胶质瘤异柠檬酸脱氢酶-1基因型诊断进展

刘凤民，李帅红，赵红阳，高宇飞*

(吉林大学中日联谊医院 1.神经外科；2.神经内一科，吉林 长春130033)

胶质瘤是最常见的中枢神经系统肿瘤，约占颅脑肿瘤的50%-60%[1]，在WHOⅡ-Ⅲ级胶质瘤(包括星形细胞瘤和少突胶质细胞瘤)的共同检测中，异柠檬酸脱氢酶-1(IDH1)突变率在70%以上[2]。在胶质母细胞瘤患者中，IDH1突变在继发性肿瘤中的发生率为70%-80%，而在原发性肿瘤中发生率较低，仅不到10%[3]。WHOI级毛细胞型星形细胞瘤中没有检测到任何IDH1突变，间接提示这些肿瘤可能通过不同的机制发展而来。最近的基因组研究表明IDH1基因突变胶质瘤显示出更好的临床预后[4]。突变的IDH1诱导2-羟基戊二酸(2-HG)异常积累从而影响表观遗传学和肿瘤发生。IDH1突变意味着胶质瘤的不同治疗策略[5-6]。因此，临床上识别IDH1突变对胶质瘤的治疗具有重要意义。笔者就胶质瘤IDH1基因型诊断研究进展予以综述。

1 DNA 测序、免疫组化

目前突变检测多采用对聚合酶链反应(PCR)产物进行DNA测序直接检测，或采用特异性等位基因探针进行定量PCR，可以检测出很大比例的突变。免疫组化染色和测序技术已广泛应用于术后IDH1突变的检测[7-8]。Agarwal等研究了免疫组化及测序检测的50个胶质瘤标本冷冻组织中IDH1突变(第4外显子密码子132)的一致性。免疫组化使用IDH1-R132H突变特异性抗体(DIA-H09)，发现两种方法有88%的一致性。免疫组化检测到30个IDH1-R132H突变，测序检测到24个IDH1-R132H突变。免疫组化是一种更好的方法，在6个不同的结果中，重复测序3个样本没有检测到任何突变，另外3个样本有R132L突变。相比之下，免疫组化检测的突变样本中，约45%的肿瘤细胞不同部位的免疫染色存在差异[7]。

2 磁共振波谱成像(MRS)

IDH1/2突变的肿瘤细胞会积累IDH突变代谢产物2-HG，术前无创检测2-HG提示肿瘤的IDH1/2突变，有助于制定手术计划[9]。因此，MRS 被认为是一种有价值的技术，有研究表明MRS能够检出2-HG的存在，但是研究所使用的技术并不能在临床中常规应用[10]。一项胶质瘤全脑MRS研究发现，与IDH野生型胶质瘤相比，IDH 突变型胶质瘤瘤体和瘤周区域的Cho增加[11]。IDH突变高级别胶质瘤(HGG) MRS 出现更高的流动磷脂峰(Mls)。肌醇/总胆碱比值或脂质20(lipid20)也是区分IDH突变状态的重要参数。

对于胶质瘤术前的分子诊断，通过7.0 Tesla MRS上的2-HG可以很好地识别IDH1突变[12]。Emir等研究了共21例胶质瘤患者，采用半定位法进行MRS超高场(7T)下的绝热选择性再聚焦脉冲序列。诊断采用成像变得越来越清晰磁共振波谱(1H-MRS)检测2-HG。7T MRI扫描仪提供了增强的检测，相对于常规3T MRI,IDH1突变的MRS中2-HG峰病人，在7T时，这个2-HG峰是一个视觉上可识别的信号，可检测到的最小5-10 s的数据采集，提示足够的灵敏度，不仅能检测到由于细微变化在疾病进展或治疗过程中细胞代谢的重新编程，也可用于鉴别常见的IDH1和罕见的IDH2突变。作为IDH突变的直接代谢结果，在IDH突变的胶质瘤中，2-HG可累积高达5-35 μmol/g[13]。MRS[14-15]和质谱[16-17]利用2-HG异常高积累的优势检测胶质瘤组织中的2-HG，确定IDH1突变状态。MRS作为一种非侵入性监测2-HG的方法，其敏感性会急剧下降，尤其是对小体积肿瘤[18]。虽然高场MRS(7T)其临床效用尚未得到证实[19]。

3 气相色谱-质谱(GC-MS)

