MGMT启动子甲基化状态与IDH1及1p/19q对脑胶质瘤患者假性进展的诊断价值*

张宝双 周欢娣② 王国辉② 综述 薛晓英 审校

脑胶质瘤是中枢神经系统最常见的原发肿瘤，约占中枢神经系统肿瘤的27%[1]。自术后联合放化疗作为胶质瘤治疗的必要手段以来，其预后得到了改善，这也使得治疗相关的影像学表现有所增加。MRI的假性进展（pseudoprogression，PSP）影像学特征表现对比增强、范围扩大等现象，类似早期进展（early progression，EP）的影像学改变，但本质是治疗后反应[2]。临床上将这种在肿瘤非EP情况下MRI表现出的短暂对比增强或范围增大，伴或不伴T2WI和FLAIR像的异常改变定义为PSP。病理学及影像学随访可诊断PSP，但两者或因颅内标本的可获得性差，或因影像学随访的不及时，均不能满足临床及时诊断的需求，成为影响疗效的难题，亟需无创且及时的PSP诊断方法。PSP的发生除与治疗有关外，也与肿瘤自身的分子特征，如与MGMT启动子甲基化、异柠檬酸脱氢酶-1（IDH1）以及1p/19q等有关。本研究将对相关的研究进行梳理，分析MGMT启动子、IDH1及1p/19q分子标记物在区分脑胶质瘤PSP与EP中的价值，为精准医疗提供参考。

1 PSP概述

1.1 PSP的发生机制及时间

PSP的发生机制较为复杂，一些假说认为PSP是多种治疗因素对肿瘤区域及其附近的血脑屏障功能造成的破坏，从而会在MRI增强扫描时出现强化影像[3-4]。脑胶质瘤患者放疗后PSP发生的时间尚未形成共识，近期一项研究发现，PSP发生的中位时间为放疗后1个月[4]。一项纳入941例脑胶质瘤患者的研究发现, PSP发生的中位时间为放疗后6～12个月[5]。由于PSP通常无症状，导致影像学随访不及时，可能是造成PSP发生时间报道差异的原因之一。

1.2 PSP的发生率

关于PSP发生率的报道相差较大。Chaskis等[6]研究发现，PSP在脑胶质母细胞瘤（glioblastoma，GBM）患者中的发生率为6%。而Brandsma等[7]的报道中PSP在GBM中的发生率高达64%。关于低级别脑胶质瘤患者PSP发生率也有报道，在van West等[8]的研究中71例低级别胶质瘤患者PSP的发生率为18.3%。不同研究PSP的发生率相差较大，Abbasi等[9]认为其原因主要是缺乏统一的PSP评判标准。

1.3 鉴别诊断

PSP现象主要与放射性坏死间的鉴别存在困难，常规的影像学检查并不能区分，只能通过病理学鉴别。放射性坏死与PSP同样影响着对于EP的诊断，区分三者的“金标准”仍然是病理学。有研究认为，放射性坏死与PSP的主要区别在于放射性坏死为不可逆的放射性损伤，而PSP为可逆的放射性损伤[4]。此外PSP与放射性坏死还存在以下的区别：1）PSP的出现时间较早，多数发生在放疗后6个月内；放射性坏死发生的时间较晚，多数发生在放疗后12～18个月[10]。2）PSP患者多数无症状，无需处理；放射性坏死患者症状通常较重，需要更多的类固醇激素干预且必要时需手术[10]。3）在影像学检查中，放射性坏死通常出现在脑室周围并且呈多中心结节状表现；相比之下，PSP主要在肿瘤术腔周围形成环形强化结构[4]。由于PSP与放射性坏死均影响着对于EP的判断，因此提高对三者的认识，可避免不必要的治疗。

