生物标记物在弥漫胶质瘤中的应用

马晓菁

摘要：2016年WHO神经系统肿瘤白皮书首次推出整合了组织学表型和基因表型的中枢神经系统肿瘤分类，其中弥漫性胶质瘤整合分类的改变甚大。对胶质瘤的生物标记物的研究发现具有相似标志物改变的肿瘤具有相似生物学行为和预后。常规的分子检测内容主要有IDH突变、ATRX突变、1p/19q共缺失、EGFR扩增、PTEN等，其中以IDH为主要代表的生物标记物，对胶质瘤的分类和进展尤为关键。本文介绍以上分子标记物的研究进展和临床应用。

关键词：弥漫性胶质瘤；分子标记物；整合诊断

中图分类号：R739.4 文献标识码：A 文章编号：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

弥漫性胶质瘤是最常见的脑部肿瘤，呈浸润性生长，其中胶质母细胞瘤恶性程度最高，病情发展快，生存期短，低级别胶质瘤易转变为高级别胶质瘤。随着神经分子病理的發展，一系列对胶质瘤诊断和预后有用的生物标记物被发现，并应用于临床诊断和用药指导中，2016年WHO神经系统肿瘤白皮书首次推出整合了组织学表型和基因表型的中枢神经系统肿瘤分类，是分子病理加入神经系统肿瘤诊断中的一次进步，也是整合诊断的大趋势[1]。新版指南在哈勒姆共识整合诊断的基础上，对弥漫性胶质瘤进行基因分型的统计，基于基因表型和生物学行为，对弥漫性胶质瘤的重新分类，将所有弥漫浸润性胶质瘤包括星性细胞和少突胶质细胞来源的肿瘤归为一类，并且在二级条目上有根据相应基因分型进行分类，比如胶质母细胞瘤伴少突成分的删除和弥漫性中线胶质瘤的加入，确定染色体1p/19q联合性缺失在少突胶质瘤中的诊断意义等[1-2]。新版指南将具有相似预后标志物的弥漫性胶质瘤归为一类，具有更强的预后价值，并且为具有相似生物学和基因学特征的肿瘤提供更佳的治疗方案。

1 生物标记物介绍

指南主要推荐的分子检测内容主要有IDH、ATRX、1p/19q、EGFR扩增、PTEN缺失和新加入的H3K27M突变等。现今对胶质瘤发展进程的猜测主要倾向于祖细胞早期发生IDH突变和G-CpG岛甲基化[3]，若发生1p/19q的缺失则发展成为少突胶质瘤，若发生TP53突变和ATRX突变则分化为星形细胞瘤，随后则可能突变成为级别更高的胶质瘤[4]，在这一过程中细胞内基因状态的改变是导致疾病发生发展的主要因素，因此对生物标记物的检测对疾病的诊断和预后都非常重要。

1.1异柠檬酸脱氢酶

异柠檬酸脱氢酶（isocitrate dehydrogenase，IDH）是三羧酸循环中的一种关键性限速酶，催化异柠檬酸（isocitric acid）氧化脱羧生成α-酮戊二酸（α-KG）及CO2，为细胞新陈代谢提供能量和生物合成的前体物质。IDH基因家族有三种异构酶（IDH1，IDH2和IDH3）。IDH1和IDH2的突变在原发性GBM中发生率很低，与10号染色体缺失和EGFR扩增呈负相关；但是在继发性GBM和WHOⅡ级、Ⅲ级胶质瘤中发生率很高，并与TP53突变、染色体1p/19q杂合性缺失呈正相关[5，6]。新版指南将IDH是否突变作为胶质瘤分类的一项重要依据，对弥漫性胶质瘤的分类和预后有显著的指导作用，根据多家机构对多例脑胶质瘤的统计发现，发生IDH突变的患者无进展生存期和总生存期更久，对间变少突胶质瘤和胶质母细胞瘤有很强的预测价值，并且可以作为鉴定胶质增生和胶质瘤的因素之一。

IDH1（R132H）突变占IDH总突变的90%以上，它是由IDH1基因第395位的鸟嘌呤突变为腺嘌呤（CGT-CAT），进而导致编码蛋白中第132位精氨酸（R）被组氨酸（H）取代所造成[7]，此外，还有IDH1（R132S）、IDH2（R172K）等。由于IDH在细胞内含量非常丰富，IHC显示阳性的结果可信程度较高，对阴性的病例新版指南推荐使用测序技术来确认IDH状态。

1.2 ATRX

ATRX（α地中海贫血/智力迟缓综合征X染色体相关基因，α-thalassemia/mental retardation syndrome X-linked）基因产物ATRX蛋白是DNA 解螺旋酶和染色质重塑蛋白，属于SNF2蛋白家族，最早在胰腺肿瘤中发现。ATRX参与H3.3-ATRX-DAXX信号通路，与组蛋白伴侣蛋白DAXX（death-associated protein 6）形成复合物，促进组蛋白H3.3单体掺入染色质，维持染色体稳定[8]。有研究发现，胶质瘤中ATRX突变与端粒替代延长机制（alternative lengthening of telomeres，ALT）有关因而参与肿瘤的发生发展[9]。现已有商品化的多克隆抗体，有研究发现该基因突变与蛋白缺失联系紧密，因此免疫组化的结果可靠。在低级别胶质瘤中ATRX缺失通常与IDH突变联合发生，与1p/19q共缺失拮抗发生。星形细胞瘤中ATRX突变提示预后良好，根据统计学分析，ATRX常发生在星形细胞瘤，因此可以作为鉴别星形和少突的一个特异性指标[10]。

