弥漫性较低级别胶质瘤的整合性分子病理分型研究进展*

李朝晖　郭志钢　综述　李庆伟　审校



·综 述·

弥漫性较低级别胶质瘤的整合性分子病理分型研究进展*

李朝晖①郭志钢①综述李庆伟②审校

摘要弥漫性较低级别胶质瘤包含WHOⅡ级和Ⅲ级的星形细胞瘤、少突胶质细胞瘤和少突星形细胞瘤，其临床表现具有高度可变性，目前的组织病理学无法准确地预测其预后。近年来，胶质瘤分子病理取得了重大进展，已经发现一系列与胶质瘤临床特征和预后密切相关的分子标志物如异柠檬酸脱氢酶（isocitrate dehydrogenase，IDH）突变、染色体1p/19q共缺失、ATRX基因突变、TERT启动子突变、MGMT启动子甲基化等。在此基础上，结合这些分子标志物对弥漫性较低级别胶质瘤进行整合性分子病理分型的研究相继开展，且这些研究的结果一致表明，整合性分子病理分型能够更好地预测弥漫性较低级别胶质瘤的预后和指导治疗。本研究对弥漫性较低级别胶质瘤的整合性分子病理分型研究进展进行综述。

关键词胶质瘤分子病理分型异柠檬酸脱氢酶ATRX端粒逆转承酶

弥漫性胶质瘤包含Ⅱ级和Ⅲ级的星形细胞瘤、少突胶质细胞瘤和少突星形细胞瘤，以及Ⅳ级的胶质母细胞瘤（glioblastoma，GBM）。其中WHOⅡ级和Ⅲ级的星形细胞瘤、少突胶质细胞瘤和少突星形细胞瘤称为弥漫性较低级别胶质瘤（diffuse lowergrade gliomas）。弥漫性较低级别胶质瘤临床表现具有高度可变性，部分肿瘤可能一直处于静息状态，部分可以迅速进展为胶质母细胞瘤，生存期最长可超过15年，最短不足1年，不同的患者对放化疗的敏感性也大不相同［1-3］。因此，如何判断不同的弥漫性较低级别胶质瘤患者的预后以及对治疗的敏感性，做出更为精准的诊治，仅依据目前的组织病理学分级是远远不够的。近年来，胶质瘤分子病理取得了重大进展，已发现一系列与胶质瘤临床特征和预后相关的分子标志物。有学者进行弥漫性较低级别胶质瘤的整合性分子病理分型研究，取得了一定成果［4-6］。本研究对弥漫性较低级别胶质瘤的整合性分子病理分型研究进展进行综述。

1　与弥漫性较低级别胶质瘤相关的主要分子标志物

1.1IDH突变

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，包括IDH1、IDH2和IDH3 3个亚型，其在细胞中的正常作用是催化异柠檬酸氧化脱羧生成α-酮戊二酸（α-ketogluta-rate，α-KG）。在胶质瘤中，IDH突变导致该酶将α-KG进一步转变为2-羟基戊二酸（2-hydroxyglutarate，2-HG）。2-HG与α-KG相拮抗，竞争性抑制多个α-KG依赖的双加氧酶活性，导致染色质高度甲基化。IDH突变还促使多数基因启动子CpG岛超甲基化。这种超甲基化干扰了正常的细胞分化，导致未成熟细胞增殖。当前，表观遗传调控改变被视为IDH突变发挥致癌效应的一个主要机制［7］。

在胶质瘤中发现的IDH突变主要为IDH1突变，约占80%～90%，最为常见的类型为132位的精氨酸取代组氨酸（R132H）。IDH2突变发生率较低，多为172位的精氨酸取代组氨酸（R172H）。IDH突变发生在胶质瘤形成的早期，IDH突变后发生P53和ATRX突变，肿瘤向星型细胞瘤方向发展，若IDH突变后发生1p/19q共缺失，肿瘤则向少突胶质细胞瘤方向发展。临床上发现，发生IDH突变的胶质瘤患者年龄较轻，IDH突变在弥漫性较低级别胶质瘤和继发性GBM中多见，在原发性GBM中发生率较低（＜5%）。在星形细胞瘤中IDH突变往往与P53和ATRX突变共存。IDH野生型在原发性GBM中常见，约95%的原发性GBM未出现IDH突变。在弥漫性较低级别胶质瘤中IDH野生型的比例仅20%～30%［8-9］。

