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胶质瘤基因检测解读及分子靶向药物治疗进展

编辑:INC|发布时间:2020-11-10 11:09|点击次数:
表皮生长因子受体三型突变EGFRVIII则使酪氨酸残基磷酸化,产生鸟嘌呤核苷酸的细胞交换因子,因而造成EGFRvⅢGBM细胞生长。其中ABT-414是有效微管抑制剂(单甲基阿里他汀F...
  本文目录
  0.胶质瘤分子基因检测结果解读
  1.抗血管生成的分子靶向药物
  2.抗表皮生长因子受体(EGFR)类分子靶向药物
  3.免疫治疗分子靶向药物
  4.柠檬酸脱氢酶同工酶IDH突变分子靶向药物

  5.表观遗传学相关分子靶向药物    

  2012 年中国肿瘤登记报告指出,中国脑及中枢神经系统恶性肿瘤病死率为3. 87 / 10 万,其中,胶质瘤占中枢神经系统CNS恶性肿瘤81% 。 脑胶质瘤严重危害人的健康,目前的治疗仍是以手术治疗为首要 原则 ,术后辅助放化疗,然后肿瘤的高度恶性使得预后很差,。 随着分子肿瘤学研究的发展,2016 年5 月,世界卫生组织WHO发布第四版(修订)的CNS肿瘤分类,首次推出整合了组织学表型和基因表型的CNS肿瘤分类。 根据WHO的CNS肿瘤新分类和当前的研究热点,本文对脑胶质瘤分子基因检查及 分子靶向药物治疗胶质瘤进行详细解读。

  胶质瘤分子标志物解读

  近年来,神经肿瘤分子病理取得了重大进展,目前已发 现一系列有助于脑胶质瘤临床诊断和预后判断的分子标志物。 目前的WHO病理分级仍然依赖形态学进行肿瘤分级,然而,有 充分的证据表明,组织特征相同或相似的胶质瘤可以具有不同的分子遗传学背景,导致WHO分级相同的个体间预后有着较大差异。基于肿瘤遗传学水平的分子病理分型能够更准确地判断 临床预后;并且对组织学上较难鉴别的混合性胶质瘤(少突星形 细胞瘤和间变性少突星形细胞瘤)还能帮助明确诊断和分级。 另外,这些新近发现的分子变异有可能成为未来治疗的新靶点。

胶质瘤

(图:11种胶质瘤分子标记物一览)

胶质瘤

(图:胶质瘤常用检测分子 及意义总结)

  近10年来,脑胶质瘤的基础和临床研究有了较大突破,进一步了解胶 质瘤的分子生物学特征,通过l临床试验明确更多潜在的分子标 志物,有望揭开脑胶质瘤病理生理和发病机制的神秘面纱。除 了种族、性别、年龄、生活习惯等临床常见因素,重要的分子标志 物的筛选,对临床胶质瘤  进一步病理分型的诊断、治疗 及预后判断等均有深远的意义。

