基于中國膠質(zhì)瘤基因組圖譜的 IDH野生型膠質(zhì)瘤分子遺傳學(xué)特征

膠質(zhì)瘤是常見的原發(fā)中樞神經(jīng)系統(tǒng)惡性腫瘤，占所有原發(fā)腦腫瘤的30%和原發(fā)惡性腦腫瘤的80%。根據(jù)腫瘤的病理學(xué)特征，成人彌漫性膠質(zhì)瘤可分為WHO II級(jí)至WHO IV級(jí)腫瘤。近年來，隨著分子病理學(xué)研究的不斷進(jìn)展，IDH突變已成為膠質(zhì)瘤分類和評(píng)價(jià)預(yù)后的重要指標(biāo)。研究顯示，超過80%的低級(jí)別膠質(zhì)瘤（LGG）存在IDH突變，而僅有5%的原發(fā)GBM存在IDH突變。IDH野生型膠質(zhì)瘤較IDH突變型膠質(zhì)瘤預(yù)后差，例如IDH野生型LGG的中位OS和PFS僅為22.8月和8.4月，接近GBM的預(yù)后。新的cIPMACT-NOW分類中，建議將IDH野生型LGG重新分類為：彌漫性星形膠質(zhì)瘤，具有膠質(zhì)母細(xì)胞瘤分子特征的IDH野生型膠質(zhì)瘤。另外，NCCN指南建議，采用GBM的標(biāo)準(zhǔn)治療方案治療IDH野生型LGG。鑒于目前學(xué)術(shù)界對(duì)IDH野生型LGG和GBM的對(duì)比研究不足，北京天壇醫(yī)院邱曉光教授團(tuán)隊(duì)分析了中國腦膠質(zhì)瘤基因組圖譜（CGGA）中389例膠質(zhì)瘤患者的信息，探索兩種膠質(zhì)瘤預(yù)后和分子特征的差異，以期為上述腫瘤的鑒別和未來的醫(yī)療手段提供理論支持。

患者的臨床特征

本研究篩選CGGA中850例IDH野生型膠質(zhì)瘤患者數(shù)據(jù)，并根據(jù)以下條件進(jìn)一步篩選出389例患者：臨床資料完整、年齡大于18歲、新診斷膠質(zhì)瘤患者、接受標(biāo)準(zhǔn)治療方案。研究者收集了患者的臨床數(shù)據(jù)和分子病理學(xué)信息（如IDH突變、1p/19q LOH、MGMT甲基化狀態(tài)、PTEN突變等），并收集了140例患者的mRNA-seq數(shù)據(jù)。

本研究共納入165例LGG患者和224例GBM患者。LGG患者的中位年齡為42歲（18-74歲，主要為40-47歲），GBM的中位年齡為51歲（18-79歲，主要為47-53歲）。有46.7%（77/165）的LGG患者和60.3%（135/224）的GBM患者接受腫瘤全切。有49.7%的LGG患者和22.3%的GBM患者出現(xiàn)癲癇發(fā)作。共有81.2%的LGG患者和84.8%的GBM患者接受放療，48.5%的LGG患者和71%的GBM患者接受化療。

分子病理學(xué)特征和基因表達(dá)分析

本研究中，所有患者的腫瘤組織均不存在1p/19q LOH。有5%的LGG患者存在PTEN突變，11.6%的GBM患者存在PTEN突變，存在統(tǒng)計(jì)學(xué)差異（p=0.01）。在本研究中，兩組患者的MGMT甲基化狀態(tài)、p53突變、TERT啟動(dòng)子突變和EGFR擴(kuò)增均無統(tǒng)計(jì)學(xué)差異。

研究者利用R Studio對(duì)140例患者的mRNA-seq數(shù)據(jù)（共61例LGG，79例GBM）進(jìn)行監(jiān)督聚類分析，以獲得描述兩組患者基因表達(dá)水平的基因熱圖（heat map）。結(jié)果顯示，IDH野生型LGG和GBM的基因表達(dá)水平和基因表達(dá)類型存在明顯差異。研究者從數(shù)據(jù)庫中選取IDH野生型LGG和GBM相關(guān)基因進(jìn)行基因本體（Gene Ontology，GO）分析。其結(jié)果顯示，兩組膠質(zhì)瘤的結(jié)果截然不同。IDH野生型LGG的差異表達(dá)基因主要集中于GTPase相關(guān)的信號(hào)傳導(dǎo)和正調(diào)控功能，而IDH野生型GBM的差異表達(dá)基因主要集中于凋亡和氧化還原相關(guān)功能。

