膠質母細胞瘤容易復發,90%以上的膠質母細胞瘤在瘤周腦區復發,即腫瘤周邊的腦水腫區域。
由於目前手術治療的效果直接決定了患者的生 存期和其生活品質,所以評估 PBZ 中的腫瘤浸潤範圍來優化手術方案非常重要.
尋找 PBZ 中具有腫瘤高復發風險的 區域將為臨床中的手術治療提供更為特異的切除範圍.
膠質母細胞瘤瘤周腦區異質性研究進展
本文作者：南方醫科大學南方醫院神經外科王軍,楊晨,龍浩,楊開軍,王海,俞磊,李志勇,漆松濤；本文發表在2017年第7期《轉化醫學電子雜誌》上；神外前沿轉載此文已獲該雜誌授權；基金專案:國家自然基金面上專案(81372692);南方醫科大學留學回校扶持項目(LX2016N006);“科技開發培育計畫” 專案( KJ20161102)；作者簡介:王軍博士. 研究方向:小膠質細胞在神經炎症中的作用與機制.E⁃mail:smuwangjun@ 163.com；通訊作者:漆松濤博士,教授. 研究方向:神經外科基礎與臨床研究.E⁃mail:qisongtaosjwk@ 163.com
摘要：
膠質母細胞瘤是顱內最常見的原發惡性腫瘤,最大安全範圍的手術切除聯合術後放化療是目前標準治療方案. 但是,膠質母細胞瘤容易復發,90%以上的膠質母細胞瘤在瘤周腦區復發,即腫瘤周邊的腦水腫區域.腫瘤本身及遺傳特性 的異質性導致膠質母細胞瘤的個體差異較大. 研究發現,瘤周腦區同樣具有異質性,且瘤周腦區的異質性可能與腫瘤的復發有密切的聯繫. 本文重點介紹膠質母細胞瘤瘤周腦區異質 性的研究進展,尤其是其在影像組學、細胞構成和分子生物學 的特徵性表現,探討瘤周腦區的異質性對優化手術切除以及 靶向治療的可能性.
前言
膠質母細胞瘤(glioblastoma multiforme, GBM)是中樞神經系統最常見的原發惡性腫瘤,患者中位生存 期為 14~16 個月,只有 10%GBM 患者確診後的生存 期可以超過 36 個月.
GBM 的治療主要是通過最大 安全範圍的手術切除聯合術後放化療來延長患者生 存時間. 然而,術後 GBM 的復發率高,90%以上的 GBM 在腦腫瘤的周邊腦組織,即瘤周腦區(peritumor⁃ al brain zone, PBZ)中復發. 在影像學上,PBZ 通常被定義為是在釓對比劑的 MR 增強掃描的 T1 加權像下 沒有對比增強的腫瘤周邊腦區 .
研究發現,最大安全範圍切除腫瘤包括 PBZ,可以改善患者的預後. 但 是,PBZ 很多時候是具有重要生理功能的部位,受損 後會對患者的生活品質造成極大影響. 腫瘤復發部 位在 PBZ 中的分佈特點及其在 GBM 預後中的作用尚未明確,本文將探討 PBZ 異質性在 GBM 中的研究 進展,重點介紹 PBZ 影像組學,細胞構成和分子生物 學的特徵性表現,探討 PBZ 的異質性對優化手術切 除以及靶向治療的可能性.
1、腫瘤異質性與膠質母細胞瘤
研究表明,GBM 異質性在臨床上具有重大意義.一方面,Burger 等所做的開創性研究表明 GBM 在 不同個體之間存在較大異質性. 另一方面,有研究證 實同一個體中 GBM 瘤體內部存在細胞和分子水準上 的差異,即瘤體內部同樣存在異質性. 腫瘤內部存在 的異質性可能會導致來源於相同腫瘤內部的兩個不 同樣本的病理分型的不同,可能會影響腫瘤的侵襲性 及腫瘤對化療藥物如替莫唑胺的反應 .
