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胶质瘤MGMT启动子甲基化及其临床意义!

脑胶质瘤属常见的脑部原发性肿瘤,多发生在胚胎神经外胚层,涵盖范围广,组织类型复杂,小部分胶质瘤(小脑星形细胞瘤、乳头状瘤等)具有包膜,可行根治性外科切除,预后良好;而大部分胶
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  脑胶质瘤属常见的脑部原发性肿瘤,多发生在胚胎神经外胚层,涵盖范围广,组织类型复杂,小部分胶质瘤(小脑星形细胞瘤、乳头状瘤等)具有包膜,可行根治性外科切除,预后良好;而大部分胶质瘤(多形性胶质母细胞瘤)成浸润性生长,病灶边缘模糊,手术难以彻底清除,影响患者预后,复发率较高。对于恶性程度较高的胶质瘤患者,临床多采用手术联合放化疗,但是临床上如何明确诊断胶质瘤的恶性程度一直存在争议。一方面病理诊断存在主观性,另一方面某些高级别胶质瘤患者生存期会超出病理预知范围,而某些低级别患者则预后较差,单纯依靠病理诊断指导临床治疗和判断预后往往会出现较大的偏差。近几年随着基因组学和表现遗传学的深入发展,基因甲基化与肿瘤发生、发展的关系成为研究的热点。O6-甲基鸟瞟-DNA甲基转移酶(O6-methylguanine-DNA-methyltransferase,MGMT)是唯一且不可逆地将烧化基团飞甲基鸟瞟呤移除,促使鸟瞟呤复原,从而保护细胞免受烧化剂损伤的蛋白。因此MGMT基因甲基化不仅是脑胶质瘤重要的发病机制,同时也是个体化治疗的潜在靶点。

  什么是MGMT?

  MGMT是一种DNA修复酶,主要分布于细胞质中,对替莫唑胺损伤的DNA起修复的作用,来维持细胞中基因组的稳定性。MGMT启动子甲基化后会导致染色质结构改变,从而阻止转录因子结合,导致基因的沉默,从而失去了功能,也就是失去了对DNA的修复功能。

  MGMT启动子甲基化

  正常组织中,MGMT启动子区CpG位点一般处于非甲基化状态,随着肿瘤的发生,其启动子区出现了甲基化(MGMT甲基化在GBM中发生率20-45%;少突胶质细胞瘤中发生率60-80%;间变性星形细胞瘤40-50%)。若MGMT启动子甲基化,导致该基因沉默,同时该基因表达的蛋白量减少,压制了MGMT的活性,也就是说对DNA的修复作用降低了,因此使肿瘤细胞对TMZ等烷化剂更加敏感。

  MGMT启动子的甲基化状态是决定MGMT免疫组化上表达量的主要因素,因此在分子检测结果判读上,MGMT启动子甲基化阳性的患者,临床MGMT免疫组化的结果对应为阴性。

  MGMT启动子甲基化状态也是胶质瘤患者预后的独立预测因子,在胶质瘤母细胞中的统计数据显示,MGMT启动子甲基化阳性的患者的中位生存期长于MGMT启动子甲基化阴性的患者。

胶质瘤MGMT

胶质瘤MGMT

  MGMT启动子甲基化在不同类型胶质瘤中发生率

  MGMT启动子甲基化在少突胶质细胞瘤中发生率为60%-80%,在混合性少突星形细胞瘤发生率为60%-70%,在GBM发生率为20%-45%,在间变性星形细胞瘤中发生率为40%-50%,在毛细胞型星形细胞瘤发生率为20%-30%。

  在继发性GBM和低级别弥漫性胶质瘤中,MGMT启动子甲基化状态与IDH基因突变和lp/19q缺失的状态呈正相关。复发胶质瘤样本中MGMT启动子甲基化水平较第一次手术样本多有明显的增加,但胶质瘤患者的中位生存期只受初治胶质瘤中MGMT启动子甲基化状态的影响。在TCGA(癌症图谱研究网络)进行的一项大样本、多中心的原发性GBM研究中,存在MGMT甲基化的CBM患者放化疗后基因组发生了大量的突变,其中包括错配修复(MMR)基因突变,而MCMT蛋白无法修复突变。

  MGMT启动子甲基化检测的目的:

  1.   1、评估替莫唑胺对胶质瘤的敏感性,启动子甲基化阳性的患者对替莫唑胺敏感性高于甲基化阴性的患者。
  2.   2、启动子甲基化状态也是胶质瘤患者预后的独立预测因子。

  MGMT的检测方法有哪些?

