脊髓星形細胞瘤研究進展*

龐 波 王永志 柴睿超**

（1）首都醫(yī)科大學，北京市神經(jīng)外科研究所分子神經(jīng)病理室，北京 100070；2）首都醫(yī)科大學附屬北京天壇醫(yī)院，北京 100070）

1 脊髓星形細胞瘤臨床特征及病理分型

脊髓星形細胞瘤為髓內原發(fā)性腫瘤，約占髓內腫瘤的1/3，占中樞神經(jīng)系統(tǒng)腫瘤的2%~4%，發(fā)病率低于0.1/10萬人/年；平均發(fā)病年齡為35歲，男性略高于女性［1-4］。脊髓星形細胞瘤的臨床表現(xiàn)在很大程度上取決于腫瘤的發(fā)生位置和生長情況［5］，頸段和胸段多見，腰段較少，患者多以彌漫性非特異性軸性疼痛為始發(fā)癥狀，包括背痛、神經(jīng)根痛和中樞痛等。其他常見的發(fā)病癥狀是緩慢進展的運動或感覺缺陷，膀胱或胃腸功能障礙發(fā)生的頻率較低，通常在癥狀發(fā)展的晚期出現(xiàn)［6-7］。較低級別腫瘤經(jīng)手術切除可長期生存，但高級別脊髓星形細胞瘤預后極差，平均生存期約20.2個月［8］。根據(jù)現(xiàn)有臨床隊列研究，對于較低級別腫瘤，手術切除程度是最顯著的預后因素，完全切除可獲得較好局部控制［9-10］。高級別脊髓星形細胞瘤局部浸潤嚴重，手術無法完全切除，對于這些腫瘤，積極的手術切除可能并不能使患者生存獲益［11］。此外，根據(jù)世界衛(wèi)生組織（WHO）（CNS2016）分型，本團隊構建的包含外周血炎癥指標的預后預測模型還發(fā)現(xiàn)，Ki-67＜10%和切除范圍≥90%與WHO II/III級脊髓星形細胞瘤患者更好的預后獨立相關，而中性粒細胞與淋巴細胞比率（NLR）≤3.65和麥考密克評分（MMS）≤3分與WHO IV級腫瘤患者的生存期有獨立相關性［10］。

2007年WHO根據(jù)組織學病理特征將星形細胞瘤分為4個等級：Ⅰ級多為毛細胞星形細胞瘤，或毛黏樣星形細胞瘤，腫瘤邊界清楚，無侵襲性，多見于兒童和青少年，預后最佳，10年生存率高達96%；Ⅱ級為星形細胞瘤，多呈彌漫性生長，容易侵犯周圍組織；Ⅲ級為間變性星形細胞瘤，惡性度較高，腫瘤進展較快；Ⅳ級為膠質母細胞瘤，惡性度最高，預后最差［12］。2016年WHO分類將分子病理信息加入到膠質瘤的病理分型中。H3F3A或HISTIH3B/C中H3 K27M突變的彌漫性中線膠質瘤被認為是一種新的實體，即H3 K27M突變彌漫中線膠質瘤，不管其他組織學特征如何，這個新實體被歸類為IV級膠質瘤，包括丘腦、腦橋和脊髓等部位腫瘤［13］。2021年WHO中樞神經(jīng)系統(tǒng)腫瘤分類根據(jù)IDH、MYB/MYBL1、H3K27、H3G34等分子指標變異類型，將星形細胞瘤分為：成人型彌漫性膠質瘤（星形細胞瘤，IDH突變型；膠質母細胞瘤，IDH野生型）、兒童型彌漫性低級別膠質瘤（彌漫性星形細胞瘤，MYB/MYBL1變異型；彌漫性低級別膠質瘤，MAPK通路變異型）、兒童型彌漫性高級別膠質瘤（彌漫性中線膠質瘤，H3 K27變異型；彌漫性半球膠質瘤，H3G4突變型；彌漫性兒童高級別膠質瘤，H3野生和IDH野生型）［14］。但上述的分類主要依據(jù)腦腫瘤的研究進展，除攜帶H3 K27M突變的脊髓星形細胞瘤可明確診斷為兒童型彌漫性高級別膠質瘤（彌漫性中線膠質瘤，H3 K27變異型外），其余脊髓星形細胞瘤的診斷還有待進一步研究明確。根據(jù)目前有限的證據(jù)顯示，脊髓膠質瘤有著獨特的分子病理特征，脊髓星形細胞瘤IDH突變型幾乎沒有報道［4，15］，且H3 K27M突變發(fā)生率遠低于彌漫內生性腦干膠質瘤（脊髓星形細胞瘤42.1%vs.彌漫內生性腦干膠質瘤80%）［16-17］。

