神经胶质瘤生物标志物研究进展_郝明炫.pdf

郝明炫 等/神经胶质瘤生物标志物研究进展 Chinese Journal of Biotechnology http:/ Apr.25,2023,39(4):1445-1461 DOI:10.13345/j.cjb.220729 2023 Chin J Biotech,All rights reserved 资助项目：中央高校基本科研业务费(buctrc201910)；2021 年新疆科协青年人才托举工程项目；京津冀基础研究合作专项19JCZDJC65800(Z)；新疆生产建设兵团重点领域科技攻关计划项目(2022AB022)This work was supported by the Fundamental Research Funds for the Central Universities,China(buctrc201910),the Young Elite Scientists Sponsorship Program by Xinjiang Association for Science and Technology(2021),Beijing-Tianjin-Hebei Basic Research Cooperation Special Project(19JCZDJC65800(Z),and the Scientific and Technological Research Project of Xinjiang Production and Construction Corps,China(2022AB022).*Corresponding author.Tel:[phone],E-mail: Received:2022-09-13;Accepted:2023-01-26 1445 生物工程学报 神经胶质瘤生物标志物研究进展 郝明炫1，梁有沣1，郭蕊1，李小宁1，李永超1,2，王磊1，喻长远1，杨昭1,2*1 北京化工大学生命科学与技术学院 分子诊断技术创新研究中心，北京 100029 2 塔里木大学生命科学学院 新疆生产建设兵团塔里木盆地生物资源保护利用重点实验室，新疆 阿拉尔 843300 郝明炫,梁有沣,郭蕊,李小宁,李永超,王磊,喻长远,杨昭.神经胶质瘤生物标志物研究进展J.生物工程学报,2023,39(4):1445-1461.HAO Mingxuan,LIANG Youfeng,GUO Rui,LI Xiaoning,LI Yongchao,WANG Lei,YU Changyuan,YANG Zhao.Advances of glioma biomarkersJ.Chinese Journal of Biotechnology,2023,39(4):1445-1461.摘 要：神经胶质瘤(glioma)是最常见的原发性脑肿瘤，占颅内肿瘤的 81%。神经胶质瘤的诊断手段与预后评估主要以影像学为主，但因神经胶质瘤的浸润性生长特点，影像学不能完全作为诊断及预后评估依据。因此，发现和鉴定全新生物标志物对神经胶质瘤的诊断、治疗和预后评估显得尤为重要。最新研究结果表明，在神经胶质瘤患者组织和血液中，多种生物标志物可用于神经胶质瘤的辅助诊断和预后评估。其中，诊断标志物包括 IDH1/2 基因突变、BRAF 基因突变与融合、p53 基因突变、端粒酶活性增加、循环肿瘤细胞和非编码 RNA 等。预后标志物包括 1p/19p 共缺失、MGMT 基因启动子甲基化及基质金属蛋白酶-28、胰岛素样生长因子结合蛋白-2 和 CD26 的表达上调和 Smad4 的表达下调。本文重点介绍了上述神经胶质瘤生物标志物在诊断和预后评估方面的最新研究进展。关键词：神经胶质瘤；生物标志物；诊断；预后；IDH1/2 基因突变；MGMT 基因启动子甲基化 综 述 ISSN 1000-3061 CN 11-1998/Q 生物工程学报 Chin J Biotech http:/ 1446 Advances of glioma biomarkers HAO Mingxuan1,LIANG Youfeng1,GUO Rui1,LI Xiaoning1,LI Yongchao1,2,WANG Lei1,YU Changyuan1,YANG Zhao1,2*1 Innovation Center of Molecular Diagnostics,College of