脑胶质瘤精准治疗相关分子生物学标志物及信号通路的研究进展

李 斌，朱海波，宋贵东，李储忠，张亚卓，赵 澎

（1首都医科大学附属北京天坛医院神经外科，2北京市神经外科研究所，北京100050）

0 引言

胶质瘤是中枢神经系统最常见的原发脑肿瘤，多呈恶性，大多数患者预后不良，是目前神经系统肿瘤领域内的研究难点和热点。传统上，胶质瘤主要通过形态学进行分类与分级。近年来，由于精准医疗的迅速发展，不同学科领域交叉融合，国内外对于胶质瘤发生、发展所涉及的分子机制的研究越来越广泛和深入。这有助于对不同分型、不同部位、不同级别的脑胶质瘤患者进行个体化精准治疗，提高患者的预后，达到最佳的治疗效果［1］。脑胶质瘤的分子标志物及所涉及的信号通路有很多，如：异柠檬酸脱氢酶（isocitrate dehydrogenase， IDH）突变、O6-甲基鸟嘌呤DNA甲基转移酶（O6-methylguanine DNA-transferase，MGMT）启动子甲基化、染色体1p／19q缺失、表皮生长因子受体（epidermal growth factor receptor，EGFR）扩增、端粒酶逆转录酶（telomerase reverse transeriptase， TERT）基因启动子（TERTp）突变、H3F3A突变、Notch通路、miRNAs等。经研究，这些标志物及信号转导通路等参与了胶质瘤的发生、发展，对胶质瘤的增殖、转移、侵袭等具有明显影响，可作为临床脑胶质瘤潜在的分子治疗靶点。

虽然针对胶质瘤精准治疗国内外的研究有很多，但大多数研究只涉及到了某几个分子标志物或信号通路，而胶质瘤发生、发展所涉及的分子机制不可能是单一的，所以有必要对目前所研究的分子机制进行综合分析，这不仅有助于进一步全面了解胶质瘤的分子生物学特征，而且更有利于胶质瘤的精准治疗，对临床应用具有深远的意义。

1 EGFR相关研究

EGFR广泛分布于哺乳动物上皮细胞、成纤维细胞、胶质细胞、角质细胞等细胞表面，EGFR信号通路对细胞的生长、增殖和分化等生理过程发挥着重要的作用。研究［2］表明在许多实体肿瘤中存在EGFR的高表达或异常表达。EGFR与肿瘤细胞的增殖、血管生成、肿瘤侵袭、转移及细胞凋亡的抑制有关，所涉及的机制有很多，而且研究发现在胶质瘤标本中有很多分子标志物影响EGFR的表达，从而对胶质瘤细胞的生物学行为产生影响。如CRNDE的异常表达可通过影响EGFR的表达来调节胶质瘤细胞的活性［3］。而表皮生长因子样结构域7（epidermalgrowth factorlike domain-containingprotein 7， EGFL7）作为 EGFR的一种细胞间信号信使在胶质瘤中起着致癌作用［4］。同时，很多学者将EGFR作为胶质瘤的治疗靶点进行研究［5］。 此外，有研究［6］发现 EGFR 抑制剂可提高高级别脑胶质瘤对放疗的敏感性。EGFR影响胶质瘤生物学行为具体机制的最新研究主要有：EGFR／c-myc轴、EGFR-MMP-2反馈回路、mir-373／EGFR轴等。

1.1 EGFR／c-myc轴c-myc基因是 myc基因家族的重要成员之一，c-myc基因是一种可使细胞无限增殖，促进细胞分裂的基因，与多种肿瘤发生、发展有关。相关研究［7］表明，c-myc在糖酵解中起重要作用，c-Myc转录抑制 IDH1-AS1，而IDH1-AS1的沉默促进肿瘤细胞增殖和转移。研究［8］发现，EGFR／cmyc轴在胶质瘤中通过表观遗传沉默miR-524来调节TGFβ／Hippo／Notch途径。该研究建立了 EGFR／EGFRvIII-miR-524相互抑制环模型，并证实miR-524可能是胶质瘤中的一种生物学标记物。这有助于我们进一步研究胶质瘤发展过程的分子机制。

