神经外科

髓母细胞瘤靶向治疗的研究进展

作者:佚名 来源:MedSci梅斯 日期:2022-09-21
导读

         髓母细胞瘤(medulloblastoma,MB)是常见的儿童颅内恶性肿瘤,占儿童脑肿瘤的8%~10%,且主要发生于后颅窝,也可通过脑脊液扩散至整个大脑和脊髓。MB可在整个儿童期和成年期出现,在儿科人群中的总体年发病率约为5/100万,其中男性发病率约为女性的1.7倍,部分MB具有遗传易感性,且与某些神经肿瘤综合征(如Gorlin综合征、Turcot综合征、Curry-Jones综合征等)的发生

关键字:  髓母细胞瘤 

        髓母细胞瘤(medulloblastoma,MB)是常见的儿童颅内恶性肿瘤,占儿童脑肿瘤的8%~10%,且主要发生于后颅窝,也可通过脑脊液扩散至整个大脑和脊髓。MB可在整个儿童期和成年期出现,在儿科人群中的总体年发病率约为5/100万,其中男性发病率约为女性的1.7倍,部分MB具有遗传易感性,且与某些神经肿瘤综合征(如Gorlin综合征、Turcot综合征、Curry-Jones综合征等)的发生呈正相关。

        世界卫生组织根据组织病理学将MB分为3种类型,即经典型、大细胞型/间变型、结节型及促结缔组织增生型,其中大细胞型/间变型MB患者的5年总生存率约为62%,结节型及促结缔组织增生型MB患者的5年总生存率可达100%。此外,随着基因组学的发展,MB还被分为WNT型、SHH(sonichedgehog)型、G3(group3)型和G4型,每个亚型均具有独特的分子组学和临床特征。

        新一代DNA甲基化阵列和RNA测序又将WNT型、SHH型、G3型和G4型细分为不同的亚组。随着MB分子分型的出现,MB的治疗也从手术后的放化疗逐渐转变为分子特异性靶向治疗。在多模式治疗下,目前发达国家儿童MB的5年总生存率已达65%~71%。现就MB靶向治疗的研究进展予以综述。

1.MB的早期研究及治疗

        MB于1925被首次提出,研究者发现手术切除MB的患者较活检患者具有更长的生存期,但患者术后立即病死率超过30%。1953年引入颅内放射线作为手术切除MB后的辅助治疗,虽然可显著提高MB患者的生存率,但也可导致认知障碍、继发性生长障碍、激素紊乱以及继发放射诱导的恶性肿瘤等。

        1970年开始在MB手术和放疗中引入辅助化疗,患者生存质量显著改善。目前手术切除联合术后放化疗已成为MB患者的标准治疗方案,其中手术切除是治疗的最重要组成部分,肿瘤切除的程度对患者预后有重要影响。完全切除是MB最理想的治疗方式,但完全切除也可能损害正常脑组织,导致语言、认知和运动功能受损。一项临床回顾性研究显示,除G4型MB外,扩大WNT、SHH或G3型MB患者的手术切除范围,患者预后方面的差异并无统计学意义。

        术后放疗通常于术后4~5周内开始,因为术后3周内开始放疗的MB患者5年生存率降低,表明手术后的放疗应在充足的术后愈合时间基础上进行。但放疗可导致MB患儿听力、内分泌、神经认知、心脏、肺和胃肠道等的毒性损害,而新的质子放疗技术可降低放疗所造成的毒性损害,且可达到与常规放疗相似的生存结果,因此可能成为MB患儿放疗的替代治疗方案。

        放疗后联合化疗可提高MB患儿的生存率并减少与放疗相关的不良反应。对于3岁以下的MB患儿,强化化疗通常是唯一可使用的治疗方法。用于MB的化疗药物大多为细胞毒性药物,可干扰DNA的合成或复制,影响细胞增殖,目前常用的MB化疗药物主要包括长春新碱、洛莫司汀、顺铂、卡铂以及环磷酰胺等。