GBM 的 PBZ 同樣存在異質性,PBZ 的異質性不 僅存在于不同患者之間,同一患者的 PBZ 也不是完全均勻的,即腫瘤在 PBZ 中的浸潤也是隨機分佈 的. PBZ 的異質性可能導致不同患者間預後的巨 大差異. 同時,PBZ 腫瘤浸潤範圍的確定也直接決定 了患者的治療方案. 此外,PBZ 與腫瘤組織和正常腦 組織之間都存在差異,這些差異可以提供 GBM 患者 術後輔助治療的靶點. 因此,PBZ 異質性的確定在臨 床診斷與治療中就顯得十分必要.
2、瘤周腦區異質性
2.1 影像組學特徵
狹義 PBZ 主要是指在反應腫瘤周邊的血管源性水腫,提示腫瘤浸潤範圍的 T2 或 FLAIR 加權相中的高信號區域;廣義而言,PBZ 的範 圍不僅局限於影像學上腫瘤周邊 T2 或 FLAIR 的高 信號區域,圍繞著腫瘤周邊具有特異分子、細胞改變 的幾公分的區域都可能是腫瘤高發風險的部位,PBZ 實際範圍可能遠遠超過 T2 或 FLAIR 高信號區域 . PBZ 在增強 MRI 中無強化,並不一定表明該區沒有 腫瘤細胞,因為在 PBZ 中腫瘤細胞數量很少,對血腦 屏障、腦組織影響有限,導致無法再增強 MRI 上顯 示.
目前,已經有多種 MRI 序列可以被用於尋找 PBZ 中的腫瘤浸潤. 例如,用來測量水分子擴散幅度的表 觀彌散係數( apparent diffusion doefficient, ADC) 的增 加已被證明與腫瘤細胞的浸潤有密切聯繫.
此 外,在 動 態 對 比 增 強 ( dynamic contrast enhancement, DCE)的 MRI 分析中與膠質瘤微血管通透性相關的 容積傳質係數 Ktrans 被認為是最敏感與特異的腦腫 瘤浸潤和組織學分級的預測指標 . 最近也有兩項 研究表明,DCE MRI 的參數在包括 PBZ 在內的一些 膠質瘤的特定區域內與缺氧的標誌和患者總生存期 有關. 彌散張量成像(diffusion tensor imaging, DTI)的作用也在最近的研究中得到證實,該研究說 明瞭 PBZ 中的部分各向異質性和腫瘤浸潤性之間存 在反比關係.
由於目前手術治療的效果直接決定了患者的生 存期和其生活品質,所以評估 PBZ 中的腫瘤浸潤範圍來優化手術方案非常重要.目前,通常是使用臨床組織病理學的塗片方法來確定 PBZ 中腫瘤浸潤情 況,但是這種方法敏感性差,標本不能代表整個需要 切除的範圍,因此,急需新的可以確定 PBZ 中腫瘤浸 潤的技術. 上文提到的術前 MRI 序列判斷腫瘤浸潤 還是會存在一些局限. 但是通過術中 MRI 來判斷最 優的手術切除區域,GBM 切除率可以達到 96%,而這 個資料在經典的切除術中只有 27% ~ 35%. 然 而,研究認為術中 MRI 對患者的生存期影響不大,因 此 MRI 在手術中是否必需仍存在爭議.
除了通過MRI 來確定 PBZ 中的腫瘤浸潤,最近有文獻報導了 在 5⁃氨基酮戊酸(5⁃ALA) 的螢光引導下手術也可以 有效切除腦功能區中的膠質瘤,從而有效提高患者的 無進展生存期.
2.2 細胞構成
2.2.1 腫瘤細胞
PBZ 的大體特徵與正常腦組織基 本一致,但是 GBM 細胞浸潤已經明確超出影像學上 劃分的腫瘤界限,進入了大體特徵相對正常的 PBZ 中,這種現象表明 GBM 應被認為是一種全腦性的疾病,而不僅是具有限定範圍的腫瘤. GBM 可以通過使 用和神經細胞相同的細胞外途徑,即沿著固有結構如 血管和白質束進行腦內的侵襲 . 在顯微鏡下,通過 特殊染色或者使用抗 p⁃53 和抗 ki67 抗體進行免疫組 化的方法可以識別 PBZ 中的腫瘤細胞.
