胶质母细胞瘤相关分子标志物研究进展

刘梦昱, 谢 飞, 张 鑫, 赵鹏翔,2*

1.北京工业大学生命科学与生物工程学院, 北京 100124;2.北京工业大学激光工程研究院, 北京100124

胶质瘤是一种由脑部或中枢神经系统的胶质细胞发展出来的原发性肿瘤，约占脑部和中枢神经系统肿瘤总数的30%[1]。其恶性程度极高，占所有原发性恶性脑肿瘤的80%[2]。世界卫生组织(World Halth Organization, WHO)按照形态和发病部位将胶质瘤分为星形细胞瘤、少突神经胶质瘤、混合胶质瘤和室管膜瘤。WHO根据肿瘤组织病理学特征(如肿瘤细胞增殖能力、细胞核多形性、细胞结构和坏死程度)以及恶性程度由低到高将胶质瘤分为Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ、Ⅳ四个等级。低等级胶质瘤，即Ⅰ、Ⅱ级胶质瘤，肿瘤细胞分化程度高，肿瘤呈良性，患者有较好的预后，但是在治疗后有极高的复发可能性，并随着时间延长能够演变为等级更高的恶性胶质瘤。高等级胶质瘤，即Ⅲ级和Ⅳ级胶质瘤，恶性程度高，具有肿瘤细胞分化程度低、病人预后差的特点。肿瘤组织学上认为，GBM具有高度异质性，该特性体现在细胞的类型，如不同大小的未分化细胞、纤维形胶质细胞和多形性星形胶质细胞、有丝分裂的数目、细胞的分布密度以及血管生成情况和坏死程度等[3]。不仅如此，GBM瘤区还有可能包括非胶质细胞生成的肿瘤细胞。由于这些特性，GBM被划为IV级胶质瘤，同时，这些特性也反映了GBM的高度恶性行为产生的原因。

肿瘤治疗中，手术切除被认为是最安全有效的治疗方法，但是由于胶质瘤的肿瘤细胞具有侵袭周围组织的特点，使得仅仅通过手术治愈胶质瘤并不可行。此外，胶质母细胞瘤对放化疗有很强的耐受性。因此，尽管经过了手术切除和常规治疗，GBM患者的平均生存时间仍只有12～15个月[4]。研发新的治疗手段帮助延长患者生存时间、改善生存质量成为目前胶质瘤治疗中最迫切的需要。因此，深入全面的了解肿瘤标志物对研究新的治疗GBM的方法具有重要意义。本文将对已发现的肿瘤标志物进行全面的综述，以期为胶质母细胞瘤的治疗研究提供参考。

1 胶质母细胞瘤诊断及预后相关标志物

1.1 O6-甲基鸟嘌呤-DNA甲基转移酶(O6-methlyguanine-DNA-methyltransferase, MGMT)

GBM中，许多基因的启动子特殊位点会发生甲基化，这一变化会直接导致基因表达水平的改变，如肿瘤抑制基因p53、RB1以及pten等[5,6]。临床上，MGMT启动子是GBM最重要的DNA甲基化标志物之一。近40%的原发性GBM患者样品中均能检测出MGMT基因的转录沉默。有研究报道，对GBM患者使用烷化剂化疗过程中，其MGMT启动子的甲基化水平可以作为一种预后标志物[7,8]。

