儿童髓母细胞瘤分子分型与预后关系的研究进展

儿童髓母细胞瘤分子分型与预后关系的研究进展【摘要】髓母细胞瘤（medulloblastoma，MB）是一种高度恶性的原发性中枢神经系统肿瘤，好发于儿童，占儿童中枢神经系统肿瘤的15%~25%。MB多发生于后颅窝小脑蚓部及第四脑室部位。近年来，随着分子病理学和表观遗传学研究的深入，DNA甲基化图谱已成为髓母细胞瘤分子分型诊断的金标准。基于分子分型的诊断体系能够更准确地预测患者预后，并为临床危险分层及个体化治疗策略的制定提供重要依据。该文结合现有临床研究数据，对MB各主要分子亚型的分子生物学特征、临床表现及预后危险分层的研究进展进行综述，旨在为儿童MB的精准诊断与治疗提供参考。【关键词】儿童；髓母细胞瘤；分子分型；DNA甲基化；预后髓母细胞瘤（medulloblastoma，MB）是一种高度恶性的原发性中枢神经系统肿瘤，其分子分型的特征与预后密切相关。基于分子分型的精准危险分层和治疗策略优化，已成为当前MB研究的重要方向。2021年世界卫生组织（WorldHealthOrganization，WHO）明确提出以DNA甲基化谱为核心的分子分型体系，该分子分型体系能提供更精准的诊断、治疗决策及预后评估。本综述旨在总结儿童MB各主要分子亚型的分子生物学特征、临床表现及预后危险分层。1流行病学特征髓母细胞瘤是较为常见的儿童中枢神经系统肿瘤，占所有儿童原发中枢神经系统肿瘤的15%~25%，同时占儿童后颅窝恶性肿瘤的30%~40%［1-2］。随着医学影像学、分子诊断及检验技术的发展，近年来其检出率呈不断上升趋势。男性发病率普遍高于女性，约为女性的1.7倍［3-4］。该病可发生于各年龄段，约70%的病例确诊于15岁之内，确诊的高峰为6~8岁［5］。临床上通常采用手术切除联合放化疗为基础的综合治疗策略［6］。MB患者的5年总生存（overallsurvival，OS）率已提高至70%~80%［7］，但该肿瘤仍然存在侵袭性强、播散性广及复发率高的特点。约30%的患者在诊断时早已发生转移，部分患儿在治疗过程中可出现不同程度的疾病进展［8-9］。此外，传统治疗模式常导致患儿出现不同程度的神经认知功能障碍、内分泌及生长发育异常，影响患儿长期的生存质量。基于分子分型的精准危险分层和治疗策略优化，可提供精准的诊断、治疗决策及预后评估，已成为当前MB研究的重要方向。2MB的临床表现儿童MB多发生于后颅窝部位，常位于后颅窝中线，以小脑蚓部及第四脑室最为常见。临床表现主要与肿瘤位置、脑脊液循环受阻所致高颅压及小脑功能受损等密切相关［10］。由于肿瘤的快速生长阻碍了正常的脑脊液循环，多数患儿以颅内压增高表现起病，其中头痛最为常见，部分患儿可伴喷射性呕吐、视盘水肿等表现。肿瘤多位于小脑中线结构，侵及或压迫小脑蚓部，可导致共济失调、步态不稳、辨距不良等小脑功能障碍表现。当肿瘤阻塞第四脑室或脑脊液循环通路时，可继发梗阻性脑积水，进一步加重颅内压升高。婴幼儿前囟和颅缝尚未闭合，临床表现常不典型，可表现为头围进行性增大、烦躁不安或进食减少、前囟膨隆、颅缝分离，易导致早期诊断困难。部分患儿可因肿瘤生长迅速或继发脑干受压，出现呼吸循环功能障碍，严重者可危及生命。MB具有沿脑脊液播散的特点，因此远处转移以中枢神经系统内的播散最为常见，少数病例也可发生骨转移或淋巴结转移，肺脏及肝脏转移较为罕见［11］。早期识别其临床症状并进行影像学及分子分型评估，对于改善患儿预后、提高生存质量、降低病死率具有重要意义。3MB的分子分型2021年WHO发布的第五版《中枢神经系统肿瘤分类》（简称WHOCNS5）在既往的基础上进一步整合了MB相关的组织学与分子生物学特征，明确提出了以DNA甲基化谱为核心的分子分型体系，根据WHOCNS5，MB可被划分为WNT激活型、SHH激活且TP53野生型、SHH激活且TP53突变型及非WNT/非SHH型四个主要分子亚组［12-13］。该体系保留了既往传统的四种组织学类型（经典型、促纤维增生/结节型、广泛结节型和大细胞/间变型），同时强调了分子分型在预后评估中的核心地位。在此基础上，结合DNA甲基化谱及转录组学分析，可进一步细分为多个分子亚型，包括WNT亚型、4个SHH亚型以及8个非WNT/非SHH亚型。其中不同的分子亚型在发病年龄、发生部位、分子驱动机制、肿瘤转移模式及预后方面均存在显著差异［14-15］。该分层体系不仅有利于加深对MB异质性的深入理解，也为临床实践中实施MB的风险分层治疗和探索MB的靶向方案治疗策略奠定了基础。4MB各分子亚型的特征与预后4.1WNT激活型MBWNT激活型MB在整体的分子亚型中属于最少见类型，占散发性MB的10%左右［16］。据既往研究报道，推测其起源于胚胎期下菱形唇区域的祖细胞［17］。