一項有 28 例 PBZ 活檢樣本的研究發現,腫瘤細 胞在三分之一的樣本中都有浸潤. 進一步的研究通過流式細胞儀對其中的 25 個樣本中的細胞進行了 DNA 分析,結果顯示 8 個(32%)樣本的 PBZ 出現非 整倍體細胞,這些非整倍體細胞的數量占整個樣本細 胞數量的比例在 3% ~ 44%. 有趣的是,有 4 名患者的 PBZ 中包含一些在他們相應腫瘤區域中才存在的非 整倍體細胞. 這些結果表明不是所有的腫瘤細胞都能從腫瘤核心中遷移到外周. 因此,PBZ 中浸潤的 GBM 細胞的特點與原代培養的細胞相似,而與那些 從相應腫瘤組織中分離出來的 GBM 細胞不同.
2.2.2 炎症細胞
大量研究已經證實了 GBM 的腫 瘤核心中存在炎症細胞,其中比較重要的是腫瘤相關 巨噬細胞( tumor⁃associated macrophages, TAMs) 和小膠質細胞. 在 IV 級膠質瘤中可以觀察到比 II 級或 者 III 級膠質瘤中存在更多的 TAMs,並且 TAMs 的數 量與腫瘤內血管的密度密切相關. 雖然瘤內的 TAMs 數量與不同的膠質瘤患者的存活時間無關,但 是通過判斷 TAMs 屬於哪一亞型( M1,M2) 還是可以 作為患者預後的參考. 當 TAMs 分化為 M2 型巨 噬細胞時,他們具有促進腫瘤進展的作用. 因此, TAMs 也成為了對膠質瘤患者進行輔助治療的一個 有前景的靶點.
現在許多研究都把關注點放在了存在於 GBM 中 的炎症細胞,只有極少的研究把關注點放在存在於 PBZ 中的炎症細胞. Parney 等的研究證明了 PBZ 中炎症細胞的存在. 並且,他們還發現巨噬細胞樣細 胞是 PBZ 中最常見的炎症浸潤細胞,其次是小膠質 細胞和淋巴細胞. 雖然炎症細胞被證明存在於 PBZ 中,但 PBZ 中炎症細胞的數量要少於腫瘤瘤體內部 存在的炎症細胞,並且,目前也還不清楚 PBZ 中的巨噬細胞樣細胞與瘤體內的 TAMs 是否具有相同的 特徵.
2.2.3 反應性星形膠質細胞
星形膠質細胞在中樞神經系統中發揮了多種重要的功能,包括突觸的傳遞 和資訊的處理. 雖然已經有研究報導了反應性星形膠質細胞存在于 GB 細胞周圍,並且反應性星形膠 質細胞會產生 TGF⁃a, CXCL12, S1P, 和 GDNF 等神 經營養因數來增強 GB 細胞的侵襲能力,但他們在促 進膠質瘤進展過程中所扮演的角色仍未完全清 楚. 在其他類型的腫瘤中,反應性星形膠質細胞 已被證明可以促進腫瘤的生長與存活,並且可以分泌 多種細胞因數來促進腫瘤轉移至腦部.
2.2.4 其他間質細胞
從組織學上相對正常的 PBZ 中可以分離出另一類的間質細胞,即膠質母細胞瘤相 關的間質細胞(GB⁃associated stromal cells, GASCs), 不像典型的膠質瘤細胞總是存在基因的改變,GASCs 是正常的雙倍體,並與腫瘤間質中存在的癌相關成纖 維細胞( cancer⁃associated fibroblasts, CAFs) 有共同的 表型與功能特徵. GASCs 會表達與 CAFs 相關的分 子標誌,如平滑肌肌動蛋白(smooth⁃muscle actin, a⁃SMA),血小板源性生長因數 β 受體(platelet⁃derived growth factor receptor⁃beta, PDGFRβ),S100A4/ FSP1, 還有 CD146. 在體內外對膠質母細胞瘤的研究中,這 些分子被證明具有促血管生成特性以及促腫瘤的效果 .
最近的研究還發現,GBM 患者中存在兩類腫瘤微環境,其分別是包含 GASCs 具有促癌特性的 微環境和另一種包含 GASCs 但沒有促癌特性的微環 境 . 類似的情況在 Rom n⁃Pérez 等針對人類乳 腺癌的研究中也被觀察到,該研究證實了有兩類不同 的腫瘤微環境會影響腫瘤的侵襲性及患者的預後. 因此,切除術後患者組織中 GASCs 表現出的亞型種 類可能具有預測 GBM 復發的可能性與復發時間的功 能. 雖然目前 GASCs 的起源還不是特別清楚,但是, 有研究證明了這些細胞具有和間充質幹細胞類似的 特性,所以 GASCs 可能是來源於間充質幹細胞.
