想提前知道脑瘤是良性还是恶性？除了手术活检，还能靠脑脊液

　　可以在术前提前得知脑瘤的良恶性吗？

　　大家熟知的常规操作是通过活检进行脑瘤的诊断和分类。然而对于儿童脑肿瘤，经过验证并应用于临床的有用生物标志物十分匮乏。

　　除了肿瘤组织，还能靠什么进行诊断？其实，中枢神经系统疾病还可以通过脑脊液分析进行评估。脑脊液是一种合适的介质，可以用来进行液体活检，为诊断、疾病分类和风险分层提供信息。

　　儿童中枢神经系统恶性肿瘤的蛋白质组学分析已确定了疾病蛋白标志物，但很少有有效的生物标志物得到临床验证或应用。蛋白质定量技术的进步促进了对蛋白质组的全面、快速分析。

　　世界神经外科学院前院长、世界神经外科专业杂志《Journal of Neurosurgery》前任主编James T.Rutka教授在研究综述中总结了儿童脑肿瘤中蛋白质组学的相关进展，概述了如何将有效的脑脊液蛋白质组学研究转化为临床应用。

　　儿童恶性肿瘤中的脑脊液蛋白生物标志物

　　在部分儿童原发性脑肿瘤中，肿瘤位置靠近重要结构（如脑干），手术切除甚至诊断性活检往往伴随相当大的风险，特别是在活检不可行或不理想的情况下，疾病标志物作为指导临床决策的替代指标非常受欢迎。生物标志物是生物状态的可测量指标，例如疾病的风险、存在或分期。理想情况下，生物标志物灵敏、可重复、易于测量、成本低廉且无创。对于可手术切除肿瘤的患者，生物标志物也可以作为神经影像学检查的补充，当作预后、复发或治疗反应的指标。

　　近年来儿童脑肿瘤分子研究取得了进展，但这些疾病的临床有用生物标志物仍然十分匮乏。脑脊液蛋白分析如何影响儿童脑肿瘤临床管理？最显著例子或许是颅内恶性生殖细胞肿瘤。这些患者的血清和脑脊液中甲胎蛋白和人绒毛膜促性腺激素β亚单位显著升高，而这两种标志物已被证明是治疗反应的准确指标。这些标志物目前在临床上得到应用，如果在术前腰椎穿刺获得的脑脊液中发现肿瘤标志物升高，则可能无需进行前期手术，因为这些肿瘤对放射治疗高度敏感。但是对于其他儿童脑肿瘤，生物标志物仍缺乏。

　　蛋白质和多肽作为生物标志物尤其有前景，因为它们是生物过程的功能实体，它们的表达水平通常与疾病病理学相关。与其他分子属性（如基因表达谱或新一代测序策略）相比，蛋白质生物标志物在临床环境中实施更具成本效益。不断发展的技术提高了蛋白质组分析的精确度和速度。通过探索患者和对照者体液中的蛋白质含量，质谱法已成为推定蛋白质生物标志物发现的一种方法。质谱法的应用已被证明在定量脑脊液的蛋白质组学特征和识别神经系统疾病（特别是神经退行性疾病）的候选生物标志物方面具有敏感性。早期研究表明，这种敏感性确实可以促进生物标志物的发现。

　　脑脊液作为识别和检测蛋白质生物标志物的介质

　　脑脊液是适合临床生物标志物的介质

　　肿瘤细胞与其微环境处于平衡状态，相对于血液，在靠近肿瘤部位的液体中可以检测到肿瘤相关标志物的倍数差异。脑脊液与中枢神经系统细胞外间隙相连，同时也是儿童恶性脑肿瘤转移播散的主要途径。因此，脑脊液可以代表源自中枢神经系统的肿瘤，因为颅内病理学可以改变脑脊液蛋白质组，它代表了获取相关分子信息的合适途径。

　　脑脊液可以通过腰椎穿刺进行检测，或通过术中脑室取样。脑脊液蛋白质组已被证明可以反映人脑组织的蛋白质组。在动物模型中，已证明脑脊液蛋白谱可以在脑肿瘤的影像检查或出现症状之前提示颅内恶性肿瘤的存在。即使在恶性肿瘤的最早期阶段，脑脊液蛋白质组也可能发生改变。