Life Science and Technology,Beijing University of Chemical Technology,Beijing 100029,China 2 Key Laboratory of Protection and Utilization of Biological Resources in Tarim Basin of Xinjiang Production and Construction Corps,College of Life Science and Technology,Tarim University,Alar 843300,Xinjiang,China Abstract:Glioma is the most common primary brain tumor,accounting for 81%of intracranial tumors.The diagnosis and prognosis assessment of glioma are mainly based on imaging.However,imaging cannot be fully used as the basis for diagnosis and prognosis assessment due to the infiltrative growth characteristics of glioma.Therefore,the discovery and identification of novel biomarkers is particularly important for the diagnosis,treatment and prognosis assessment of glioma.The latest findings suggest that a variety of biomarkers in the tissues and blood of glioma patients can be used for the auxiliary diagnosis and prognosis assessment of glioma.Among them,IDH1/2 gene mutation,BRAF gene mutation and fusion,p53 gene mutation,increased telomerase activity,circulating tumor cells and non-coding RNA can be used as diagnostic markers.Prognostic markers include 1p/19p codeletion,MGMT gene promoter methylation,upregulation of matrix metalloproteinase-28,insulin-like growth factor-binding protein-2 and CD26,and downregulation of Smad4.This review highlights the latest advances of biomarkers in the diagnosis and prognosis assessment of glioma.Keywords:glioma;biomarker;diagnosis;prognosis;IDH1/2 gene mutation;MGMT gene promoter methylation 神经胶质瘤(glioma)是颅内最为常见的一种原发性恶性肿瘤，占恶性脑肿瘤的 81%1。2022 年，全球神经胶质瘤的发病率为 5.48/10 万，而我国的神经胶质瘤发病率为 7.00/10 万。级神经胶质瘤患者的 5 年总生存率分别为98%、50%、30%和 5%2，是预后最差的癌症类型之一。根据 2021 年世界卫生组织(World Health Organization,WHO)颁布的最新文件，神经胶质瘤可分为成人弥漫性胶质瘤包括大部分原发性脑肿瘤，如胶质母细胞瘤(glioblastoma,GBM)、小儿弥漫性低级别胶质瘤、小儿弥漫性高级别胶质瘤、限制性星形胶质瘤、胶质神经元、神经元肿瘤和室管膜瘤3。