在儿童和成人中均可发生，青少年多见，婴幼儿的发生率较低，性别差异不明显，发生部位多位于第四脑室周围。其核心分子特征为WNT信号通路异常激活，最常见的驱动事件为体细胞CTNNB1突变，少数病例与种系或体细胞APC基因的突变相关［4］。在组织学上，WNT激活型MB多表现为经典型，极少部分为大细胞/间变型，肿瘤细胞形态较为单一，核质比高，有丝分裂象活跃。WNT肿瘤其特征是WNT信号通路的激活，通常由CTNNB1外显子3激活突变引起，导致β-连环蛋白在细胞核中积累，并激活TCF/LEF转录复合体［18］。免疫组织化学中β-连环蛋白核表达常作为该亚型的重要诊断依据，部分研究提示LEF-1的弥漫阳性表达可作为辅助标志物。Clifford等［19］用相似性网络融合的方法进一步鉴别出WNT-α和WNT-β两个子亚型：WNT-α主要分布在儿童群体中，WNT-β主要分布在青少年及成年人群体中［20］。DNA甲基化谱被认为是目前确定WNT激活型及其亚型（如WNT-α和WNT-β）的金标准方法。从临床特征来看，WNT激活型MB在确诊时发生脑脊液播散的比例极低，对放疗和化疗高度敏感，治疗反应良好。多项研究显示，该亚型患儿的长期生存率显著优于其他分子亚型，5年OS率>95%。β-连环蛋白被证实可以作为良好预后的标志物。有研究提出WNT型预后较好可能与突变体中β-连环蛋白驱动的旁分泌信号有关，该旁分泌信号可诱导肿瘤形成异常的开窗式脉管系统，从而导致化疗药物在肿瘤病灶内的积累浓度升高［21］，儿童患者5年和10年OS率可达90%~95%。尽管部分病例可检测到TP53突变，但与SHH亚型不同，TP53突变在WNT激活型中并未显示出明确的不良预后意义。因此，WNT激活型MB通常被归类为低危人群，是目前探索降阶治疗策略的重点对象。4.2SHH激活型MBSHH激活型MB起源于小脑原始神经外胚层的颗粒神经元前体细胞（granuleneuronprecursors，GNPs），GNPs继续向内颗粒层迁移并分化为成熟的颗粒神经元。当SHH信号通路异常激活时导致GNPs持续增殖，最终可发展为SHH激活型MB。该分子亚型在整体MB中约占30%，发病年龄可呈明显的双峰分布，主要见于婴幼儿和成人，性别差异不显著［22］。SHH信号通路的异常激活与该亚型的发生关系密切，该分子驱动的机制主要包括PTCH1、SUFU、SMO等基因的体细胞或胚系突变，当SHH与受体PTCH1结合后，SMO失去了PTCH1的抑制，SHH通路处于持续异常激活状态，导致下游GLI1等靶基因的异常高表达，从而诱导细胞过度增殖形成肿瘤，部分病例可伴MYCN、GLI2等基因的扩增［23］。根据TP53基因的功能与作用机制进行区分，SHH激活型MB可进一步分为TP53突变型及TP53野生型。在临床表现和预后方面，两者之间存在显著的差异。TP53突变型多见于儿童，常伴随MYCN或GLI2基因的扩增及复杂染色体的变异，是SHH组中最主要的不良预后相关因素，相较之下，TP53野生型患者的预后相对较好。基于DNA甲基化谱和转录组分析，SHH激活型MB可进一步细分为SHH-α、SHH-β、SHH-γ和SHH-δ四个亚型［24］。SHH-α多发生于3~16岁，常伴TP53突变、MYCN和GLI2扩增，预后最差；SHH-β和SHH-γ主要见于3岁以下婴幼儿，其中，SHH-β多伴有肿瘤转移，患儿的OS率较低，SHH-γ若呈广泛结节型，预后相对较好；SHH-δ主要发生于成人，常伴TERT启动子突变，整体预后较为良好。SHH激活型MB的预后具有高度的异质性。初次诊断时，该类型MB患儿脑脊液播散及转移相对少见，但一旦发生转移，往往提示不良结局。然而，随着对SHH通路分子机制的最新认识与深入研究，通过抑制SMO的活性来阻断SHH信号通路下游靶基因的表达，针对SHH信号通路的靶向治疗药物已不断进入临床研究阶段，为MB患儿提供了新的治疗方法。4.3非WNT/非SHH型MB非WNT/非SHH型MB主要包括Group3型和Group4型，是儿童MB中最常见的分子类型，约占全部病例的60%，在分子特征、临床行为及预后方面具有显著异质性。4.3.1Group3型Group3型MB约占全部病例的30%，多见于婴幼儿和儿童，男性明显多于女性［13］。该亚型被认为是侵袭性最强的MB类型，具有较高的脑脊液播散率和较低的长期生存率。其分子特征以MYC扩增最为典型，常伴GFI1或GFI1B激活、OTX2扩增等异常［25］。Group3型包括3种不同的子亚型：Group3α常见于婴儿，并且常常诊断时已经转移；Group3β组可发现GFI1家族癌基因的高频激活和OTX2扩增；Group3γ常发生转移，并且经常表现出MYC扩增，预后最差［20］。在组织学上，Group3型多表现为经典型或大细胞/间变型。