1.2 EGFR-MMP-2反馈回路基质金属蛋白酶（matrix metalloproteinase，MMP）家族参与细胞外基质（extracellular matrix，ECM）的破坏，在正常的生理过程如胚胎发育、繁殖、组织重塑，以及在某些疾病过程中如关节炎和肿瘤转移中发挥作用。有研究［9］表明，Migfilin蛋白通过 EGFR介导的磷脂酶 C-γ和STAT3蛋白信号通路促进人类胶质瘤的迁移和侵袭。Migfilin存在于人脑胶质瘤中，通过EGFR途径增强肿瘤细胞的运动能力。研究人员［10］发现，Migfilin诱导的EGFR磷酸化可被MMP-2抑制剂（GM6001）或siRNA大大降低，而Migfilin诱导的MMP-2活化也可被EGFR抑制剂（AG1478）或siRNA阻断。这些结果表明Migfilin通过驱动EGFR-MMP-2反馈回路是增强胶质瘤细胞运动的关键调节剂，并且可以被认为是脑胶质瘤潜在的治疗靶点。

1.3 MiR-373／EGFR 轴有研究［11］表明，长链非编码RNA HOXA-AS2可通过MiR-373／EGFR轴调节恶性脑胶质瘤的生物学行为和血管生成拟态的形成。该研究发现HOXA-AS2在脑胶质瘤样本和胶质瘤细胞中表达上调，且与血管生成拟态（vasculogenic mimicry，VM）呈正相关。敲低 HOXA-AS2会减弱胶质瘤细胞的活力、迁移、侵袭和VM形成，并抑制血管内皮细胞钙黏蛋白（VE-cadherin）的表达，同时抑制MMP-2和MMP-9的活性。在恶性胶质母细胞瘤样本和细胞系中，miR-373被抑制，而 HOXA-AS2与miR-373结合并负调节其表达。以 miR-373为靶点的EGFR能够上调VE-cadherin的表达水平和MMP-2、MMP-9的活性。因此，敲低HOXA-AS2结合miR-373过表达可达到最佳的肿瘤抑制效果以及产生最低的体内VM密度。

2 IDH突变

IDH是三羧酸循环的限速酶，在能量代谢、氨基酸和维生素合成中扮演重要角色。近年来，在脑胶质瘤的研究中发现IDH突变对脑胶质瘤的发生和发展均有影响。Berghoff教授团队［12］发现IDH突变会影响弥漫性胶质瘤的免疫肿瘤微环境，IDH突变型神经胶质瘤比IDH野生型具有更显著的TIL浸润和更高的PD-L1表达。从机制上讲，这可能是由于PD-L1基因启动子甲基化水平的不同。这给我们对脑胶质瘤的免疫调节治疗带来了新思路。

2.1 IDH突变与TERTp突变TERT是细胞内一种与癌变密切相关的逆转录酶，有研究［13］表明，TERTp突变与IDH突变相互作用，影响胶质瘤患者的预后。该研究证实，在WHOⅡ和Ⅲ级肿瘤中，相同分级的胶质瘤和相同的IDH突变状态下，TERTp突变对胶质瘤患者的预后有明显影响。Eckel-Passow教授团队［14］基于肿瘤中 1p／19q、IDH 和 TERTp 突变，根据3种肿瘤标志物将胶质瘤分成五个组。这些组的患者具有不同的发病年龄和总生存期，这意味着它们具有不同的发病机制。相关研究［15］表明，在原发性、复发性胶质瘤中，1p／19q、IDH 和 TERTp突变比WHO分级系统稳定得多，并且这些指标可作为神经胶质瘤分类中组织病理学标准的重要辅助。

3 Notch信号通路

Notch基因编码一类高度保守的细胞表面受体，它们调节多种生物细胞的发育。Notch信号影响细胞正常形态发生的多个过程，包括细胞分化、凋亡、增殖等。有研究［16］验证，Notch1在胶质母细胞瘤中明显活化，并通过NF-κB（p65）途径促进胶质瘤细胞存活。这一发现有助于将围绕Notch1的靶向治疗方案推向临床试验。