另外，利用KEGG數(shù)據(jù)庫對(duì)兩組患者的基因表達(dá)水平進(jìn)行相關(guān)性分析，結(jié)果顯示IDH野生型LGG和GBM的信號(hào)傳導(dǎo)通路規(guī)模和功能不同。LGG的差異表達(dá)基因主要集中于代謝途徑和MAPK通路，而GBM的差異表達(dá)基因主要與黏著斑和HTLV-1感染相關(guān)。

預(yù)后分析

本研究中，IDH野生型LGG患者的OS為55月，中位PFS為44月。而GBM患者的OS為14.83月，中位PFS為9.7月。通過Kaplan-Meier生存分析可知，二者之間的生存差異。利用單變量Cox回歸分析，發(fā)現(xiàn)LGG患者中MGMT甲基化陽性和未接受放化療的患者預(yù)后較好。另外，WHO Ⅱ級(jí)腫瘤的預(yù)后明顯好于WHO Ⅲ級(jí)腫瘤。在GBM中，無PTEN突變、腫瘤全切、術(shù)后接受放化療的患者預(yù)后較好。此外多因素分析顯示，LGG的預(yù)后與MGMT甲基化、TERT啟動(dòng)子突變、TP53突變和發(fā)病年齡有關(guān)。而GBM的預(yù)后與切除程度、接受放療、接受化療和發(fā)病年齡有關(guān)

討論與結(jié)論

本研究發(fā)現(xiàn)IDH野生型LGG和GBM在臨床特點(diǎn)、分子病理學(xué)和基因表達(dá)方面存在差異。LGG患者更容易出現(xiàn)癲癇發(fā)作，這可能與腫瘤的生長特點(diǎn)相關(guān)。本研究中所有患者均不存在1p/19q LOH，這與既往研究一致。另外，GBM患者發(fā)生PTEN突變的比例較高。生存分析顯示，IDH突變型LGG的預(yù)后明顯優(yōu)于GBM患者，但相較于既往研究（如RTOG 9802），LGG患者的預(yù)后較差，這可能是由于既往研究納入了較多的IDH突變型LGG患者。LGG患者的預(yù)后與MGMT甲基化陽性、不接受放療/化療相關(guān)。而GBM患者的預(yù)后與無PTEN突變、接受手術(shù)全切、接受放療/化療相關(guān)。

通過對(duì)差異表達(dá)基因的分析，研究者發(fā)現(xiàn)IDH突變型LGG的差異基因表達(dá)主要集中于上調(diào)信號(hào)傳導(dǎo)、激活GTP酶活性、正向調(diào)節(jié)鳥苷酸-核苷酸交換因子活性等方面，這顯然有助于腫瘤的進(jìn)展。而GBM的差異基因表達(dá)主要集中于調(diào)節(jié)細(xì)胞凋亡和神經(jīng)元凋亡，這說明GBM處于高度增殖狀態(tài)。通過KEGG通路分析，可得LGG的差異表達(dá)通路與細(xì)胞的增殖、分化和遷移有關(guān)，上述通路可以促進(jìn)腫瘤的生長。而GBM的差異表達(dá)通路中，HTLV-1感染途徑與一些經(jīng)典的信號(hào)傳導(dǎo)通路，如PI3K-Akt和PTEN通路相關(guān)。雖然IDH野生型LGG和GBM有很多相似之處，新版NCCN指南也建議將IDH野生型GBM的治療方案用于IDH野生型LGG，但通過本研究的數(shù)據(jù)可知，IDH野生型LGG與GBM在臨床表現(xiàn)、分子遺傳學(xué)特征和生物學(xué)行為等方面存在差異。針對(duì)此類患者的理想治療方案仍需進(jìn)一步探索。