許鵬飛 楊吉安 楊 雪 袁凡恩 陳謙學(xué)

兒童膠質(zhì)瘤和成人膠質(zhì)瘤在組織學(xué)上表現(xiàn)相似，但是對于兒童膠質(zhì)瘤的治療方案主要來源于成人膠質(zhì)瘤，當(dāng)前對于兩種膠質(zhì)瘤的治療方案并無明顯區(qū)別。隨著對兒童膠質(zhì)瘤的研究和認(rèn)識不斷深入，兒童膠質(zhì)瘤和成人膠質(zhì)瘤的區(qū)別和差異逐漸顯現(xiàn)。這些區(qū)別和差異表現(xiàn)為發(fā)生率、解剖位置、進(jìn)展模式和病理分子標(biāo)記等多個方面[1]。

膠質(zhì)瘤是一類起源于中樞神經(jīng)系統(tǒng)膠質(zhì)細(xì)胞的腫瘤。目前膠質(zhì)瘤的病因尚不清楚，有報告認(rèn)為輻射、病毒、遺傳因素等因素可能與膠質(zhì)瘤發(fā)生有關(guān)。根據(jù)組織學(xué)病理學(xué)，膠質(zhì)瘤被分為星形細(xì)胞瘤、少突膠質(zhì)細(xì)胞瘤、少突-星形細(xì)胞瘤和腦室管膜瘤。根據(jù)惡性程度，世界健康衛(wèi)生組織(World Health Organisation,WHO)將膠質(zhì)瘤進(jìn)一步細(xì)分為Ⅰ～Ⅳ級。盡管診斷及治療方法在過去十幾年內(nèi)飛速發(fā)展，但由于高級別膠質(zhì)瘤(Ⅲ～Ⅳ級)侵襲性強(qiáng)、治療難度大、預(yù)后差和復(fù)發(fā)率高等特點(diǎn)，預(yù)后仍不理想，中位生存期僅約為14個月。雖然低級別膠質(zhì)瘤(Ⅰ～Ⅱ級)預(yù)后較高級別好，但仍可為患者帶來諸如癲癇、認(rèn)知障礙等神經(jīng)系統(tǒng)癥狀。故如何攻克膠質(zhì)瘤一直是全球醫(yī)療界期待解決的難題，而進(jìn)一步研究該病的病因、發(fā)病機(jī)制以及新的治療途徑是當(dāng)今有待于解決的課題。

一、兒童膠質(zhì)瘤與成人膠質(zhì)瘤發(fā)生率

在美國，中樞神經(jīng)系統(tǒng)腫瘤是除白血病以外兒童和青少年中最為常見的腫瘤，而前列腺癌和乳腺癌則是20歲以上成人中發(fā)生率最高的腫瘤，而腦腫瘤僅占2%。隨著影像學(xué)的發(fā)展，中樞神經(jīng)系統(tǒng)腫瘤診斷率逐漸上升，就膠質(zhì)瘤而言，兒童膠質(zhì)瘤中毛細(xì)胞型星形細(xì)胞瘤最常見，與惡性膠質(zhì)瘤和室管膜瘤等中樞系統(tǒng)腫瘤類似，其發(fā)生率隨著年齡的增加略有下降。髓母細(xì)胞瘤等也常發(fā)生于兒童，高級別膠質(zhì)瘤僅為兒童中樞神經(jīng)系統(tǒng)腫瘤的10%～15%。成人膠質(zhì)瘤中以膠質(zhì)母細(xì)胞瘤居多，占中樞系統(tǒng)惡性腫瘤的45.6%，其發(fā)生率隨著年齡的增長而增加，75～84歲時最高[1～3]。

二、兒童膠質(zhì)瘤與成人膠質(zhì)瘤的解剖位置

1.解剖位置:兒童和成人膠質(zhì)瘤在中樞神經(jīng)系統(tǒng)的各個部位均有分布。小腦是兒童膠質(zhì)瘤最為常見的發(fā)生部位，其次是腦干、視神經(jīng)通路和下丘腦等，而這些都是成人膠質(zhì)瘤罕見的發(fā)生部位[1]。成人膠質(zhì)瘤主要分布在各腦葉，以額葉居多，其次是間腦、頂葉等其他部位。