IDH突变可作为判断预后的独立指标，与较长的无进展生存期有关。在GBM中，存在IDH突变的往往为继发性GBM，具有更长的总体生存期和无进展生存期。IDH野生型的GBM大部分为原发性GBM，预后差。在弥漫性较低级别胶质瘤中，IDH野生型的患者在分子遗传信息改变和临床表型上均与IDH野生型的GBM相似，预后较差。IDH突变可应用IDH1突变型特异性抗体mIDH1-R132H的免疫组织化学方法进行筛选。若结果显示阳性，视为存在突变；若结果显示阴性，可以进一步采用焦磷酸测序或PCR测序的方法检测IDH1和IDH2是否存在突变［7-9］。

1.2染色体1p/19q共缺失

染色体1p/19q共缺失（1p/19q codeletion）是指1号染色体短臂（1p）和19号染色体长臂（19q）同时缺失，常见缺失区域为1p的1036.3和19q的13.3附近。1p/19q共缺失与少突胶质细胞瘤高度相关，目前认为1p/19q共缺失是少突胶质细胞瘤的分子特征，是其诊断性分子标志物，同时也是胶质瘤对化疗敏感和预后良好的重要指标。目前的治疗指南对少突胶质细胞瘤均推荐检测1p/19q共缺失的状态，用替莫唑胺或单纯放疗治疗1p/19q共缺失的少突胶质细胞瘤的患者均会延长无进展生存期。染色体1p/19q的共缺失可以用荧光原位杂交法（fluorescence in situ hybridization，FISH）和PCR的方法进行检测［10-11］。

1.3ATRX基因突变

ATRX（α thalassemia/mental retardation syndrome X-linked，ATRX）基因是位于X染色体的α地中海贫血/精神发育迟滞综合征的致病基因，其编码的特异性蛋白是ATRX蛋白。ATRX蛋白为染色质重塑蛋白，ATRX与死亡结构域相关蛋白（death-domain associated protein，DAXX）形成复合体后可与组蛋白H3.3相互作用并聚集于染色质和端粒。ATRX基因突变引起ATRX蛋白的表达缺失，将导致端粒的不稳定，细胞出现无限分裂。在胶质瘤中，ATRX突变主要发生在星形胶质瘤、少突星形胶质瘤和继发性GBM中。原发性GBM和少突胶质细胞瘤中较为少见。几乎所有发生ATRX突变的胶质瘤均同时存在IDH1突变，同时存在这两种突变的肿瘤中，大部分又同时具有P53突变。同时存在IDH突变和ATRX突变可作为诊断星形胶质瘤的重要特征。ATRX的突变可采用免疫组织化学方法、焦磷酸测序或PCR测序的方法检测［12-14］。

1.4TERT启动子突变

端粒逆转录酶（telomerase reverse transcriptase，TERT）是端粒酶的催化亚基，可有效保持端粒结构的完整性。人TERT基因位于5号染色体短臂的最末端，为一个单拷贝基因，长度为40 kb。TERT启动子的突变主要发生在转录起始位点上游的124位（C228T）和146位（C250T），这些突变可导致TERT的mRNA、蛋白和酶活性增加，从而增加端粒长度。TERT启动子突变主要见于原发型GBM和少突胶质细胞瘤中，在星形细胞瘤和继发性GBM中发生率较低。TERT启动子突变与GBM的恶性生物学行为密切相关，在GBM中，含TERT启动子突变的患者总体生存期缩短。在弥漫性较低级别胶质瘤中，TERT启动子突变对患者预后的影响与IDH突变状态有关。有研究发现在IDH突变的较低级别胶质瘤中，TERT启动子突变患者的无进展生存期和总体生存期较长，而在IDH野生型的较低级别胶质瘤中，TERT启动子突变患者的无进展生存期和总体生存期较短。TERT启动子区突变的诊断方法为PCR测序或焦磷酸测序［15-16］。

