膠質母細胞瘤的生物標志物研究進展

熊中奎 郎娟 王思本

[摘要] 膠質母細胞瘤（GBM）的生物標志物在疾病診斷、療效預測和預后等方面發揮重要作用。GBM的生物標志物有以下4類：經典標志物、循環標志物、基因標簽和其他。鑒于GBM的高度侵襲性和復雜性，臨床上迫切需要深入研究可用于預后和預測的非侵入性生物標志物，尤其是可用于早期診斷的標志物。

[關鍵詞] 膠質母細胞瘤;生物標志物;表皮生長因子受體變體Ⅲ;1p/19q共缺失;異檸檬酸脫氫酶突變;O6-甲基鳥嘌呤-DNA 甲基轉移酶甲基化

[中圖分類號] R730? ? ? ? ? [文獻標識碼] A? ? ? ? ? [文章編號] 1673-7210（2020）02（a）-0055-04

[Abstract] Biomarkers of Glioblastoma multiforme （GBM） plays an important role in disease diagnosis， efficacy prediction and prognosis. There are four types of biomarkers for GBM： classical biomarkers， circulating biomarkers， gene tags and others. In view of the high invasiveness and complexity of GBM， there is an urgent to conduct in-depth clinical studies on non-invasive biomarkers that can be used for prognosis and prediction， especially for early diagnosis.

[Key words] Glioblastoma multiforme; Biomarker; Epidermal growth factor receptor variantⅢ; 1p/19q codeletion; Isocitrate dehydrogenase mutation; O6-methylguanine-DNA methyltransferase methylation

膠質母細胞瘤（glioblastoma multiforme，GBM），WHO Ⅳ級，是最常見且惡性程度最高的原發性顱內腫瘤，占膠質瘤的一半以上。GBM生長迅速，短期內進展。目前治療模式包括外科手術、放射外科、外放療、化療、靶向治療和生物治療等。盡管目前在診斷和治療方面取得一定進展，但患者的預后仍很差。GBM的療效很大程度上取決于腫瘤的分子特征，了解患者的基因背景有助于制訂診療決策[1]。深入了解GBM的生物標志物將有助于GBM的診斷、預后和預測，本文對其研究現狀及進展綜述如下：

1 經典標志物

1.1表皮生長因子受體變體（EGFR）vⅢ

約50%的EGFR擴增攜帶EGFRvⅢ突變，其來源于外顯子2～7的框內缺失（in-frame deletion），導致結構性的非配體依賴性受體活化。EGFRvⅢ的預后價值存在爭議。研究發現，EGFRvⅢ表達伴EGFR擴增是預后差的標志物。Montano等[2]發現，初診GBM接受肉眼下腫瘤全切術和標準放療聯合替莫唑胺（Temozolomide，TMZ）化療，EGFRvⅢ表達患者獲得更長總生存期（OS）。EGFRvⅢ且Ki-67 20%或更低、EGFRvⅢ且磷酸酯酶與張力蛋白同源物（phosphate and tension homology deleted on chromoso me ten，PTEN）基因正常、EGFRvⅢ且O6-甲基鳥嘌呤-DNA甲基轉移酶（MGMT）甲基化患者預后更好。盡管EGFRvⅢ似乎可作為一種藥物靶點，腫瘤疫苗rindopepimut僅在早期臨床試驗中顯示出免疫效應和臨床獲益。該疫苗的隨機、空白對照Ⅲ期臨床試驗因未獲得生存獲益而失敗[3]。盡管如此，EGFR仍是有吸引力的分子靶點，目前正在進行的臨床試驗中，新型EGFR抑制劑對突變型GBM具有更強效、更特異性的作用，可為臨床帶來基于作用機制的聯合治療[4-6]。