　　血液中蛋白质的巨大动态范围与低丰度蛋白标志物必须被检测到的需求之间存在明显的不匹配，并且分析方法存在检测局限性。然而，与血清不同，脑脊液是一种代谢活跃的介质，所含蛋白质的复杂性要低得多，浓度比血清低100至400倍。这一特性可能使肿瘤特异性标志物更易于区分和检测。此外，由于脑脊液周转率高，在患者临床病程的不同阶段进行连续取样，可以有效地监测不同的疾病状态，例如化疗前后、肿瘤切除前后，或用于微小残留病灶检测。

　　但将脑脊液作为生物标志物的使用也存在局限性。脑脊液的蛋白质组成取决于患者特征，如年龄、脑脊液获取的具体部位以及血液污染的程度。对于儿童患者，脑脊液蛋白质浓度低，脑脊液标本的分析可能特别受限。肿瘤的大小和分期也可能影响脑脊液中疾病相关蛋白的水平。脑脊液生物标志物可能对不靠近脑脊液的脑肿瘤（如大脑半球星形细胞瘤、叶部神经节胶质瘤或胚胎发育不良性神经上皮肿瘤）不具有提示意义。

　　作为诊断工具的蛋白质组学分析

　　早期研究利用了脑积水患者的脑脊液。由于认识到脑脊液是潜在生物标志物的良好来源，已对包括恶性肿瘤在内的众多神经系统疾病进行了全面的蛋白质组学分析。使用质谱法的脑脊液蛋白质组学分析已被广泛应用于非中枢神经系统原发恶性肿瘤并发症的生物标志物，如软脑膜转移、中枢神经系统淋巴瘤和白血病。这些研究首次揭示了蛋白质组学分析在生物标志物鉴定中的效用，并证明与标准的脑脊液细胞学方案相比，鉴定特定蛋白质在检测转移方面具有更高的灵敏度。使用质谱法对原发性神经系统恶性肿瘤脑脊液进行的蛋白质组学研究主要集中在成年人群，并在脑膜瘤和星形细胞瘤中成功识别了一些生物标志物。

　　表1：儿童中枢神经系统恶性肿瘤患者脑脊液中潜在的蛋白质生物标志物

　　准确的蛋白质定量仍然是一个挑战。自下而上的方法需要在质谱分析之前通过预分离步骤进行蛋白酶解。这种分析的两种方法涉及标记蛋白质或多肽，而另一种方法是无标记分析。无标记蛋白质定量提供了较低的重现性，因此检测标本之间微小定量变化的能力降低。脑脊液中的低丰度蛋白被认为与疾病过程相关，因此对小变化的定量很重要。这对于用于识别推定脑脊液生物标志物的无标记方法来说一直是一个挑战。

　　化学标记蛋白质作为一种替代无标记方法的方法正在兴起，旨在提高定量和重现性。常见的标记策略包括iTRAQ、串联质量标签、ICAT和同位素编码蛋白标记。随着质谱技术的改进，产生了大量的蛋白质组学数据，需要计算和生物信息学方法进行适当分析。

　　从脑脊液蛋白质组学分析中获得的见解

　　与成人恶性脑肿瘤不同，基于脑脊液的儿童脑瘤蛋白生物标志物的发现，以及其他恶性肿瘤继发性中枢神经系统受累的检测，都处于早期的阶段。从脑瘤患者的脑脊液研究中已经涌现出许多推定的蛋白质生物标志物。最近的报告已经利用质谱法应用的力量进行了无偏见的全蛋白质组分析。

　　协调多中心脑脊液蛋白质组学分析

　　协调一致的多中心努力对于大规模蛋白质生物标志物发现的成功至关重要。一项研究从美国八个机构的初诊脑肿瘤儿童中收集了脑脊液样本，发现候选生物标志物PGD2S在髓母细胞瘤患者的脑脊液中下调，进而成功识别了一种推定的髓母细胞瘤脑脊液生物标志物，该标志物可能有助于检测治疗效果和疾病复发。

　　生物标志物

　　生物标志物通常被认为在疾病状态下比正常水平升高。这种看法很大程度上是基于生物标志物是肿瘤分泌产物的推测。然而，在Rajagopal等人的多中心研究中，PGD2S在髓母细胞瘤患者的脑脊液中下调——鉴于这种蛋白质在对照受试者脑脊液中含量丰富，这是一个有趣的发现。