神经胶质瘤的临床诊断方法主要为电子计算机断层扫描(computed tomography,CT)和磁共振成像(magnetic resonance imaging,MRI)。其中，MRI 是诊断、术前计划和治疗后监测的非侵入性技术，对脑肿瘤敏感性较高。但成像的准确性一般只有 80%90%4，不能作为确诊的唯一依据，还需活检等手段综合判断。神经胶质瘤的预后评估仍然以 MRI 为主的影像学手段判断，具有准确性不高、可能发生假性进展等局限性5。生物标志物是生物体内一种确定的特征，该特征可测量正常生物过程、致病过程、对暴露或干预(包括治疗干预)反应的指标以及分子、组织学、放射学或生理学特征，其在人的血液、尿液等体液或组织中可被检测到。根据美国食品药品监督管理局(Food and Drug 郝明炫 等/神经胶质瘤生物标志物研究进展 ：010-64807509： 1447 Administration,FDA)和美国国立卫生研究院(National Institutes of Health,NIH)制定的标准，生物标志物目前可分为诊断、监测、反应、预测、药效和预后 6 大类6。相较经典的影像学等观测方式，生物标志物非侵入性取样，具有方便、易于重复、成本低廉等特点7。在癌症治疗中，生物标志物可以快速诊断、监测进程和评估预后等8-9。如在前列腺癌诊断中，尿液中的前列腺癌抗原 3(prostate cancer antigen 3,PCA3)作为诊断标志物的敏感性为 82%，特异性为76%10；已在膀胱癌诊断中应用的端粒酶逆转录酶(telomerase reverse transcriptase,TERT)是膀胱癌复发的可靠的非侵入性预后标志物，Descotes等11对 348 名经尿道膀胱切除术治疗尿路上皮膀胱癌(urothelial bladder carcinoma,UBC)的患者进行分析，发现端粒酶逆转录酶(telomerase reverse transcriptase,TERT)诊断膀胱癌的敏感性为 80.5%，特异性为 89.8%。随着对神经胶质瘤发生机制的深入研究，WHO 于 2016 年在中枢神经系统肿瘤分类中首次引入了分子特征，与其他肿瘤类似，神经胶质瘤的生物标志物对其诊断、预后等阶段均起到了重要的作用。诊断方面，IDH1/2 基因突变、鼠类肉瘤病毒癌基因同源物 B1(v-raf murine sarcoma viral oncogene homolog B1,BRAF)基因突变与融合、端粒酶活性等拓宽了神经胶质瘤的诊断方式，部分已经作为辅助诊断方式应用于临床；预后方面，1p/19q 共缺失、MGMT 基因启动子甲基化等在神经胶质瘤患者的预后评估中展现出了良好的效果和应用前景，并可以有效避免影像学分析中可能会产生的假性进展。本文旨在介绍神经胶质瘤生物标志物(按照组织和血液来源划分)在神经胶质瘤诊断及预后方面的研究进展及应用。1 神经胶质瘤诊断相关生物标志物 最新研究表明，多种生物标志物在神经胶质瘤诊断、预后方面展现出了一定的应用价值12。本文介绍神经胶质瘤诊断相关生物标志物，包括 IDH1/2 基因突变、p53 基因突变、BRAF 基因突变与融合、端粒酶活性增加、循环肿瘤细胞和非编码 RNA 等(图 1)。图 1 神经胶质瘤生物标志物 Figure 1 Biomarkers of glioma.ISSN 1000-3061 CN 11-1998/Q 生物工程学报 Chin J Biotech http:/ 1448 1.1 组织来源的生物标志物 1.1.1 IDH1/2 基因突变 异柠檬酸脱氢酶(isocitrate dehydrogenase,IDH)在柠檬酸循环中催化异柠檬酸转化为-酮戊二酸。IDH 参与许多代谢过程，例如信号转导、脂质合成、氧化应激和氧化呼吸13。IDH基因的突变对神经胶质瘤的发生起到促进作用，编码 IDH 的基因有多种同工型，其中 IDH1和 IDH2 突变最为常见，IDH1 或 IDH2 最常见的突变是单个残基改变，导致精氨酸突变为组氨酸，如 IDH1 的 R132H，IDH2 的 R140H 或 R172H。这一突变使异柠檬酸脱氢酶获得了一个新的功能，它能够将-酮戊二酸催化生成 D-2-羟基戊二酸(disodium-2-hydroxyglutarate,D-2HG)，而D-2HG 则会诱导神经胶质瘤的发生14-16。经 WHO 统计，70%80%的期和期星形细胞瘤、少突胶质细胞瘤及 2 级和 3 级弥漫性神经胶质瘤会发生 IDH1/2 基因突变17。