3.1 Notch信号通路抑制剂国内外很多学者针对Notch信号通路抑制剂进行了很多研究。有研究［17］发现，γ-分泌酶抑制剂RO4929097通过抑制Notch通路，具有抗肿瘤血管生成的作用，同时RO4929097联合替莫唑胺化疗及放疗可使胶质瘤细胞增殖及肿瘤血管生成显著降低。Taylor教授团队［18］发现，弥漫内生型脑桥胶质瘤（diffuse intrinsic pontine glioma，DIPG）表达高水平的Notch受体、配体和下游效应物，而γ-分泌酶抑制剂MRK003可通过抑制Notch效应分子，抑制DIPG细胞增长，并诱导细胞凋亡。胶质瘤干细胞（glioma stem cells，GSCs）在胶质瘤的发生、发展过程中起着至关重要的作用，这表明GSCs是潜在的治疗靶点。有研究［19］通过验证33种胶质瘤干细胞株中126种蛋白质的表达，发现一部分新的蛋白质靶标，推测这些蛋白质可用于胶质母细胞瘤（glioblastoma，GBM）的靶向治疗。而 Notch信号通路对 GSCs的功能起着关键作用，这意味着抑制Notch通路可能是GSCs靶向治疗的有效策略。相关研究［20］发现，天然化合物 Alpinetin可以抑制 GSCs的增殖和侵袭，并诱导GSCs的凋亡。免疫印迹分析和萤光素酶测定显示Notch信号被Alpinetin抑制，并且在动物模型中进一步证实了Alpinetin的抗肿瘤活性。

4 MiRNA研究

MiRNAs是可以担任抑癌基因或癌基因，与肿瘤的恶性进展有着密切的联系。研究［21］发现，miRNA-320a可抑制神经胶质瘤细胞的侵袭和迁移。在该研究中发现胶质瘤患者的miRNA-320a水平显著降低，并且miRNA-320a表达水平升高与预后有关。这提示miRNA-320a可以作为胶质瘤手术和治疗策略的有效治疗靶标。除了miRNA-320a，miRNA-320c的下调也会促进肿瘤生长和转移，并可预测脑胶质瘤的不良预后［22］。

同时有研究［23］发现 miRNA-451可通过下调葡萄糖转运蛋白1来抑制神经胶质瘤细胞的增殖和侵袭。此外，有研究［24］表明miRNA-485-5p也是胶质瘤肿瘤发生的抑制因子。MiRNA除了抑制胶质瘤的增殖和侵袭，也可促进胶质瘤细胞的凋亡，如miR-98通过抑制IKBKE／NF-κB通路促进神经胶质瘤细胞的细胞凋亡［25］。除了miRNA对胶质瘤具有抑制效果，有研究［26］还发现，RNA干扰可逆转人脑胶质瘤多耐药性，从而提高某些药物对胶质瘤的治疗效果。相关研究［27］证实，通过特殊材质包裹的MDR1 siRNA靶向转染胶质母细胞瘤细胞系后，MDR1在RNA和蛋白水平的表达都下降，增加了对体外化疗的敏感性。

5 分子标志物在临床中的应用

虽然对脑胶质瘤分子标志物及信号通路的研究多数仍处在体外实验验证阶段，但有一些分子标志物已经应用于脑胶质瘤的临床诊治中。2016年世界卫生组织更新了胶质瘤的分类依据，新的脑胶质瘤分类考虑了IDH突变、1p／19p突变和 TERTp突变等［28］。EGFR是胶质瘤合理的治疗靶点，替莫唑胺作为EGFR的拮抗剂已用于脑胶质瘤患者的治疗，但是由于存在血脑屏障和肿瘤渗透性差的特点，其效果受到了很大影响，有研究［29］通过临床数据统计分析，评估了替莫唑胺治疗低级别脑胶质瘤患者的危险因素及效果。

6 结语

总结以上研究成果，我们推测胶质瘤的发生与发展是由于IDH、TERTp等基因突变，通过调节EGFR、Notch等信号通路影响胶质瘤细胞的增殖、迁移及侵袭能力，而有很多miRNA是可以抑制这一过程的。但我们必须明确的是，胶质瘤的发生、发展不可能是单一分子机制所调节的，一定是涉及了多个分子、多条通路。随着精准治疗的推行，对于脑胶质瘤的研究会更加广泛，我们期望会有更详细、更全面的分子机制得以阐明，尽早将脑胶质瘤的靶向精准治疗应用于临床，提高胶质瘤患者的预后，使胶质瘤患者的生存率以及生活质量最终得以改善。