1.5MGMT启动子甲基化

O6-甲基鸟嘌呤-DNA-甲基转移酶（O6-methylguanine-DNA methyltransferase，MGMT）是DNA修复酶，MGMT可以使烷化剂作用下形成的O6位甲基化鸟嘌呤去甲基化，有效地修复DNA损伤。MGMT的表达与MGMT启动子区域CpG岛甲基化程度密切相关。MGMT基因启动子甲基化可以导致基因沉默和抑制MGMT蛋白合成，阻碍DNA的修复。MGMT启动子甲基化是肿瘤对TMZ化疗敏感的标志。具有MGMT启动子甲基化的胶质瘤患者对TMZ化疗敏感，生存期较长。在继发性GBM和较低级别弥漫性胶质瘤中，MGMT启动子甲基化状态与IDH基因突变和1p/19q共缺失呈正相关。焦磷酸测序或甲基化特异性PCR是评估MGMT启动子甲基化状态的最佳方法［17-18］。

2　整合性分子病理分型在弥漫性较低级别胶质瘤诊疗中的应用

以上这些与胶质瘤相关的分子标志物既有各自的特点，相互之间又存在着复杂的关联。面对一个特定的胶质瘤患者，如何利用这些分子标志物指导预后判断和治疗，仍然是广大临床医生面临的一个难题。有学者尝试进行弥漫性较低级别胶质瘤的整合性分子病理分型研究，其以IDH突变、1p/19q共缺失、ATRX突变或TERT启动子突变为基础，得出了近似一致的结果［4-6，19-20］。

2.1联合IDH和1p/19q的整合性分子病理分型

癌症基因组图谱研究网络（The Cancer Genome Atlas Research Network）项目中［5］对282例成人较低级别胶质瘤进行基因组学分析，并将患者分子学指标结果与临床信息综合分析。结果显示，弥漫性较低级别胶质瘤按照IDH突变和1p/19q共缺失的状态可以分为预后完全不同的3个亚组。亚组A为IDH突变和1p/19q共缺失的患者，预后最好，中位生存期约为8年。亚组A肿瘤有较高的CIC（62%）、FUBP1 （29%）、NOTCH1（31%）和TERT（96%）突变。亚组B 为IDH突变和1p/19q未缺失的患者，中位生存期约为6.3年，该组94%患者合并TP53突变，ATRX基因突变约为86%，而TERT突变仅为4%。亚组C为IDH野生型的患者，其基因改变和临床特征与原发性GBM高度相似，中位生存期仅为1.7年，基因特征性改变为PTEN（23%）、EGFR（27%）、NF1（20%）、TP53 （14%）和PIK3CA（9%）。

2.2联合IDH和TERT的整合性分子病理分型

Killela等［20］对233例成人较低级别胶质瘤进行回顾性分析，研究患者IDH突变和TERT启动子突变状态与临床特征的关系。研究表明，根据IDH是否突变和TERT启动子是否突变，可将弥漫性较低级别胶质瘤分为IDH mut/TERT mut、IDH mut/TERT wt、IDH wt/TERT mut和IDH wt/TERT wt 4个分子病理学亚型，其预后明显不同。IDH mut/TERT mut预后最好，IDH mut/TERT wt预后其次，IDH wt/TERT wt较差，而IDH wt/TERT mut预后最差。此后多个独立的回顾性临床研究均证实以上结论［21-22］。