        目前关于MB化疗的试验研究,一方面是针对现有的MB化疗药物增加其有效性、降低毒性和耐药性;另一方面努力研发疗效更确切的新型化疗药物,如细胞周期检查点激酶抑制剂,其可增强化疗药物环磷酰胺、顺铂和吉西他滨的细胞毒活性。近年来,随着基因组学的发展,MB治疗已由一般治疗转向分子靶向的特异性治疗。

2.MB分子分型的靶向治疗

        2.1WNT型MB的靶向治疗

        WNT型MB约占所有MB的10%,且很少发生转移,患者的5年生存率约为90%,WNT型MB患者的预后是所有MB患者中最理想的。WNT型MB通常位于脑干附近的第四脑室,其起源于下菱形唇的祖细胞。WNT型MB的特征在于经典WNT信号通路上调,且大多具有体细胞β联蛋白突变和第6号染色体丢失以及DEAD-boxRNA解旋酶3X基因突变,而DEAD-boxRNA解旋酶3X在MB中发挥抑癌基因的作用。

        少数WNT型MB患者还存在与Turcot综合征相关的APC(adenomatouspolyposiscoli)基因的种系突变。此外,研究还发现,在WNT型与SHH型中均存在肿瘤蛋白p53(tumorprotein53,TP53)基因突变,与SHH型MB相比,WNT型MB存在TP53突变不会影响患者预后,但存在TP53突变的SHH型MB患者的生存率更低。

        由于WNT型MB患者血管的通透性良好,化疗药物更易通过血脑屏障,因此其预后较好。研究发现,接受更低剂量放疗的WNT型MB患者的智力可以更好地保留。研究表明,WNT型MB患者第6号染色体上ARID1B(AT-richinteractiondomain1B)基因的丧失可促进MB细胞增殖,而敲低MB细胞中的ARID1B基因可导致WNT、胞外信号调节激酶1/2和蛋白激酶B信号通路激活,表明靶向ARID1B基因可作为WNT型MB患者新的治疗方案。

        此外,白细胞活化黏附分子也与WNT型MB相关,其可调节MB细胞的增殖与侵袭,可能成为WNT型MB新的治疗靶点。然而,WNT通路在包括组织再生和骨骼形成在内的发育过程中均起至关重要的作用。因此,靶向WNT通路可能干扰人体正常的生理机制,也可能消除WNT激活的MB的化学敏感性,为临床前研究转化为临床治疗带来了挑战。

        2.2SHH型MB的靶向治疗

        SHH型MB约占所有MB的30%,且主要集中于婴幼儿和成年,青少年很少发生,患者5年生存率约为70%。SHH型MB大多位于小脑半球,起源于颗粒神经元前体,其主要特征是SHH信号通路异常激活;SHH型MB最常见的改变包括SHH通路组成部分或体细胞突变,如PTCH1(patched1)和SUFU(suppressoroffused)功能丧失、SMO(smoothene)基因突变以及原癌基因N-Myc和GLI家族锌指蛋白2(recombinantGLIfamilyZincfingerprotein2,GLI2)基因扩增;此外,TP53和磷脂酰肌醇-3-激酶/蛋白激酶B/哺乳动物雷帕霉素靶蛋白信号通路改变也是SHH型MB发生的关键因素。

        SHH型MB患者还具有致病性生殖系基因变异,生殖系基因ELP1(elongatorcomplexprotein1)功能丧失可导致SHH型MB遗传易感性增加;生殖系G蛋白偶联受体161基因的杂合种系突变与SHH型MB发生相关。甲基化分析显示,SHH型MB富集3p、9q、10q、14q、17p、3p和10q染色体丢失以及3q增加,其中3p、10q、17p染色体丢失或PTCH1突变的SHH型MB患者无进展生存期更差。

