“兒童殺手”、“死亡惡魔”——彌漫性內(nèi)生性腦橋膠質(zhì)瘤(DIPG)究竟是什么？

　　彌漫性內(nèi)生性腦橋膠質(zhì)瘤(DIPG)是一種致命的惡性兒童腫瘤，在腦橋中彌漫生長(zhǎng)。這種損害性疾病的診斷年齡中位數(shù)為6-7歲，很少在成人中發(fā)現(xiàn)。鑒于其生長(zhǎng)位置處于腦干“手術(shù)禁區(qū)”，目前的治療選擇有限并且預(yù)后很差——只有不到10%的患者自診斷之日起存活超過2年。

　　DIPG占全部小兒腦腫瘤的80%，發(fā)生在腦干。在組織學(xué)上，這些腫瘤與間變性星形細(xì)胞瘤具有相同的特征（III級(jí))或膠質(zhì)母細(xì)胞瘤(GBM)（IV級(jí)）。國(guó)際衛(wèi)生組織2016年腦腫瘤分類中，在組蛋白H3（3.1或3.3）中具有K27M突變的小兒神經(jīng)膠質(zhì)瘤，具有彌漫性生長(zhǎng)模式中線位置稱為彌漫性中線膠質(zhì)瘤，H3K27M突變體；該定義也包括了DIPG帶有K27M突變的病例。

　　近年來，DIPG治療以及分子生物學(xué)取得了進(jìn)展。以前，兒童高級(jí)別膠質(zhì)瘤(HGG)被認(rèn)為類似于成人HGG并進(jìn)行臨床治療。然而，后來國(guó)內(nèi)外專家認(rèn)識(shí)到不同的分子改變將DIPG與其成人HGG對(duì)應(yīng)物區(qū)分開來。

　　INC國(guó)際神經(jīng)外科顧問團(tuán)成員、加拿大SickKids兒童醫(yī)院腦瘤研究中心主任、國(guó)際神經(jīng)外科雜志《Journal of Neurosurgery》主編James T.Rutka教授在2023年“三屆國(guó)際神經(jīng)外科顧問團(tuán)云端峰會(huì)”期間，對(duì)目前進(jìn)行的DIPG研究進(jìn)行了演講交流，演講議題為《Diffuse intrinsic pontine glioma–Phase I clinical trial using MR-guided focused ultrasound for drug delivery》（DIPG彌漫內(nèi)生型腦橋膠質(zhì)瘤-磁共振引導(dǎo)聚焦超聲“磁波刀”治療I期臨床試驗(yàn)），交流了國(guó)際小兒神外專家James T.Rutka教授對(duì)磁波刀在膠質(zhì)瘤的目前國(guó)際前沿研究。

　　而在Rutka教授參與撰寫的《Diffuse intrinsic pontine glioma:current insights and future directions》論文中，對(duì)DIPG也進(jìn)行了系統(tǒng)概述，包括DIPG表現(xiàn)、分型及治療方案，并總結(jié)了當(dāng)前的研究和未來方向。

Rutka教授論文截圖

　　據(jù)悉，Rutka教授在小兒腦瘤綜合治療以及小兒癲癇的激光間質(zhì)熱療（LITT）治療方面尤為擅長(zhǎng)，Rutka教授及其帶領(lǐng)的SickKids小兒神經(jīng)外科手術(shù)團(tuán)隊(duì)，對(duì)兒童癲癇的外科手術(shù)治療LITT等方面積累了諸多經(jīng)驗(yàn)，發(fā)表了許多著作。他曾擔(dān)任國(guó)際神經(jīng)外科學(xué)院主席、美國(guó)神經(jīng)外科學(xué)院主席、美國(guó)神經(jīng)外科醫(yī)師協(xié)會(huì)主席。憑著其在神經(jīng)外科領(lǐng)域的貢獻(xiàn)，他曾獲得2016年“加拿大勛章”、2006年“國(guó)際微笑勛章”，2019年他還被美國(guó)神經(jīng)外科醫(yī)師協(xié)會(huì)（AANS）授予“庫欣勛章”（Cushing Medal）。

　　DIPG臨床表現(xiàn)和診斷

　　DIPG患者可表現(xiàn)為多種神經(jīng)系統(tǒng)癥狀，這也取決于腫瘤的生長(zhǎng)位置。超過50%的患者有顱神經(jīng)麻痹（面部不對(duì)稱和復(fù)視等），長(zhǎng)束征（反射亢進(jìn)、上行巴賓斯基征）和小腦體征（共濟(jì)失調(diào)、辨距障礙）存在。這三個(gè)經(jīng)常出現(xiàn)的臨床特征被稱為“經(jīng)典三聯(lián)征”，應(yīng)引起對(duì)該診斷的臨床懷疑，促使適當(dāng)?shù)脑\斷成像。