MGMT基因位于10q26号染色体上，其编码的DNA修复蛋白能够将重要的DNA烷基化位点，即鸟嘌呤O6位置的烷基基团清除。当DNA修复消耗的MGMT蛋白得不到补充时，未得到修复的DNA会受到损伤，如化疗诱导的鸟嘌呤O6的甲基化，会引起细胞毒性和凋亡[8]。烷基化试剂，如替莫唑胺(TMZ)能够将烷基基团转移至DNA上，通常的转移位点为鸟嘌呤的N7或O6位置[9]，这一过程中，若没有DNA的损伤修复，便会直接导致DNA损伤，最终引起细胞死亡。MGMT启动子的CpG岛位点若发生甲基化，该基因的表达将会受到抑制，这一结果可以加强DNA对烷基化试剂的敏感性。之前的研究表明，高达45%～47%的GBM具有MGMT甲基化的特征[8,9]。对于进行烷基化试剂治疗的患者，其肿瘤组织MGMT基因甲基化水平与患者的无进展生存期以及整体生存时间有着重要联系[10]。通过对相关肿瘤患者的组织样品进行分析，发现几乎只有MGMT启动子甲基化的胶质瘤患者会在化疗中得到一定的治疗效果[8]。其中，对于初诊为GBM的患者，最主要的治疗手段是使用烷基化试剂进行化疗，其中MGMT甲基化水平较高的患者会产生更好的化疗效果，若肿瘤患者MGMT基因未发生甲基化，则该类患者预后较差，生存率较低。对于晚期GBM患者而言，相较放疗，MGMT基因甲基化对TMZ治疗效果的影响更加显著，研究表明，TMZ对MGMT甲基化的患者往往会产生更好的疗效[4,11]。同时，GBM患者的MGMT甲基化水平与肿瘤复发无关，患者自身MGMT基因甲基化水平也没有发生改变，因此，对于MGMT基因甲基化的GBM复发患者，再次使用TMZ治疗仍是一种明智的选择[10]。这些结果也表明MGMT启动子的甲基化不仅在预测肿瘤预后上起着一定作用，甚至可以作为GBM的预后标志物。最近的研究也再次证实了在IDH1/2野生型和突变型的GBM中，MGMT 基因甲基化患者的化疗预后效果更佳[12]。

目前在临床上，无论患者的甲基化水平高低，通常都会选择TMZ来进行治疗。对于早期GBM患者，MGMT启动子甲基化作为重要的预测标志，对未来的治疗具有重要的指导意义[8]。并且可以根据MGMT基因的甲基化水平，将患者进行更好的分类，以采取更合适的治疗手段。但是长久以来，对于非早期GBM患者，MGMT甲基化水平是否仍然具有重要的参考价值是一个极具争议的话题。即便如此，MGMT甲基化水平对于区分非早期GBM患者仍然是有意义的。

1.2 表皮生长因子受体(epidermal factor growth receptor,EGFR)

EGFR由胞外受体结构域、跨膜区和胞内具有酪氨酸激酶功能的结构域组成，在细胞增殖、迁移和生存等相关通路中起着重要的作用。EGFR活性可通过基因水平上调或它的变体EGFRvIII的缺失突变增强，后者能够保证缩短后的受体保持持续的活性，进而促进有丝分裂的级联反应[13]。EGFR的扩增出现在40%～60%的GBM中，其中只有很小的部分发生EGFR突变，产生变体EGFRvIII[14]。EGFR基因扩增水平可以通过荧光原位杂交(fluorescence in situ hybridization, FISH)技术检测，而突变体EGFRvIII的表达可以使用免疫组织化学检测。近年来，关于EGFR基因扩增和突变体EGFRvIII产生影响的相关研究报道结果不一，在GBM研究中存在着相互矛盾的研究结果[7,15]。以EGFR作为靶标，在多种癌症的治疗中均被证明是有效的。如针对EGFR的药物单独或联合化疗用于结直肠癌、非小细胞肺癌和胰腺癌等[16]。从这些结果来看，研究者认为在癌症治疗中，受体酪氨酸激酶抑制剂起到了重要的作用[15]。EGFR是第一个被认为与GBM的肿瘤发生相关的分子[17]。虽然EGFR的过表达或突变是GBM最重要的特点之一，但是，以EGFR作为靶标的GBM临床试验中的结果却不尽如人意。临床效果不理想的原因可能是由于研究的药物无法穿过血脑屏障以及突变带来的抗药性等。

1.3 异柠檬酸脱氢酶1/2(IDH1/2)

