脑胶质瘤精准治疗——相关分子生物学标志物及信号通路盘点

脑胶质瘤(Glioma)是成人最常见的颅内原发恶性肿瘤,年发病率约 10/10万,大多生长在脑中央沟区、丘脑或脑干等重要区域,生长呈侵袭性、无限制性与周围正常脑组织无明显界限。因此,手术治疗一方面切除范围受限,另一方面难以彻底切除肿瘤,造成手术切除后复发率高。

目前,化疗仍是治疗神经胶质瘤的重要手段之一,然而化疗药物带来的副作用日益突出,效果也不理想。因此,寻找治疗脑胶质瘤的分子靶点,根据肿瘤特征以及病人具体情况,制定精准治疗方案,受到越来越多关注。

2016版《WHO中枢神经系统肿瘤分类》中将分子分型作为神经肿瘤分型的核心依据,并结合形态病理学分型进行综合分型,以提高诊断准确性,更好地判断患者预后,为指导精准治疗提供重要参考。

脑胶质瘤的分子标志物及所涉及的信号通路有很多,如: 异柠檬酸脱氢酶(IDH) 突变、O6-甲基鸟嘌呤DNA甲基转移酶( MGMT)启动子甲基化、染色体1p /19q缺失、表皮生长因子受体(EGFR)扩增、端粒酶逆转录酶( TERT)基因启动子( TERTp)突变、H3F3A突变、Notch通路、miRNAs等。

这些标志物及信号转导通路参与了胶质瘤的发生、发展,对胶质瘤的增殖、转移、侵袭等具有明显影响,可作为临床脑胶质瘤潜在的分子治疗靶点。

EGFR

EGFR广泛分布于哺乳动物上皮细胞、成纤维细胞、胶质细胞、角质细胞等细胞表面,EGFR信号通路对细胞的生长、增殖和分化等生理过程发挥着重要的作用。研究表明在许多实体肿瘤中存在EGFR的高表达或异常表达。

在胶质瘤标本中有很多分子标志物影响EGFR的表达,如CRNDE的异常表达可通过影响EGFR的表达来调节胶质瘤细胞的活性。而表皮生长因子样结构域7(EGFL7)作为EGFR的一种细胞间信号信使在胶质瘤中起着致癌作用。此外,有研究发现EGFR抑制剂可提高高级别脑胶质瘤对放疗的敏感性。

EGFR影响胶质瘤生物学行为具体机制的主要研究主要有:EGFR/c-myc 轴、EGFR-MMP-2反馈回路、mir-373/EGFR轴等。

*EGFR/c-myc轴

c-myc基因是myc基因家族的重要成员之一,c-myc基因是一种可使细胞无限增殖,促进细胞分裂的基因,与多种肿瘤发生、发展有关。相关研究表明,c-myc 在糖酵解中起重要作用,c-Myc转录抑制IDH1-AS1,而 IDH1-AS1的沉默促进肿瘤细胞增殖和转移。

EGFR/cmyc轴在胶质瘤中也可通过表观遗传沉默miR-524来调节TGFβ/Hippo/Notch途径。

*EGFR-MMP-2反馈回路

基质金属蛋白酶(MMP)家族参与细胞外基质(ECM)的破坏,在正常的生理过程如胚胎发育、繁殖、组织重塑,以及在某些疾病过程中如关节炎和肿瘤转移中发挥作用。

有研究表明,Migfilin蛋白通过EGFR介导的磷脂酶C-γ和STAT3蛋白信号通路促使人类胶质瘤的迁移和侵袭。Migfilin存在于人脑胶质瘤中,通过EGFR途径增强肿瘤细胞的运动能力。研究人员发现,Migfilin诱导的EGFR磷酸化可被MMP-2抑制剂(GM6001)或siRNA大大降低,而Migfilin诱导的MMP-2活化也可被EGFR抑制剂(AG1478)或siRNA阻断。这表明Migfilin通过驱动EGFR-MMP-2反馈回路是增强胶质瘤细胞运动的关键调节剂。