        由于SHH型MB患者TP53突变的发生率较高,而TP53在DNA损伤、修复和细胞死亡中起检查点作用,因此放疗可能加速SHH型MB的发生,需谨慎使用。目前SHH型MB患者可能最受益于靶向治疗,因为超过80%的成年SHH型MB由PTCH1或SMO突变驱动。一项关于SMO抑制剂Sonidegib和Vismodegib的Ⅰ期和Ⅱ期临床试验均显示,Sonidegib和Vismodegib在SHH驱动的儿童和成人MB中均具有良好的抗肿瘤活性,同时在复发性MB儿童和成人患者中也显示出抗肿瘤活性,且Sonidegib的疗效优于Vismodegib,但长时间使用Sonidegib治疗可导致永久性骨生长缺陷。

        此外,蛋白组学研究证实,蛋白质磷酸酶4调节亚基2可促进SUFU去磷酸化、增强GLI1的转录活性,进而促进MB细胞增殖。ATP结合盒转运蛋白C4是SHH通路的重要调节因子,抑制ATP结合盒转运蛋白C4的表达可影响GLI1对SHH信号通路的调节,提高SHH型MB小鼠的成活率。前列腺素E1可作为GLI2拮抗剂,在耐药的MB异种移植模型中具有显著的抗肿瘤作用。

        此外,白三烯生物合成拮抗剂也可显著抑制肿瘤细胞增殖,但对正常神经元祖细胞的增殖或正常大脑发育无影响。抗真菌药物伊曲康唑联合三氧化二坤具有SMO受体拮抗剂的作用,单用伊曲康唑或联合三氧化二坤治疗均可显著抑制肿瘤生长,且对已知的具有抗药性SMO突变体和GLI2过表达的MB患者仍有效。此外,三氧化二坤联合放疗还可减少TP53突变的SHH型MB细胞增殖。

        还有研究发现,肿瘤坏死因子可上调TP53突变MB细胞表面的主要组织相容性复合体Ⅰ表达,从而抑制MB的生长。研究证实,微管稳定剂伊沙匹隆可阻断异种移植SHH型和G3型MB小鼠的肿瘤生长。对于非依赖性SMO通路SHH型MB,组蛋白去乙酰化酶1抑制剂quisinostat显示出抗肿瘤活性。此外,胶质细胞谱系相关的少突胶质细胞转录因子2阳性的祖细胞是MB发生和复发期间的肿瘤起始细胞,少突胶质细胞转录因子2阳性的祖细胞驱动的致癌网络也可能是SHH型MB潜在的治疗靶点。

        2.3G3型MB的靶向治疗

        G3型MB约占所有MB的25%,多发生在婴儿和儿童,在成人中几乎观察不到,且约50%的G3型MB患者表现为转移性扩散,患者5年生存率约为50%。G3型MB通常位于脑干附近的第四脑室。G3型MB的起源细胞目前尚不清楚,但部分G3型中存在Myc扩增或过表达,Myc可将星形胶质细胞祖细胞转化为G3型MB细胞,并作为其起源细胞。此外,Notch1通路、OTX2(orthodenticlehomeobox2)-PAX3(pairedbox3)通路在G3型MB的发生中也具有关键作用。

        其他的基因改变还包括OTX2和人zeste同源物增强子2(enhancerofzestehomolog2,EZH2)扩增、SMARCA4(SWI/SNF-related,matrix-associated,actindependentregulatorofchromatin,subfamilyA,member4)突变、GFI1(growthfactorindependent1)基因增强子激活以及转化生长因子-β通路基因的拷贝数改变等。G3型MB中最常见的染色体改变是16q、10q、9q和17p丢失以及17q增加和第17号等长臂染色体,而第17号等长臂染色体与不良预后相关。

        研究发现,吉西他滨联合阿西替尼治疗异种移植G3型MB模型的疗效优于顺铂和依托泊苷的标准治疗方案。部分G3和G4型MB中均发现了WNT通路激活,其保留了WNT型MB的高血管通透性,激活WNT通路可增强MB的放化疗敏感性、抑制肿瘤细胞增殖,延长患者总生存期。