异柠檬酸脱氢酶是柠檬酸循环中的组成成分，作为关键的代谢酶类，能够催化异柠檬酸和NAD+发生反应并转化为二氧化碳、NADP和α-酮戊二酸。在多种肿瘤中均能够鉴定出IDH1/2 的突变。Stancheva[18]首次在GBM中发现IDH1/2突变后，随后的研究表明在所有的GBM中，近8%～13%发生了IDH突变，其中包括了高于80%的继发性GBM的IDH突变。最常见的突变为IDH1 R132和IDH2 R172位点，该类突变占所有IDH突变的90%，而在由低等级发展而来的II级或III级胶质瘤以及GBM中，前者突变占IDH突变的70%[19]。IDH突变使α-酮戊二酸转化为肿瘤代谢物D-2-羟戊二酸，由于依赖α-酮戊二酸的组蛋白和DNA脱甲基酶受到抑制，积累的D-2-羟戊二酸导致了表观遗传的调节发生异常，从而阻碍细胞分化[20]。同时，该突变也会减少NADPH的形成，促进氧化应激从而导致DNA的损伤[7]。但是也有研究显示，在胶质瘤中IDH突变会延长12～30个月的生存期，提高TMZ和放疗的敏感性[21]。同时，有研究表明与野生型相比，突变的IDH1可以通过手术最大化切除区域，达到延长生存期的目的[22]。现今，IDH突变的检测手段包括测序和免疫组织化学方法。临床前期研究证实IDH突变的小分子抑制剂能够降低细胞内D-2-羟戊二酸的水平，调整表观遗传调节异常并促进细胞分化[23]。抑制IDH突变显示其在血液肿瘤中作为治疗手段的可能性，并在实体瘤和胶质瘤中得到进一步研究。IDH突变抑制剂作为单独药剂使用或联合其他治疗手段应用于肿瘤治疗中，在针对其他致癌通路的治疗中，也有一定的临床应用前景。

1.4 1p19q共同缺失

染色体1断臂和染色体19长臂的缺失导致其整个染色体臂着丝粒的移位，被定义为1p19q共同缺失。在GBM研究中， Cairncross 等[24]首次在少突神经胶质瘤患者中发现1p19q 共同缺失，并证明检测1p19q基因水平可以在临床上起到一定的疾病预测功能。2016 年WHO 标准中， 1p19q共同缺失与IDH突变共同出现的胶质瘤被定义为少突胶质瘤。大约60%～80%的Ⅱ级或Ⅲ级少突神经胶质瘤和20%～50%的Ⅱ级或Ⅲ级少突星形胶质瘤，以及低于10%的弥散型胶质瘤中会出现1p19q共同缺失的情况[25]。对于少突神经胶质瘤，如出现1p19q共同缺失，那么会有较好的生存率、化疗(甲基苄肼、环己亚硝脲和长春新碱联合化疗以及替莫挫胺)和放疗效果[26]，这种对于治疗手段敏感性的原因尚待研究。在GBM中，1p19q共同缺失的相关研究结果并不一致。Boots-Sprenger等[27]的研究中弥散性胶质瘤包括GBM患者的1p19q共同缺失、MGMT启动子甲基化和IDH突变预示了更好的预后，但其中仍有10位病人的组织病理学结果表明1p19q共同缺失与此无关。而Zhao等[28]运用Meta方法分析了28篇研究中3 408个胶质瘤样品结果，他们提出1p19q共同缺失与生存期的延长有关，而与组织学分级无关。1p19q共同缺失的检测方法包括微卫星序列分析、PCR和基因组杂交技术等，其中FISH法最为常用。

1.5 α-地中海贫血伴智力低下综合征基因(α-X linked alpha thalassaemia/mental retardation,ATRX)

ATRX基因首次在X染色体连锁精神发育迟滞综合征病人中被发现，该基因编码的蛋白参与遗传稳定、染色体重塑和DNA甲基化等过程[29]。ATRX基因失活与端粒替代延长(ALT)机制密切相关。在真核生物中，端粒是染色体末端的DNA重复序列，维持着染色体的完整性。ALT作为一种调控端粒长度的机制对细胞的生存和增殖至关重要。近年来，ALT在胶质瘤的生物活动中的作用才被发现。突变的ATRX基因经常伴随着IDH突变，但几乎不与1p19q共同缺失同时出现。生存曲线分析表明， ATRX缺失的星形胶质瘤患者作为IDH突变中的一个子群，伴有更好的预后[30]。Koschmann等[31]研究表明，ATRX缺陷小鼠的GBM模型中，ATRX突变会导致肿瘤基因不稳定，在没有任何治疗的情况下，肿瘤具有更高的侵袭性。但是，对小鼠的双链DNA损伤进行修复，与对照组相比，治疗后的小鼠生存期得到延长。ATRX表达缺失通常使用免疫组织化学方法检测，其他检测方法还包括PCR、测序和蛋白免疫印迹[14]。