*MiR-373/EGFR轴

有研究表明,长链非编码RNA HOXA-AS2可通过MiR-373 /EGFR轴调节恶性脑胶质瘤的生物学行为和血管生成拟态的形成。该研究发现 HOXA-AS2在脑胶质瘤样本和胶质瘤细胞中表达上调,且与血管生成拟态(VM)呈正相关。敲低HOXA-AS2会减弱胶质瘤细胞的活力、迁移、侵袭和 VM 形成,并抑制血管内皮细胞钙黏蛋白( VE-cadherin) 的表达,同时抑制MMP-2和MMP-9 的活性。

IDH突变

IDH是三羧酸循环的限速酶,在能量代谢、氨基酸和维生素合成中扮演重要角色。研究发现IDH突变会影响弥漫性胶质瘤的免疫肿瘤微环境,IDH突变型神经胶质瘤比IDH野生型具有更显着的TIL浸润和更高的PD-L1表达。其原因可能是PD-L1 基因启动子甲基化水平的不同。

*IDH突变与TERTp突变

TERT是细胞内一种与癌变密切相关的逆转录酶,有研究表明,TERTp突变与IDH突变相互作用,影响胶质瘤患者的预后。

Notch信号通路

Notch 基因编码一类高度保守的细胞表面受体,它们调节多种生物细胞的发育。Notch信号影响细胞正常形态发生的多个过程,包括细胞分化、凋亡、增殖等。有研究验证,Notch2在胶质母细胞瘤中明显活化,并通过 NF-κB( p65)途径促进胶质瘤细胞存活。

*Notch信号通路抑制剂

有研究发现,γ-分泌酶抑制剂RO4929097通过抑制 Notch通路,具有抗肿瘤血管生成的作用,同时RO4929097联合替莫唑胺化疗及放疗可使胶质瘤细胞增殖及肿瘤血管生成显着降低。

另一项研究发现,弥漫内生型脑桥胶质瘤(DIPG)表达高水平的Notch受体、配体和下游效应物,而γ-分泌酶抑制剂MRK003可通过抑制Notch效应分子,抑制DIPG细胞增长,并诱导细胞凋亡。

此外,胶质瘤干细胞(GSCs)在胶质瘤的发生、发展过程中起着至关重要的作用,有研究通过验证33种胶质瘤干细胞株中126 种蛋白质的表达,发现一部分新的蛋白质靶标,推测这些蛋白质可用于胶质母细胞瘤 (GBM) 的靶向治疗。而 Notch信号通路对GSCs的功能起着关键作用,这意味着抑制Notch通路可能是GSCs靶向治疗的有效策略。

MiRNA

MiRNAs担当抑癌基因或癌基因,与肿瘤的恶性进展有着密切的联系。研究发现,miRNA-485-5p是胶质瘤发生的抑制因子,miRNA320a可抑制神经胶质瘤细胞的侵袭和迁移。

而miRNA-320c的下调会促进肿瘤生长和转移,并可预测脑胶质瘤的预后。miRNA-451则可通过下调葡萄糖转运蛋白1来抑制神经胶质瘤细胞的增殖和侵袭。

除了抑制胶质瘤的增殖和侵袭,miRNA也可使胶质瘤细胞凋亡,如miR-98通过抑制IKBKE/NF-kB通路造成神经胶质瘤细胞凋亡。

此外,RNA干扰可逆转人脑胶质瘤多耐药性,从而提高某些药物对胶质瘤的治疗效果。相关研究证实,通过特殊材质包裹的MDR1siRNA靶向转染胶质母细胞瘤细胞系后,MDR1在RNA和蛋白水平的表达都下降,增加了对体外化疗的敏感性。

脑胶质瘤的发生、发展不是单一分子机制所调节的,一定是涉及了多个分子、多条通路。精准医疗是“分子水平的个性化医疗”,为肿瘤治疗提供了新的方法及思路,得益于精准医疗的推行,对于脑胶质瘤的研究会更加广泛。(转化医学网360zhyx.com)

来源:

http//doi: 10.12095/j.issn.2095-6894.2018.07.007

http//doi:10.19311/j.cnki.1672-3198.2019.08.047

http//doi: 10.19586/j.2095-2341.2018.0118

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