2.3 分子生物學
2.3.1 組織學研究
經典的免疫組織化學的研究提 示,PBZ 的分子生物學特徵不是一成不變的,實際上 PBZ 中會發生大量的有關血管形成和其他生物分子 特徵的改變. 例如,無論 PBZ 中是否存在腫瘤細胞, 其內仍可檢測到有表達新血管形成的標誌物[例如 CD105、巢蛋白、磷酸化細胞外信號調節激酶、c⁃Jun NH2 末端激酶(JNKs)],CD105、JNK 和巢蛋白在 PBZ 中的表達也與不良預後有關 . Jensen 等[通過分析 PBZ 中低氧的分子標誌發現低 VEGF 表達預示著更長的無進展生存期. PBZ 中腺苷 A1 受體和 STAT1 表達水準也比 GBM 和正常腦組織樣本中更 高 . 這些修飾可能可以阻止 GBM 的進展而具有 神經保護功能. 實際上,STAT1 是一種通過 JAK⁃ STAT 通路起作用的腫瘤抑制基因,而腺苷 A1 受體 同樣具有腫瘤抑制作用. 實驗證明缺乏腺苷 A1 受體的小鼠體內膠質瘤的生長速度比對照組小鼠快很多. 此外,PBZ 中銅和鋅濃度較高,但是這些特 性在 GBM 中的作用尚待進一步研究.
2.3.2 組學研究
“ 組學” 分析包括基因組學、轉錄 組學和蛋白組學,其正隨著分子生物學的進步而不斷地發展和成熟. 通過這些組學分析,目前已經出現了 幾種針對 GBM 亞型的分類系統. 這些分類系統可以 鑒別具有不同臨床特徵,不同疾病預後和對輔助療法 具有不同反應的 GBM 亞型.
目前較為公認的 Ver⁃ haak 分類系統,是基於 840 個基因而將 GBM 劃分為 4 個亞型,包括為神經型、原神經型、間充質型和經典 型. 此外,Sturm 等 也提出了一個基於 IDH1 和 H3F3A 突變的 GBM 分類系統. 但是,這些分子水準 的分析基本都是針對 GBM 的瘤體,而針對 PBZ 的組 學分析目前還比較少.
Lemée 等的研究是目前為數 不多的針對 PBZ 的組學研究之一,該研究分析了 10 個 PBZ 樣本,對這 10 個 PBZ 樣本的基因組分析發 現,在組織病理學分析中被認為沒有腫瘤浸潤的 6 個 PBZ 樣本中沒有基因組改變,而其相應的腫瘤區域的 基因組分析呈現 GB 典型的基因組變異,即出現了 10 號染色體的缺失或者部分缺失, CDKN2A / B 基因的 部分刪除突變,以及 7 號染色體出現多體型和 EGFR 基因的局灶擴增. 而在病理分析中出現腫瘤細胞浸潤的 4 個 PBZ 樣本則被發現存在基因組變異,這些 PBZ 樣本中的部分變異類似於 GBM 中發現的經典改 變,如 7 號染色體出現了多體型,EGFR 基因的擴增 和10號染色體的缺失,但是CDKN2A/2B的刪除突 變則出現的比較少. 這些結果說明了 7 號及 10 號染 色體的改變是 GB 腫瘤發生的下游事件,同時也證明 了部分腫瘤細胞能夠從腫瘤瘤體的核心遷移到 PBZ.
此外,Mangiola 等的研究也在 PBZ 中鑒定出了具 有 EGFR 擴增的細胞,其結論與上述結果一致. 而 Gill 等的研究則表明原神經亞型的 GBM 旁的 PBZ 會高表達少突膠質細胞祖細胞基因,而間質細胞 亞型旁的 PBZ 則會高表達星形細胞和小膠質細胞基 因. Piwecka 等在不久前的研究中比較了成人惡性 膠質瘤組織、腫瘤周圍組織,和非腫瘤的正常腦組織 三者之間的總 microRNA(miRNA)的表達差異,他們 發現 GBM 和正常腦組織之間有 97 個 miRNAs 存在顯著差異,而腫瘤邊界與正常腦組織之間則只有 22 個 miRNAs 存在顯著差異. 值得注意的是,miR⁃625 在腫瘤邊界腦組織中的表達被下調,但在 GBM 樣品 中卻不下調,這個結果提示了 PBZ 中會存在一些 GB 組織中不存在的特異性改變.