胶质瘤分子基因诊断

图:胶质瘤分子基因诊断图示

  1 抗血管生成的分子靶向药物

  HGG有一个显著的病理特征,就是其血管生成,归因于肿瘤及其周围组织高水平表达的血管内皮生长因子(VEGF),特别是VEGF-A,其在正常的组织中几乎不表达。 这似乎让抗血管生成药物,特别是拮抗VEGF 信号通路的药物成为治疗HGG 的理想靶点。 可实践证明, 多种抗血管生成药, 如Cediranib、VEGF 受体酪氨酸激酶抑制剂、Cilengitide、整合素抑制剂,都不能在Ⅲ期临床研究中,达到用药后提高胶质母细胞瘤(GBM) 患者总生存期(OS)的目标。 但VEGF 受体酪氨酸激酶抑制剂(贝伐单抗),作为一种重组人类单克隆IgG 抗体,能特异性的拮抗VEGF,特别是VEGFA,阻碍VEGF-A与VEGF 受体(VEGF-1, VEGF-R2)结合,从而减少新生血管生成,从而向下调节血管生成,抑制肿瘤 生长。  而其用贝伐单抗后,复发GBM  患者影像学表现明显改善、使用糖皮质激素明显减少、无进展生存期(PFS)改善,且以上结果已在多个Ⅲ期临床研究中得到验证,虽然没有OS 的获益,仍得到美国食品药品管理局FDA批准其用于复发GBM 的治疗。在一项Ⅲ期临床研究AVAglio中,入组921 例新发 GBM    患者,使用贝伐单抗前后OS  未见改善,但明显延长了PFS(10.6 个月vs 6.2 个月)。 值得注意的是,AVAglio 研究事后亚组分析表明,柠檬酸脱氢酶同工酶IDH野生型的新发GBM 患者,使用贝伐单抗后OS 延长4.3 个月。 由于实验前未对GBM患者进行标准化定义的基因表型分组,还有分析的 事后性质,这个观察结果尚需进一步前瞻性研究证 实。 在2016 年WHO明确将GBM 按基因表型分为IDH 野生型、IDH 突变型后,或许可以对新发GBM患者按以上基因表型进行分组,再次用贝伐单抗进 行一项Ⅲ期临床研究,前瞻性的研究结果或许会给 人们惊喜。

脑胶质瘤

图:目前脑胶质瘤分子靶向药物总结

  2  抗表皮生长因子受体(EGFR)类分子靶向药物

  EGFR 与配体结合后,使酪氨酸激酶磷酸化,激活其下游信号通路,因而造成细胞增殖和迁移。 表皮生长因子受体三型突变EGFRVIII则使酪氨酸残基磷酸化,产生鸟嘌呤核苷酸的细胞交换因子,因而造成EGFRv ⅢGBM 细胞生长。 因此,抗EGFR扩增和EGFRVIII重排的分子靶向药物,可能是治疗 GBM 的理想药物之一。 抗EGFR 扩增的药物分为单克隆抗体(单抗)类药物(MA)、EGFR 小和分子酪氨酸激酶抑制剂(TKI)两类;抗EGFRVIII重排的药物主要为疫苗制剂。

  2. 1  单抗类药物

  单抗类药物包括西妥昔单抗、尼妥珠单抗及EDM 55900 / mAb  425  等。 其作用于GBM 细胞表面的跨膜受体,或作用于GBM  细胞外生长因子,阻断其配体活动,诱导细胞凋亡、抗血管生成,从而达到抑制GBM 细胞的作用。  临床上往往将单抗类药物与放射治疗或化疗联合用药,发挥其特异性引导作用。 美国临床肿瘤学会ASCO在2012 年,发布一项尼妥珠单抗治疗GBM 的I 期临床研究结果,治疗组患者用标准放化疗联合尼妥珠单 抗治疗,对照组患者用标准放化疗治疗,治疗组中位生存时间(MOS)为22. 3 个月,对照组为19. 6 个月;亚组分析 进一步提示,EGFR 扩增且无甲基转移酶启动子甲基化的患者获益更大。 其他多个使用尼妥珠单抗治疗胶质瘤的I、Ⅱ 期临床研究也得出类似的研究结果 。 因此,临床上或许可以在新发GBM    患者进行放、化疗时,加用尼妥珠单抗,以取得更好的疗效。 而西妥昔单抗治疗复发GBM 患者的Ⅱ期临床研究结果显示:不管是否伴有EGFR 扩增,西妥昔单抗对患者的PFS 和OS 均无获益。

  2. 2  小分子酪氨酸激酶抑制剂

  TKI包括吉非替尼、埃罗替尼、阿法替尼、卡奈替尼和拉帕替尼等,这些药物进入细胞内与靶分子结合,抑制下游磷酸化, 特异性干扰目标蛋白酶活性,从而阻断细胞信号传递,达到抑制肿瘤增殖目的。 TKI用于治疗EGFR突变的肺腺癌等起获得明显疗效,但当前的研究尚未能证明TKI对GBM 有效,原因也许是因血脑屏障存在,不利于药剂进入颅内GBM    细胞发挥作用;另一原因可能是GBM 缺少针对EGFR 治疗敏感的基因突变及存在其他可替代的旁路途径。