1.6 端粒酶反转录酶(telomerase reverse transcriptase,TERT)

染色体末端的端粒重复序列产生的帽子结构由几百个核酸组成，当缺少端粒酶活性时，端粒会随着每一次细胞分裂过程被缩短[32]，随着细胞的不断分裂，端粒被逐渐消耗，最终导致细胞的休眠或死亡。端粒不仅对细胞的生存十分重要，与肿瘤的生成也密不可分。癌症的标志之一就是端粒维持的调控异常，而这一过程正是由端粒酶调控的。90%的晚期恶性肿瘤中，都能检测到端粒酶的活性。TERT是端粒酶的一个催化亚基，能够将额外的DNA序列插入至端粒中[32]。TERT的表达与多种肿瘤相关。在IV级星形胶质瘤中，TERT启动子突变活化的情况经常被报道。突变的TERT与1p19q共同缺失密切相关，而与IDH突变或ATRX无明显关联[32]。Killela等[32]在多种类型的胶质瘤中开展了IDH1/2突变与TERT突变的相关性研究。结果表明，在GBM中，没有IDH1/2突变的情况下，TERT突变预示着更低的整体生存率。此外，Simon等[33]和Labussiere等[34]的研究也表明TERT突变可以作为一种独立的预后讯号，在原发性GBM中预示着较差的预后。Eckel等[35]基于IDH、1p19q和TERT的水平进行各组比较得出结论，在出现IDH突变和1p19q共同缺失的胶质瘤中，TERT突变预示着相对较好的治疗结果，但是在只有IDH突变而没有1p19q共同缺失的GBM中，TERT突变却预示了较低的生存率。如今，TERT突变水平可通过甲基化特异性PCR检测，此外，也有研究报道通过术中快速测试的方法检测TERT突变[36]。

1.7 MicroRNA

MicroRNA是一类长度约为20～25个核酸的非编码RNA片段，通过结合mRNA引起mRNA的降解并最终抑制蛋白质的合成。研究认为microRNA与多种癌症的起始和发展有关，因而microRNA具有巨大的潜力成为一种诊断和治疗工具。如今，已经有超过1 500种人类microRNA被鉴定出来，其中许多microRNA的表达水平在多种癌症中均检测到不同程度的上调或下调。研究表明一些microRNA与GBM的发生、发展密切相关，可以作为一种预后标志物[37]应用在临床治疗或诊断中。同时，通过检测得到的microRNA表达水平也能够帮助人们将GBM更准确地分类。此外，瘤内或微循环中的microRNA也可以作为GBM检测、诊断、使用药物如替莫唑胺治疗或放疗的预后或预测标志物。

针对GBM分类，Henriksen等[37]通过对应临床数据与161个microRNA进行分析，根据结果将GBM患者分为两类，分别对应长期和短期生存期。另外，Kim等[38]根据癌症基因图谱(TCGA)中胶质瘤相关的261个microRNA表达水平的分析结果，鉴定出临床上截然不同的5组GBM亚群，每组亚群分别对应不同的神经前体细胞，这些细胞亚型包括放射状胶质细胞、少突胶质或神经元前体细胞、神经元前体细胞、星形胶质细胞前体和神经间质细胞前体。同时，Li等[39]使用基因芯片和非负矩阵分解法分析了TCGA中RNASeqV2数据，其中包含了169个GBM样品和5个对照组样品数据。不仅如此，其他研究中通过microRNA帮助肿瘤分类的作用也得到了验证。由于在组织学上难以分辨，一些研究者也致力于通过microRNA表达特征区分原发性与继发性GBM。通过对比原发性和继发性GBM样品，Rao等[40]筛选出7个microRNA来帮助鉴定不同类型的GBM。