既往多项研究显示，伴有MYC扩增的Group3型患儿具有最差的预后结局，即使通过接受强化手术及全脑全脊髓放疗及后续的强化化疗方式，生存率仍显著低于其他分子亚型患儿。4.3.2Group4型Group4型MB是最常见的分子亚型，约占全部病例的40%，好发于儿童和青少年，其中男性多于女性，男女性别比约2∶1。其分子特征较为复杂，常见染色体异常包括7号和17q染色体异常以及8号和11号染色体缺失。推定的驱动事件包括PRDM6、GFI1和GFI1B的异常激活，部分病例伴MYCN或CDK6扩增［26］。Group4型MB分为Group4α、Group4β和Group4γ三个子亚型。Group4α富含MYCN的扩增，伴染色体8p的缺失和7q的扩增；Group4β中SNCAIP扩增明显，伴随着广泛存在的i17q；Group3γ富含CDK6的扩增增加。虽然该亚型经常发生转移，但总体生存结果与SHH型MB相近，介于WNT型MB和Group3型MB之间，复发往往发生较晚。Group4型MB的整体预后中等，但内部异质性较大。部分研究将其进一步分为高危和低危亚群，其中伴特定分子改变的患儿预后较差。总之，相比较而言，Group4型患者的5年OS率为70%~80%，明显优于Group3型，低于WNT激活型和部分SHH亚型。5分子分型指导下的危险分层与临床治疗策略传统MB的危险分层主要基于患儿年龄、肿瘤范围、播散情况以及组织学类型等临床及病理因素。然而，基于分子分型的危险分层和治疗策略优化，能实现更加精准的风险评估和治疗决策［13］。5.1基于分子分型的危险分层体系综合分子分型、临床特征及分子遗传学异常，目前普遍将MB患者划分为低危、中危和高危三大类［27］。低危组主要包括WNT激活型MB患者。该分子亚型的肿瘤生物学行为相对惰性，确诊时发生转移的比例极低，对放化疗高度敏感，长期的OS率显著高于其他分子亚型。对于低危患者，近年来的研究重点在于探索降低化疗强度的治疗策略，从而改善患儿的长期生存质量。中危组主要包括SHH激活且TP53野生型MB，以及部分Group4型患者。该类患者的预后具有相对异质性，受年龄、亚型及伴随分子异常的影响相对较大，基于分子分型的危险分层有利于中危组进一步细化风险评估。部分患者有望通过进一步精细分层实现个体化治疗［28］。高危组主要包括SHH激活且TP53突变型MB以及伴MYC扩增的Group3型患者。这类肿瘤侵袭性强，易发生转移，复发率高，是目前预后最差的人群。高危组患者通常需要接受强化治疗方案，并优先纳入新型靶向治疗或临床试验［29］。对于高危患者，分子分型为强化治疗和新型治疗方法的应用提供了相关依据。5.2基于分子分型的相关新型治疗基于分子分型的诊断体系能够更准确地预测患者预后，为临床危险分层及个体化治疗策略的制定提供重要依据。相关的靶向治疗、免疫疗法及造血干细胞移植等方法均在MB治疗中取得进展。研究显示，低氧诱导因子1α（hypoxia-induciblefactor1α，HIF-1α）靶向干预、ARID1B基因表达调控、白细胞活化黏附分子靶向等为WNT型MB治疗带来希望。SHH信号通路中Smoothened蛋白抑制剂索尼吉布和维莫德吉可能是复发SHH型患儿的治疗选择［30］。对于SHH型MB，可通过抑制ATP结合盒转运蛋白C4和调控主要组织相容性复合体Ⅰ的表达来进行干预；BET溴结构域抑制剂、组蛋白去乙酰化酶1抑制剂等可抑制Group3型MB细胞的进展。对复发Group4型肿瘤的研究发现CDK6基因扩增可用于靶向治疗［31］，SHH通路中索尼吉布、维莫德吉、替吡法尼等药物处于临床试验阶段［32］。目前多项着重于研究SHH通路相关靶向药的试验正在进行，可能在SHH型MB治疗方面产生重大突破。基于分子分型的相关靶向治疗将更加成熟［33］。关于免疫疗法，纳武利尤单抗及伊匹木单抗延长了MB复发患儿的生存时间，改善了患儿的预后。此外，研究表明自体造血干细胞移植也能提高MB患儿生存率和生存质量。基于分子分型的诊断体系对于识别患有侵袭性疾病、预后不良风险较高的患儿，并将其纳入利用先进分子诊断技术和合理靶向实验性治疗方法的临床试验，起着重要作用。5.3分子分型在临床应用中的局限性尽管分子分型在MB诊疗中展现出重要价值，但其在临床实践中的推广仍面临一定挑战。DNA甲基化检测作为分子分型的金标准，存在检测成本高、技术要求高、推及范围窄及可及性有限等问题。此外，不同研究之间分型体系和亚型命名尚未完全统一，也在一定程度上影响了不同研究结果的临床推广。因此，如何在保证分型准确性的同时，提高检测的可及性，并进一步整合临床、病理及多组学信息，仍是未来研究需要重点解决的问题。6小结与展望MB是一种好发于儿童的高度恶性的原发性中枢神经系统肿瘤，具有高度的生物学异质性。