  2. 3  EGFRVIII重排疫苗制剂

  Rindopepimut疫苗含一个EGFRv Ⅲ肽,能针对表达EGFRv Ⅲ重排的GBM       产生特异性的免疫应答,从而产生治疗作用。对新发GBM 患者的Ⅰ期和Ⅱ期临床研究中,以替莫唑胺(TMZ)作为标准对照,Rindopepimut疫苗联合TMZ 作为治疗组,PFS 分别是10 ~ 15 个月,MOS 分别是22 ~ 26 个月。 在Ⅱ期ReACT 试验中,当与贝伐单抗联合给药时,Rindopepimut疫苗能针对表达EGFRVIII突变的GBM 患者产生特异性的免疫应答,延长这些患者的6 个月无进展生存率及中位生存期,其中Rindopepimut疫苗联合贝伐单抗治疗组中患者PFS 为27% ,贝伐单抗单药对照组中PFS为11% ;联合治疗组的MOS 为12 个月,贝伐单抗单药对照组MOS 为8. 8 个月 。 这些Ⅰ、Ⅱ期临床研究的结果均提示EGFRVIII重排疫苗制剂可能是GBM 一个靶向治疗的新方向。 但ACTIV 的Ⅲ期临床研究结果提示, Rindopepimut疫苗联合TMZ 治疗EGFRVIII突变的新发GBM 患者,并不能提高OS。 但EGFR 仍然是有广阔研究前景的GBM 分子靶向治疗药物,且研究者用不同的方法增加EGFR 靶向治疗的疗效。 其中ABT-414 是有效微管抑制剂(单甲基阿里他汀F)和针对肿瘤选择性EGFR 表位的单克隆抗体(仅在EGFR 野生型过表达肿瘤和EGFRVIII突变体表达肿瘤中发现)的缀合物,在临床前研究和Ⅰ期临床研究中对GBM   既具有靶向药物的高选择性,又有明确的细胞毒性作用,是一 个非常有应用价值的新型药物,并且正对新发GBM  进行Ⅲ期临床研究。

  3 免疫治疗分子靶向药物

  3. 1  主动免疫治疗

  主动免疫治疗一般以肿瘤疫苗作为免疫原,其中包括树突状细胞疫苗、短肽疫苗、肿瘤细胞疫苗和基因疫苗等。 树突状细胞(DC)是专职的抗原提呈细胞,DC 将肿瘤抗原提呈给主要组织相容性复合物(MHC),形成抗原MHC 复合物被T 细胞识别。 输注DC 治疗GBM 的临床研究正在进行。 热休克蛋白(HSP)负载DC 疫苗称为HSP疫苗,这些伴侣蛋白在免疫应答中起稳定和转运蛋 白质的作用。 HSP 疫苗可以同时将抗原提呈给Ⅰ类和Ⅱ类MHC,激活CD4+T辅助细胞和CD8 + 细胞毒性T 淋巴细胞,多价HPV 复合物可以提呈各种类型的抗原,并有希望能防止抗原逃逸。 两个开放标签的Ⅱ期临床研究中,HSPPC-96疫苗治疗复发GBM患者时,其耐受性和安全性是可接受的。 HSP 疫苗治疗胶质瘤患者,取得一定抗肿瘤效果。 在体外, 用细胞因子诱导产生扩增的、并同时表达CD3 和CD56 的自然杀伤细胞(NK)为核心的具有抗肿瘤特性细胞群,称为细胞因子诱导杀伤细胞(CIK),CIK负载DC 形成CIK-DC 疫苗。 CIK-DC 疫苗在治疗复发胶质瘤临床研究中也取得一定效果。 GBM 细胞相关EGFRVIII短肽疫苗治疗复发GBM 患者、黏液瘤病毒转染胶质瘤细胞疫苗治疗罹癌小鼠均能使