Horbinski 等18采用了荧光熔解曲线分析的方式对 67 例 2 级神经胶质瘤样本进行了检测，其中 67.0%的样本发生了 IDH1/2 基因突变。Zhao等19采用机器学习分析了来自 9 项研究的共996 名神经胶质瘤患者的突变情况，结果证实，IDH 突变辅助诊断神经胶质瘤的敏感性和特异性分别为 88.0%和 87.0%(表 1)。此外，与单独使用影像结果相比，IDH 突变检测联合影像结果具有更高的敏感性(90.0%对 83.0%)和特异性(90.0%对 82.0%)(P0.05)。研究人员开发了识别 IDH1 R132H 突变体的单克隆抗体，可以对神经胶质瘤 IDH1 R132H突变进行免疫组织化学分析20-21，从而提高检测的效率和特异性。因此，IDH1/2 基因突变是一种非常有前景的神经胶质瘤辅助诊断标志物。表 1 神经胶质瘤诊断相关生物标志物 Table 1 Diagnostic biomarkers of glioma Biomarkers Sources Sample size(number)Incidence(%)Sensitivity(%)Specificity(%)P value Reference IDH1/2 mutation Tumor tissue 996 NA 88.0 87.0 P0.05 19 BRAF gene mutation or fusion Tumor tissue 105 43.8 94.0 94.0 P=0.03 22 BRAF gene mutation or fusion Tumor tissue 41 22.6 NA NA P=0.016 23 Telomerase activity Tumor tissue 42 43 NA NA P0.001 24 Telomerase activity Tumor tissue 128 86 NA NA P0.001 25 p53 Tumor tissue 715 Primary tumors:28 Secondary tumors:65 NA NA P0.001 26 p53 Tumor tissue 60 Low-grade group:33.513.6 High-grade group:72.0016.58 NA NA P0.001 27 Circulating tumor cells Peripheral blood 141 20.6 94.0 100.0 P0.001 28 Circulating tumor cells Peripheral blood 33 39.3 NA NA P0.001 29 miRNA Peripheral blood 2 528 NA 85.0 90.0 P0.01 30 LncRNA Peripheral blood NA NA 86.0 87.5 P0.05 31 NA:Not available.郝明炫 等/神经胶质瘤生物标志物研究进展 ：010-64807509： 1449 1.1.2 BRAF 基因突变与融合 BRAF 是一种丝氨酸/苏氨酸激酶，在有丝分裂原活化蛋白激酶(mitogen-activated protein kinase,MAPK)信号通路中发挥作用，而指导该激酶合成的 BRAF 基因在包括神经胶质瘤在内的多种癌症中作为原癌基因起作用32-33。BRAF可以通过突变或与另一个基因融合来激活。最常见的突变体是 BRAF-V600E，它导致组成型BRAF 激活，常见于多形性黄色星形细胞瘤、间变性神经节神经胶质瘤，分别约占其 66%和50%23；BRAF 激活与 INK4A/ARF 通路(inhibitor of CDK4/alternative reading frame,INK4A/ARF)丢失或蛋白激酶 B(protein kinase B,PKB)激活结合时，便会诱导肿瘤的发生34-35。而 BRAF基因融合则是由于 DNA 串联复制导致 BRAF与 KIAA1549 基因融合，进而导致细胞外调节蛋白激酶(extracellular regulated protein kinases,ERK/MAPK)通路的激活并促进细胞周期中的G2/M 转换，最终诱导癌症的发生28。