綜上所述、與彌漫腦膠質瘤相比，脊髓星形細胞瘤因其發(fā)生部位不同，有著獨特的臨床病理特征，且在分子遺傳表型方面有較大差異（表1）。脊髓星形細胞瘤在疾病診斷治療方面也不同于彌漫腦膠質瘤，仍需進一步探究。此外，從WHO神經(jīng)系統(tǒng)腫瘤分類的更新中不難看出，分子遺傳學的發(fā)展正在改變人們對腫瘤的認識，分子病理在指導腫瘤診斷、治療以及基礎實驗研究中發(fā)揮著越來越重要的作用，分子病理研究可能是進一步理解脊髓膠質瘤的有效突破口。

Table 1 Summary of differences between spinal cord astrocytoma and diffuse glioma表1脊髓星形細胞瘤與彌漫腦膠質瘤差異性總結

2 脊髓星形細胞瘤的診斷與治療

脊髓星形細胞瘤的術前診斷主要依賴于核磁共振，磁共振成像（MRI）顯示星形細胞瘤不均勻增強，通常有不對稱性，輕微偏離中心位置，T1加權像通常呈低或等信號，T2加權像通常為高信號［18］。然而，僅憑MRI很難將星形細胞瘤和一些非典型表現(xiàn)髓內腫瘤以及脊髓炎性疾病區(qū)分開來，組織活檢仍然是診斷金標準［19］。近年來，液體活檢技術的發(fā)展為腫瘤檢測提供了新的思路，腦脊液ctDNA檢測可用于脊髓星形細胞瘤術前檢測及術后檢測，未來可能廣泛應用于臨床［20-21］。

目前脊髓星形細胞瘤沒有專門治療指南，臨床上以手術治療為主導。根據(jù)國家綜合癌癥網(wǎng)絡（NCCN）指南，高級別膠質瘤術后需輔以標準化放療與化療，然而，脊髓星形細胞瘤放化療效果并不確切，根據(jù)一項臨床病例分析，無論是低級別還是高級別脊髓星形細胞瘤，替莫唑胺化療和放療對總生存期（OS）均無顯著影響［8］。因此，腦膠質瘤的治療可能并不適合脊髓膠質瘤，制定一系列規(guī)范的脊髓膠質瘤治療方案以及開展更有效的治療方法才可能使脊髓膠質瘤患者獲得有效治療。

3 脊髓星形細胞瘤的治療進展

3.1 分子靶向藥物

靶向藥物是針對腫瘤特異性分子和基因開發(fā)的，它能夠結合腫瘤細胞或組織特有的異常靶點，阻斷某一特定通路，從而殺滅腫瘤細胞或阻止其生長。相比傳統(tǒng)細胞毒性化療藥，具有特異性強、敏感性高、毒副作用小等優(yōu)點［22］。分子靶向藥的應用在多種腫瘤治療中取得重大進展。雌激素受體（ER）靶向藥和人表皮生長因子受體2（HER2）靶向藥是ER陽性和HER2陽性乳腺癌的主要治療手段［23］；酪氨酸激酶抑制劑（TKI）的出現(xiàn)改變了慢性粒細胞白血病的治療，成為其一線治療方案［24］；表皮生長因子受體（EGFR）靶向藥已廣泛應用于非小細胞肺癌［25］；血管內皮生長因子（VEGF）靶向藥在晚期結直腸癌治療中效果顯著［26］。

靶向藥物在脊髓星形細胞瘤治療的研究也有報道。Noorani等［27］通過條件突變小鼠EGFR基因啟動腦和脊髓膠質瘤的發(fā)生，并在體內外實驗中證實EGFR靶向藥對EGFR擴增腦脊髓膠質瘤的抑制作用。Chamberlain等［28］通過一個6名患者的回顧性研究隊列發(fā)現(xiàn)，在手術切除、放療和替莫唑胺治療后仍表現(xiàn)出持續(xù)進展的脊髓膠質瘤中，貝伐珠單抗（VEGF靶向藥）的使用具有姑息性影響。Balasubramanian等［29］發(fā)現(xiàn)，BRAF和MEK酪氨酸激酶抑制劑在一例BRAF V600E突變的低級別脊髓星形細胞瘤患者的治療中有較好反應。對于伴有H3 K27M突變的脊髓星形細胞瘤，去甲基化酶抑制劑成為一種治療可能，HDAC及EZH2抑制劑在腦干膠質瘤異種移植模型中有良好的效果［30-32］。