根据microRNA表达差异可以帮助GBM分类，不仅如此，随着近年来对microRNA在GBM中表达水平的深入研究，鉴定出了一些能够对患者的预后进行一定程度上预测的microRNA。Srinivasan等[41]通过对TCGA数据与对应的222位GBM患者生存期的microRNA表达水平进行比对，鉴定出一组microRNA，包括的10个microRNA被认为具有帮助预测GBM患者生存期的作用。其中7种microRNA(包括miR-31、miR-146b、 miR-148a、miR-193a、miR-200b、miR-221和miR-222)在生存期较短的患者中处于过表达水平，另外3个microRNA(包括 miR-17-5p、 miR-20a和 miR-106a)的表达水平则较低。另外，也有一些相互矛盾的研究结果。Guan等[42]研究表明miR-196a和miR-196b的表达与较短的生存期有关，而Lakomy[43]的研究却认为miR-196b与较长的生存期呈正相关关系。除此之外，其他研究报道了处于高表达水平的miR-326和miR-130a,低水平表达的miR-323、 miR-329、 miR-155 和 miR-210,与更长的GBM患者生存期密切相关。

治疗GBM的传统手段仍为放化疗后进行手术切除，但收效甚微。而GBM耐药性的机制在分子水平上也仍需更深入地研究。近年来，许多研究通过不同的治疗效果与microRNA表达差异相对应进行比较分析，这一方法为发展更好的预测疗效和针对性治疗带来了新的思路。许多研究检测了药物处理后GBM样品中的microRNA水平，为进一步的分析提供了数据基础。例如有研究检测了60位经过放疗和替莫唑胺治疗的GBM患者的miR-125b的表达，发现患者中高水平表达的miR-125b的中位生存时间仅为9个月，而低水平表达miR-125b的患者生存时间为18个月[44]。同时，Zhang等[45]对有无替莫唑胺治疗的GBM患者的microRNA表达水平进行比较，鉴定得到一组包含5种microRNA的特性指标，该指标能够预测病人的生存期和替莫唑胺治疗的效果。类似地，有研究根据9种microRNA表达特征建立了一种风险指数分析方法，对使用替莫唑胺治疗的GBM患者也能起到一定的疗效预测作用[46]。

大量研究表明microRNA在未来能够作为重要的诊断和预后标志物，但是如今microRNA作为标志物并不能为临床治疗决策提供充分的分析依据。随着对microRNA在GBM的发生发展中的影响以及不同的microRNA表达特性的更深入研究，能够促进人们对GBM进行更完善更准确的分类，并对疾病的发展模式进行更深入的理解，最终使患者的生存期得到延长，生存条件得到改善。

1.8 免疫相关标志物

除了在细胞信号通路和蛋白质中发生突变，GBM肿瘤发展恶化的另一部分原因是其能够逃脱免疫系统的监控。通过表达免疫抑制细胞因子和强化调节T细胞的活性，GBM形成了一套抑制免疫应答机制。这种免疫被抑制的微环境中，两种重要的免疫关卡蛋白细胞毒性T淋巴细胞相关抗原-4(CTLA-4)和程序性细胞死亡蛋白(PD-1)起着重要的作用[47]。CTLA-4仅在常规T细胞中上调表达，通过与协同刺激分子CD28竞争，CTLA-4与B7配体相结合，进而负调控早期处于活化状态的T淋巴细胞。而PD-1在多种细胞中均能表达，包括 B细胞、自然杀伤细胞、树突细胞、处于活化状态的单核细胞、巨噬细胞以及T细胞。同时，PD-1在免疫应答的多个阶段中起到了调节作用，从而改变外周组织中T淋巴细胞的活性[48]。TCGA数据表明PD-1的配体PD-L1和CRLA-4的mRNA在GBM中大量表达，这一结果也反映了这些免疫关卡蛋白和GBM恶性程度的相关性[49]。但是，在GBM中这些免疫关卡与预后是否相关仍存有争议。Bergho等[50]研究了117例GBM患者的样品，并没有发现PD-L1与病人生存期具有相关性。同时，Liu等[51]研究显示PD-L1对GBM患者生存期具有正面和负面的不同影响，产生两种截然相反的结果归因于胶质瘤亚群的不同以及PD-L1调控分子表达水平的差异等，其中最重要的决定因素为肿瘤微环境中表达PD-L1的细胞类型。而近期大量临床研究表明在多数的GBM样品中，PD-1以及PD-L1均可以通过免疫组织化学方法检测出来，PD-L1基因的表达水平也与GBM亚型密切相关。最近的研究显示PD-L1在一小部分GBM患者中过表达，而高水平表达的PD-L1与较差的预后结果具有一定相关性[52]。