1.2 1p/19q共缺失

1p/19q共缺失不能直接用作經典的預測標志物，也不能指導制訂特異性個性化診療方案。但其特異性高，可作為一種有用的診斷標志物。另外，具有一定的預后價值，多項研究顯示與化療±放療的效果有關。攜帶1p/19q共缺失患者生存期更長，即使在腫瘤復發后。某些研究指出[7]，1p/19q共缺失是少突膠質細胞瘤（oligodendroglioma，OD）的早期分子改變，存在于1/3的攜帶OD成分的GBM，而不存在于無OD成分的GBM。某些研究確定單獨1p/19q共缺失是OS，而不是無進展生存期（progression-free-survival，PFS）的預測指標。1p/19q共缺失與PTEN缺失均為OS預測指標，兩者協同則可作為PFS的預測指標[8]。但Qin等[9]認為，1p/19q和PTEN并不是GBM的OS和PFS的顯著獨立臨床預后指標，1p/19q共缺失與OD的化療敏感性和預后相關，但是與攜帶OD成分的GBM無關。

1.3 異檸檬酸脫氫酶（IDH）

IDH野生型膠質瘤包括毛細胞星型細胞瘤和原發性膠質母細胞瘤，不依賴于IDH細胞通路，且G-CIMP陰性。與之相反，絕大多數Ⅱ級和Ⅲ級膠質瘤和繼發性GBM表現出IDH突變（G-CIMP+）。多達87.5% G-CIMP+腫瘤代表原神經基因表達亞型，通常發生于年輕患者（初診年齡36～59歲）。與相同組織學級別IDH野生型膠質瘤比較，IDH突變型的預后更好[10]。IDH1突變型惡性星型細胞瘤（WHO Ⅲ級和Ⅳ級）與外科切除獲益具有相關性。與IDH1野生型比較，IDH1突變型患者給予更激進的手術切除，包括整個腫瘤的增強和未增強部分，則預后更好。而對于IDH1野生型患者即使切除未增強部分，未見預后獲益[11]。IDH突變型GBM患者的OS和PFS比野生型更長。

1.4 MGMT甲基化

MGMT啟動子甲基化發生概率，與低級別膠質瘤（48%）和原發性GBM（36%）比較，更常見于繼發性GBM（75%）。MGMT甲基化患者，使用烷化劑可獲得更好的PFS和OS。因此MGMT啟動子甲基化狀態為目前最具相關性的預后指標之一，并是烷化劑的療效預測指標。MGMT啟動子甲基化是對老年GBM患者進行分層的預測標志物，確定其應接受放療或烷化劑化療。攜帶MGMT啟動子甲基化的患者，與接受單純放療比較，接受TMZ化療聯合放療的生存獲益更多。相反，MGMT啟動子未甲基化的患者，不能從化療獲益，無論初診時與放療同時使用，還是挽救性治療時使用。因此，建議老年GBM患者在臨床決策前接受MGMT甲基化檢測，以確定是否應接受化療。MGMT啟動子甲基化的復發性GBM患者PFS和OS更長[12]。GBM患者應根據MGMT甲基化狀態接受不同治療路徑，故需在常規臨床實踐中引入MGMT標志物評估。

2 循環標志物

2.1 長鏈非編碼RNA

HOX轉錄反義基因間RNA（HOX transcript antisense intergenic RNA，HOTAIR）在GBM中失調，且為GBM細胞增殖所需。GBM患者血清HOTAIR水平明顯高于對照組。將GBM患者從對照組鑒別出來的受試者工作特征曲線下面積為0.913，靈敏度86.1%，特異度87.5%，cut-off值10.8。HOTAIR表達與高級別腦腫瘤顯著相關。血清HOTAIR水平與腫瘤HOTAIR水平中等相關。血清HOTAIR可作為GBM預后和診斷的新型生物標志物[13]。

2.2 微小RNA（MicroRNA，miRNA）

循環miR-137和miR-485-3p是GBM患者的一種潛在的非侵入性標志物，其下調提示預后較差[14-15]。

2.3 蛋白質分子

采用加權基因共表達網絡分析技術，研究發現[16]copine 6、透明質烷與蛋白聚糖連接蛋白2、CKLF樣MARVEL跨膜結構域3、N-Myc與STAT互動蛋白、凝溶膠蛋白樣成帽肌動蛋白和蛋白酶體亞單位β8可能GBM液體活檢的潛在標志物。