2.預(yù)后:兒童膠質(zhì)瘤患者的5年生存率明顯高于成人膠質(zhì)瘤患者。兒童毛細(xì)胞型星形膠質(zhì)瘤和彌散型星形膠質(zhì)瘤患者的5年生存率分別為97.1%和82.5%，成人患者的5年生存率則為79.9%和28.5%。成人膠質(zhì)母細(xì)胞瘤患者的5年生存率不到5.0%，而兒童膠質(zhì)母細(xì)胞瘤患者可達(dá)20.8%[1]。此外，在組織病理學(xué)方面，兒童低級別膠質(zhì)瘤所呈現(xiàn)的病理表現(xiàn)與成人相似，但是兒童低級別膠質(zhì)瘤較少發(fā)生從低級別膠質(zhì)瘤惡性轉(zhuǎn)化為高級別膠質(zhì)瘤。

三、遺傳學(xué)差異

近20年來，越來越多與膠質(zhì)瘤相關(guān)的分子遺傳特征被人們發(fā)現(xiàn)，人們逐漸意識到：膠質(zhì)瘤中每個亞型有不同的基因型，兒童顱內(nèi)膠質(zhì)瘤又因其發(fā)生機(jī)制與成人的不同而有其自身的特點(diǎn)。高通量基因測序和基因表達(dá)譜分析的發(fā)展使成人膠質(zhì)瘤和兒童膠質(zhì)瘤之間不同的遺傳特征展現(xiàn)出來[4]。

1.低級別膠質(zhì)瘤:根據(jù)統(tǒng)計分析顯示，與成人患者不同，大多數(shù)兒童膠質(zhì)瘤是低級別膠質(zhì)瘤(LGG)，而高級別膠質(zhì)瘤(HGG)占兒童中所有原發(fā)性中樞神經(jīng)系統(tǒng)腫瘤的約8%～12%，近年來，諸多研究顯示促分裂原蛋白激酶(MAPK)信號通路改變是兒童低級別膠質(zhì)瘤特別是毛細(xì)胞型星形細(xì)胞瘤的顯著標(biāo)志。毛細(xì)胞型星形細(xì)胞瘤中MAPK信號通路的活化涉及多種分子機(jī)制，其中BRAF激酶的持續(xù)性活化和基因融合最為常見。除此之外，BRAF激酶V600E突變以及染色體7q34的擴(kuò)增也參與了MAPK通路的持續(xù)激活，其是小兒低級別膠質(zhì)瘤(LGG)和其他幾種癌癥中常見的改變。成纖維生長因子受體1(FGFR1)酪氨酸激酶結(jié)構(gòu)域的成倍增加介導(dǎo)FGFR1自磷酸化導(dǎo)致其下游MAPK/ERK和PI3K信號通路活化[5]。同時作為成纖維生長因子受體1(FGFR1)的配體，成纖維細(xì)胞生長因子2(FGF2)在兒童低級別膠質(zhì)瘤中高表達(dá)，部分說明了FGF/FGFR信號通路在兒童低級別膠質(zhì)瘤發(fā)生、發(fā)展中可能扮演的重要的角色。研究顯示轉(zhuǎn)錄因子MYB在兒童低級別膠質(zhì)瘤中高表達(dá)，然而其在中樞神經(jīng)系統(tǒng)發(fā)育和腦部腫瘤發(fā)生中的作用尚不清楚[5]。

成人低級別膠質(zhì)瘤與兒童低級別膠質(zhì)瘤表現(xiàn)出不同的分子特征。成人低級別膠質(zhì)瘤中星形細(xì)胞瘤常出現(xiàn)異檸檬酸脫氫酶1/2(IDH1/2)突變和染色質(zhì)調(diào)節(jié)因子ATRX突變。少突膠質(zhì)細(xì)胞瘤則表現(xiàn)為IDH1/2突變和1p/19q共缺失及端粒酶反轉(zhuǎn)錄酶(TERT)啟動子突變[6，7]。研究顯示染色體19q上的CIC是一個潛在的腫瘤抑制基因，而70%的1p/19q共缺失少突膠質(zhì)細(xì)胞瘤出現(xiàn)CIC突變[8]。