此外,還有一些研究表 明 miRNAs 可以通過影響幹細胞行為而在 GB 的生長 中發揮一定作用,並且這些 miRNA 參與到細胞適應 代謝應激的過程 . 最近的研究也證明了 PBZ 中 特異表達的這些基因可能會導致 PBZ 中的細胞產生 對輔助療法的抵抗. 因此,驗證 PBZ 特異性的 miRNA 改變顯得尤為重要,這些特異性的 miRNAs 將 成為開發基於 miRNA 療法的基礎. 目前對 PBZ 異質 性的研究主要還是局限在基因組學和轉錄組學,由於 不同患者的組織間本身存在較大的差異,這些差異使 得鑒定 PBZ 特異性蛋白存在的過程變得十分複雜.
3 、瘤周腦區異質性與膠質瘤母細胞瘤
有 90%GBM 復發都發生在 PBZ,但是,復發的腫 瘤也並不是隨機出現在 PBZ 中的. PBZ 中部分區域 可能有腫瘤的大量浸潤,而部分區域可能腫瘤浸潤的 程度較小. 因此,尋找 PBZ 中具有腫瘤高復發風險的 區域將為臨床中的手術治療提供更為特異的切除範 圍.
目前,臨床上常通過擴大切除腫瘤周邊的腦區起 到防止腫瘤復發的作用. Brown 等的 meta 分析也 證實了腫瘤的切除範圍與預後的相關性. 而最新的 一項有 110 名患者參與的研究也得出了同樣的結 論. 然而,這種非特異性的切除可能會導致嚴重的 併發症,並對患者術後的生活品質產生嚴重的影響, 所以,如果可以找出腫瘤周邊腦區裡具有腫瘤高復發 風險的區域,並用損傷較小的腫瘤加高復發風險區的 聯合切除取代現在臨床上具有較大損傷的非特異性 切除,不僅有助於減少膠質瘤的復發,還可以減少手 術併發症,提高術後患者的生活品質.
此外,不同患 者之間 PBZ 的異質性也可以用來預測患者的預後, 而 PBZ 與正常腦組織和腫瘤組織之間存在的差異分子也可能成為靶向治療的靶點之一.
4、結語與展望
我們還需要對 PBZ 進行大量的研究才能明確其與 GBM 復發的關係,PBZ 可能含有可以促進 GBM 生 長與侵襲的特異性的腫瘤細胞和間質細胞. 考慮到 患者之間存在的 PBZ 異質性,現有研究的樣本數量 還是較少,我們需要深入研究 PBZ 特徵,從而發現針 對 PBZ 的靶向分子來對 GBM 患者進行治療. 同時, 我們需要新的技術去評估在 PBZ 中腫瘤浸潤的具體範圍,從而有利於手術方案的制定,在減少膠質瘤復發的同時減少手術的併發症.
參考文獻：略
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由於目前手術治療的效果直接決定了患者的生 存期和其生活品質,所以評估 PBZ 中的腫瘤浸潤範圍來優化手術方案非常重要.目前,通常是使用臨床組織病理學的塗片方法來確定 PBZ 中腫瘤浸潤情 況,但是這種方法敏感性差,標本不能代表整個需要 切除的範圍,因此,急需新的可以確定 PBZ 中腫瘤浸 潤的技術. 上文提到的術前 MRI 序列判斷腫瘤浸潤 還是會存在一些局限. 但是通過術中 MRI 來判斷最 優的手術切除區域,GBM 切除率可以達到 96%,而這 個資料在經典的切除術中只有 27% ~ 35%. 然 而,研究認為術中 MRI 對患者的生存期影響不大,因 此 MRI 在手術中是否必需仍存在爭議.
除了通過MRI 來確定 PBZ 中的腫瘤浸潤,最近有文獻報導了 在 5⁃氨基酮戊酸(5⁃ALA) 的螢光引導下手術也可以 有效切除腦功能區中的膠質瘤,從而有效提高患者的 無進展生存期.