  MOS 得到延长。

  3. 2  被动免疫治疗

  被动免疫治疗包括过继性细胞免疫治疗、体液免疫治疗。 淋巴因子激活的杀伤细胞、NK、CIK、外周血记忆性淋巴细胞、淋巴结中肿瘤浸润性淋巴细胞、肿瘤浸润性淋巴细胞、肿瘤抗原 刺激的 淋巴细胞等在临床研究未见明显效果。 而以肿瘤相关抗原与嵌合抗原受体修饰的 淋巴 T 细胞(CART),其仅识别单一抗原,并可在不影响共 刺激因子或 类 的情况下杀死肿瘤靶细胞。 MHC Ⅰ 经重组人白介素13 受体 α 2 (IL13R α 2 )靶向修饰的,在临床前研究中使小鼠颅内肿瘤完全缓解并且未见复发。 而在I 期临床研究中, IL13Ra2-CART 是安全的。连接到CD28共刺激分和CD3 的第二代IL13R α 2-CART 细胞克隆正在 等待试验,预期其会有更优的疗效。近期的研究还表明,靶向 Ⅲ 的 细胞在 中有一定 EGFRv CART GBM 作用  。针对 细胞上 抗原和针对 GBM EGFR GBM 细胞微环境 等的治疗方法广义上都是体液免疫治疗,临床研究取得一定的效果。

  3.3免疫调节治疗

  一般情况下,胶质瘤患者处于 强免疫抑制状态下,归因于患者体内髓系来源抑制 性细胞(MDSC )、CD3 + 、 、 的调节性 CD4 + Foxp3 + T细胞比例均增高。因此,在细胞因子水平上降低 CTLA等抑制性因素,激活包括淋巴细胞在内的全身免疫 系统,称为免疫调节治疗。免疫调节治疗的代表药 物有检查点抑制剂, CTLA-4单克隆抗体,如易普利姆玛;程序细胞死亡单克隆抗体,如 和 nivolumab等药物。这些药物从根本上解除了 抑制细胞活化的细胞因子因素,激活机体 细胞 T 杀伤肿瘤的免疫应答,起到治疗作用。易普利姆玛 治疗黑色素瘤脑转移取得一定疗效 ,这提示以下 两种可能,一是易普利姆玛可以通过血脑屏障,二是颅内肿瘤细胞可能存在 高表达。另外,起 CTLA-4 下调 和 亚群的也在研究之中。将来或 许可以通过调节MDSC和Treg亚群的疫苗,来减轻胶质瘤所致的免疫微环境抑制状态,使机体自身淋巴细胞能够更有效的杀伤肿瘤细胞,从而提升患者OS 。因此,这些免疫治疗分子靶向药物在胶质瘤治 疗中有广阔的应用前景,值得深入研究。

  4  柠檬酸脱氢酶同工酶IDH突变分子靶向药物

  IDH 分为IDH1 、IDH2、IDH3 和,是哺乳动物细胞柠檬酸循环过程中的代谢酶,正常情况下是催化 异柠檬酸氧化脱羧为酮戊二酸。胶质瘤中存在 IDH1 突变、存在较不频繁的 突变的患者,且 IDH2突变的患者较IDH 野生型患者预后好。IDH 突变被认为是胶质瘤起源重要因素之一,可能通过特异性抑制剂阻断这个过程,就可以有效治疗胶质瘤。因此, 突变的研究是胶质瘤诊断、治疗、预后评 IDH 判的重点和热点之一。IDH1 突变后,会增加细胞内 2羟戊二酸( )含量, 升高被称为在胶质瘤 2HG 2HG起源中潜在的生物学标记,但这个说法仍未被证 实。2HG 不但抑制酮戊二酸双加氧酶,还抑制缺 α14氧诱导因子、组蛋白去甲基化酶和 甲基胞嘧啶羟 5 化酶,从而导致整个细胞 低甲基化。研究发 DNA 现,使用 突变体特异性抑制剂后,降低了 IDH1 2HG含量,在体外 型胶质瘤细胞试验和在 型 IDH1 IDH1 胶质瘤小鼠动物模型中,能终止肿瘤形成或生长。另外, 突变胶质瘤细胞中的辅酶 明显降 IDH NAD+  低,使用烟酰胺磷酸核糖转移酶(NAMPT)抑制剂提 高 水平能显著改善 型胶质瘤小鼠的生 NAD + IDH1存 。因此, 抑制剂作为有潜在价值的胶 NAMPT 质瘤靶向治疗药物,值得深入研究。此外,临床前研究显示针对 位点 突变起作用的短肽疫 R132 IDH1 苗,治疗 有一定疗效,相关的临床研究也正在 GBM进行。因为 基因突变是胶质瘤起源之一且在 IDH 弥漫性胶质瘤中广泛存在,目前还没有针对其有效 的分子靶向药物,是将来研究的重点方向之一。