BRAF 基因突变与融合对毛细胞星形细胞瘤的诊断鉴别帮助较大，尤其是结合 IDH1/2 基因突变分析28，Tosuner 等22使用免疫组织化学染色(immunohistochemistry,IHC)方式检测出 BRAF-V600E 突变的敏感性和特异性均大于94%(P0.05)。Lee 等36对 105 名患者的 51 例脑肿瘤进行了突变检测，发现其中 46 例发生了BRAF-V600E 突变，认为 BRAF-V600E 是具有神经元成分或分化的低级别神经胶质瘤的常见基因突变。Schiffman 等37对 41 个星形细胞瘤样本进行了分析，所有样品都经过了详细的组织病理学检查，研究者从中获取足量的 RNA 用于确定 KIAA1549-BRAF 融合转录物的存在，并同时提取 DNA 用于基因序列分析，其中 22.6%的肿瘤发生了 KIAA1549-BRAF 融合，表明BRAF 融合突变是毛细胞星形细胞瘤中常见的基因突变之一。目前有多种 BRAF 信号通路抑制剂正在进行临床试验25。以上研究表明，BRAF 基因突变或融合作为神经胶质瘤诊断相关标志物有较好前景。1.1.3 p53 基因突变 TP53(p53)是人类癌症中最易改变的单一基因，约 50%的侵袭性肿瘤中均存在其丢失或发生损害性功能突变38-39，高级别神经胶质瘤中，78%发生了 p53 突变40。p53 基因位于人类染色体 17p13 上，是一种肿瘤抑制因子，起到转录因子的作用，可以促进细胞凋亡、抑制 DNA复制和抑制细胞增殖等，该基因的过表达在神经胶质瘤的发生过程中发挥重要作用41。此外，p53 蛋白是一个评估神经胶质瘤临床进展的潜在标志物，可作为肿瘤分级的辅助手段27。p53 通路在许多不同的细胞反应中发挥作用，例如细胞周期调节、细胞凋亡、细胞分化和 DNA 损伤反应，在癌变细胞中表达较高42。Ohgaki 等43对一项针对 715 名 GBM 确诊患者的 p53 突变进行了分析，认为在原发性 GBM中，p53 突变发生率为 28%；而在继发性 GBM中，p53 突变发生率为 65%。Hayes 等26对 40例神经胶质瘤患者和 20 例正常志愿者的脑组织进行了病理 HE 染色及免疫组化检测，经统计 分 析，对 照 组 的p53突 变 阳 性 率 为2.25%1.41%，而低级别神经胶质瘤组的 p53突变阳性率为 33.50%13.05%，高级别神经胶质瘤 p53 突变阳性率为 72.00%16.58%，表明p53 突变在神经胶质瘤中发生率远高于正常脑组织。因此，p53 突变可以成为区分正常脑组织与肿瘤病灶的判断依据。1.1.4 端粒酶活性 端粒是真核生物染色体末端的特殊结构，由重复的非转录序列以及结合蛋白构成，对细胞复制、衰老、凋亡起着重要作用44。而端粒 ISSN 1000-3061 CN 11-1998/Q 生物工程学报 Chin J Biotech http:/ 1450 酶是一种结构复杂的核糖核蛋白，负责维持染色体末端的端粒 DNA，用于维持端粒长度，并被认为在细胞永生化和肿瘤发展过程中具有重要作用45，它由两个核心亚基，端粒酶逆转录酶(human telomerase reverse transcriptase hTERT)和一个 RNA 亚基(hTR)组成46。人类TERT 启动子(pTERT)区域中的 2 个特殊突变C228T 和 C250T 十分重要，因为它们促进了转录增强子新结合位点的形成，这反过来又推动了端粒酶的表达和活性增加，这一过程被认为是细胞永生化的关键，也是肿瘤发生的标志47。端粒酶活性已被证明是几乎所有恶性肿瘤的有效判断指标，神经胶质瘤也不例外。Shervington 等24在通过端粒重复扩增方案检测42 个神经胶质瘤中的端粒酶活性的研究中发现，高龄以及高端粒酶活性和 hTERT mRNA 水平是判断神经胶质瘤发生及进程的重要因子，其中 43%的 GBM 中具有高端粒酶活性。Spiegl-Kreinecker 等48检查了 126 个 GBM 样本，其中 86%的样本发生 pTERT 突变。突变样本中，75%为 C228T 变异，25%为 C250T 变异。目前已有研究证实，hTERT 在测试的神经胶质瘤细胞系和组织中表达，在对照的细胞和组织中不表达，因此 hTERT 可于神经胶质瘤的辅助诊断49。1.2 血液来源的生物标志物 1.2.1 循环肿瘤细胞 肿 瘤 循 环 细 胞(circulating tumor cells,CTCs)是存在于人体循环系统中的肿瘤细胞，具有 3 个典型特征：起源于原发肿瘤或转移、出现在血管中、参与血液循环50。