2.2 細胞構成
2.2.1 腫瘤細胞
PBZ 的大體特徵與正常腦組織基 本一致,但是 GBM 細胞浸潤已經明確超出影像學上 劃分的腫瘤界限,進入了大體特徵相對正常的 PBZ 中,這種現象表明 GBM 應被認為是一種全腦性的疾病,而不僅是具有限定範圍的腫瘤. GBM 可以通過使 用和神經細胞相同的細胞外途徑,即沿著固有結構如 血管和白質束進行腦內的侵襲 . 在顯微鏡下,通過 特殊染色或者使用抗 p⁃53 和抗 ki67 抗體進行免疫組 化的方法可以識別 PBZ 中的腫瘤細胞.
一項有 28 例 PBZ 活檢樣本的研究發現,腫瘤細 胞在三分之一的樣本中都有浸潤. 進一步的研究通過流式細胞儀對其中的 25 個樣本中的細胞進行了 DNA 分析,結果顯示 8 個(32%)樣本的 PBZ 出現非 整倍體細胞,這些非整倍體細胞的數量占整個樣本細 胞數量的比例在 3% ~ 44%. 有趣的是,有 4 名患者的 PBZ 中包含一些在他們相應腫瘤區域中才存在的非 整倍體細胞. 這些結果表明不是所有的腫瘤細胞都能從腫瘤核心中遷移到外周. 因此,PBZ 中浸潤的 GBM 細胞的特點與原代培養的細胞相似,而與那些 從相應腫瘤組織中分離出來的 GBM 細胞不同.
2.2.2 炎症細胞
大量研究已經證實了 GBM 的腫 瘤核心中存在炎症細胞,其中比較重要的是腫瘤相關 巨噬細胞( tumor⁃associated macrophages, TAMs) 和小膠質細胞. 在 IV 級膠質瘤中可以觀察到比 II 級或 者 III 級膠質瘤中存在更多的 TAMs,並且 TAMs 的數 量與腫瘤內血管的密度密切相關. 雖然瘤內的 TAMs 數量與不同的膠質瘤患者的存活時間無關,但 是通過判斷 TAMs 屬於哪一亞型( M1,M2) 還是可以 作為患者預後的參考. 當 TAMs 分化為 M2 型巨 噬細胞時,他們具有促進腫瘤進展的作用. 因此, TAMs 也成為了對膠質瘤患者進行輔助治療的一個 有前景的靶點.
現在許多研究都把關注點放在了存在於 GBM 中 的炎症細胞,只有極少的研究把關注點放在存在於 PBZ 中的炎症細胞. Parney 等的研究證明了 PBZ 中炎症細胞的存在. 並且,他們還發現巨噬細胞樣細 胞是 PBZ 中最常見的炎症浸潤細胞,其次是小膠質 細胞和淋巴細胞. 雖然炎症細胞被證明存在於 PBZ 中,但 PBZ 中炎症細胞的數量要少於腫瘤瘤體內部 存在的炎症細胞,並且,目前也還不清楚 PBZ 中的巨噬細胞樣細胞與瘤體內的 TAMs 是否具有相同的 特徵.
2.2.3 反應性星形膠質細胞
星形膠質細胞在中樞神經系統中發揮了多種重要的功能,包括突觸的傳遞 和資訊的處理. 雖然已經有研究報導了反應性星形膠質細胞存在于 GB 細胞周圍,並且反應性星形膠 質細胞會產生 TGF⁃a, CXCL12, S1P, 和 GDNF 等神 經營養因數來增強 GB 細胞的侵襲能力,但他們在促 進膠質瘤進展過程中所扮演的角色仍未完全清 楚. 在其他類型的腫瘤中,反應性星形膠質細胞 已被證明可以促進腫瘤的生長與存活,並且可以分泌 多種細胞因數來促進腫瘤轉移至腦部.