　　鑒于DIPG進(jìn)展迅速，兒童通常會(huì)在一個(gè)月或更短時(shí)間內(nèi)突發(fā)癥狀，應(yīng)引起臨床注意。顱神經(jīng)VI和VII較常受影響和特定的功能障礙是DIPG的重要特征。此外，雖然在診斷時(shí)不到10%的患者中觀察到顱內(nèi)壓升高的梗阻性腦積水，這種情況通常出現(xiàn)在DIPG終末期。

　　磁共振成像(MRI)是DIPG診斷的選擇方式，有時(shí)也可以使用計(jì)算機(jī)斷層掃描(CT)。對(duì)于這些腫瘤的浸潤(rùn)性質(zhì)，DIPG顯示T1低信號(hào)，邊界不清，T2加權(quán)圖像上的高信號(hào)——通常沒有對(duì)比度增強(qiáng)（圖1）。做增強(qiáng)掃描可能對(duì)確認(rèn)診斷或排除其他病變有價(jià)值。在影像學(xué)上，腫瘤重要位于腦橋的中心，并且在出現(xiàn)時(shí)可以占據(jù)其軸向直徑的50%以上，通常包繞基底動(dòng)脈。雖然DIPG沿纖維束浸潤(rùn)性和彌漫性生長(zhǎng)鄰近的位置，如丘腦和小腦，它們很少轉(zhuǎn)移到遠(yuǎn)處。

圖1：T2加權(quán)矢狀面（DIPG）兒童腦部MRI

　　隨著分子診斷學(xué)在DIPG中的作用越來越大，腦干活檢有助于推動(dòng)該領(lǐng)域向前發(fā)展。多項(xiàng)研究表明，活檢可以順利地進(jìn)行并且許多中心已經(jīng)開始使用立體定向活檢作為標(biāo)準(zhǔn)做法，努力加強(qiáng)診斷和支持基礎(chǔ)科學(xué)研究，并應(yīng)用于組織學(xué)和分子數(shù)據(jù)的臨床試驗(yàn)。

　　Rutka教授所在的加拿大SickKids兒童醫(yī)院也是這種診斷方法的倡導(dǎo)者，它可以合適獲取腫瘤組織，從而深入了解這種異質(zhì)性疾病的分子亞型，進(jìn)而為醫(yī)生進(jìn)行兒童DIPG診斷、治療提供重要參考。

　　鑒別診斷考慮包括非惡性腦干實(shí)體瘤，包括低級(jí)別膠質(zhì)瘤、原始神經(jīng)外胚層腫瘤(PNET)、血管畸形、腦炎實(shí)質(zhì)病變、囊腫和脫髓鞘疾病。當(dāng)通過活組織檢查獲得組織時(shí)，可以通過組織學(xué)檢查，輔以分子檢測(cè)來確診。顯微鏡下，DIPG通常顯示高級(jí)別星形細(xì)胞組織學(xué)，發(fā)現(xiàn)有絲分裂增加活性、微血管增殖或壞死（圖2）。

圖2：DIPG組織學(xué)病理圖

　　除了典型的膠質(zhì)瘤免疫組化組，如GFAP，ATRX、p53、神經(jīng)微絲蛋白、ki-67免疫染色、靶向抗體H3K27M、BRAF-V600E和IDH1-R132H的抗體可以應(yīng)用（圖2 b和c），各種分子病理學(xué)方法，包括新一代測(cè)序和DNA微陣列用于分子水平上確認(rèn)是否存在H3突變和根據(jù)其預(yù)后確定受影響的組蛋白同種型差異。雖然治療相關(guān)的突變例如BRAF-V600E在DIPG腫瘤中少見，通常會(huì)為了靶向治療（如達(dá)拉菲尼或維莫菲尼）的可行性而試圖進(jìn)行上述分子基因評(píng)估。

　　分子特征和亞群

　　DIPGs可以細(xì)分為3個(gè)不同的分子亞群：H3K27M、MYCN和靜默型。先前的研究表明，雖然DIPG與幕上高級(jí)別膠質(zhì)瘤有相似之處，它仍然是一個(gè)具有獨(dú)特基因和分子改變的獨(dú)特實(shí)體。例如，近80%的DIPG存在H3組蛋白突變，而只有35%的兒童非腦干高級(jí)別膠質(zhì)瘤具有H3突變。