分子靶向藥在廣泛應用中也很快暴露出來一些問題。一方面，由于腫瘤異質性的存在，靶向藥物往往需多藥聯(lián)用，或與傳統(tǒng)藥物聯(lián)用，增加患者藥物代謝負擔；另一方面，多種靶向藥在治療過程中很快產生腫瘤耐藥反應，甚至發(fā)生惡性進展。

3.2 免疫治療

正常情況下，人體免疫系統(tǒng)可及時識別并清除腫瘤細胞維持機體健康，但腫瘤在發(fā)生過程中可以通過多種途徑使人體免疫系統(tǒng)受到抑制，從而在抗腫瘤免疫應答的各階段得以幸存，甚至促進腫瘤的發(fā)生［32-33］。腫瘤免疫治療的重點在于激活免疫系統(tǒng)，促進自體免疫細胞對腫瘤的清除作用，恢復機體正常的免疫應答。隨著對免疫逃逸機制的深入了解，各種免疫療法應用于腫瘤治療研究，包括細胞因子療法、免疫檢查點抑制劑、細胞免疫療法、腫瘤新抗原疫苗等。

雖然免疫療法已廣泛應用于中樞神經(jīng)系統(tǒng)腫瘤，但由于生長環(huán)境及分子遺傳學的不同，脊髓膠質瘤的免疫療法很少報道，但是嵌合抗原受體T細胞（CAR-T）免疫療法在彌漫中線膠質瘤（DMG）的成功為脊髓星形細胞瘤的免疫治療提供了臨床基礎。2018年美國斯坦福大學Mount等［34］首次報道了伴H3 K27M突變彌漫中線膠質瘤的抗GD2 CAR-T細胞免疫療法。該團隊發(fā)現(xiàn)，在患者來源的H3 K27M突變的膠質瘤細胞培養(yǎng)物表現(xiàn)出均勻的、高表達的二醛基膠質苷GD2?？笹D2 CAR-T細胞在體外表現(xiàn)出強大的抗原依賴性細胞因子生成和對DMG細胞的殺傷，在5個獨立的患者衍生的H3 K27M DMG原位異種移植模型中（包括1例脊髓彌漫中線膠質瘤），全身給予GD2靶向的CAR T細胞可以有效清除移植的腫瘤。2022年該團隊在《自然》（Nature）雜志報道了抗GD2 CAR-T細胞的Ⅰ期臨床試驗效果，經(jīng)CAR-T細胞免疫治療4名患者中有3名表現(xiàn)出臨床和影像學的改善，其中包括1例脊髓星形細胞瘤［35］。

除了CAR-T細胞治療外，治療性疫苗的使用在免疫治療文獻中也引起了相當大的關注。Ochs等［36］發(fā)現(xiàn)，H3組蛋白K27M突變體的多肽疫苗能夠在一個主要組織相容性復合體（MHC）人類化的小鼠模型中誘導有效的、突變特異性的、細胞毒性T細胞介導的免疫反應，為H3 K27M新抗原疫苗臨床試驗的開展提供了實驗基礎。

雖然免疫療法在膠質瘤的治療中已表現(xiàn)出巨大潛力，但多數(shù)治療靶點主要發(fā)生在顱內，由于腫瘤微環(huán)境的不同，可能并不適用于脊髓星形細胞瘤。當前關于伴H3 K27M突變彌漫中線膠質瘤的免疫治療研究主要在彌漫腦干膠質瘤開展，應用于脊髓膠質瘤還需考慮可行性、有效性、安全性等眾多問題。

3.3 基于干細胞的基因導向酶前藥療法

使用基因工程神經(jīng)干細胞（NSCs）治療星形細胞瘤是膠質瘤治療的另一種可行方法［37］。神經(jīng)干細胞的腫瘤趨向性使其成為一種局部傳遞抗癌基因和藥物的強大載體［38］。Ropper等［39］根據(jù)神經(jīng)干細胞治療顱內膠質瘤的經(jīng)驗，運用基因工程技術將hNSCs設計成只表達胞嘧啶脫氨酶基因和胸苷激酶雙基因，將良性的5-氟胞嘧啶和更昔洛韋分別轉化為瘤細胞5-氟尿嘧啶和更昔洛韋-3磷酸。在大鼠脊髓膠質瘤模型進行工程化干細胞治療，明顯延長脊髓星形細胞瘤大鼠生存期，自主神經(jīng)功能明顯改善，腫瘤生長速度降低。