2 影像学新技术诊断脑胶质瘤PSP的研究进展

MRI是诊断PSP最常用的方法，常规的MRI序列很难准确诊断PSP。近年来，更多的研究使用多模态MRI来提高PSP的诊断。

2.1 扩散加权磁共振成像

扩散加权磁共振成像（diffusion weighted imaging，DWI）可检测组织内的水分子运动，在DWI中表观弥散系数（apparent diffusion coefficient，ADC）与水分子弥散速度呈正比，而与细胞密度呈反比[11]。脑胶质瘤EP表现为细胞增多，而PSP表现为组织的坏死和炎性水肿，因此EP的ADC值低于PSP的ADC值。一项纳入26项研究共900例GBM患者的Meta分析[12]提示，DWI在诊断PSP方面具有较高的性能，敏感度和特异度分别为88%和85%。

2.2 磁共振波谱

磁共振波谱（MR spectrum，MRS）可无创探测细胞代谢产物，如胆碱（Cho）、N-乙酰天门冬氨酸（NAA）及肌酸（Cr）等。脑胶质瘤EP时Cho峰增高，而PSP时Cho峰降低。申小明等[13]研究发现，脑胶质瘤EP组异常强化区Cho/Cr值明显高于PSP组异常强化区的Cho/Cr值，鉴别EP与PSP的准确性为82.5%。

2.3 MR灌注成像

肿瘤复发伴随着血管形成，而脑胶质瘤PSP时仅引起血管通透性改变，故可采用MR灌注成像诊断PSP。PSP时PWI表现为低相对血容量（relative cerebral blood volume，rCBV）和低相对血流量（relative cerebral blood flow，rCBF），而在EP中表现为高rCBV和高rCBF。一项纳入26项研究共900例GBM患者的Meta分析[12]提示，PWI诊断PSP的敏感度和特异度分别为85%和79%。

2.4 PET

脑胶质瘤EP时18F-FDG的摄取量高于PSP，据此诊断PSP的敏感度和特异度均较高[14]。肿瘤细胞生长除需要葡萄糖外，还消耗大量氨基酸。氨基酸代谢PET显像，如11C-蛋氨酸[15]、18F-氟酪氨酸乙酯[16]等对诊断胶质瘤PSP同样具有价值。有研究发现，氨基酸示踪剂诊断胶质瘤PSP的准确性高于MRI[17]。PET虽敏感度高，但费用较昂贵，未能广泛用于临床。

2.5 影像组学

随着人工智能的发展，应用影像组学可以从医学图像中提取大量数据。Elshafeey等[18]通过研究MR灌注的放射学特征诊断PSP，发现该模型在诊断PSP方面具有较高的准确性，为诊断脑胶质瘤PSP提供了新方法。影像基因组学还能对肿瘤mRNA表达情况、肿瘤分子亚型等进行分析。影像组学有望为精准医疗提供新途径。

3 分子标记物在诊断脑胶质瘤患者PSP中的价值

由于PSP重要的临床价值，研究者们不断探索其他诊断途径，发现脑胶质瘤的分子特征，尤其是MGMT启动子、IDH1、1p/19q等分子状态与PSP明显相关。

3.1 MGMT启动子诊断PSP的价值

3.1.1 相关性 MGMT启动子是脑胶质瘤备受关注的分子之一，可为胶质瘤患者预后提供参考[19]。MGMT是一种DNA修复酶，可将O6-甲基鸟嘌呤的甲基转移至自身半胱氨酸残基上，以去除DNA链中被异常甲基化的鸟嘌呤的氧六位甲基，使DNA损伤得以修复。替莫唑胺（TMZ）抗肿瘤的机制是通过烷基化DNA分子上鸟嘌呤第6位O原子和第7位N原子，发挥细胞毒性作用[20]。MGMT可修复被TMZ烷基化的肿瘤DNA，从而导致治疗失败。MGMT启动子甲基化可导致MGMT转录的沉默，从而使烷化剂更好地发挥抗肿瘤作用。因此MGMT启动子甲基化的脑胶质瘤患者比MGMT启动子非甲基化者经过TMZ治疗后会更有效[21]。