随着分子生物学和表观遗传学研究的深入，尤其是DNA甲基化谱技术的广泛应用，MB的分子分型体系不断完善。通过分子分型与临床特征、影像学表现及治疗反应相结合，将有助于实现个体化治疗，有望在提高患儿生存率的同时，改善其长期生存质量。参考文献[1]GorelyshevS，MedvedevaO，MazerkinaN，etal.Medulloblastomasinpediatricandadults［J］.AdvExpMedBiol，2023，1405：117-152.DOI：10.1007/978-3-031-23705-8_5.[2]OstromQT，CioffiG，WaiteK，etal.CBTRUSstatisticalreport：primarybrainandothercentralnervoussystemtumorsdiagnosedintheUnitedStatesin2014-2018［J］.NeuroOncol，2021，23（12Suppl2）：iii1-iii105.DOI：10.1093/neuonc/noab200.[3]CohenKJ，MunjaparaV，AguileraD，etal.ApilotstudyomittingradiationinthetreatmentofchildrenwithnewlydiagnosedWNT-activatedmedulloblastoma［J］.ClinCancerRes，2023，29：5031-5037.DOI：10.1158/1078-0432.CCR-23-0348.[4]JuraschkaK，TaylorMD.Medulloblastomaintheageofmolecularsubgroups：areview［J］.JNeurosurgPediatr，2019，24（4）：353-363.DOI：10.3171/2019.5.PEDS18381.[5]BeckerC，GrafN，GrabowD，etal.EarlydeathsfromchildhoodcancerinGermany1980-2016［J］.CancerEpidemiol，2020，65：101669.DOI：10.1016/j.canep.2020.101669.[6]HovestadtV，AyraultO，SwartlingFJ，etal.Medulloblastomicsrevisited：biologicalandclinicalinsightsfromthousandsofpatients［J］.NatRevCancer，2020，20（1）：42-56.DOI：10.1038/s41568-019-0223-8.[7]MynarekM，vonHoffK，PietschT，etal.Nonmetastaticmedulloblastomaofearlychildhood：resultsfromtheprospectiveclinicaltrialHIT-2000andanextendedvalidationcohort［J］.JClinOncol，2020，38（18）：2028-2040.DOI：10.1200/JCO.19.03057.[8]GaabC，AdolphJE，TippeltS，etal.Localandsystemictherapyofrecurrentmedulloblastomasinchildrenandadolescents：resultsoftheP-HIT-REZ2005study［J］.Cancers（Basel），2022，14（3）：471.DOI：10.3390/cancers14030471.[9]KumarR，SmithKS，DengM，etal.Clinicaloutcomesandpatient-matchedmolecularcompositionofrelapsedmedulloblastoma［J］.JClinOncol，2021，39（7）：807-821.DOI：10.1200/JCO.20.01359.[10]QuinlanA，RizzoloD.Understandingmedulloblastoma［J］.JAAPA，2017，30（10）：30-36.DOI：10.1097/01.JAA.0000524717.71084.50.[11]JacksonK，PackerRJ.Recentadvancesinpediatricmedulloblastoma［J］.CurrNeurolNeurosciRep，2023，23（12）：841-848.DOI：10.1007/s11910-023-01316-9.[12]于圣平，明浩朗，任炳成，等.世界卫生组织中枢神经系统肿瘤分类第一版至第四版修订版提要［J］.