髓母細胞瘤靶向治療的研究進展

韓欣晟，李坤，趙英男，潘亞文，2，3

(1.蘭州大學(xué)第二臨床醫(yī)學(xué)院，蘭州 730030； 2.蘭州大學(xué)第二醫(yī)院神經(jīng)外科，蘭州 730030； 3.甘肅省神經(jīng)重點實驗室，蘭州 730030)

髓母細胞瘤(medulloblastoma，MB)是常見的兒童顱內(nèi)惡性腫瘤，占兒童腦腫瘤的8%～10%，且主要發(fā)生于后顱窩，也可通過腦脊液擴散至整個大腦和脊髓[1]。MB可在整個兒童期和成年期出現(xiàn)，在兒科人群中的總體年發(fā)病率約為5/100萬，其中男性發(fā)病率約為女性的1.7倍，部分MB具有遺傳易感性，且與某些神經(jīng)腫瘤綜合征(如Gorlin綜合征、Turcot綜合征、Curry-Jones綜合征等)的發(fā)生呈正相關(guān)[2]。世界衛(wèi)生組織根據(jù)組織病理學(xué)將MB分為3種類型，即經(jīng)典型、大細胞型/間變型、結(jié)節(jié)型及促結(jié)締組織增生型，其中大細胞型/間變型MB患者的5年總生存率約為62%，結(jié)節(jié)型及促結(jié)締組織增生型MB患者的5年總生存率可達100%[3]。此外，隨著基因組學(xué)的發(fā)展，MB還被分為WNT型、SHH(sonic hedgehog)型、G3(group 3)型和G4型，每個亞型均具有獨特的分子組學(xué)和臨床特征[4]。新一代DNA甲基化陣列和RNA測序又將WNT型、SHH型、G3型和G4型細分為不同的亞組[5-7]。隨著MB分子分型的出現(xiàn)，MB的治療也從手術(shù)后的放化療逐漸轉(zhuǎn)變?yōu)榉肿犹禺愋园邢蛑委煛Ｔ诙嗄Ｊ街委熛?，目前發(fā)達國家兒童MB的5年總生存率已達65%～71%[8]。現(xiàn)就MB靶向治療的研究進展予以綜述。

1 MB的早期研究及治療

MB于1925被首次提出，研究者發(fā)現(xiàn)手術(shù)切除MB的患者較活檢患者具有更長的生存期，但患者術(shù)后立即病死率超過30%[9]。1953年引入顱內(nèi)放射線作為手術(shù)切除MB后的輔助治療，雖然可顯著提高MB患者的生存率，但也可導(dǎo)致認知障礙、繼發(fā)性生長障礙、激素紊亂以及繼發(fā)放射誘導(dǎo)的惡性腫瘤等[10]。1970年開始在MB手術(shù)和放療中引入輔助化療，患者生存質(zhì)量顯著改善[11]。目前手術(shù)切除聯(lián)合術(shù)后放化療已成為MB患者的標準治療方案，其中手術(shù)切除是治療的最重要組成部分，腫瘤切除的程度對患者預(yù)后有重要影響。完全切除是MB最理想的治療方式，但完全切除也可能損害正常腦組織，導(dǎo)致語言、認知和運動功能受損。一項臨床回顧性研究顯示，除G4型MB外，擴大WNT、SHH或G3型MB患者的手術(shù)切除范圍，患者預(yù)后方面的差異并無統(tǒng)計學(xué)意義[12]。術(shù)后放療通常于術(shù)后4～5周內(nèi)開始，因為術(shù)后3周內(nèi)開始放療的MB患者5年生存率降低，表明手術(shù)后的放療應(yīng)在充足的術(shù)后愈合時間基礎(chǔ)上進行[13]。但放療可導(dǎo)致MB患兒聽力、內(nèi)分泌、神經(jīng)認知、心臟、肺和胃腸道等的毒性損害，而新的質(zhì)子放療技術(shù)可降低放療所造成的毒性損害，且可達到與常規(guī)放療相似的生存結(jié)果，因此可能成為MB患兒放療的替代治療方案[14]。放療后聯(lián)合化療可提高MB患兒的生存率并減少與放療相關(guān)的不良反應(yīng)。對于3歲以下的MB患兒，強化化療通常是唯一可使用的治療方法。用于MB的化療藥物大多為細胞毒性藥物，可干擾DNA的合成或復(fù)制，影響細胞增殖，目前常用的MB化療藥物主要包括長春新堿、洛莫司汀、順鉑、卡鉑以及環(huán)磷酰胺等[15]。目前關(guān)于MB化療的試驗研究，一方面是針對現(xiàn)有的MB化療藥物增加其有效性、降低毒性和耐藥性；另一方面努力研發(fā)療效更確切的新型化療藥物，如細胞周期檢查點激酶抑制劑，其可增強化療藥物環(huán)磷酰胺、順鉑和吉西他濱的細胞毒活性[16]。近年來，隨著基因組學(xué)的發(fā)展，MB治療已由一般治療轉(zhuǎn)向分子靶向的特異性治療。