2.4 外泌體（exosome）

GBM患者向血漿中釋放異質性胞外小體，其濃度高于健康對照組，腦轉移患者和腦腫瘤的中樞外轉移。術后血漿胞外小體濃度顯著下降。GBM荷瘤小鼠的血漿胞外小體濃度增加[17]。運送RNA和蛋白質的胞外小體可用于GBM早期診斷。如腦脊液胞外小體運送重要miRNA，后者可作為標志物。

2.5 循環腫瘤細胞（circulating tumor cell，CTC）

在GBM疾病的全過程中不同取樣時間點，CTC細胞群的細胞數從2～23個細胞，多形性且顯著性壞死。外泌體上58個腫瘤相關基因，包括共濟失調-毛細血管擴張突變基因、減數分裂后分離基因2、POLE基因、腺瘤性結腸息肉基因、exportin 1（XPO1）、鐵轉運蛋白受體基因、Janus激酶2、人表皮生長因子受體4基因和間變性淋巴瘤激酶基因[18]。

3 基因標簽

使用差異表達分析，研究者在訓練數據庫中鑒定出大量與膠質瘤腫瘤形成及惡性進展有關lncRNA，在測試數據庫中穩定表達。研究者提出一種4基因標簽，其與GBM患者預后密切相關[19]。35基因標簽可準確地預測PFS和OS，不需要考慮腫瘤亞型和其他因素[20]。63基因標簽可有效預測GBM，特異度為0.929，敏感度為0.948[21]。

4 其他標志物

4.1 蛋白質類

①BICD1基因編碼的細胞骨架樣雙尾蛋白（bicaudal）D同源蛋白是一種動力蛋白接頭蛋白，作為細胞內重要的動力蛋白結合蛋白（dynactin-binding protein），可將Rab6連接到動力蛋白/動力蛋白結合蛋白復合體，從而調控高爾基體囊泡向內質網轉運。BICD1表達可預測GBM患者的預后和療效[22]。②凋亡抑制蛋白BIRC3是一凋亡相關基因，其編碼的蛋白可抑止細胞凋亡。TCGA數據庫中，BIRC3基因表達增加是間質GBM區別于原神經GBM和經典GBM的一種顯著而特異性生物標志物。另外GBM患者組織芯片上，BIRC3蛋白在腫瘤細胞壁特定位置表達高于血管周圍。GBM細胞上腫瘤乏氧通過HIF-1α誘導BIRC3表達。在腫瘤乏氧區腫瘤異種移植（xenograft）促進BIRC3表達。選擇性抑制BIRC3通過加強活化caspase可逆轉GBM細胞對乏氧微環境下放療的抵抗[23]。③C-型凝集素結構域家族10成員B在GBM組織和細胞上表達均顯著增加，且與GBM患者OS明顯負相關。敲除CLEC18B可抑制GBM細胞生長、遷移和浸潤，而沉默CLEC18B則下調Wnt/β-catenin信號通路活性[24]。④Cox proportional-hazards回歸分析顯示CD49d是GBM患者PFS的一種獨立因素，可作為預測GBM進展的候選標志物[25]。

4.2 酶類

①人端粒酶逆轉錄酶+β與膠質瘤的臨床特征有關，可作為一種預后標志物，并有可能作為治療靶點[26]。②支鏈氨基酸轉氨酶1是IDH1野生型GBM患者的新型MR相關預后標志物[27]。③血清與類固醇調節激酶1可能是一種預后標志物[28]。

4.3 轉錄因子

FEZ家族鋅指1（FEZ family zinc finger 1，FEZF1）是嗅覺發育過程中必需的轉錄因子。在胃腸腫瘤中，FEZF1通過DNA去甲基化發揮癌基因的作用。表達高水平FEZF1的膠質瘤患者預期生存期較短。實驗研究中發現[29]，FEZF1通過激活Akt-ERK通路促進膠質瘤細胞增殖、遷移、侵犯并抑制細胞凋亡。

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（收稿日期：2019-09-29? 本文編輯：劉永巧）