  目前,应用比较多的MGMT甲基化检测的方法主要有(1)焦磷酸测序法、(2)甲基化敏感性高分辩率熔解曲线法、(3)MethyLight荧光PCR法、(4)甲基化特异性PCR法(MSP)等。比起其他技术,焦磷酸测序具有更好的重复性和敏感性,其中焦磷酸测序法和MSP法是MGMT甲基化实验室最佳推荐检测方法。

胶质瘤MGMT

  MGMT启动子甲基化与胶质瘤预后的关系

  高级别胶质瘤放疗联合TMZ同步化疗后,影像学上常常出现和肿瘤进展酷似的假性进展,MCMT甲基化者假性进展的发生率明显高于非甲基化者,同时假性进展的出现提示预后较好。具有MGMT启动子甲基化的胶质瘤患者对化疗、放疗敏感,生存期较长。

  对于70岁以上GBM患者,若KPS评分低于70分,在可耐受的情况下应用替莫唑胺治疗可延缓复发并延长总生存期,改善生存质量;若同时伴有MGMT启动子甲基化,则替莫唑胺效果更佳。老年GBM患者中MGMT基因启动子甲基化发生率高,单纯放疗联合辅助化疗可以延长生存期,而无MGMT基因启动子甲基化的老年患者辅助化疗并没有延长生存期。

  NCCN指南中关于管理MGMT启动子甲基化的建议

  •建议:MGMT启动子甲基化是所有高级别胶质瘤(III级和IV级)分子诊断的重要部分。

  •检测:通过甲基化特异性PCR、焦磷酸测序或阵列技术检测MGMT启动子的甲基化。

  •预后价值:

  |MGMT启动子甲基化与IDH突变和全基因组表观遗传变化(G-CIMP表型)密切相关。MGMT启动子甲基化在胶质母细胞瘤中具有生存优势,并在临床试验中用于风险分层。

  |MGMT启动子甲基化在老年高级别胶质瘤(III-IV级)患者的治疗决策中特别有用。

  •与甲基化肿瘤相比,非MGMT启动子甲基化的胶质母细胞瘤患者从替莫唑胺治疗中获益较少。

胶质瘤MGMT

NCCN部分截取

  MGMT启动子甲基化与替莫唑胺和胶质瘤的关系

  替莫唑胺是一种化疗药物,是具有抗肿瘤活性的烷化剂。在胶质瘤的治疗中占有重要的治疗地位。成人脑胶质瘤术后的化疗方案多数是以替莫唑胺为主的治疗方案。那么并不是每个患者的肿瘤都对替莫唑胺都敏感,MGMT启动子甲基化阳性的患者对替莫唑胺敏感性高于甲基化阴性的患者。

  替莫唑胺的抗肿瘤作用是通过阻止肿瘤细胞DNA的有丝分裂来达成的。DNA甲基化是一种基因组DNA表观遗传修饰的主要形式和基因组功能调节的重要手段,在基因突变、表达调控、细胞增殖、分化、发育过程中发挥重要的作用,并且与肿瘤发生发展有密切关系。

胶质瘤MGMT

图自中国脑胶质瘤分子诊疗指南

  MGMT检测对临床的指导意义是什么?对于MGMT启动子状态不同,临床的治疗手段是否不同?