CTCs 表现出各种高级特性，例如上皮间充质转变(epithelial-mesenchymal transition,EMT)和休眠，这对于支持肿瘤细胞在血液中抵抗放射治疗和药物治疗、促进转移至关重要51。来自原发性或转移性病变并在血液循环系统中长期存活的 CTCs代表了肿瘤细胞最具侵袭性的亚克隆。这些肿瘤细胞的精确分子分型可以帮助临床医生诊断肿瘤进程，并可用于监测疾病进展的程度和治疗反应。同时，大量临床试验数据证明，CTCs 同样可以作为一种预后因素，是晚期乳腺癌、肺癌和前列腺癌患者靶向治疗的标志物和靶标52。研究发现，脑转移患者的 CTCs 少于其他转移患者，寡转移患者的外周血 CTCs 计数少于多发转移患者53，脑转移瘤切除后患者的 CTCs数量低于未手术或仅放化疗的患者，CTCs 数量与脑转移患者的生存率显著相关，CTCs 的检测对于评估脑转移患者的生存率，甚至对于识别可能从更强治疗中受益的脑转移患者具有重要的临床价值29。虽然外周神经胶质瘤转移较为罕见，但在神经胶质瘤患者的血液中仍可以检测到 CTCs54。Boldrini 等49对一项含 141 例 GBM 的样本进行了测序分析，其中 20.6%的肿瘤检测到 CTCs，并且敏感性较高，但具有检出率低的局限性。Zhang 等29通过分子分型和遗传图谱对 33 例GBM 进行测定，其中 39.3%的肿瘤中检测到CTCs。vanBussel 等55对脑脊液中检出 CTCs的敏感性和特异性进行了测定，认为当临界值为 0.9 CTCs 时，敏感性为 94.0%，特异性为100.0%。因此，CTCs 的鉴定对 GBM 的早期诊断具有重要的临床应用价值。1.2.2 非编码 RNA 非编码 RNA(non-coding RNA,ncRNA)是指不编码蛋白质的 RNA。其中包括 rRNA、tRNA、snRNA、snoRNA 和 microRNA 等多种已知功能的 RNA，还包括未知功能的 RNA。这些 RNA的共同特点是都能从基因组上转录，但是不翻译成蛋白，在 RNA 水平上就能行使各自的生物学功能。而在神经胶质瘤的治疗过 郝明炫 等/神经胶质瘤生物标志物研究进展 ：010-64807509： 1451 程中，目前 miRNA 作为潜在的诊断生物标志物，已在临床上展开大量研究。除 miRNA 之外，其他的功能性非编码 RNA 如长非编码 RNA(long non-coding RNA,LncRNAs)及环状 RNA(circular RNA,CircRNAs)在神经胶质瘤中同样具有辅助诊断或预后的潜力。miRNA是短链(约22个核苷酸)单链非编码RNA。最早在 1993 年，Lee 等56在秀丽隐杆线虫中发现了 miRNA，这些分子不编码蛋白质，而是通过反义 RNA-信使 RNA 相互作用在转录后水平上调控细胞生长。如今，这些分子被认为是所谓的表观遗传机制的重要组成部分，它们参与全部基因表达的调节，并且参与许多生理和病理过程，癌症就是其中之一57。miRNA生物发生的第一步是通过 RNA 聚合酶(DNA polymerasel,Pol)从细胞核中的编码基因转录成为 pri-miRNA 的长初级转录物。然后pri-miRNA 组成的复合物加工成一种较短的前体 pre-miRNA，miRNA 最后通过 Exportin-5 从细胞核中输出。在细胞核外，pre-miRNA 切割成包含单链成熟 miRNA 分子的成熟 miRNA 双链体58。以上 miRNA 已被证明可以调节已知的癌基因或肿瘤抑制基因，或者通过直接靶向参与各种癌症类型的细胞分化、增殖、血管生成、细胞凋亡或侵袭的其他基因。在神经胶质瘤中，miRNA 表达谱会影响与神经胶质瘤形成、肿瘤生长、增殖、细胞凋亡和抗癌基因转录后调控有关的基因的功能。如miR-21 过度表达导致了神经胶质瘤的恶性进展，其通过 STAT3 信号通路激活-连环蛋白，增强神经胶质瘤的侵袭能力59。而 miR-26a 则可通过调节其靶点抑制素以促进神经胶质瘤的进展60。Zhou 等30在对 28 项研究包括 2 528 名胶质瘤患者和 2 563 名对照的荟萃分析中发现，miRNA 在神经胶质瘤诊断中保持 85.0%的总敏感性以及 90.0%的总特异性，而其中 miR-21 的诊断价值最高，具有 86.0%的敏感性和 96.0%的特异性。