樊小龍團隊在腦膠質瘤分子分型個體化診斷技術上取進展

　　膠質瘤是成人中樞神經系統最常見的原發腫瘤，也是中樞神經系統病死率最高的腫瘤。盡管經過數十年的不懈努力，膠質瘤的治療效果仍然未能取得實質性改善。膠質瘤具有高度的異質性，不易歸類診斷。現有的診斷延用上世紀20年代美國神經外科專家HarveyCushing提出的分類理念。根據膠質瘤的形態學特征，假定膠質瘤與正常神經系統的星形膠質細胞或少突膠質細胞相似，將膠質瘤劃分為星形膠質細胞瘤、少突膠質細胞瘤或混合型的少突星形細胞瘤。同時，依據鏡下所見的細胞核分裂、核密度、壞死以及血管增生程度等惡性指標，將成人膠質瘤進一步分為II-IV級。這些類型中，最惡性的為IV級星形細胞瘤，又被稱為膠質母細胞瘤。膠質母細胞瘤約占成人膠質瘤的50%，其形態學特征與假定的未成熟星形膠質細胞相似(1)。該診斷模式能粗略指導膠質瘤的預后評估，膠質母細胞瘤病人的預后普遍較差，少突膠質細胞瘤病人的預后普遍較好。

　　形態學特征由細胞骨架微絲(actin)的可塑性調控。經典文獻提示，微絲的可塑性由Rho GTPase成員CDC42、Roh、或Rac調控，其中任何一個成員被胞外或胞內因子的激活，都將導致迥異的形態學表型和遷移特征(2, 3)。因此，形態學特征盡管能區分正常組織和腫瘤組織，其反映腫瘤生物學特征的能力有限。目前常規使用的膠質瘤診斷體系不僅主觀性強，依賴于病理醫生的經驗，導致不同醫生間的診斷結果不一致(4)，其所診斷的少突細胞膠質瘤、星形細胞膠質瘤、膠質母細胞瘤并未被證實為具有獨特發病機制的生物學實體。來自瑞典和美國的科研成果說明，以腦發育機制為指導，星形膠質細胞瘤和少突膠質細胞瘤的轉錄組非常相似，其區別可能來源于遺傳學變異和微環境(5, 6)。大量的基因組大數據分析，發現了各形態學亞型富集，但非特異的遺傳學變異。這一現狀被普遍表述為膠質瘤的異質性。異質性的存在，令我們無法闡明各形態學亞型的發病機制，阻礙了膠質瘤治療方案的研發。

　　為克服該核心缺陷，2016版的WHO膠質瘤分型指南將分子遺傳學指標IDH突變及1p/19q聯合缺失等納入分型指標，用以輔助組織病理學診斷。這兩項指標的加入提高了膠質瘤診斷的客觀性，以及風險分層的準確性。但是形態學特征仍然是膠質瘤診斷的首要指標(7)。

在TLDA RT-PCR平臺上評估的神經膠質瘤樣本和非腫瘤腦組織中分類器基因的相關表達

　　腫瘤的細胞學起源對其臨床表型及治療應答具有決定性的作用(8)。膠質瘤起源于自我更新或分化失控的中樞神經系統的干細胞或祖細胞，將膠質瘤的細胞學起源整合進入其診斷，將提高膠質瘤風險評估的準確性，為闡明遺傳學變異驅動膠質瘤起源的機制研究，為發現亞型特異的治療方案提供策略性的理論依據。大量的動物模型研究提示，部分膠質瘤并非起源于干細胞或星形膠質細胞，而可能起源于少突膠質祖細胞(oligodendrocyteprogenitor cells, OPC)(9)。但是，基于遺傳學突變的檢測無法判別某一個星形膠質細胞瘤或少突膠質細胞瘤臨床樣本是否與OPC相似、或與干細胞相似，而需建立基于表達譜分析的個體化檢測方案。

　　基于膠質瘤起源與腦發育間的保守性，研究人員應用系統生物學的基因網絡理念，在膠質瘤轉錄組篩選到了分別與EGFR或PDGFRA共表達的基因網絡(即EM、PM)。部分EM、PM基因與干細胞向早期星形膠質細胞發育，或與OPC的發育緊密相關，且在膠質瘤的基因組中出現高頻變異。在小鼠腦發育過程中，部分EM基因共表達于未成熟的星型膠質細胞中，而部分PM基因則共表達于OPC。通過分析來自我國、美國及歐洲的數據集，研究人員發現，EM、PM呈現互斥的表達模式。據此。可以將膠質瘤分別定義為EM或PM亞型。EM/PM亞型獨立于形態學亞型，因各形態學亞型及級別的成人膠質瘤中均包含EM及PM亞型。與EM亞型相比，PM亞型多發生于青壯年，預后較好。EM及PM亞型由特異的遺傳學變異所驅動，EM亞型不含IDH突變，而普遍攜帶7號染色體擴增/10號染色體丟失, 但PM亞型普遍攜帶IDH突變，還有大約40% 的 PM亞型攜帶1p19q 聯合缺失(10)。

個別鑒定的EM或PM神經膠質瘤中明顯的基因組改變

　　為將大數據分析成果轉化為臨床診斷工具，在本項研究中，北京師范大學樊小龍教授課題組研發了EM/PM分子分型個體化診斷芯片及數據分析模型，聯合北京市神經外科研究所江濤教授課題組及瑞典哥德堡大學Caren教授課題組，在來自北京和瑞典的回顧性膠質瘤樣本中開展檢測，結果證明，個體化診斷的EM或PM膠質瘤，在其發病年齡、預后及遺傳學變異等重要指標均與數據庫分析結果高度吻合。

　　與TCGA定義的膠質瘤4分型理念相比對(11)，該成果為首例完成從數據庫分析到個體化臨床診斷技術轉化的膠質瘤分子分型策略。TCGA的4分型方案的建立基于純粹的數學分析，所用基因數量達840個，難以轉化為真正意義上的臨床診斷工具，未見轉化為個體化診斷工具的報道。EM/PM分子分型的臨床應用，將提高臨床對膠質瘤風險評估的準確性，避免過度治療。將各治療方案選擇性地與EM/PM分子亞型相結合，可避免在“unselected”病人中盲目開展臨床試驗，降低臨床實驗失敗的幾率。EM/PM分子分型指導的基礎研究，也有望發現現有分子病理框架指導下無法發現的發病機制，指導新型治療策略的發現和評估。

　　原文鏈接:

　　https://clincancerres.aacrjournals.org/content/early/2019/08/31/1078-0432.CCR-19-0299

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