4 脊髓星形細胞瘤研究面臨的挑戰(zhàn)

雖然多種治療手段已應用于膠質瘤的臨床治療，但新興療法應用于脊髓星形細胞瘤還面臨諸多困難。脊髓星形細胞瘤發(fā)生于椎管內髓內，此處解剖結構脆弱，高級別腫瘤沿脊髓浸潤性生長。以目前的手術技術，在使患者不出現(xiàn)神經(jīng)功能損傷的情況下腫瘤很難達到全切除，術后的放化療以及其他綜合治療是至關重要的。

實驗模型的缺乏嚴重制約了脊髓膠質瘤的研究進展，目前脊髓星形細胞瘤治療實驗多依賴于顱內腫瘤模型，然而由于腫瘤分子遺傳背景以及腫瘤微環(huán)境的不同，顱內腫瘤模型并不能反映脊髓星形細胞瘤的治療效果。Hsu等［40］通過直接將膠質瘤或膠質母細胞瘤多形性神經(jīng)球細胞注射到大鼠中下段脊髓水平，可再生髓內生長的膠質瘤。Ropper等［39］改進上述方法，將G55或U87人星形細胞瘤細胞注射于C6大鼠髓內，并在實驗中檢測了腫瘤生長及脊髓損傷造成的大鼠自主神經(jīng)功能障礙。該實驗方法模擬了髓內腫瘤生長方式，再現(xiàn)了星形細胞瘤脊髓浸潤的過程，但實驗模型中注射腫瘤細胞均來源于腦膠質瘤，無法模擬具有脊髓星形細胞瘤分子遺傳學特征的腫瘤對治療的敏感性。Noorani等［27］通過基因工程小鼠條件突變EGFR使小鼠發(fā)生脊髓膠質瘤。該方法使小鼠自發(fā)成瘤，為靶向治療提供了良好的實驗模型，但是經(jīng)該基因工程改造的小鼠仍與人來源脊髓星形細胞瘤的分子遺傳學改變有較大區(qū)別，該模型不能客觀反映脊髓星形細胞瘤對藥物的響應。Mount等［34］將患者來源脊髓星形細胞瘤細胞SU-pSCG1原位注射于NSG小鼠脊髓髓質作為治療模型，該模型在免疫缺陷鼠上較好模擬了人脊髓星形細胞瘤的生長。然而該操作十分困難，無論是患者來源脊髓星形細胞瘤細胞獲取，還是腫瘤細胞原位注射，都需專業(yè)操作，且失敗率較高，推廣研究較難。綜合考量腫瘤學動物和細胞實驗模型，脊髓星形細胞瘤因較低的發(fā)病率和較難獲得病理樣本，患者來源原代細胞PDCs（patientderived tumor cells）以 及 小 鼠PDX（patientderived tumor tissue xenografts）模型都較難構建成功（表2）。

Table 2 Experimental animal and cell models of spinal cord astrocytoma表2脊髓星形細胞瘤動物細胞實驗模型

續(xù)表2

此外，新藥及新療法應用于脊髓星形細胞瘤的安全性需要更全面的考量，脊髓做作為人體重要解剖結構，一旦發(fā)生意外患者生存質量將顯著降低。血-腦脊液屏障的存在也阻礙了很多藥物的遞送，對藥物研發(fā)構成困難。

5 小 結

綜上，脊髓星形細胞瘤是一種髓內罕見惡性腫瘤，因其發(fā)病率低，長期以來未能引起國內外學者關注，然而，其高致殘率及致死率給患者及家庭帶來極大負擔，脊髓星形細胞瘤患者的有效治療是亟需解決的臨床問題。近年來，隨著分子病理的發(fā)展，脊髓星形細胞瘤的研究也取得一些成果，但由于脊髓星形細胞瘤臨床病理樣本的缺乏，現(xiàn)階段得出的結論都局限于少數(shù)病例研究，無法進行大樣本驗證，結論尚不可靠。未來脊髓星形細胞瘤的研究中，實驗模型的建立尤為重要，合理的細胞模型及動物模型可提供更全面的臨床前證據(jù)，極大推進臨床轉化治療進程。同時，分子靶向治療、免疫治療、干細胞基因治療以及電場治療等多種治療手段也應在脊髓星形細胞瘤積極開展，希望之后的新技術、新療法能盡快應用于脊髓星形細胞瘤，實現(xiàn)脊髓星形細胞瘤有效治療，使患者獲益。