　　盡管在DIPG中已經(jīng)確定具有多種標(biāo)志性突變的疾病，但應(yīng)該注意的是腫瘤內(nèi)和腫瘤間的異質(zhì)性已被記錄在此疾病。大多數(shù)DIPG中都存在組蛋白突變，并且這些突變的識(shí)別導(dǎo)致了我們的重點(diǎn)研究和臨床治療的模式轉(zhuǎn)變。組蛋白突變H3K27M導(dǎo)致在H3.1和H3.3亞型中分別由基因HIST1H3B和H3F3A編碼的賴氨酸被蛋氨酸替代。這種突變通過控制PRC2導(dǎo)致組蛋白三級(jí)甲等基化的喪失，產(chǎn)生表觀基因沉默。然而，盡管使用活體小鼠模型進(jìn)行了廣泛的建模研究，H3K27M在腫瘤起始中的確切作用仍然難以捉摸。

　　H3.1和H3.3中的組蛋白突變存在細(xì)微差別，是對(duì)于生存、亞型和臨床結(jié)果而言。H3.1組蛋白突變往往與略微提高生存率并減少轉(zhuǎn)移有關(guān)?？傮w而言，與其他H3野生型相比，無論亞型如何，H3K27M與較差的預(yù)后結(jié)果相關(guān)。已在大約30%的DIPG腫瘤中發(fā)現(xiàn)ACVR1突變。之前的研究表明ACVR1突變聯(lián)合其他分子突變促進(jìn)腫瘤的早期進(jìn)展，并在治療靶點(diǎn)上顯示了希望。TP53突變?cè)诖蠹s22-40%的DIPG中發(fā)現(xiàn)，常與PDGFR擴(kuò)增同時(shí)發(fā)生。TP53突變聯(lián)合H3.3K27M和典型的PPM1D突變已被證明通過影響表觀遺傳調(diào)控來使腫瘤細(xì)胞逃避細(xì)胞死亡和衰老。

　　PDGFRA是較常見的擴(kuò)增，存在于大約三分之一的高級(jí)膠質(zhì)瘤中，并與RTK-RAS-PI3K-Akt信號(hào)傳導(dǎo)通路有關(guān)。PDGFRA通過在各種磷酸酪氨酸結(jié)構(gòu)域中的磷酸化作用引起PI3K和MAPK信號(hào)通路的激活。PDGFRA擴(kuò)增與組蛋白H3.3突變共分離，并且無論組織學(xué)分型如何，腫瘤在臨床上都具有侵襲性特點(diǎn)。除了PDGFRA，PIK3R1和PIK3CA也是PI3K通路的驅(qū)動(dòng)因素，并已被認(rèn)為會(huì)促進(jìn)DIPG的侵襲性表型的作用。這些突變被描述為在H3.3K27M中的必要搭檔并在DIPG的克隆群體中報(bào)道。然后，MYC和MYCN突變存在于DIPG中并發(fā)揮增強(qiáng)基因組范圍內(nèi)基因表達(dá)的轉(zhuǎn)錄調(diào)節(jié)因子的作用。進(jìn)一步研究顯示，這種疾病的基因組組觀和生物學(xué)基礎(chǔ)對(duì)更好地定義重要的致癌驅(qū)動(dòng)因素或通路和隨后的可執(zhí)行的靶點(diǎn)而言是明智的。

表1：DIPG臨床病理特征總結(jié)

　　DIPG治療標(biāo)準(zhǔn)

　　目前DIPG的治療標(biāo)準(zhǔn)包括：輻射劑量為54-59Gy的單獨(dú)標(biāo)準(zhǔn)分次放療，因?yàn)槿魏斡幸饬x的手術(shù)切除機(jī)會(huì)都受DIPG原發(fā)主要部位的限制。此外，許多治療方案，包括單藥療法和聯(lián)合化療迄今為止沒有產(chǎn)生實(shí)質(zhì)性的優(yōu)勢(shì)。然而，免疫療法領(lǐng)域的進(jìn)展已經(jīng)確定抗GD2嵌合抗原受體(CAR)T細(xì)胞療法的可行性，這可能會(huì)有潛在的療效。這些有限的選擇強(qiáng)調(diào)對(duì)新的治療方法的需求。在此，我們介紹了D IPG治療的可行性目標(biāo)和合適治療中常見的問題。