Hayes 等46采用微阵列分析的方式对 475 例神经胶质瘤患者进行了分析，鉴定出9 个与神经胶质瘤病理高度相关的 miRNA，如miR-124a 和 miR-10b 等，通过这些 miRNA 特性可以将神经胶质瘤患者分为高风险组和低风险组，低风险组的中位生存时间为 13.1 个月，高风险组的中生存时间为 9.5 个月。综上所述，miRNA 在神经胶质瘤中有较好的应用前景，是潜在的诊断标志物之一。LncRNA 是转录长度超过 200 nt 的 RNA 分子，通常被归类为 ncRNA。它们通过与蛋白质、RNA 和 DNA 相互作用来调节基因表达61。由于血液中存在大量 RNA 酶，血浆中游离LncRNA 的半衰期仅为 3 h，容易分解。但LncRNA 通过将外泌体作为载体，可稳定地存在于外周血中62。因此，外周血和脑脊液中的LncRNA 可能是胶质瘤诊断的潜在生物标志物。研究结果表明，目前 LncRNA 在神经胶质瘤中表达状况并不统一62，不同 LncRNA 的表达情况有所差异，如 AB073614 和 ATB 等在神经胶质瘤进程中上调，而 ADAMTS9-AS2 和CASC2 等表现为下调。血清中 LncRNA HOX 转录本反义 RNA(HOTAIR)的高表达可作为 GBM的诊断生物标志物，敏感性为 86.1%，特异性为87.5%31。LncRNA 同样具有预后评估的潜力。Zhi 等63对 130 名星形胶质瘤患者进行了检测与随访，分析了其中 7 种 LncRNA，结果表明BC002811 和 XLOC-010967 具有预后价值，上述两种 LncRNA 低表达的患者具有更长的生存期(约 80 个月)，而高表达的患者生存期则相对较短(约 60 个月)。CircRNA 是一种生物活性核酸分子，以闭 ISSN 1000-3061 CN 11-1998/Q 生物工程学报 Chin J Biotech http:/ 1452 环 RNA 形式存在，其与信使 RNA 相比，缺乏聚腺苷酸化的尾巴64。多项研究表明，CircRNA的异常表达与多种肿瘤的发生和进展密切相关65。Zhang 等66发现，CircRNA-133 的表达量在胃癌患者的胃癌组织和血浆中显著升高，CircRNA-133 的高表达可以提高 PRDM16 的表达，而 PRDM16 则起到促进肿瘤进展的作用。Fan等67在60例胶质瘤患者的手术标本中发现，肿瘤组织中 CircRNA-0079593 的高水平与肿瘤大小和病理分级的增加以及胶质瘤患者的低存活率有关。这些结果表明，CircRNA-0079593 可作为胶质瘤患者多变量分析的独立预后因素。因此，CircRNA 的表达水平有望用于预测胶质瘤的预后。然而，目前还没有关于单独使用CircRNA 作为神经胶质瘤治疗的治疗靶点或载体的临床前报告，仍需进一步深入研究。2 神经胶质瘤预后相关生物标志物 多种生物标志物展现出了其在神经胶质瘤预后方面的应用价值，例如 1p/19p 共缺失、MGMT 基因启动子甲基化及基质金属蛋白酶-28、胰岛素样生长因子结合蛋白-2 和CD26 的表达上调和 Smad4 的表达下调(图 1)。2.1 组织来源的生物标志物 2.1.1 1p/19p 共缺失 1994 年，Reifenberger 等68使用限制性片段长度多态性分析，首次报道了许多少突胶质细胞肿瘤显示染色体臂 1p 和 19q 的杂合性(LOH)丢失，之前的研究表明，1p/19q 丢失实际上是由于不平衡易位 t(1:19)(q10:p10)导致衍生染色体之一的丢失，而临床结果证实是 1p 和19q 的整个臂的丢失，不是较小的末端或间质缺失，后者由完全不同的机制发生并且偶尔在星形细胞肿瘤中遇到，例如 GBM69。目前通过全基因组测序等方法检测，1p/19q 共缺失被证明是唯一在低级别弥漫性胶质瘤及其复发的空间区域内稳定的拷贝数畸变，并且 1p/19q 共缺失的复发性间变性少突胶质细胞瘤对丙卡巴肼-洛 莫 司 汀-长 春 新 碱(procarbazine-lomustine-vincristine,PCV)化疗的反应要大得多，几乎所有肿瘤都有反应70。所以 1p/19q 共缺失可以作为神经胶质瘤的预后标志物。临床上，对 1p/19q 共缺失的检测一般使用组织切片样品进行荧光杂交检测或提取基因组进行体外扩增，Weller 等71使用荧光杂交方法检测了 76 名患有少突胶质细胞瘤、少突星形细胞瘤或间变性少突胶质细胞瘤患者的肿瘤，经历了 3.8 年中位随访时间，认为 63%的患者的1p/19q 缺失，5.2%、2.6%和 28.9%的患者有孤立的 19q 丢失、1p 丢失或完整的染色体 1p 和19q。