2 MB分子分型的靶向治療

2.1WNT型MB的靶向治療 WNT型MB約占所有MB的10%，且很少發(fā)生轉(zhuǎn)移，患者的5年生存率約為90%，WNT型MB患者的預(yù)后是所有MB患者中最理想的[17]。WNT型MB通常位于腦干附近的第四腦室，其起源于下菱形唇的祖細胞[18]。WNT型MB的特征在于經(jīng)典WNT信號通路上調(diào)，且大多具有體細胞β聯(lián)蛋白突變和第6號染色體丟失以及DEAD-box RNA解旋酶3X基因突變，而DEAD-box RNA解旋酶3X在MB中發(fā)揮抑癌基因的作用[19]。少數(shù)WNT型MB患者還存在與Turcot綜合征相關(guān)的APC(adenomatous polyposis coli)基因的種系突變[20]。此外，研究還發(fā)現(xiàn)，在WNT型與SHH型中均存在腫瘤蛋白p53(tumor protein 53，TP53)基因突變，與SHH型MB相比，WNT型MB存在TP53突變不會影響患者預(yù)后，但存在TP53突變的SHH型MB患者的生存率更低[21]。

由于WNT型MB患者血管的通透性良好，化療藥物更易通過血腦屏障，因此其預(yù)后較好[22]。研究發(fā)現(xiàn)，接受更低劑量放療的WNT型MB患者的智力可以更好地保留[23-24]。研究表明，WNT型MB患者第6號染色體上ARID1B(AT-rich interaction domain 1B)基因的喪失可促進MB細胞增殖，而敲低MB細胞中的ARID1B基因可導(dǎo)致WNT、胞外信號調(diào)節(jié)激酶1/2和蛋白激酶B信號通路激活，表明靶向ARID1B基因可作為WNT型MB患者新的治療方案[25]。此外，白細胞活化黏附分子也與WNT型MB相關(guān)，其可調(diào)節(jié)MB細胞的增殖與侵襲，可能成為WNT型MB新的治療靶點[26]。然而，WNT通路在包括組織再生和骨骼形成在內(nèi)的發(fā)育過程中均起至關(guān)重要的作用[27]。因此，靶向WNT通路可能干擾人體正常的生理機制，也可能消除WNT激活的MB的化學(xué)敏感性，為臨床前研究轉(zhuǎn)化為臨床治療帶來了挑戰(zhàn)。

2.2SHH型MB的靶向治療 SHH型MB約占所有MB的30%，且主要集中于嬰幼兒和成年，青少年很少發(fā)生，患者5年生存率約為70%[17]。SHH型MB大多位于小腦半球，起源于顆粒神經(jīng)元前體，其主要特征是SHH信號通路異常激活；SHH型MB最常見的改變包括SHH通路組成部分或體細胞突變，如PTCH1(patched 1)和SUFU(suppressor of fused)功能喪失、SMO(smoothene)基因突變以及原癌基因N-Myc和GLI家族鋅指蛋白2(recombinant GLI family Zinc finger protein 2，GLI2)基因擴增；此外，TP53和磷脂酰肌醇-3-激酶/蛋白激酶B/哺乳動物雷帕霉素靶蛋白信號通路改變也是SHH型MB發(fā)生的關(guān)鍵因素[28]。SHH型MB患者還具有致病性生殖系基因變異，生殖系基因ELP1(elongator complex protein 1)功能喪失可導(dǎo)致SHH型MB遺傳易感性增加[29]；生殖系G蛋白偶聯(lián)受體161基因的雜合種系突變與SHH型MB發(fā)生相關(guān)[30]。甲基化分析顯示，SHH型MB富集3p、9q、10q、14q、17p、3p和10q染色體丟失以及3q增加，其中3p、10q、17p染色體丟失或PTCH1突變的SHH型MB患者無進展生存期更差[31]。