　　DIPG中的多種致癌驅(qū)動(dòng)因素和體細(xì)胞突變導(dǎo)致腫瘤快速形成和較差的預(yù)后。正如我們之前提到的，較常見的突變包括組蛋白13的27位上賴氨酸替代蛋氨酸，是組蛋白3.1和3.3，這些都通過野生型相對(duì)物與較差的預(yù)后有關(guān)。DIPG傾向于在H3K27M中發(fā)生體細(xì)胞突變和/或H3K27三級(jí)甲等基的整體丟失；這同樣被認(rèn)為此病致癌因素之一。H3K27M的存在導(dǎo)致各種下游染色質(zhì)重塑級(jí)聯(lián)，表觀遺傳沉默以及各種基因和通路的激活。因此，明確這些突變及發(fā)現(xiàn)隨后的次級(jí)突變開啟了通向可治療靶點(diǎn)之門，例如：組蛋白脫乙酰酶(HDAC)和去甲基化酶控制劑——其中一些顯示出有希望的結(jié)果。研究還發(fā)現(xiàn)在臨床前模型中，通過溴區(qū)蛋白的激活來靶向轉(zhuǎn)錄調(diào)節(jié)因子是合適的。雖然很多DIPG隨著組蛋白突變發(fā)生，許多可靶向定位的次級(jí)突變也已被確定在腫瘤發(fā)生中發(fā)揮作用。

　　以前，關(guān)于DIPG研究和靶點(diǎn)識(shí)別的較常見問題之一是缺乏可獲得的腫瘤組織。然而，隨著尸體解剖組織和活檢的增加，目前可以順利地、可重復(fù)地進(jìn)行幾項(xiàng)分子研究。因此，許多有希望的治療靶點(diǎn)已被明確并且?guī)追N藥物已在臨床前期試驗(yàn)中顯示合適。然而，由于缺乏通過完整的血腦屏障(BBB)的合適藥物輸送，臨床應(yīng)用與藥物研發(fā)之間仍存在相當(dāng)大的障礙。這或許可以解釋為什么在其他神經(jīng)膠質(zhì)瘤中顯示出療效的藥物在DIPG中失敗。經(jīng)過結(jié)構(gòu)上的改變或物理損害BBB來好轉(zhuǎn)藥物輸送將會(huì)成為對(duì)可以轉(zhuǎn)化為臨床的新療法至關(guān)重要的一環(huán)。

　　然后，腫瘤微環(huán)境是決定治療（是免疫治療）時(shí)要考慮的腫瘤的重要組成部分。近期的研究有結(jié)論是DIPGs具有非炎癥性腫瘤微環(huán)境。然而，關(guān)于DIPG腫瘤是否含有腫瘤相關(guān)巨噬細(xì)胞，由于結(jié)果存在矛盾，尚未得到充分研究。這些結(jié)果表明DIPGs沒有增加巨噬細(xì)胞浸潤(rùn)或DIPGs增加巨噬細(xì)胞浸潤(rùn)但不分泌炎性細(xì)胞因子。也就是說，大多數(shù)研究表明，DIPG中沒有T細(xì)胞浸潤(rùn)，因此免疫治療方法應(yīng)側(cè)重于將免疫細(xì)胞募集至腫瘤中而發(fā)揮治療效果。

　　DIPG新的治療途徑

　　DIPG有多種對(duì)未來有希望的治療途徑。這些包括靶向療法、基因療法和免疫療法。在這里，我們簡(jiǎn)要描述這些治療方式，并突出它們的現(xiàn)狀及臨床意義。

　　自從DIPG靶向治療的發(fā)展以來，已啟動(dòng)約250項(xiàng)臨床試驗(yàn)對(duì)抗疾病中的不同生物學(xué)途徑。較常擴(kuò)增的基因之一是PDGFRA，它存在于10%的DIPG中。因此，PDGFRA是DIPG治療中有針對(duì)性的基因之一。然而，靶向PDGFRA的藥物如伊馬替尼和達(dá)沙替尼在臨床實(shí)驗(yàn)中表現(xiàn)出相當(dāng)差的抗腫瘤作用。DIPG中靶向的另一個(gè)基因是EGFR，這也已被證明在小兒腦腫瘤中過度表達(dá)?？?EGFR的臨床試驗(yàn)包括尼妥珠單抗、吉非替尼和厄洛替尼在DIPG患者的小型子集中顯示的效果。其他試驗(yàn)有使用PARP1控制劑（奧拉帕尼、尼拉帕尼、維利帕尼），CDK4/CDK6控制劑(PD-0332991)、WEE1激酶控制劑（MK1775）和血管生成控制劑（貝伐單抗）。盡管經(jīng)過各種臨床試驗(yàn)嘗試，這些都沒有在DIPG顯示出顯著的功效。這些臨床試驗(yàn)中的限速步驟之一是關(guān)于這些藥物是否穿過BBB的研究仍有許多未解之謎。