　　这种生物标志物的发现在为数不多的关于儿童脑脊液蛋白在恶性肿瘤背景下的研究中并不少见。一项对儿童脑肿瘤的调查表明，脑肿瘤患者脑脊液中的β-淀粉样蛋白(1-42)和p-Tau(181P)降低。一项对儿童后颅窝肿瘤患者脑脊液的研究也确定了肽血红蛋白片段LVV和VV-hemorphin-7为阴性生物标志物。肿瘤的存在似乎抑制了LVV和VVH7的产生，这种效应在手术切除肿瘤后被消除，水平又恢复到对照样本中观察到的水平。

　　脑脊液蛋白质组学在不可切除肿瘤中的效用

　　对于不适合手术切除的儿童脑肿瘤，有效的生物标志物对于预后和治疗反应评估至关重要，可作为放射影像学的补充。弥漫内生性脑桥胶质瘤（DIPG）的解剖位置和浸润性质，不适合手术切除。手术切除或常规活检不是这些肿瘤的标准治疗方法，只有有限的肿瘤组织可用于分子研究。对脑脊液等邻近液体的分析可能有助于为DIPG的生物学研究提供信息并识别标志物。研究表明，DIPG患者具有独特的表达谱，还确定了肿瘤蛋白亲环素A和二甲基精氨酸酶的选择性上调。这些分泌模式可能有助于亚型识别、患者分层以进行治疗以及预测肿瘤反应。

　　识别有助于区分DIPG和脑干中枢神经系统原始神经外胚层肿瘤的生物标志物将是非常有用的，特别是对于影像学上表现不典型的DIPG。这些原理可以推广到其他不可切除或晚期的儿童脑肿瘤中。

　　往期蛋白质组学研究中吸取的教训

　　截至此研究发布时间，只有九种蛋白质生物标志物被批准用于临床，包括用于睾丸癌分期、肝细胞癌监测、卵巢癌、甲状腺癌、胰腺癌、乳腺癌以及前列腺癌筛查和监测的标志物。通过候选研究确定的大多数推定生物标志物在其初步鉴定和表征之后未能取得进展。

　　缺乏样本标准化一直是许多生物标志物发现研究的一个普遍弱点。为了避免缺乏适当灵敏度的测试，旨在识别生物标志物的研究将需要纳入稳健的对照组，以描绘肿瘤特异性的生物标志物，并基准测试脑脊液蛋白质组的自然变异，适当地关联病理学发现。实现这一目标需要明确定义对照患者的排除标准。此外，许多推定生物标志物未能进入临床的部分原因是研究内部和研究之间缺乏重现性和准确性。对儿童脑肿瘤患者脑脊液蛋白质组的研究表明，样本收集和处理存在很大的可变性。

　　几项研究强调了解决这一障碍的可行性，包括用于蛋白质组学生物标志物分析的人类脑脊液样本收集和储存的详细方法。在样本收集时，腰椎穿刺应最小化脑脊液的血液污染，然而预计多达20%的腰椎穿刺会含有污染物血液。在储存脑脊液之前离心样本以去除红细胞可以改善这一混淆因素。最佳的储存条件可最大限度地减少样本降解和全局蛋白质组变化。脑脊液应储存在多个等分试样中，避免冻融循环引起的改变。由于样品制备、分离、质谱仪机时以及随后的信息学分析，分析人类样本和发现潜在生物学有用蛋白质所需的时间是漫长的。

　　儿童神经蛋白质组学正在发展中，但要成功利用基础研究的发现以加快临床应用，还有许多工作要做。将蛋白质组学数据与儿童神经肿瘤学中互补的基因组学、表观基因组学和转录组学数据相结合，将更好地理解这些恶性肿瘤背后的疾病过程的机制。脑脊液的定量蛋白质组学可用于更好地理解疾病的分子基础。有效致力于儿童脑肿瘤生物标志物的工作可能需要多中心、标准化和协调一致的努力，以促进发现和实施。

• 文章标题：想提前知道脑瘤是良性还是恶性？除了手术活检，还能靠脑脊液
• 更新时间：2026-09-20 11:00:58