2.高級別膠質(zhì)瘤：高級別膠質(zhì)瘤一般包括膠質(zhì)母細(xì)胞瘤(GBM)、間變性星形細(xì)胞瘤(AA)、間變性少突膠質(zhì)細(xì)胞瘤(AO)等。膠質(zhì)瘤中經(jīng)典腫瘤信號通路在兒童高級別膠質(zhì)瘤和成人高級別膠質(zhì)瘤中均有改變，包括RTK-Ras-PI3K通路、p53通路和RB信號通路，然而兩者之間存在諸多特異的差異，如經(jīng)典腫瘤信號通路中在兒童高級別膠質(zhì)瘤中相關(guān)分子基因突變的發(fā)生頻率低于成人高級別膠質(zhì)瘤[9]。RTK-Ras-PI3K信號通路在近90%的成人高級別膠質(zhì)瘤中出現(xiàn)改變，約80%～90%的成人高級別膠質(zhì)瘤中存在視網(wǎng)膜母細(xì)胞瘤(RB)和p53信號通路的功能失調(diào)[10]。受體酪氨酸激酶表皮生長因子受體(EGFR)是成人高級別膠質(zhì)瘤中最常見的分子標(biāo)志，接近50%的成人膠質(zhì)母細(xì)胞瘤中出現(xiàn)EGFR基因擴(kuò)增和(或)片段缺失[11]。EGFRvⅢ是成人高級別膠質(zhì)瘤中最常見的EGFR變異體，能夠介導(dǎo)酪氨酸激酶的持續(xù)性活化[10]。PI3K信號通路調(diào)節(jié)因子PTEN是一個重要的腫瘤抑制因子，在約30%～45%成人高級別膠質(zhì)瘤組織中檢測到突變。MGMT高表達(dá)的成人高級別膠質(zhì)瘤患者接受烷化劑替莫唑胺和放射治療后具有更好的預(yù)后，但是MGMT狀態(tài)與兒童高級別膠質(zhì)瘤患者的預(yù)后無明顯相關(guān)性[12]。成人原發(fā)性膠質(zhì)母細(xì)胞瘤中70%～80%和少突神經(jīng)膠質(zhì)瘤中超過70%存在TERT啟動子突變，這一突變極少發(fā)生在兒童膠質(zhì)母細(xì)胞瘤中(3%～11%)[9]。

盡管兒童高級別膠質(zhì)瘤中可以檢測到EGFR基因擴(kuò)增和EGFRvⅢ表達(dá)，諸多研究均表明兒童高級別膠質(zhì)瘤中較少出現(xiàn)EGFR基因的改變[13～15]。血小板源性生長因子受體α(PDFGRα)基因擴(kuò)增和(或)突變在包括彌散型內(nèi)在性腦橋膠質(zhì)瘤(DIPG)和小兒非腦干高級別膠質(zhì)瘤(pNBS-HGGs)在內(nèi)的兒童高級別膠質(zhì)瘤中最常見。47%的DIPG和pNBS-HGGS中可檢測到由結(jié)構(gòu)變異生成的融合基因，其中復(fù)發(fā)融合涉及神經(jīng)營養(yǎng)蛋白受體基因NTRK1、NTRK2和NTRK3。DIPG中20%～22%出現(xiàn)ACVR1突變，該突變能夠?qū)е翧CVR1信號通路活化并介導(dǎo)SMAD1/5/8蛋白磷酸化水平增加[16]。大約25%的pNBS-HGGs可以檢測到細(xì)胞周期蛋白依賴性激酶抑制因子2A(CDKN2A)純合性缺失，近10%的兒童皮質(zhì)高級別膠質(zhì)瘤中可以檢測出BRAFV600E活化性點(diǎn)突變，而DIPG中極少見或幾乎檢測不到這些突變[14，15]。Jha等發(fā)現(xiàn)活性氧(ROS)代謝相關(guān)基因在兒童膠質(zhì)母細(xì)胞瘤中發(fā)生改變，其中NCF1和NOX4在腫瘤組織中高表達(dá)，ALOX12表達(dá)下調(diào)[17]。ROS代謝調(diào)節(jié)異常為尋求兒童膠質(zhì)母細(xì)胞瘤新的治療方案提供了新的思路。

異檸檬酸脫氫酶1(IDH1)突變是成人間變性星形細(xì)胞瘤(AA)和間變性少突膠質(zhì)細(xì)胞瘤(AO)中的一個標(biāo)志性遺傳突變。IDH1的突變產(chǎn)生大量的2-羥基戊二酸抑制組蛋白去甲基化酶、5-甲基胞嘧啶羥化酶的活氧，改變細(xì)胞的增殖狀態(tài)，誘導(dǎo)膠質(zhì)瘤的產(chǎn)生。但它們在兒童高級別膠質(zhì)瘤中卻很少出現(xiàn)。除此以外，細(xì)胞周期依賴性激酶抑制基因(CDKN2A/B)突變也很少出現(xiàn)在兒童高級別膠質(zhì)瘤。