2.2.4 其他間質細胞
從組織學上相對正常的 PBZ 中可以分離出另一類的間質細胞,即膠質母細胞瘤相 關的間質細胞(GB⁃associated stromal cells, GASCs), 不像典型的膠質瘤細胞總是存在基因的改變,GASCs 是正常的雙倍體,並與腫瘤間質中存在的癌相關成纖 維細胞( cancer⁃associated fibroblasts, CAFs) 有共同的 表型與功能特徵. GASCs 會表達與 CAFs 相關的分 子標誌,如平滑肌肌動蛋白(smooth⁃muscle actin, a⁃SMA),血小板源性生長因數 β 受體(platelet⁃derived growth factor receptor⁃beta, PDGFRβ),S100A4/ FSP1, 還有 CD146. 在體內外對膠質母細胞瘤的研究中,這 些分子被證明具有促血管生成特性以及促腫瘤的效果 .
最近的研究還發現,GBM 患者中存在兩類腫瘤微環境,其分別是包含 GASCs 具有促癌特性的 微環境和另一種包含 GASCs 但沒有促癌特性的微環 境 . 類似的情況在 Rom n⁃Pérez 等針對人類乳 腺癌的研究中也被觀察到,該研究證實了有兩類不同 的腫瘤微環境會影響腫瘤的侵襲性及患者的預後. 因此,切除術後患者組織中 GASCs 表現出的亞型種 類可能具有預測 GBM 復發的可能性與復發時間的功 能. 雖然目前 GASCs 的起源還不是特別清楚,但是, 有研究證明了這些細胞具有和間充質幹細胞類似的 特性,所以 GASCs 可能是來源於間充質幹細胞.
2.3 分子生物學
2.3.1 組織學研究
經典的免疫組織化學的研究提 示,PBZ 的分子生物學特徵不是一成不變的,實際上 PBZ 中會發生大量的有關血管形成和其他生物分子 特徵的改變. 例如,無論 PBZ 中是否存在腫瘤細胞, 其內仍可檢測到有表達新血管形成的標誌物[例如 CD105、巢蛋白、磷酸化細胞外信號調節激酶、c⁃Jun NH2 末端激酶(JNKs)],CD105、JNK 和巢蛋白在 PBZ 中的表達也與不良預後有關 . Jensen 等[通過分析 PBZ 中低氧的分子標誌發現低 VEGF 表達預示著更長的無進展生存期. PBZ 中腺苷 A1 受體和 STAT1 表達水準也比 GBM 和正常腦組織樣本中更 高 . 這些修飾可能可以阻止 GBM 的進展而具有 神經保護功能. 實際上,STAT1 是一種通過 JAK⁃ STAT 通路起作用的腫瘤抑制基因,而腺苷 A1 受體 同樣具有腫瘤抑制作用. 實驗證明缺乏腺苷 A1 受體的小鼠體內膠質瘤的生長速度比對照組小鼠快很多. 此外,PBZ 中銅和鋅濃度較高,但是這些特 性在 GBM 中的作用尚待進一步研究.
2.3.2 組學研究
“ 組學” 分析包括基因組學、轉錄 組學和蛋白組學,其正隨著分子生物學的進步而不斷地發展和成熟. 通過這些組學分析,目前已經出現了 幾種針對 GBM 亞型的分類系統. 這些分類系統可以 鑒別具有不同臨床特徵,不同疾病預後和對輔助療法 具有不同反應的 GBM 亞型.
目前較為公認的 Ver⁃ haak 分類系統,是基於 840 個基因而將 GBM 劃分為 4 個亞型,包括為神經型、原神經型、間充質型和經典 型. 此外,Sturm 等 也提出了一個基於 IDH1 和 H3F3A 突變的 GBM 分類系統. 但是,這些分子水準 的分析基本都是針對 GBM 的瘤體,而針對 PBZ 的組 學分析目前還比較少.
Lemée 等的研究是目前為數 不多的針對 PBZ 的組學研究之一,該研究分析了 10 個 PBZ 樣本,對這 10 個 PBZ 樣本的基因組分析發 現,在組織病理學分析中被認為沒有腫瘤浸潤的 6 個 PBZ 樣本中沒有基因組改變,而其相應的腫瘤區域的 基因組分析呈現 GB 典型的基因組變異,即出現了 10 號染色體的缺失或者部分缺失, CDKN2A / B 基因的 部分刪除突變,以及 7 號染色體出現多體型和 EGFR 基因的局灶擴增. 而在病理分析中出現腫瘤細胞浸潤的 4 個 PBZ 樣本則被發現存在基因組變異,這些 PBZ 樣本中的部分變異類似於 GBM 中發現的經典改 變,如 7 號染色體出現了多體型,EGFR 基因的擴增 和10號染色體的缺失,但是CDKN2A/2B的刪除突 變則出現的比較少. 這些結果說明了 7 號及 10 號染 色體的改變是 GB 腫瘤發生的下游事件,同時也證明 了部分腫瘤細胞能夠從腫瘤瘤體的核心遷移到 PBZ.