越来越多的研究发现，MGMT启动子甲基化的脑胶质瘤患者比MGMT启动子非甲基化者放化疗后更易发生PSP[22-23]，这可能是由于MGMT启动子甲基化的患者对放化疗更敏感，加重了放疗介导的放射性损伤。Park等[24]研究发现，PSP的发生率在MGMT启动子甲基化的脑胶质瘤中为61.5%，高于MGMT启动子未甲基化者的33.9%（P=0.006）。为进一步证明MGMT启动子与PSP的关系，Zhou等[23]进行了Meta分析，纳入13项研究共536例高级别脑胶质瘤患者，提示MGMT启动子甲基化在区分PSP与EP之间具有显著性相关（OR=4.02，95%CI=2.76～5.87，P＜0.001）。

3.1.2 MGMT启动子在诊断PSP中的应用 如上所述，MGMT启动子的甲基化状态与PSP相关，但仅靠MGMT启动子甲基化状态尚不足以对PSP进行诊断。有研究将MGMT启动子甲基化状态与影像学技术相结合，在区分PSP与EP方面进行深入探索。Bani-Sadr等[25]回顾性分析了33例治疗后出现早期影像学进展（EP或PSP）的GBM患者，研究MGMT启动子甲基化状态和患者在动态磁敏感对比增强MRI成像中（MSC-MRI）的rCBV和相对渗透率rK2（relative vessel permeability on K2 maps）的相关特点，发现PSP与MGMT启动子甲基化状态、rCBV及rK2具有显著性相关。基于rCBV、rK2及MGMT启动子甲基化状态与EP和PSP的关系，建立以rCBV、rK2及MGMT启动子甲基化为基础的联合诊断模型，将出现影像学进展的33例GBM患者中满足MGMT启动子甲基化且rCBV＜1.75的4例患者归为PSP，将满足MGMT启动子未甲基化且rCBV≥1.75的16例患者归为EP，而在其他13例MGMT启动子甲基化状态与rCBV值相矛盾的患者中（即患者的MGMT启动子甲基化但rCBV≥1.75，或MGMT启动子未甲基化但rCBV＜1.75），将rK2≥27的8例患者中的7例及rK2＜27的5例患者中的3例归为EP，其余3例归为PSP。按照上述联合诊断模型区分EP与PSP时，受试者工作特征曲线（receiver operating characteristic curve，ROC）下面积（area under the curve，AUC）得分为0.94，明显优于单独利用rCBV≥1.75（AUC=0.82）、rK2≥27（AUC=0.74）和MGMT启动子甲基化状态（AUC=0.77）单一标准的AUC值。将脑胶质瘤患者的MGMT启动子甲基化状态与影像学技术相结合，在区分PSP与EP中有广阔的前景，但现有的研究均为回顾性研究，仍需要前瞻性研究进行验证，同时探索其相应的内在机制，构建更加合理的联合诊断模型。

3.2 IDH-1基因对PSP的诊断价值

IDH-1基因为三羧酸循环的限速酶，参与人体的产能过程，其同工酶有3种形式，即IDH-1、IDH-2和IDH-3。IDH基因突变是脑胶质瘤发生过程中的早期事件，主要发生在低级别胶质瘤和继发性GBM中，其中IDH1突变最为常见（80%～90%），IDH2突变较为少见（约3%），而IDH3突变尚未在胶质瘤中发现[26]。IDH突变与脑胶质瘤的预后有着密切的关系，IDH突变的胶质瘤患者有更好的总生存期[27]。因此，在2021版世界卫生组织（WHO）星形胶质细胞瘤分类中将具有微血管增生、坏死和（或）特定的分子特征，如TERT启动子突变、EGFR基因扩增和（或）7号染色体扩增/10号染色体缺失的成人IDH野生型弥漫星形胶质细胞瘤诊断为GBM伴IDH野生型；IDH突变的GBM被称为IDH突变的星形细胞瘤WHO Ⅳ级；所有IDH突变型弥漫性星形细胞肿瘤被认为是同一类型，分为CNS WHO 2、3或4级。

