基于中國膠質瘤基因組圖譜的 IDH野生型膠質瘤分子遺傳學特征

膠質瘤是常見的原發(fā)中樞神經(jīng)系統(tǒng)惡性腫瘤，占所有原發(fā)腦腫瘤的30%和原發(fā)惡性腦腫瘤的80%。根據(jù)腫瘤的病理學特征，成人彌漫性膠質瘤可分為WHO II級至WHO IV級腫瘤。近年來，隨著分子病理學研究的不斷進展，IDH突變已成為膠質瘤分類和評價預后的重要指標。研究顯示，超過80%的低級別膠質瘤（LGG）存在IDH突變，而僅有5%的原發(fā)GBM存在IDH突變。IDH野生型膠質瘤較IDH突變型膠質瘤預后差，例如IDH野生型LGG的中位OS和PFS僅為22.8月和8.4月，接近GBM的預后。新的cIPMACT-NOW分類中，建議將IDH野生型LGG重新分類為：彌漫性星形膠質瘤，具有膠質母細胞瘤分子特征的IDH野生型膠質瘤。另外，NCCN指南建議，采用GBM的標準治療方案治療IDH野生型LGG。鑒于目前學術界對IDH野生型LGG和GBM的對比研究不足，北京天壇醫(yī)院邱曉光教授團隊分析了中國腦膠質瘤基因組圖譜（CGGA）中389例膠質瘤患者的信息，探索兩種膠質瘤預后和分子特征的差異，以期為上述腫瘤的鑒別和未來的醫(yī)療手段提供理論支持。

患者的臨床特征

本研究篩選CGGA中850例IDH野生型膠質瘤患者數(shù)據(jù)，并根據(jù)以下條件進一步篩選出389例患者：臨床資料完整、年齡大于18歲、新診斷膠質瘤患者、接受標準治療方案。研究者收集了患者的臨床數(shù)據(jù)和分子病理學信息（如IDH突變、1p/19q LOH、MGMT甲基化狀態(tài)、PTEN突變等），并收集了140例患者的mRNA-seq數(shù)據(jù)。

本研究共納入165例LGG患者和224例GBM患者。LGG患者的中位年齡為42歲（18-74歲，主要為40-47歲），GBM的中位年齡為51歲（18-79歲，主要為47-53歲）。有46.7%（77/165）的LGG患者和60.3%（135/224）的GBM患者接受腫瘤全切。有49.7%的LGG患者和22.3%的GBM患者出現(xiàn)癲癇發(fā)作。共有81.2%的LGG患者和84.8%的GBM患者接受放療，48.5%的LGG患者和71%的GBM患者接受化療。

分子病理學特征和基因表達分析

本研究中，所有患者的腫瘤組織均不存在1p/19q LOH。有5%的LGG患者存在PTEN突變，11.6%的GBM患者存在PTEN突變，存在統(tǒng)計學差異（p=0.01）。在本研究中，兩組患者的MGMT甲基化狀態(tài)、p53突變、TERT啟動子突變和EGFR擴增均無統(tǒng)計學差異。

研究者利用R Studio對140例患者的mRNA-seq數(shù)據(jù)（共61例LGG，79例GBM）進行監(jiān)督聚類分析，以獲得描述兩組患者基因表達水平的基因熱圖（heat map）。結果顯示，IDH野生型LGG和GBM的基因表達水平和基因表達類型存在明顯差異。研究者從數(shù)據(jù)庫中選取IDH野生型LGG和GBM相關基因進行基因本體（Gene Ontology，GO）分析。其結果顯示，兩組膠質瘤的結果截然不同。IDH野生型LGG的差異表達基因主要集中于GTPase相關的信號傳導和正調控功能，而IDH野生型GBM的差異表達基因主要集中于凋亡和氧化還原相關功能。

另外，利用KEGG數(shù)據(jù)庫對兩組患者的基因表達水平進行相關性分析，結果顯示IDH野生型LGG和GBM的信號傳導通路規(guī)模和功能不同。LGG的差異表達基因主要集中于代謝途徑和MAPK通路，而GBM的差異表達基因主要與黏著斑和HTLV-1感染相關。

預后分析

本研究中，IDH野生型LGG患者的OS為55月，中位PFS為44月。而GBM患者的OS為14.83月，中位PFS為9.7月。通過Kaplan-Meier生存分析可知，二者之間的生存差異。利用單變量Cox回歸分析，發(fā)現(xiàn)LGG患者中MGMT甲基化陽性和未接受放化療的患者預后較好。另外，WHO Ⅱ級腫瘤的預后明顯好于WHO Ⅲ級腫瘤。在GBM中，無PTEN突變、腫瘤全切、術后接受放化療的患者預后較好。此外多因素分析顯示，LGG的預后與MGMT甲基化、TERT啟動子突變、TP53突變和發(fā)病年齡有關。而GBM的預后與切除程度、接受放療、接受化療和發(fā)病年齡有關

討論與結論

本研究發(fā)現(xiàn)IDH野生型LGG和GBM在臨床特點、分子病理學和基因表達方面存在差異。LGG患者更容易出現(xiàn)癲癇發(fā)作，這可能與腫瘤的生長特點相關。本研究中所有患者均不存在1p/19q LOH，這與既往研究一致。另外，GBM患者發(fā)生PTEN突變的比例較高。生存分析顯示，IDH突變型LGG的預后明顯優(yōu)于GBM患者，但相較于既往研究（如RTOG 9802），LGG患者的預后較差，這可能是由于既往研究納入了較多的IDH突變型LGG患者。LGG患者的預后與MGMT甲基化陽性、不接受放療/化療相關。而GBM患者的預后與無PTEN突變、接受手術全切、接受放療/化療相關。

通過對差異表達基因的分析，研究者發(fā)現(xiàn)IDH突變型LGG的差異基因表達主要集中于上調信號傳導、激活GTP酶活性、正向調節(jié)鳥苷酸-核苷酸交換因子活性等方面，這顯然有助于腫瘤的進展。而GBM的差異基因表達主要集中于調節(jié)細胞凋亡和神經(jīng)元凋亡，這說明GBM處于高度增殖狀態(tài)。通過KEGG通路分析，可得LGG的差異表達通路與細胞的增殖、分化和遷移有關，上述通路可以促進腫瘤的生長。而GBM的差異表達通路中，HTLV-1感染途徑與一些經(jīng)典的信號傳導通路，如PI3K-Akt和PTEN通路相關。雖然IDH野生型LGG和GBM有很多相似之處，新版NCCN指南也建議將IDH野生型GBM的治療方案用于IDH野生型LGG，但通過本研究的數(shù)據(jù)可知，IDH野生型LGG與GBM在臨床表現(xiàn)、分子遺傳學特征和生物學行為等方面存在差異。針對此類患者的理想治療方案仍需進一步探索。