由于SHH型MB患者TP53突變的發(fā)生率較高，而TP53在DNA損傷、修復(fù)和細胞死亡中起檢查點作用，因此放療可能加速SHH型MB的發(fā)生，需謹慎使用[32]。目前SHH型MB患者可能最受益于靶向治療，因為超過80%的成年SHH型MB由PTCH1或SMO突變驅(qū)動[33]。一項關(guān)于SMO抑制劑Sonidegib和Vismodegib的Ⅰ期和Ⅱ期臨床試驗均顯示，Sonidegib和Vismodegib在SHH驅(qū)動的兒童和成人MB中均具有良好的抗腫瘤活性，同時在復(fù)發(fā)性MB兒童和成人患者中也顯示出抗腫瘤活性，且Sonidegib的療效優(yōu)于Vismodegib，但長時間使用Sonidegib治療可導(dǎo)致永久性骨生長缺陷[34-35]。此外，蛋白組學(xué)研究證實，蛋白質(zhì)磷酸酶4調(diào)節(jié)亞基2可促進SUFU去磷酸化、增強GLI1的轉(zhuǎn)錄活性，進而促進MB細胞增殖[36]。ATP結(jié)合盒轉(zhuǎn)運蛋白C4是SHH通路的重要調(diào)節(jié)因子，抑制ATP結(jié)合盒轉(zhuǎn)運蛋白C4的表達可影響GLI1對SHH信號通路的調(diào)節(jié)，提高SHH型MB小鼠的成活率[37]。前列腺素E1可作為GLI2拮抗劑，在耐藥的MB異種移植模型中具有顯著的抗腫瘤作用[38]。此外，白三烯生物合成拮抗劑也可顯著抑制腫瘤細胞增殖，但對正常神經(jīng)元祖細胞的增殖或正常大腦發(fā)育無影響[39]?？拐婢幬镆燎颠蚵?lián)合三氧化二坤具有SMO受體拮抗劑的作用，單用伊曲康唑或聯(lián)合三氧化二坤治療均可顯著抑制腫瘤生長，且對已知的具有抗藥性SMO突變體和GLI2過表達的MB患者仍有效[40]。此外，三氧化二坤聯(lián)合放療還可減少TP53突變的SHH型MB細胞增殖[41]。還有研究發(fā)現(xiàn)，腫瘤壞死因子可上調(diào)TP53突變MB細胞表面的主要組織相容性復(fù)合體Ⅰ表達，從而抑制MB的生長[42]。研究證實，微管穩(wěn)定劑伊沙匹隆可阻斷異種移植SHH型和G3型MB小鼠的腫瘤生長[43]。對于非依賴性SMO通路SHH型MB，組蛋白去乙酰化酶1抑制劑quisinostat顯示出抗腫瘤活性[44]。此外，膠質(zhì)細胞譜系相關(guān)的少突膠質(zhì)細胞轉(zhuǎn)錄因子2陽性的祖細胞是MB發(fā)生和復(fù)發(fā)期間的腫瘤起始細胞，少突膠質(zhì)細胞轉(zhuǎn)錄因子2陽性的祖細胞驅(qū)動的致癌網(wǎng)絡(luò)也可能是SHH型MB潛在的治療靶點[45]。

2.3G3型MB的靶向治療 G3型MB約占所有MB的25%，多發(fā)生在嬰兒和兒童，在成人中幾乎觀察不到，且約50%的G3型MB患者表現(xiàn)為轉(zhuǎn)移性擴散，患者5年生存率約為50%[17]。G3型MB通常位于腦干附近的第四腦室[46]。G3型MB的起源細胞目前尚不清楚，但部分G3型中存在Myc擴增或過表達，Myc可將星形膠質(zhì)細胞祖細胞轉(zhuǎn)化為G3型MB細胞，并作為其起源細胞[47]。此外，Notch1通路、OTX2(orthodenticle homeobox 2)-PAX3(paired box 3)通路在G3型MB的發(fā)生中也具有關(guān)鍵作用[48-49]。其他的基因改變還包括OTX2和人zeste同源物增強子2(enhancer of zeste homolog 2，EZH2)擴增、SMARCA4(SWI/SNF-related,matrix-associated,actin-dependent regulator of chromatin,subfamily A,member 4)突變、GFI1(growth factor independent 1)基因增強子激活以及轉(zhuǎn)化生長因子-β通路基因的拷貝數(shù)改變等[50]。G3型MB中最常見的染色體改變是16q、10q、9q和17p丟失以及17q增加和第17號等長臂染色體，而第17號等長臂染色體與不良預(yù)后相關(guān)[31]。