IDH1基因突变与胶质瘤患者PSP的发生相关，但不同的研究显示两者的关联度差别较大。Li等[28]分析了145例GBM患者，发现IDH1基因突变的GBM更易发生PSP（P＜0.001），IDH1诊断PSP的敏感度为34.2%，特异度为97.3%。Zhou等[23]研究的一项Meta分析提示IDH1基因突变在区分PSP与EP时具有显著相关性（OR=12.78，95%CI=3.86～42.35，P＜0.001），与Li等[28]研究结果一致。

IDH1突变与PSP的关系同样存在相反的结果。Mohammadi等[3]对来自4个医疗机构的多中心研究发现，IDH1突变的患者发生PSP的概率更低（P=0.008）。进一步分析发现9例患者（1例IDH1突变型和8例IDH1野生型）诊断为EP，17例（3例IDH1突变型和14例IDH1野生型）诊断为PSP（P=0.004）；在出现影像学进展的26例患者中，IDH1突变的患者中PSP占影像学进展的75%（3/4），IDH1野生型患者中PSP占影像学进展的63.6%（14/22），两者比较差异无统计学意义（P=0.496）。上述结果表明，无论GBM的何种亚型，在完成放疗后的90 d内，PSP的发生比EP更有可能性，尽管PSP的发生率在IDH1突变患者中绝对值更低，但相似的相对PSP发生率被证明继续当前的辅助治疗是有意义的，尤其是IDH1突变的患者；因此在放疗结束后的90 d内若怀疑IDH1突变的脑胶质瘤患者出现影像学进展，应当继续当前的辅助治疗。Lin等[29]的研究与上述研究结果相似。关于IDH1突变与PSP发生之间的关系尚不确定，但较为肯定的是IDH1基因状态对PSP的发生存在一定的影响，仍需更多的研究探索其内在机制，从而更好地指导临床工作中对PSP的诊断。

3.3 1p/19q基因对PSP的诊断价值

1p/19q联合性缺失主要发生在低级别和间变性的脑胶质瘤中，是少突胶质细胞瘤（oligodendrogliomas，OG）与星形细胞瘤（oligoastrocytomas，OA）鉴别的主要依据。研究显示，伴有1p/19q联合性缺失的脑胶质瘤患者对放疗及化疗较敏感，因此1p/19q联合性缺失可作为提前判断脑胶质瘤疗效的标准之一[30]。

脑胶质瘤患者PSP的发生与其1p/19q联合性缺失与否相关。Lin等[29]的一项纳入143例OG和混合少突星形细胞瘤（mixed oligoastrocytomas，MOA）患者的研究发现，PSP的发生率在1p/19q非缺失的患者中比1p/19q联合性缺失患者更高（27% vs. 8%），其诊断PSP的敏感度为60%，特异度为67%。该研究认为1p/19q非缺失的OG和MOA患者在放疗后的6个月内出现影像学进展时主要为PSP。目前关于1p/19q基因与PSP发生关系的研究有限，为了更好地发挥1p/19q基因在诊断PSP中的作用，仍需更多的研究。

4 结语

MGMT启动子甲基化状态、IDHl基因类型、1p/19q基因缺失情况对鉴别PSP与EP有潜在的价值，多种分子特征与PSP和EP等影像学改变关系的研究越来越多地成为关注的热点。随着对脑胶质瘤分子特征认识的逐渐深入，以及临床医师对脑胶质瘤患者PSP现象的不断了解，将分子标记物与影像组学技术结合，建立联合的预测和鉴别模型有望成为区别PSP与EP的有效手段，但要真正应用于临床仍有很多的问题需要解决。