  MGMT检测的临床意义主要体现在以下几点:首先,MGMT的功能是修复烷化剂对DNA造成的损伤。其次,MGMT启动子甲基化在继发的和原发GBM中发生的概率不同,在复发的GBM中MGMT启动子甲基化发生率高于新发患者。

  MGMT启动子甲基化高级别胶质瘤患者对放化疗敏感,MGMT启动子甲基化高级别胶质瘤患者标准治疗方案为Stupp方案(同步放化疗+6个周期TMZ辅助化疗),但不能以此判断MGMT启动子未甲基化患者不能使用TMZ。

  MGMT在高级别胶质瘤中可以作为预后判断的一个指标,但是不能作为治疗效果指标。在临床实践中,可通过了解MGMT启动子情况,结合IDH和1p/19q的状态来判定病人的预后,但在治疗上,不管MGMT启动子是否甲基化,都建议使用TMZ进行化疗。

  NCCN指南对于MGMT启动子非甲基化GBM的治疗方案推荐

胶质瘤MGMT

胶质瘤MGMT

  胶质瘤MGMT启动子甲基化相关研究

  在一项关于胶质瘤MGMT启动子甲基化及其临床意义的研究中,收集2012月至2013月间行手术治疗的70例胶质瘤组织和14例非肿瘤患者正常脑组织,采用甲基化特异性PCR(MSP)检测MGMT甲基化水平,分析其与胶质瘤临床病理特征的关系。比较不同MGMT甲基化状态的高、低级别胶质瘤患者的总生存(OS)Cox比例风险回归模型分析影响低级别胶质瘤患者的OS的因素。结果70例胶质瘤患者中48例(68.6%)MGMT基因启动子甲基化,而正常脑组织标本中仅2例(14.3%)MGMT甲基化,差异有统计学意义(P<0.05)0 MGMT甲基化与年龄、性别、肿瘤类型、KPS评分、p53和Ki-67表达无关(P>O.05);与病理分级有关(P<0.05)。低级别脑胶质瘤患者中,MGMT甲基化患者中位OS为30个月,明显长于非甲基化者的11个月,差异具有统计学意义(P<0.05)单因素分析显示WHO病理分级、烷化剂化疗、MGMT甲基化与低级别脑胶质瘤患者OS有关(P<0.05)。多因素分析WHO2级、未接受烷化剂化疗、MGMT非甲基化是影响低级别胶质瘤患者OS的独立危险因素(P<0.05)。最终结论发现:MGMT甲基化与胶质瘤的发生、发展有关,在判断胶质瘤恶性度、评估预后及指导临床治疗方面具有一定的价值。

MGMT甲基化与胶质瘤临床病理特征的关系

胶质瘤MGMT

不同MGMT甲基化状态的高、低级别脑胶质瘤患者的OS

胶质瘤MGMT

  Cox比例风险模型分析影响低级别脑肢质瘤患者OS的因素

胶质瘤MGMT

  对于胶质瘤MGMT启动子未甲基化的高级别胶质瘤患者,替莫唑胺是否会给患者带来获益?

  对于MGMT启动子未甲基化的高级别胶质瘤患者,部分专家认为这类病人对化疗的效果不好,或者说受益不如预期高,因此有些专家将其作为治疗效果的一个预测指标。在临床实践中,2019年v1版NCCN指南中明确指出不管是新诊断的还是复发的GBM、年龄不管是否大于70岁的患者都推荐使用TMZ的治疗方案。虽然指南标明了70岁以上、MGMT启动子未甲基化的患者用TMZ可能获益不多,但指南并没有反对或不推荐使用TMZ。

  更重要的是,迄今为止,没有一项多中心、大样本、高循证等级的临床证据来支持哪一种治疗方法有比传统的、标准的STUPP方案治疗具有更好的治疗效果。因此,在目前的治疗建议中,MGMT启动子未甲基化的高级别患者仍然推荐使用标准STUPP方案。

  综合来看,随着分子分型的不断深入研究,胶质瘤患者的预后判断更加精准,但在目前状况下,MGMT启动子是否甲基化,都应推荐使用标准STUPP方案,帮助患者延长生命,未来也期待更多的探索和研究能惠及更多患者!

  参考资料:

  1.   1、胶质瘤MGMT启动子甲基化及其临床意义.临床肿瘤学杂志2019月第24卷第2期
  2.   2、2020版NCCN中枢神经系统肿瘤指南
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  • 更新时间:2021-12-10 14:27:00

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