免疫关卡抑制剂成功应用在黑色素瘤、脑转移瘤、肺癌和肾脏肿瘤的治疗，为这些抑制剂能够成功应用于胶质瘤临床治疗带来了希望。多种针对GBM及复发的低等级胶质瘤的免疫关卡抑制剂的临床实验正在进行中。这些研究将会验证这种方法对胶质瘤是否有效。目前，树突细胞疫苗的三期临床实验数据显示，对CTLA-4表达进行监控也许能够预测GBM患者的生存期，同时表明CTLA-4可能成为一种新的治疗预后生物标志物[53]。然而这些研究结果表明在GBM的免疫治疗发展中，复杂的肿瘤微环境仍是一个极大的挑战，针对不同CTLA-4、PD-1和PD-L1水平的患者进行鉴定分类也将在GBM临床中为制定重要的治疗决策提供依据。

1.9 影像学相关标志物

组织学、蛋白组学以及下一代测序技术作为GBM诊断和预后的参考标准不断受到挑战，并且由于肿瘤侵袭性和样品抽样的偏差，这些方法并不能更好的分析瘤内和瘤外的异质性特征。因此，不同于传统方法，近年来逐渐应用于治疗性干预后肿瘤情况监测的影像学相关标志物，极大地改善了病人的个性化管理。虽然当下GBM影像学相关标志物应用于临床的条件还不充分，但是近年来先进的影像学技术包括弥散加权磁共振成像(DW-MRI)、动态磁敏感对比增强灌注加权成像、频谱成像(MRS)和电子成像术(PET)在鉴定不同的GBM肿瘤表型方面显示出巨大的潜力。已有研究认为针对GBM独特的生物学特性，将基因组学和影像学数据相结合进行分析，或许能够提高早期诊断的正确率并制定更适合的治疗手段。有报道应用MRS对2-羟戊二酸(2-HG)水平进行评估，结果表明在发生IDH突变的胶质瘤中，检测到了 2-HG表达水平上调，将两种检测结果相对应，通过更深入的研究，能够为未来的肿瘤诊断和预后提供更多的数据支持[54]。同时，研究证明众多的GBM相关核磁共振(MRI)参数指标，如降低的表观扩散系数(ADC)和升高的相对脑血容量(rCBV)等，能够预测体内EGFR表达水平增强，对肿瘤的发展进行一定程度的评估[55]。在低等级胶质瘤中，rCBV检测水平已经可以作为一个有效的预测指标应用于肿瘤恶性程度、无病进展生存期和肿瘤复发等情况的评估。

除了MRI，许多PET放射性示踪剂也被作为潜在的影像学生物标志物，促进人们更加深入的了解脑部肿瘤的病理学特征。现今，虽然18F-FDG是 PET最常使用的放射性示踪剂，但是由于与其他组织相比，脑部具有较高的葡萄糖摄取量，导致低等级肿瘤、肿瘤组织较小或复发肿瘤早期的18F-FDG无法被检测，使得在GBM的影像学中18F-FDG的应用十分有限。因此，近年来其他的PET配体应用于影像学检测中，如放射性标记氨基酸及其芳香族类似物，这类标记物能够克服18F-FDG的局限性，它们的PET影像学结果中，肿瘤组织与背景对比更强，易被观察。PET氨基酸示踪剂得到广泛关注的重要原因是它们能够通过氨基酸转运穿过血脑屏障进入脑部，得到从低等级到高等级的胶质瘤可视化影像。同时，Kim等[56]的研究证明了在临床上，PET氨基酸示踪剂11C-蛋氨酸(C-MET)的摄入与胶质瘤患者较短的生存期密切相关，表明了该示踪剂可以帮助预测患者的预后情况。 Pauleit等[57]发现另一个PET示踪剂18F-FRT在肿瘤的非增强区域摄取升高，因而不适用于肿瘤的影像学检测。虽然如今许多研究表明分子成像标志物在评估治疗效果和生存曲线中具有一定的发展前景，但是若想真正将影像学分析应用于临床，仍然需要更加深入的研究，将全面的基因组数据与影像学结果整合分析，不仅能够帮助研究者更好地理解GBM在遗传学、代谢组学或表观遗传学等方面的异质性，同时为鉴定出更加准确的预测生物标志物创造了可能。