1.3染色体1p/19q共缺失

染色体1p/19q共缺失（1p/19q co-deletion）是指1号染色体短臂和19号染色体长臂同时缺失，主要因为1p/19q两条染色体的不平衡转位导致的染色体缺失，继而引起抑癌基因CIC和FUBP1发生突变而缺失，导致肿瘤的发生[11]。最早发现于少突胶质细胞瘤样本中，现今发现少突胶质细胞瘤中发生率很高，可作为少突胶质细胞瘤的分子特征，被新版指南作为确诊少突胶质瘤的必须指标。存在1p/19q共缺失的少突胶质细胞瘤生长速度较慢，并对化疗敏感，用替莫唑胺或单纯放疗治疗1p/9q联合性缺失的少突胶质细胞瘤的患者均会延长无进展生存期[12]。FISH法可用于检测1p/19q联合性缺失，也常有仅发生1p或19q缺失和1p和/或19q多倍体的病例，前者常发在间变星性细胞瘤后者预后常不佳。

1.4表皮生长因子受体

表皮生长因子受体（epidermal growth factor receptor，EGFR）基因定位于染色体7p12，编码一种跨膜酪氨酸激酶受体。EGFR与相应配体结合后使酪氨酸激酶磷酸化，进一步激活胞内下游信号通路，促进肿瘤细胞的增殖、粘附、新生血管形成等[13]。EGFR扩增在脑胶质瘤中有很高的发生率，并常常伴随编码蛋白的过表达。由于小细胞胶质母细胞瘤中EGFR扩增很普遍，以可作为判定肿瘤级别的一个备选指标[14]。有EGFR扩增的大于60岁的GBM患者预后差。EGFR基因扩增可以用FISH检测，阳性结果有两种形式，一种是EGFR的扩增，一般呈团簇状，另一种是7p gain，呈7号染色体多倍体。另外，存在EGFR扩增的肿瘤可以伴发其他EGFR基因的改变，最常见的是外显子2-7框内缺失形成的EGFRvⅢ重排，进而成为截断体蛋白，激活下游信号转导通路改变细胞正常生理活动。

1.5磷酸酯酶与张力蛋白同源物

磷酸酯酶与张力蛋白同源物（phosphatase and tensin homolog，PTEN），定位于染色体10q23.3，是迄今发现的第一个具有双特异磷酸酶活性的抑癌基因，蛋白质酪氨酸磷酸酶（protein tyrosine phosphatases，PTP）基因家族成員，其编码产物为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位羟基去磷酸化从而实现P13K/Akt信号通路的负性调节，抑制细胞增殖和促进细胞凋亡[15]。PTEN是众多肿瘤预后的评价指标，在多种人类恶性肿瘤中均有不同程度的变异失活，在33%～50%多形性胶质母细胞瘤中存在PTEN突变，且表示更差的预后[16]。常用FISH检测，结果一般为两种，一种是PTEN的缺失，荧光信号呈一红两绿，是胶质母细胞瘤预后指标之一；另一种是10q loss，荧光信号呈一红一绿，多发生在间变星性细胞瘤。

1.6 O（6）-甲基鸟嘌呤-DNA

甲基转移酶（MGMT）基因位于染色体10q26，编码一种广泛存在的DNA修复酶，可以保护正常细胞免受烷化剂的致癌作用损伤[17]。MGMT启动子甲基化作为一个作用显著并且独立于其他诊疗因素的长期生存预测指标，与烷化剂的疗效有关，MGMT启动子甲基化状态决定MGMT的表达水平，当MGMT启动子甲基化时，MGMT失活，DNA修复受阻，烷化剂的疗效体提高。放化疗后的胶质母细胞瘤患者中，MGMT启动子高甲基化患者的无进展生存期和总体生存期都较长[18]。染色体1p/19q共缺失的少突胶质瘤患者也常发生到MGMT启动子甲基化，弥漫星形细胞瘤和胶质母细胞瘤中MGMT启动子高甲基化常与TP53同时发生[19]。由于甲基化特异性PCR临床检测困难，常用免疫组化法进行常规检测，但要注意截断值与假阳性的判读。

2 整合诊断意义

法国一文献对该地区的1045例患者按新版指南重新划分后发现，新版指南对PFS和OS更有预后价值，并且对其中某些类型分型有更为明确的预后指导意义，比如间变星形（IDH wild type，7p gain， 10q loss）的PFS更短，间变少突（IDH mutant，1p/19q co-deleted）较胶质母细胞瘤（IDH mutant， 1p/19q intact）生存期更短等[20]。伴少突胶质成分的胶质母细胞瘤在新版指南中被删去，相应患者根据其分子特征可被诊断为间变少突胶质瘤和胶质母细胞瘤，并通过坏死程度来定义分级。对过往诊断为伴少突胶质成分的胶质母细胞瘤的病例进行染色体1p/19q共缺失等分子检测后进行重新分型，结果表明新分型更有临床诊疗规律和预后意义。

在新版指南发布以后，对脑胶质瘤的诊断分型对分子检测的更为倚重，分子检测也能更好的帮助诊断和预后。典型星形细胞瘤常发生IDH突变和P53和ATRX基因突变，而少突胶质瘤的特征性分子表型是1p/19q联合性缺失，大多数原发胶质母细胞瘤IDH野生型但往往发生EGFR扩增和PTEN缺失，而IDH突变的胶质母细胞瘤则发生ATRX突变。基于分子检测的新版指南更符合循证医学的发展，对疾病诊断更有指导意义，对患者预后有更好的预测价值，虽然和传统分级上有矛盾，并且对某几类特殊胶质瘤的定义也未完全清晰，但是该指南是承前启后的一次改革，首次将分子检测内容加入诊断，说明生物标记物检测在今后脑胶质瘤发展中的重要地位。