中国现代神经疾病杂志，2021，21（9）：725-745.DOI：10.3969/j.issn.1672-6731.2021.09.003.[13]LouisDN，PerryA，WesselingP，etal.The2021WHOclassificationoftumorsofthecentralnervoussystem：asummary［J］.NeuroOncol，2021，23（8）：1231-1251.DOI：10.1093/neuonc/noab106.[14]WangJ，GarancherA，RamaswamyV，etal.Medulloblastoma：frommolecularsubgroupstomoleculartargetedtherapies［J］.AnnuRevNeurosci，2018，41：207-232.DOI：10.1146/annurev-neuro-070815-013838.[15]CohenAR.Braintumorsinchildren［J］.NEnglJMed，2022，386（20）：1922-1931.DOI：10.1056/NEJMra2116344.[16]中华人民共和国国家卫生健康委员会.儿童髓母细胞瘤诊疗规范（2021年版）［J］.全科医学临床与教育，2021，19（7）：581-584.DOI：10.13558/ki.issn1672-3686.2021.007.002.[17]LuQR，QianL，ZhouX.Developmentaloriginsandoncogenicpathwaysinmalignantbraintumors［J］.WileyInterdiscipRevDevBiol，2019，8（4）：e342.DOI：10.1002/wdev.342.[18]GoschzikT，MynarekM，DoernerE，etal.GeneticalterationsofTP53andOTX2indicateincreasedriskofrelapseinWNTmedulloblastomas［J］.ActaNeuropathol，2022，144（6）：1143-1156.DOI：10.1007/s00401-022-02505-5.[19]CliffordSC，LanneringB，SchwalbeEC，etal.Biomarker-drivenstratificationofdisease-riskinnon-metastaticmedulloblastoma：resultsfromthemulti-centerHIT-SIOP-PNET4clinicaltrial［J］.Oncotarget，2015，6（36）：38827-38839.DOI：10.18632/oncotarget.5149.[20]CavalliF，RemkeM，RampasekL，etal.Intertumoralheterogeneitywithinmedulloblastomasubgroups［J］.CancerCell，2017，31（6）：737-754.e6.DOI：10.1016/j.ccell.2017.05.005.[21]PhoenixTN，PatmoreDM，BoopS，etal.Medulloblastomagenotypedictatesbloodbrainbarrierphenotype［J］.CancerCell，2016，29（4）：508-522.DOI：10.1016/j.ccell.2016.03.002.[22]MenyhártO，GyőrffyB.Molecularstratifications，biomarkercandidatesandnewtherapeuticoptionsincurrentmedulloblastomatreatmentapproaches［J］.CancerMetastasisRev，2020，39（1）：211-233.DOI：10.1007/s10555-020-09854-1.[23]NorthcottPA，BuchhalterI，MorrissyAS，etal.Thewhole-genomelandscapeofmedulloblastomasubtypes［J］.Nature，2017，547（7663）：311-317.DOI：10.1038/nature22973.[24]CavalliF，RemkeM，RampasekL，etal.Intertumoralheterogeneitywithinmedulloblasto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