　　近期，大量證據(jù)表明表觀遺傳改變合并基因突變是腫瘤發(fā)生的原因。使用JMJD3控制劑的研究如帕比司他和GSK-4等分別靶向組蛋白去乙?；负腿ゼ谆?，顯示出有希望的結(jié)果，目前已經(jīng)進(jìn)入作為單一和聯(lián)合藥物的臨床試驗(yàn)（圖3a和b)。H3K27me3水平降低導(dǎo)致了針對(duì)染色質(zhì)重塑的獨(dú)特策略。zeste同源物2(EZH2)的增強(qiáng)子是一種H3K27-甲基化酶并被發(fā)現(xiàn)在DIPG的H3K27M突變體中顯示高表達(dá)。然而，用EZH2控制劑的治療方案EPZ6438在GBM和DIPG細(xì)胞系中幾乎沒有結(jié)果。相比之下，tazemetosta（他澤司他）（圖3c）也是一種EZH2控制劑，產(chǎn)生了明顯更好的結(jié)果，盡管這可能是由于樣本選擇偏差。

圖3：兒科DIPG的藥物靶點(diǎn)和治療。DIPG的特征在于組蛋白H3中發(fā)生的K27M突變

　　另一方面，研究還針對(duì)負(fù)責(zé)H3K27去甲基化的酶，如JMJD3。BET家族蛋白等轉(zhuǎn)錄調(diào)節(jié)因子也被研究作為腦腫瘤治療的靶點(diǎn)。已發(fā)現(xiàn)JQ1是一種組蛋白結(jié)合控制劑，可與溴結(jié)構(gòu)域結(jié)合并取代BRD4融合癌基因蛋白隨后導(dǎo)致細(xì)胞周期停滯和細(xì)胞凋亡（圖4a）。此外，干擾轉(zhuǎn)錄的替代方法也已合適，例如用THZ1控制CDK7（圖4b）。除了這些分子靶點(diǎn)，其他幾個(gè)二次突變尚未被作為可行的治療進(jìn)行研究（表2）。

圖4：DIPG中可靶向的轉(zhuǎn)錄依賴性

表2：兒科DIPG中潛在的可靶向二次突變

　　新的證據(jù)已將表觀遺傳學(xué)和代謝組學(xué)與可塑性和腦腫瘤的瘤內(nèi)異質(zhì)性聯(lián)系起來。特別是在DIPG中，近期研究發(fā)現(xiàn)代謝重編程促進(jìn)H3.3K27M DIPG的發(fā)病機(jī)制，主要通過利用α-酮戊二酸來維持低H3K27me3的優(yōu)先表觀遺傳狀態(tài)。此外，他們還表明H3.3K27M細(xì)胞在使用葡萄糖或谷氨酰胺來調(diào)節(jié)總體H3K27me3時(shí)依賴一種或兩種途徑顯示出瘤內(nèi)異質(zhì)性。結(jié)果，總體H3K27me3的代謝調(diào)節(jié)導(dǎo)致對(duì)谷氨酸脫氫酶、己糖激酶2和野生型異檸檬酸脫氫酶1(IDH1)的異質(zhì)依賴性，這些可能是具有治療作用的靶點(diǎn)。利用DIPG中的這些代謝和表觀遺傳易損性應(yīng)該是對(duì)未來治療策略的優(yōu)先級(jí)環(huán)節(jié)。

　　免疫療法正在迅速確立自己在癌癥治療中的支柱地位，近期的研究表明了它在腦腫瘤中的潛能。特別是，一個(gè)抗GD2 CAR-T研究已在DIPG活體模型中表現(xiàn)出樂觀的結(jié)果。然而，值得提出的是，這些GD2 CAR的使用導(dǎo)致了腦積水，這在一部分動(dòng)物試驗(yàn)中是致命的，這被認(rèn)為是由于腫瘤在腦脊液通路的神經(jīng)解剖位置而引起。鑒于這些挑戰(zhàn)，明確應(yīng)用免疫療法的新策略的適應(yīng)癥，將會(huì)要求建議把這些有希望的治療方案推進(jìn)臨床試驗(yàn)。

　　結(jié)論

　　復(fù)雜的分子發(fā)病機(jī)制、嚴(yán)密的血腦BBB調(diào)控和不同的位置促成了目前DIPG的預(yù)后差。放射治療仍然是主要的治療方法。然而，隨著對(duì)DIPG分子基因?qū)W的認(rèn)識(shí)不斷加深，將有越來越多的有希望的臨床前研究和新技術(shù)來克服透過血腦屏障合適輸送藥物的局限性，我們有理由相信DIPG未來的治療選擇將越來越多、療效越來越好。

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