GC-MS已用于术中快速诊断。由于GC-MS方法比MRS更灵敏，因此可以很好地平衡检测生物样品中的代谢物灵敏度和可靠性。气相色谱-质谱联用技术首次应用于尿酸患者尿液中2-HG的检测[20]。有研究采用GC-MS对2-HG进行定性定量检测，结果为脑肿瘤中IDH1突变状态提供了信息，其敏感性和特异性均为100%，进一步优化GC-MS方法，可以在40 min内测定2-HG[21]。编码IDH1,2的代谢基因在胶质瘤中经常发生突变，突变的IDH定义一种不同的胶质瘤亚型并预测治疗反应。IDH突变具有显著的新形态活性，将α-酮戊二酸(α-KG)转化为2-HG，这是现在通常被称为肿瘤代谢物和胶质瘤的生物标志物。有研究利用PCR测序(n=220)、免疫组化染色(IHC,n=220)、气相色谱-质谱(GC-MS,n=87)对胶质瘤中IDH突变进行鉴定，比较这些方法的敏感性和特异性。PCR测序和IHC染色是可靠的。但两种方法通常需要1-2天，这阻碍了基于GC-MS方法可以定性定量检测2-HG，为IDH1提供信息的快速诊断。在气相色谱-质谱的基础上进一步优化，该方法可以在40 min内测定胶质瘤样品中的2-HG复杂或耗时的准备工作。最重要的是，2-HG/谷氨酸的比值被证明是可靠的用于确定突变状态的参数。提供了一个对IDH1突变胶质瘤的术中诊断有希望的方法。重要的是，2-HG/谷氨酸的比值被用来检测突变，因为野生型肿瘤中2-HG很少[22-23]。该比值能准确区分IDH1突变胶质瘤与野生型胶质瘤，为胶质瘤的术中诊断和患者治疗提供新的参考。

4 PET

PET在代谢分析方面具有固有的优势，已被用于脑肿瘤的良恶性鉴别。具有IDH基因突变的低级别胶质瘤(LGG)脑氧代谢率(CMRO2)降低，IDH突变的WHO Ⅲ级胶质瘤中微血管型指标(MTI)显著增加[24]。11C-MET脑PET显像半定量参数SUVmax 作为单一参数对IDH1基因突变的预测效能最佳，SUV max +SUV peak 的多参数预测效能最具有IDH基因突变的LGG脑氧代谢率降低。

18F-脱氧葡萄糖(FDG)是最常见的PET示踪剂，其他放射性标记的氨基酸或配体也可用于脑肿瘤的诊断[25-26]。静态和动态FDG-PET用于诊断胶质瘤中IDH1基因型[27-28]。PET图像可以揭示胶质瘤之间的代谢差异，为FDG、11C-choline(CHO)或11C-methionine(MET)的术前分子诊断提供可能的非侵入性诊断[29-30]。据报道，MET-PET/MRI通过计算MET摄取的最大瘤脑比(tumor-brain ratio of MET uptake)预测胶质瘤的IDH1突变，受试者工作特征(ROC)分析显示高AUC为0.79[31]。还有相关研究表明对71例神经胶质瘤患者的报道,显示良好的预测IDH1突变的方法，简单计算其最大SUVmax和ROC分析，SUVmax可作为预测IDH1突变和 IDH1野生型。因其具有无创伤、准确预测胶质瘤中IDH1突变，故在常规临床应用中具有很大潜力，并且能提供SUV的最佳截断值[32]。在PET成像方面，FET PET结构特征分析对胶质瘤的诊断具有重要意义，有报道分析FET PET在IDH基因型胶质瘤无损伤预测中的特点，评价其纹理潜力。随着临床实践中集成PET-MR的出现，相比于标准的独立PET扫描仪，PET-MR杂交扫描仪预测IDH1基因型的诊断准确率为93%[33]。

IDH突变现象近年来受到关注，原因如下:首先，IDH1突变已在多种恶性肿瘤中被发现。这种广泛存在可能表明突变蛋白在致癌过程中发挥的关键作用或机制。其次，这些突变可能使患者成为靶向治疗试验的候选者。总之，当组织标本可用时，免疫组化是检测IDH突变的可靠方法。DNA测序具有辅助外显基因研究的优势，当免疫组化无效或阴性且临床高度怀疑存在突变时，可作为一种诊断工具。在没有组织标本的情况下，MRS可以在检测脑组织2-HG中发挥重要作用，也可以作为IDH1突变的替代标记物。同样，测定血清和尿液中的2-HG与脑MRS检测AML突变或后续治疗反应类似。系列MRS和2-HG测量可用于评估对治疗的反应和独立于治疗方式的疾病复发的早期检测。最后，2-HG这种突变的致癌副产物，可能是诊断和预后的潜在生物标志物。

随着现代肿瘤分子病理学的发展，临床病理医师面临更多新的、复杂的基因检测需要。IDH1突变分子病理学特征的发现和了解促进了胶质瘤分子病理学的发展，临床医生则需要根据这些检测结果提供更加个体化的治疗方案。随着对胶质瘤分子病理学了解的不断深入，肿瘤的诊断工作将面临更大程度的挑战，并可能对现阶段胶质瘤WHO分级标准做出修正。目前需要更多的临床实验研究IDH1突变检测对胶质瘤治疗及预后的提示作用，以及是否应作为胶质瘤临床常规检测指标指导胶质瘤的诊断及治疗。