兒童高級別膠質(zhì)瘤中染色體異常的發(fā)生率較成人高級別膠質(zhì)瘤低，近15%的兒童高級別膠質(zhì)瘤中沒有出現(xiàn)任何染色體結(jié)構(gòu)異常。兒童高級別膠質(zhì)瘤中常出現(xiàn)的染色體異常包括1號染色體短臂拷貝數(shù)增加(20%)，16號染色體短臂缺失(18%)和4號染色體短臂缺失(15%)，而較少出現(xiàn)7號染色體拷貝數(shù)增加和10號染色體缺失[4, 9, 18]。研究顯示少或無拷貝數(shù)異常的兒童高級別膠質(zhì)瘤患者具有較好的預(yù)后[14]。

四、表觀遺傳學(xué)差異

兒童膠質(zhì)瘤不僅在基因表達(dá)差異和DNA拷貝數(shù)改變等方面區(qū)別于成人膠質(zhì)瘤，近年來越來越多的研究顯示兒童膠質(zhì)瘤中存在諸多區(qū)別于成人膠質(zhì)瘤的組蛋白和染色體重組基因突變等改變[19，20]。O6-甲基鳥嘌呤-DNA甲基轉(zhuǎn)移酶(MGMT)啟動子的甲基化在大約45%成人膠質(zhì)母細(xì)胞瘤(GBM)患者中發(fā)生，這是引起對烷化劑藥物產(chǎn)生耐藥性的原因之一，因此MGMT啟動子超甲基化被認(rèn)為是判斷成人膠質(zhì)母細(xì)胞瘤患者預(yù)后的標(biāo)志[21]。但是對于兒童膠質(zhì)瘤，MGMT啟動子甲基化的意義尚存在爭議，有研究顯示替莫唑胺可能會誘導(dǎo)DNA錯配修復(fù)基因(如MSH6)的失活，而這種表型可能與后天的耐藥產(chǎn)生有關(guān)。除此之外，研究顯示部分成人膠質(zhì)母細(xì)胞瘤中存在膠質(zhì)瘤胞嘧啶-磷酸鹽-鳥嘌呤島甲基化現(xiàn)象(G-CIMP)，這一現(xiàn)象與IDH1突變頻率增高相關(guān)，這類腫瘤患者預(yù)后相對較好[22]。后期的研究則沒有在兒童膠質(zhì)母細(xì)胞瘤中發(fā)現(xiàn)G-CIMP或IDH1突變[17]。

大約80%的DIPG中存在特異的H3F3A和HIST1H3B基因的體細(xì)胞突變，這些突變導(dǎo)致組蛋白H3.3和H3.1中第27號賴氨酸被甲硫氨酸(K27M)所替代，而成人惡性膠質(zhì)瘤極少出現(xiàn)這類突變[23]。H3.3和H3.1K27M突變膠質(zhì)瘤在診斷年齡上也存在差異，H3.1突變體相較于H3.3突變體在低齡兒童中更容易出現(xiàn)且有更好的預(yù)后。兒童高級別膠質(zhì)瘤中組蛋白H3.3第27號賴氨酸被替代后導(dǎo)致全基因組低甲基化和抑制性組蛋白標(biāo)識H3K27三甲基化(H3K27me3)水平降低，并進(jìn)一步導(dǎo)致某些促癌基因的去抑制化[24]。組蛋白H3.3第34號甘氨酸被精氨酸或纈氨酸(G34R/V)替代后可能促進(jìn)膠質(zhì)瘤的生成，其機(jī)制可能涉及降低鄰近核小體H3K36三甲基化(H3K36me3)水平和上調(diào)促癌基因MYCN的表達(dá)等[24]。研究顯示，H3K36三甲基化轉(zhuǎn)移酶SETD2在15%的兒童高級別膠質(zhì)瘤中出現(xiàn)功能缺失突變，其突變被認(rèn)為在膠質(zhì)瘤的發(fā)生過程中起作用[19]。

綜上所述，筆者在對膠質(zhì)瘤復(fù)雜的分子病理學(xué)理解方面繼續(xù)取得進(jìn)展的同時，也認(rèn)識到兒童膠質(zhì)瘤和成人膠質(zhì)瘤在流行病學(xué)、分子病理標(biāo)志等多方面表現(xiàn)出較大區(qū)別和差異，年齡作為兩者之間的獨(dú)立影響因素，是如何影響兒童與成人膠質(zhì)瘤出現(xiàn)上述區(qū)別的值得進(jìn)一步研究。另外，兒童與成人兩組中不同年齡區(qū)段是否在也存在區(qū)別也需要進(jìn)一步研究。針對于兒童膠質(zhì)瘤建立相應(yīng)的疾病模型、篩選靶向藥物和進(jìn)行臨床試驗(yàn)有助于提供更多的信息，有利于改善兒童膠質(zhì)瘤患者的預(yù)后及選擇損傷最小最有效的治療形式。