2 治疗靶点相关研究进展

2.1 酸性神经酰胺酶

酸性神经酰胺酶(ASAH1)首次发现于大鼠脑组织匀浆中，随后从人体尿液中被分离纯化出来。ASAH1是一种溶酶体半胱氨酸酰胺酶，通过催化作用将神经酰胺转化为鞘氨醇和游离脂肪酸。之后，鞘氨醇被鞘氨醇激酶1(SPHK1)或2(SPHK2)磷酸化生成鞘氨醇磷酸酯(S1P)，该物质通过上调尿激酶纤溶酶原激活物及其受体和侵袭促进分子CCN1(富含半胱氨酸血管生成蛋白61)促使GBM侵袭周围组织[58]。另一方面，神经酰胺合成酶生成大量携带有14～26碳脂肪酸侧链的神经酰胺，伴随着放化疗后体内释放的细胞色素C活化Caspase-9和Caspase-3，促进细胞的凋亡 。由于ASAH1的多种产物与细胞增殖调控相关，许多ASAH1与不同癌症的相关研究被陆续报道。研究表明ASAH1在AML中能够作为一种新型的药物作用靶点进行进一步探究[59]。而在前列腺癌中过表达ASAH1却会引起化疗的耐药性。研究认为放疗后前列腺癌中上调的ASAH1表达水平能够帮助肿瘤细胞在辐射后继续存活[60]。因此，当ASAH1的活性被其抑制剂B13抑制后，细胞会对放、化疗更加敏感并通过不断积累胞内神经酰胺至细胞毒素水平最终诱导凋亡[61]。ASAH1的另一个抑制剂Ceranib-2同样能够通过抑制乳腺癌细胞系MCF-7和MDA MB-231的细胞生长产生相似的作用[62]。最近发现了一种新型ASAH1抑制剂卡莫氟，用该抑制剂处理宫颈癌细胞，抑制了肿瘤细胞的增殖水平和代谢。其中，Wnt/β-catenin信号通路起到了重要的调控作用[63]。临床上也尝试使用卡莫氟帮助治疗，有研究报道乳腺癌早期患者使用卡莫氟作为一种术后佐剂能够起到一定的作用[64]。

图1 鞘脂类信号通路示意图Fig.1 A schematic diagram of the sphingolipid signaling pathway.