        G3型MB存在Myc癌基因的过度表达或扩增,因此关于G3型MB治疗的临床前研究主要集中于Myc基因,如BET溴结构域抑制剂JQ1、组蛋白去乙酰化酶1抑制剂、FACT(facilitateschromatintranscription)拮抗剂均可通过抑制Myc基因的表达影响MB细胞的存活。此外,EZH2抑制剂可通过刺激MB细胞的分化抑制MB的生长。

        利巴韦林是一种可抑制真核翻译起始因子4E和EZH2表达的药物,在多个MB的临床前模型中均具有显著的抗肿瘤作用。应用EZH2抑制剂Tazemetostat治疗可抑制体外培养MB细胞和人小脑类器官中OTX2/c-Myc基因突变所诱导的MB发生。研究显示,G3型MB存在葡萄糖代谢途径乳酸脱氢酶A过表达,抑制乳酸脱氢酶A的表达则可显著降低小鼠和人类Myc驱动的MB的生长。

        血管生成在恶性肿瘤中起重要作用,G3型MB中的血管内皮生长因子A信使RNA的表达显著升高,应用G3型MB异种移植小鼠模型进行的基因富集分析确定了5个与血管生成相关的潜在驱动基因,其中RNH1(ribonucleaseinhibitor1)、分泌粒蛋白Ⅱ和AGGF1(angiogenicfactorwithG-patchandFHAdomains1)基因的表达与小鼠存活率降低密切相关,表明抗血管生成可能成为治疗G3型MB的潜在途径。此外,嵌合抗原受体T细胞治疗在原发性、转移性和复发性G3型MB小鼠模型中均取得较好疗效。

        2.4G4型MB的靶向治疗

        G4型是最常见的MB亚型,约占所有MB的35%,且大多在诊断时已发生转移,患者5年生存率约为75%。与G3型MB相似,G4型MB通常位于脑干附近的第四脑室。G4型MB的真正起源细胞目前仍未明确。G4型MB的特征类似于谷氨酸能神经元的基因表达特征,其常见突变包括赖氨酸特异性脱甲基酶6A失活、突触核蛋白α相互作用蛋白基因的串联重复以及N-myc和OTX2的扩增。

        目前赖氨酸特异性脱甲基酶6A和突触核蛋白α相互作用蛋白在G4型MB中的具体作用机制尚未明确,仍需进一步研究探讨。G4型MB常见的染色体改变包括7q、17q和18q增加以及染色体X、8和11p丢失,其中第8号染色体丢失与生存率提高相关。此外,超过75%的G4型MB存在第17号等长臂染色体,但与G3型MB不同,第17号等长臂染色体在G4型MB预后方面无显著意义。虽然G4型是最常见的MB亚型,但由于其分子机制复杂,且目前对于G4型MB的治疗和临床前研究仍较缺乏,因此明确其分子机制和治疗靶标至关重要。

3.小结

        每个亚型的MB均具有独特的遗传特征,但几乎所有的MB患者均采用标准治疗策略,因此疗效不佳。随着MB分子亚型的出现,MB患者的治疗方案更有针对性。因WNT型MB具有良好的预后,关于其治疗方面的研究主要集中于标准方案的降阶梯治疗。SHH型MB的靶向治疗已进入临床试验阶段,且相较于传统的放化疗具有显著优势。

        G3/G4型MB由于分子机制复杂,虽然部分临床前试验显示出治疗优势,但将临床前研究转化为临床研究仍存在困难。近年,高通量蛋白质组学、代谢组学、全转录组测序、表观遗传组学及单细胞测序等技术发展迅速,有助于进一步阐明MB的发病机制,从而为MB靶向治疗提供更安全、有效的治疗方案。

        来源:韩欣晟,李坤,赵英男,潘亚文.髓母细胞瘤靶向治疗的研究进展[J].医学综述,2022,28(11):2128-2133.

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