孙等72采用体外扩增的方法对 148 例患者的 1p/19q 进行检测，结果表明少突胶质细胞瘤总体的 1p、19q 缺失率分别为 70.8%和 66.7%，并且神经胶质瘤中含少突胶质细胞成分越多，就具有更高的 1p、19q 缺失率及 1p/19q 联合缺失率(表 2)。Weller 等73对 368 例间变性少突神经胶质瘤患者进行了分析，经检测，21%的患者表现出 1p/19q 共缺失，表现出 1p/19q 共缺失的患者中位 OS 为 40.3 个月，而未出现 1p/19q共缺失的患者中位 OS 为 30.6 个月(P=0.23)。上述研究证实 1p/19q 共缺失可作为临床上神经胶质瘤的预后指标之一。2.1.2 MGMT 基因启动子甲基化 O6-甲基鸟嘌呤-DNA 甲基转移酶(O6-methylguanine-DNA methyltransferase,MGMT)是一种自杀性 DNA 修复蛋白，通常催化甲基从鸟嘌呤 DNA 核苷酸的 O6转移到其自身位置 145 的半胱氨酸残基上，这种烷基化是单向过程，并且最终产生退化78。在神经胶质瘤 郝明炫 等/神经胶质瘤生物标志物研究进展 ：010-64807509： 1453 表 2 神经胶质瘤预后相关生物标志物 Table 2 Prognostic biomarkers of glioma Biomarkers Sources Sample size(number)Survival time P value Reference 1p/19q co-deletion Tumor tissue 368 mOS of positive patients:40.3 months mOS of negative patients:30.6 months P=0.23 73 MGMT promoter methylation Tumor tissue 573 mOS of positive patients:18.2 months mOS of negative patients:12.2 months P0.001 72 MMP-28 Tumor tissue 68 MS of positive patients:17.5 months MS of negative patients:20.2 months P0.01 74 Smad4 Tumor tissue 252 OS of positive patients:(22.81.3)months OS of negative patients:(8.00.5)months P0.001 75 IGFBP-2 Peripheral blood 83 OS of patients with plasma IGFBP-2 levels above 627.5 ng/mL:(303.624.9)days OS of patients with plasma IGFBP-2 levels below 627.5 ng/mL:(589.329.8)days P0.001 76 CD26 Peripheral blood 70 OS of patients with low CD26 levels:17 years OS of patients with with high CD26 levels:15 years P0.000 1 77 mOS:Median overall survival;MS:Median survival;OS:Overall survival.中，因 为 烷 基 化 化 疗 药 物(如 替 莫 唑 胺，temozolomide,TMZ)的应用会导致烷基与鸟嘌呤的 O6结合，从而导致 DNA 错配、DNA 双链断裂并最终导致细胞凋亡，从而产生治疗效果，而 MGMT 蛋白通过修复 DNA 损伤来抵消化疗药物替莫唑胺的正常致死作用，从而产生耐药效果。已有的研究表明72，与缺乏 MGMT 基因启动子甲基化的肿瘤患者相比，接受放疗和替莫唑胺治疗且具有甲基化 MGMT 启动子(在大约 40%的原发性 GBM中可见)的肿瘤患者存活时间明显更长。过去 10 年，在新诊断的 GBM 患者治疗及其后续研究中，显示具有 MGMT 启动