此外,Mangiola 等的研究也在 PBZ 中鑒定出了具 有 EGFR 擴增的細胞,其結論與上述結果一致. 而 Gill 等的研究則表明原神經亞型的 GBM 旁的 PBZ 會高表達少突膠質細胞祖細胞基因,而間質細胞 亞型旁的 PBZ 則會高表達星形細胞和小膠質細胞基 因. Piwecka 等在不久前的研究中比較了成人惡性 膠質瘤組織、腫瘤周圍組織,和非腫瘤的正常腦組織 三者之間的總 microRNA(miRNA)的表達差異,他們 發現 GBM 和正常腦組織之間有 97 個 miRNAs 存在顯著差異,而腫瘤邊界與正常腦組織之間則只有 22 個 miRNAs 存在顯著差異. 值得注意的是,miR⁃625 在腫瘤邊界腦組織中的表達被下調,但在 GBM 樣品 中卻不下調,這個結果提示了 PBZ 中會存在一些 GB 組織中不存在的特異性改變.
此外,還有一些研究表 明 miRNAs 可以通過影響幹細胞行為而在 GB 的生長 中發揮一定作用,並且這些 miRNA 參與到細胞適應 代謝應激的過程 . 最近的研究也證明了 PBZ 中 特異表達的這些基因可能會導致 PBZ 中的細胞產生 對輔助療法的抵抗. 因此,驗證 PBZ 特異性的 miRNA 改變顯得尤為重要,這些特異性的 miRNAs 將 成為開發基於 miRNA 療法的基礎. 目前對 PBZ 異質 性的研究主要還是局限在基因組學和轉錄組學,由於 不同患者的組織間本身存在較大的差異,這些差異使 得鑒定 PBZ 特異性蛋白存在的過程變得十分複雜.
3 、瘤周腦區異質性與膠質瘤母細胞瘤
有 90%GBM 復發都發生在 PBZ,但是,復發的腫 瘤也並不是隨機出現在 PBZ 中的. PBZ 中部分區域 可能有腫瘤的大量浸潤,而部分區域可能腫瘤浸潤的 程度較小. 因此,尋找 PBZ 中具有腫瘤高復發風險的 區域將為臨床中的手術治療提供更為特異的切除範 圍.
目前,臨床上常通過擴大切除腫瘤周邊的腦區起 到防止腫瘤復發的作用. Brown 等的 meta 分析也 證實了腫瘤的切除範圍與預後的相關性. 而最新的 一項有 110 名患者參與的研究也得出了同樣的結 論. 然而,這種非特異性的切除可能會導致嚴重的 併發症,並對患者術後的生活品質產生嚴重的影響, 所以,如果可以找出腫瘤周邊腦區裡具有腫瘤高復發 風險的區域,並用損傷較小的腫瘤加高復發風險區的 聯合切除取代現在臨床上具有較大損傷的非特異性 切除,不僅有助於減少膠質瘤的復發,還可以減少手 術併發症,提高術後患者的生活品質.
此外,不同患 者之間 PBZ 的異質性也可以用來預測患者的預後, 而 PBZ 與正常腦組織和腫瘤組織之間存在的差異分子也可能成為靶向治療的靶點之一.
4、結語與展望
我們還需要對 PBZ 進行大量的研究才能明確其與 GBM 復發的關係,PBZ 可能含有可以促進 GBM 生 長與侵襲的特異性的腫瘤細胞和間質細胞. 考慮到 患者之間存在的 PBZ 異質性,現有研究的樣本數量 還是較少,我們需要深入研究 PBZ 特徵,從而發現針 對 PBZ 的靶向分子來對 GBM 患者進行治療. 同時, 我們需要新的技術去評估在 PBZ 中腫瘤浸潤的具體範圍,從而有利於手術方案的制定,在減少膠質瘤復發的同時減少手術的併發症.
參考文獻：略
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