胶质母细胞瘤的生物标志物研究进展

熊中奎 郎娟 王思本

[摘要] 胶质母细胞瘤（GBM）的生物标志物在疾病诊断、疗效预测和预后等方面发挥重要作用。GBM的生物标志物有以下4类：经典标志物、循环标志物、基因标签和其他。鉴于GBM的高度侵袭性和复杂性，临床上迫切需要深入研究可用于预后和预测的非侵入性生物标志物，尤其是可用于早期诊断的标志物。

[关键词] 胶质母细胞瘤;生物标志物;表皮生长因子受体变体Ⅲ;1p/19q共缺失;异柠檬酸脱氢酶突变;O6-甲基鸟嘌呤-DNA 甲基转移酶甲基化

[中图分类号] R730          [文献标识码] A          [文章编号] 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

膠质母细胞瘤（glioblastoma multiforme，GBM），WHO Ⅳ级，是最常见且恶性程度最高的原发性颅内肿瘤，占胶质瘤的一半以上。GBM生长迅速，短期内进展。目前治疗模式包括外科手术、放射外科、外放疗、化疗、靶向治疗和生物治疗等。尽管目前在诊断和治疗方面取得一定进展，但患者的预后仍很差。GBM的疗效很大程度上取决于肿瘤的分子特征，了解患者的基因背景有助于制订诊疗决策[1]。深入了解GBM的生物标志物将有助于GBM的诊断、预后和预测，本文对其研究现状及进展综述如下：

1 经典标志物

1.1表皮生长因子受体变体（EGFR）vⅢ

约50%的EGFR扩增携带EGFRvⅢ突变，其来源于外显子2～7的框内缺失（in-frame deletion），导致结构性的非配体依赖性受体活化。EGFRvⅢ的预后价值存在争议。研究发现，EGFRvⅢ表达伴EGFR扩增是预后差的标志物。Montano等[2]发现，初诊GBM接受肉眼下肿瘤全切术和标准放疗联合替莫唑胺（Temozolomide，TMZ）化疗，EGFRvⅢ表达患者获得更长总生存期（OS）。EGFRvⅢ且Ki-67 20%或更低、EGFRvⅢ且磷酸酯酶与张力蛋白同源物（phosphate and tension homology deleted on chromoso me ten，PTEN）基因正常、EGFRvⅢ且O6-甲基鸟嘌呤-DNA甲基转移酶（MGMT）甲基化患者预后更好。尽管EGFRvⅢ似乎可作为一种药物靶点，肿瘤疫苗rindopepimut仅在早期临床试验中显示出免疫效应和临床获益。该疫苗的随机、空白对照Ⅲ期临床试验因未获得生存获益而失败[3]。尽管如此，EGFR仍是有吸引力的分子靶点，目前正在进行的临床试验中，新型EGFR抑制剂对突变型GBM具有更强效、更特异性的作用，可为临床带来基于作用机制的联合治疗[4-6]。

1.2 1p/19q共缺失

1p/19q共缺失不能直接用作经典的预测标志物，也不能指导制订特异性个性化诊疗方案。但其特异性高，可作为一种有用的诊断标志物。另外，具有一定的预后价值，多项研究显示与化疗±放疗的效果有关。携带1p/19q共缺失患者生存期更长，即使在肿瘤复发后。某些研究指出[7]，1p/19q共缺失是少突胶质细胞瘤（oligodendroglioma，OD）的早期分子改变，存在于1/3的携带OD成分的GBM，而不存在于无OD成分的GBM。某些研究确定单独1p/19q共缺失是OS，而不是无进展生存期（progression-free-survival，PFS）的预测指标。1p/19q共缺失与PTEN缺失均为OS预测指标，两者协同则可作为PFS的预测指标[8]。但Qin等[9]认为，1p/19q和PTEN并不是GBM的OS和PFS的显著独立临床预后指标，1p/19q共缺失与OD的化疗敏感性和预后相关，但是与携带OD成分的GBM无关。

1.3 异柠檬酸脱氢酶（IDH）

IDH野生型胶质瘤包括毛细胞星型细胞瘤和原发性胶质母细胞瘤，不依赖于IDH细胞通路，且G-CIMP阴性。与之相反，绝大多数Ⅱ级和Ⅲ级胶质瘤和继发性GBM表现出IDH突变（G-CIMP+）。多达87.5% G-CIMP+肿瘤代表原神经基因表达亚型，通常发生于年轻患者（初诊年龄36～59岁）。与相同组织学级别IDH野生型胶质瘤比较，IDH突变型的预后更好[10]。IDH1突变型恶性星型细胞瘤（WHO Ⅲ级和Ⅳ级）与外科切除获益具有相关性。与IDH1野生型比较，IDH1突变型患者给予更激进的手术切除，包括整个肿瘤的增强和未增强部分，则预后更好。而对于IDH1野生型患者即使切除未增强部分，未见预后获益[11]。IDH突变型GBM患者的OS和PFS比野生型更长。

1.4 MGMT甲基化

MGMT启动子甲基化发生概率，与低级别胶质瘤（48%）和原发性GBM（36%）比较，更常见于继发性GBM（75%）。MGMT甲基化患者，使用烷化剂可获得更好的PFS和OS。因此MGMT启动子甲基化状态为目前最具相关性的预后指标之一，并是烷化剂的疗效预测指标。MGMT启动子甲基化是对老年GBM患者进行分层的预测标志物，确定其应接受放疗或烷化剂化疗。携带MGMT启动子甲基化的患者，与接受单纯放疗比较，接受TMZ化疗联合放疗的生存获益更多。相反，MGMT启动子未甲基化的患者，不能从化疗获益，无论初诊时与放疗同时使用，还是挽救性治疗时使用。因此，建议老年GBM患者在临床决策前接受MGMT甲基化检测，以确定是否应接受化疗。MGMT启动子甲基化的复发性GBM患者PFS和OS更长[12]。GBM患者应根据MGMT甲基化状态接受不同治疗路径，故需在常规临床实践中引入MGMT标志物评估。