随着对GBM的研究，鞘脂类代谢在GBM的作用逐渐被人们了解。研究表明，S1P促进了GBM细胞系U87MG的迁移，与正常脑灰质组织相比，GBM组织中的S1P水平显著升高[65]。同时也有研究证实了ASAH1水平与GBM的生存期呈负相关[66]。另外， 为了研究ASAH1在GBM放疗抗性中的作用，人们发明了一种稳定的GBM放疗抗性研究模型，即通过辐射U87 GBM细胞筛选出存活的细胞并留存进行研究。在该模型中，成人GBM细胞系U87和小儿GBM细胞系SJGBM2的细胞内ASAH1水平以及它的胞外代谢分泌物水平同时上调，表明ASAH1加重了GBM的放射抗性。GBM患者的免疫组化结果显示，在放疗后的组织中具有更高的ASAH1水平。这些研究表明通过增加GBM肿瘤细胞化疗抗性，提高促进细胞存活的S1P分子水平，ASAH1可能带来减少GBM生存期以及促进复发的结果。但是，不论这些细胞的化疗抗性如何，其对ASAH1抑制剂卡莫氟仍具有一定的敏感性[67,68]。在U87细胞以及前列腺癌异种移植实验中同时使用常规放疗和ASAH1抑制剂，能够明显抑制肿瘤细胞的增殖，在此基础上，研究认为ASAH1抑制剂可以作为放射致敏剂应用于临床[61,69]。临床上， ASAH1抑制剂卡莫氟已被应用于治疗直肠癌患者[70]。但是，在广泛应用卡莫氟前，仍有很多问题需要解决。如卡莫氟在水中的溶解度极低，这一特性使其难以应用于静脉注射，同时卡莫氟透过血脑屏障的程度仍不明确。最新解析的酸性酰胺酶晶体结构为提高卡莫氟溶解性提供了一种新思路，该技术可以帮助预测卡莫氟活性位点，并通过修饰使其溶解性增大从而产生更好的疗效[71]。另一种可能的解决方法是诱导免疫系统产生自身抗体抵抗胞外的ASAH1分泌物，从而抑制ASAH1代谢物产生的放疗抗性，同时也能够缓解GBM放疗抗性引起的肿瘤细胞的增殖和浸润。ASAH1的自身抗体的进一步研究为GBM的治疗带来了更多的可能性。

2.2 BRAF突变

最常见的BRAF基因的热点密码子错义突变为V600E出现在多种神经上皮肿瘤中，包括多形性星形胶质细胞瘤、三分之一的神经节胶质瘤以及偶发性纤维状星形胶质瘤。近5%的GBM患者中能够检测到BRAF V600E突变[72]。已有研究报道GBM中高频发生的BRAF突变常伴有上皮样细胞分化的组织学特征，如上皮样GBM。2016年WHO首次将上皮样GBM单独归类[73]，该类患者通常为儿童或青少年，其中BRAF V600E发生突变的患者超过50%[74]。索拉菲尼是一种多重激酶抑制剂，作用靶点包括BRAF、VEGFR、PDGFR和受体络氨酸激酶，最近有研究表明，使用BRAF抑制剂维莫非尼治疗后，小儿GBM患者的BRAF V600E突变能够得到回复[75]。在黑色素瘤、非小细胞肺癌和甲状腺癌中已能靶向治疗BRAF V600E突变。因此，对BRAF突变进行分子检测或DNA测序以及使用BRAF V600E特异性抗体进行免疫组织化学检测等方法，也许能够发现一个针对一部分GBM患者的潜在治疗靶点。

3 展望

近年来，GBM中研究发现的基因和分子通路上的异常为建立可行的临床相关分子标志物提供了生物学基础，并为发展新的治疗手段提出了需求。对GBM在分子水平上分类的研究过程为发展出更有效的靶标治疗手段提供了重要的理论基础。许多临床相关分子标志物已经得到了深入的研究，并在胶质瘤患者的临床治疗判断标准中起到重要作用。如今，GBM患者(特别是晚期患者)的MGMT启动子甲基化水平以及少突神经胶质瘤患者的1p19q共同缺失和IDH1/2突变水平，在肿瘤诊断或临床治疗中都扮演着重要角色[7,9,26,37]。与此同时，包括基因学、表观遗传学和转录组学以及近年来发展较快的影像学的多平台分析为脑瘤的分类及预测病人预后提供了有效的分析研究手段。最近关于小儿GBM的研究表明该类肿瘤通常由组蛋白H3.3表观遗传变化诱导，除成人IDH1/2突变和IDH1/2野生型GBM，小儿GBM可能代表了第三大类的GBM。分子水平上的深入研究，为分子检测的进一步优化提供了可能，并服务于临床。这些技术有望被标准化和被更广泛的应用，并成为更有价值的技术手段。在不久的将来，分子诊断作为补充手段填补到如今以组织学为基础的脑部肿瘤诊断中，使基于生物学的肿瘤基础研究与针对肿瘤患者的治疗相结合，在分子水平上重新定义患者，使患者得到更精准匹配的治疗。在未来，分子水平上的研究理论得到实质上的进步后，将使治愈GBM成为可能。