2.3联合IDH、1p/19q和ATRX的整合性分子病理分型

2015年世界卫生组织组织神经肿瘤病理科召开Haarlem会议，形成了“ISN-Haarlem”共识，在胶质瘤的病理诊断中引入IDH、1p/19q和ATRX 3个分子标记物。在不考虑肿瘤组织学诊断、WHO级别的情况下，利用IDH、1p/19q和ATRX 3个分子标记物将胶质瘤分为4种预后截然不同的临床亚型：I-CD、I-A、I 和NA。其中I-CD型表现为IDH基因突变、ATRX蛋白表达阳性、1p/19q共缺失，这一类主要多见于单纯少突细胞胶质瘤，预后最好；I-A型表现为IDH基因突变、ATRX蛋白表达缺失、1p/19q不缺失，多见于星形细胞胶质瘤，预后次之；I型表现为IDH基因突变、ATRX蛋白表达阳性、1p/19q不缺失，预后一般；NA型表现为IDH基因不突变、1p/19q不缺失、ATRX蛋白表达阳性，其生物学行为与原发性GBM相当，预后最差［6］。

2.4联合IDH、1p/19q和TERT的整合性分子病理分型

近期Eckel-Passow等［4］的一项研究指出，根据1p/19q共缺失、IDH突变和TERT启动子突变等3项分子标志物的状况可将弥漫性较低级别胶质瘤分为5个亚型：亚型A为IDH突变、1p/19q共缺失和TERT启动子突变3个指标均为阳性；亚型B为IDH突变+ TERT启动子突变；亚型C为单一IDH突变；亚型D为IDH突变、1p/19q共缺失和TERT启动子突变3个指标均为阴性；亚型E为单一TERT突变。这种整合性分型对于预测胶质瘤患者的预后有重要的临床意义。在5组亚型中，亚型A患者的预后最好，亚型E预后最差；亚型B、亚型C和亚型D患者总体生存率呈依次下降趋势。

3　结语

基于分子病理分型的个体化治疗是未来胶质瘤精准治疗的发展方向，标准的分子病理分型是实现精准治疗的基础。未来有望达成更加细化、更加准确的分子病理分型，并以此制定出更加个性化的治疗决策，真正实现胶质瘤的精准治疗。

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（2016-04-06收稿）

（2016-05-03修回）

（编辑：邢颖校对：郑莉）

Research progress on integrated molecular pathological classification of diffuse lowergrade gliomas

Zhaohui LI1，Zhigang GUO1，Qingwei LI2
Correspondence to：Qingwei LI；E-mail：liqingweisw@126.com
1No.2 Department of Neurosurgery，China-Japan Union Hospital of Jilin University，Changchun 130031，China；2Department of Neurosurgery，Heilongjiang Provincial Hospital，Harbin 150036，China
This work was supported by Youth Scientific Research Project of Jilin Provincial Health and Family Planning Commission（No.2015Q005）.

AbstractDiffuse lower-grade glioma is a diversified group of infiltrative brain tumors comprising WHO grades II and III astrocytomas，oligodendrogliomas，and mixed oligoastrocytomas.These tumors exhibit a wide range of clinical heterogeneity；thus，histopathological classification does not adequately predict clinical outcomes.In recent years，a number of molecular markers closely related to the clinical features and prognosis of gliomas have been discovered.These molecular markers include isocitrate dehydrogenase（IDH）mutation，chromosome 1p/19q codeletion，ATRX mutation，TERT promoter mutation，and MGMT promoter methylation.Furthermore，numerous studies focusing on the integrated molecular classification of diffuse lower-grade gliomas combined with these molecular markers have been conducted.Results indicate that integrated molecular pathological classification can improve the diagnostic and prognostic accuracy and facilitate therapeutic formulation.This paper reviews the research progress on integrated molecular classification of diffuse lower-grade gliomas.

Keywords：glioma，molecular pathology，IDH，ATRX，TERT

doi：10.3969/j.issn.1000-8179.2016.12.340

作者单位：①吉林大学中日联谊医院神经外二科（长春市130031）；②黑龙江省人民医院神经外科

通信作者：李庆伟liqingweisw@126.com

作者简介

李朝晖专业方向为胶质瘤的基础及临床研究。E-mail：ruosong@163.com

*本文课题受吉林省卫生计生青年科研项目（编号：2015Q005）资助