2 循环标志物

2.1 长链非编码RNA

HOX转录反义基因间RNA（HOX transcript antisense intergenic RNA，HOTAIR）在GBM中失调，且为GBM细胞增殖所需。GBM患者血清HOTAIR水平明显高于对照组。将GBM患者从对照组鉴别出来的受试者工作特征曲线下面积为0.913，灵敏度86.1%，特异度87.5%，cut-off值10.8。HOTAIR表达与高级别脑肿瘤显著相关。血清HOTAIR水平与肿瘤HOTAIR水平中等相关。血清HOTAIR可作为GBM预后和诊断的新型生物标志物[13]。

2.2 微小RNA（MicroRNA，miRNA）

循环miR-137和miR-485-3p是GBM患者的一种潜在的非侵入性标志物，其下调提示预后较差[14-15]。

2.3 蛋白质分子

采用加权基因共表达网络分析技術，研究发现[16]copine 6、透明质烷与蛋白聚糖连接蛋白2、CKLF样MARVEL跨膜结构域3、N-Myc与STAT互动蛋白、凝溶胶蛋白样成帽肌动蛋白和蛋白酶体亚单位β8可能GBM液体活检的潜在标志物。

2.4 外泌体（exosome）

GBM患者向血浆中释放异质性胞外小体，其浓度高于健康对照组，脑转移患者和脑肿瘤的中枢外转移。术后血浆胞外小体浓度显著下降。GBM荷瘤小鼠的血浆胞外小体浓度增加[17]。运送RNA和蛋白质的胞外小体可用于GBM早期诊断。如脑脊液胞外小体运送重要miRNA，后者可作为标志物。

2.5 循环肿瘤细胞（circulating tumor cell，CTC）

在GBM疾病的全过程中不同取样时间点，CTC细胞群的细胞数从2～23个细胞，多形性且显著性坏死。外泌体上58个肿瘤相关基因，包括共济失调-毛细血管扩张突变基因、减数分裂后分离基因2、POLE基因、腺瘤性结肠息肉基因、exportin 1（XPO1）、铁转运蛋白受体基因、Janus激酶2、人表皮生长因子受体4基因和间变性淋巴瘤激酶基因[18]。

3 基因标签

使用差异表达分析，研究者在训练数据库中鉴定出大量与胶质瘤肿瘤形成及恶性进展有关lncRNA，在测试数据库中稳定表达。研究者提出一种4基因标签，其与GBM患者预后密切相关[19]。35基因标签可准确地预测PFS和OS，不需要考虑肿瘤亚型和其他因素[20]。63基因标签可有效预测GBM，特异度为0.929，敏感度为0.948[21]。

4 其他标志物

4.1 蛋白质类

①BICD1基因编码的细胞骨架样双尾蛋白（bicaudal）D同源蛋白是一种动力蛋白接头蛋白，作为细胞内重要的动力蛋白结合蛋白（dynactin-binding protein），可将Rab6连接到动力蛋白/动力蛋白结合蛋白复合体，从而调控高尔基体囊泡向内质网转运。BICD1表达可预测GBM患者的预后和疗效[22]。②凋亡抑制蛋白BIRC3是一凋亡相关基因，其编码的蛋白可抑止细胞凋亡。TCGA数据库中，BIRC3基因表达增加是间质GBM区别于原神经GBM和经典GBM的一种显著而特异性生物标志物。另外GBM患者组织芯片上，BIRC3蛋白在肿瘤细胞壁特定位置表达高于血管周围。GBM细胞上肿瘤乏氧通过HIF-1α诱导BIRC3表达。在肿瘤乏氧区肿瘤异种移植（xenograft）促进BIRC3表达。选择性抑制BIRC3通过加强活化caspase可逆转GBM细胞对乏氧微环境下放疗的抵抗[23]。③C-型凝集素结构域家族10成员B在GBM组织和细胞上表达均显著增加，且与GBM患者OS明显负相关。敲除CLEC18B可抑制GBM细胞生长、迁移和浸润，而沉默CLEC18B则下调Wnt/β-catenin信号通路活性[24]。④Cox proportional-hazards回归分析显示CD49d是GBM患者PFS的一种独立因素，可作为预测GBM进展的候选标志物[25]。

4.2 酶类

①人端粒酶逆转录酶+β与胶质瘤的临床特征有关，可作为一种预后标志物，并有可能作为治疗靶点[26]。②支链氨基酸转氨酶1是IDH1野生型GBM患者的新型MR相关预后标志物[27]。③血清与类固醇调节激酶1可能是一种预后标志物[28]。

4.3 转录因子

FEZ家族锌指1（FEZ family zinc finger 1，FEZF1）是嗅觉发育过程中必需的转录因子。在胃肠肿瘤中，FEZF1通过DNA去甲基化发挥癌基因的作用。表达高水平FEZF1的胶质瘤患者预期生存期较短。实验研究中发现[29]，FEZF1通过激活Akt-ERK通路促进胶质瘤细胞增殖、迁移、侵犯并抑制细胞凋亡。

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（收稿日期：2019-09-29  本文編辑：刘永巧）