二、髓母細(xì)胞瘤危險分層

目前國內(nèi)根據(jù)年齡、手術(shù)切除程度、有無轉(zhuǎn)移、病理類型將MB進(jìn)行分組。對于年齡>3歲的兒童MB，標(biāo)危的判定標(biāo)準(zhǔn)為：腫瘤完全切除或近完全切除(殘留病灶≤1.5 cm2)，無擴(kuò)散轉(zhuǎn)移；高危的判定標(biāo)準(zhǔn)為：手術(shù)次全切除(殘留病灶>1.5 cm2)；伴有轉(zhuǎn)移疾病(包括神經(jīng)影像學(xué)播散性疾病，手術(shù)14 d后腰穿或腦室腦脊液陽性細(xì)胞學(xué)證據(jù)或顱外轉(zhuǎn)移；病理組織學(xué)彌漫間變型)。對于年齡≤3歲兒童MB，標(biāo)危的判定標(biāo)準(zhǔn)為：同時符合腫瘤完全切除或近完全切除(殘留病灶≤1.5 cm2)、無擴(kuò)散轉(zhuǎn)移、病理亞型為促結(jié)締組織增生型和廣泛結(jié)節(jié)型兩項標(biāo)準(zhǔn)；除標(biāo)危外全部判定為高危[42]。2015年海德堡會議就結(jié)合分子分型重新定義兒童(3～17歲)MB危險分層達(dá)成共識。根據(jù)預(yù)后5年生存率劃分為四個組： ①低危組(>90%)：無擴(kuò)散轉(zhuǎn)移的WNT型、無擴(kuò)散轉(zhuǎn)移和伴染色體11的缺失或染色體17的獲得的Group 4型； ②標(biāo)危組(75%～90%)：無擴(kuò)散轉(zhuǎn)移、不伴TP53突變和無MYCN擴(kuò)增的SHH型，無擴(kuò)散轉(zhuǎn)移和MYC擴(kuò)增的Group 3型，無擴(kuò)散轉(zhuǎn)移和不伴染色體11的缺失的Group 4型； ③高危組(50%～75%)：伴有轉(zhuǎn)移的SHH型或Group 4型，MYCN擴(kuò)增的SHH型； ④超高危組(<50%)：伴有轉(zhuǎn)移的Group 3型，伴有TP53突變的SHH型[43]。2017年Schwalbe等[13]通過結(jié)合新的分子分型和對215例3～16歲MB患者建立生存模型分析，根據(jù)5年無進(jìn)展生存率提出新的危險分層： ①低危組(>90%)：MBWNT，沒有高危標(biāo)志的MBSHH-Child(高危標(biāo)志：伴有轉(zhuǎn)移，術(shù)后殘留病灶>1.5 cm2，大細(xì)胞型/間變型，MYCN擴(kuò)增)，沒有MYC擴(kuò)增和伴染色體13缺失的MBGrp3/Grp4； ②標(biāo)危組(75%～90%)：沒有MYC擴(kuò)增的MBGrp3-LR/Grp4-LR； ③高危組(40%～75%)：沒有MYC擴(kuò)增的MBGrp3-HR/Grp4-HR； ④超高危組(<40%)：有高危標(biāo)志的MBSHH-Child，MYC擴(kuò)增的MBGrp3。

三、小結(jié)和展望

臨床上不同的MB患者在疾病進(jìn)展及預(yù)后上存在明顯的差異，依據(jù)目前的危險分層及據(jù)此進(jìn)行的分層治療取得了一定的研究成果，但仍存在部分患者過度治療或治療不足的問題。隨著分子生物學(xué)研究的進(jìn)展，MB分子分型不斷完善，精準(zhǔn)醫(yī)學(xué)不斷進(jìn)步，結(jié)合分子分型、臨床特點(diǎn)、病理分型等因素對MB進(jìn)行更加精確的危險分層，指導(dǎo)MB患者個體化治療，可幫助患者從中受益。