  5  表观遗传学相关分子靶向药物

  表观遗传学是一般指在细胞 序列不发生 DNA改变的情况下,基因的表达与功能发生改变,并产生 可遗传的表型。胶质瘤细胞甲基化是目前研究比较 深入的领域之一。甲基化是由酶蛋白介导的化学修 饰,选择性地将甲基添加到 、蛋白质或 DNA RNA 上,甲基化后未改变核苷酸顺序及组成,但细胞基因 表达受影响,而且该影响还随细胞分裂而遗传下 去。高甲基化表型可以改变细胞染色体拓扑结构, 并改变多种基因的表达,其中包括潜在的致癌基因。 研究表明, 突变高甲基化表型,造成绝缘子蛋白 IDH 从 突变体结合位点分离,正常静止的血小板源 IDH 性生长因子受体致癌基因启动子与改变 PDGFRA 构象的 突变绝缘体连接形成复合体,激活 IDH PDGFRA,从而使肿瘤细胞生长。使用去甲基化药 物后,绝缘体和 恢复正常的功能,可以抑 PDGFRA制 突变星形细胞瘤细胞的生长  。需要指出 IDH 的是,儿童 的基因表型、表观遗传学改变和成 GBM人 均有不同。儿童 临床最常表现为弥漫 性中线胶质瘤, 2016年WHO将之分为突变H3K27M 突变型弥漫性中线胶质瘤。结合IDH1突变、 H3K27M突变及H3G342突变,儿童可分为4个亚组: IDH1突变、H3K27M 突变、H3G34 突变组及H3 / IDH1野生型组。H3K27M 突变及 H3G34突变不仅 与IDH1突变相互排斥,而且这两个突变已被证明有不同的基因转录模式、甲基化谱,也和患者预后密切相关。

  6  其他类型分子靶向药物

  多聚核糖聚合酶抑制剂,其干扰磷酸酶和 ADP张力蛋白同源物蛋白缺陷型肿瘤的生长;核转录因 子kB 抑制剂、信号转导及转录活化因子抑制剂, 3干扰了肿瘤细胞有丝分裂纺锤体装配和 调 DNA节;雷帕霉素靶蛋白(MTOR )对 是否起确 GBM 切作用的机制仍需阐明, 抑制剂用于治疗 MTOR作用正在进行研究 。

  总结

  抗血管生成、表皮生长因子受体、表皮生长因子受体三型突变、免疫治疗、柠檬酸脱氢酶同工酶IDH突变、表观遗传学相关及其他类型分子靶向药物是未来临床治愈胶质瘤的可行方案,其中贝伐单抗已用于复发神经胶质母细胞瘤(GBM)的治疗,新发的GBM 患者在放化疗时加用尼妥珠单抗有望取得更好疗效。 各种治疗胶质瘤的疫苗、CART 细胞能直接杀伤肿瘤细胞,程序细胞死亡单克隆抗体等免疫调节药物能使机体淋巴细胞恢复对肿瘤细胞的杀伤功能。 对IDH1 突变、表观遗传突变导致的GBM 尚无有效的分子靶向药物;儿童GBM 基因表型与成人GBM 不同,分子靶向药物应作专项研究。

  参考资料:
  中国脑胶质瘤分子诊疗指南.

  分子靶向药物治疗脑胶质瘤的研究进展.

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