研究發(fā)現(xiàn)，吉西他濱聯(lián)合阿西替尼治療異種移植G3型MB模型的療效優(yōu)于順鉑和依托泊苷的標準治療方案[51]。部分G3和G4型MB中均發(fā)現(xiàn)了WNT通路激活，其保留了WNT型MB的高血管通透性，激活WNT通路可增強MB的放化療敏感性、抑制腫瘤細胞增殖，延長患者總生存期[52]。G3型MB存在Myc癌基因的過度表達或擴增，因此關(guān)于G3型MB治療的臨床前研究主要集中于Myc基因，如BET溴結(jié)構(gòu)域抑制劑JQ1、組蛋白去乙酰化酶1抑制劑、FACT(facilitates chromatin transcription)拮抗劑均可通過抑制Myc基因的表達影響MB細胞的存活[53]。此外，EZH2抑制劑可通過刺激MB細胞的分化抑制MB的生長[54]。利巴韋林是一種可抑制真核翻譯起始因子4E和EZH2表達的藥物，在多個MB的臨床前模型中均具有顯著的抗腫瘤作用[55]。應(yīng)用EZH2抑制劑Tazemetostat治療可抑制體外培養(yǎng)MB細胞和人小腦類器官中OTX2/c-Myc基因突變所誘導(dǎo)的MB發(fā)生[56]。研究顯示，G3型MB存在葡萄糖代謝途徑乳酸脫氫酶A過表達，抑制乳酸脫氫酶A的表達則可顯著降低小鼠和人類Myc驅(qū)動的MB的生長[47]。血管生成在惡性腫瘤中起重要作用，G3型MB中的血管內(nèi)皮生長因子A信使RNA的表達顯著升高，應(yīng)用G3型MB異種移植小鼠模型進行的基因富集分析確定了5個與血管生成相關(guān)的潛在驅(qū)動基因，其中RNH1(ribonuclease inhibitor 1)、分泌粒蛋白Ⅱ和AGGF1(angiogenic factor with G-patch and FHA domains 1)基因的表達與小鼠存活率降低密切相關(guān)，表明抗血管生成可能成為治療G3型MB的潛在途徑[57]。此外，嵌合抗原受體T細胞治療在原發(fā)性、轉(zhuǎn)移性和復(fù)發(fā)性G3型MB小鼠模型中均取得較好療效[58-59]。

2.4G4型MB的靶向治療 G4型是最常見的MB亞型，約占所有MB的35%，且大多在診斷時已發(fā)生轉(zhuǎn)移，患者5年生存率約為75%[17]。與G3型MB相似，G4型MB通常位于腦干附近的第四腦室[46，60]。G4型MB的真正起源細胞目前仍未明確。G4型MB的特征類似于谷氨酸能神經(jīng)元的基因表達特征，其常見突變包括賴氨酸特異性脫甲基酶6A失活、突觸核蛋白α相互作用蛋白基因的串聯(lián)重復(fù)以及N-myc和OTX2的擴增[5，50]。目前賴氨酸特異性脫甲基酶6A和突觸核蛋白α相互作用蛋白在G4型MB中的具體作用機制尚未明確，仍需進一步研究探討。G4型MB常見的染色體改變包括7q、17q和18q增加以及染色體X、8和11p丟失，其中第8號染色體丟失與生存率提高相關(guān)[48]。此外，超過75%的G4型MB存在第17號等長臂染色體，但與G3型MB不同，第17號等長臂染色體在G4型MB預(yù)后方面無顯著意義[31，61]。雖然G4型是最常見的MB亞型，但由于其分子機制復(fù)雜，且目前對于G4型MB的治療和臨床前研究仍較缺乏，因此明確其分子機制和治療靶標至關(guān)重要。

3 小 結(jié)

每個亞型的MB均具有獨特的遺傳特征，但幾乎所有的MB患者均采用標準治療策略，因此療效不佳。隨著MB分子亞型的出現(xiàn)，MB患者的治療方案更有針對性。因WNT型MB具有良好的預(yù)后，關(guān)于其治療方面的研究主要集中于標準方案的降階梯治療。SHH型MB的靶向治療已進入臨床試驗階段，且相較于傳統(tǒng)的放化療具有顯著優(yōu)勢。G3/G4型MB由于分子機制復(fù)雜，雖然部分臨床前試驗顯示出治療優(yōu)勢，但將臨床前研究轉(zhuǎn)化為臨床研究仍存在困難。近年，高通量蛋白質(zhì)組學(xué)、代謝組學(xué)、全轉(zhuǎn)錄組測序、表觀遺傳組學(xué)及單細胞測序等技術(shù)發(fā)展迅速，有助于進一步闡明MB的發(fā)病機制，從而為MB靶向治療提供更安全、有效的治療方案。