近期,JAMA Neurology 雜志發(fā)表綜述,回顧了膠質(zhì)母細(xì)胞瘤的基因組、表觀遺傳、轉(zhuǎn)錄、蛋白質(zhì)組特征以及腦內(nèi)微環(huán)境和免疫系統(tǒng)交互影響,闡述了以腫瘤生長因子受體及下游信號通路、血管新生、干細(xì)胞樣癌細(xì)胞、細(xì)胞周期的調(diào)節(jié)為靶點以及溶瘤病毒、新穎放射技術(shù)和免疫治療等新興的治療策略。
膠質(zhì)母細(xì)胞瘤是最常見的原發(fā)性腦腫瘤,在美國的年發(fā)病率為
表現(xiàn)出
但結(jié)果表明,全部患者的病情均有進(jìn)展,在進(jìn)展期,傳統(tǒng)的、具有細(xì)胞毒性的化療(卡莫司汀、洛莫司汀或卡鉑)效果不佳。通過調(diào)控血管內(nèi)皮生長因子(vascular endothelial growth factor ,VEGF)通路,抑制血管生成的貝伐珠單抗,最近得到美國
兩項 2 期試驗表明, 該藥具有高反應(yīng)率(28.3% 和
考慮到現(xiàn)行治療的低生存率,迫切需要治療膠質(zhì)母細(xì)胞瘤的新方法。本綜述關(guān)注于臨床試驗中根據(jù)膠質(zhì)母細(xì)胞瘤腫瘤基因?qū)W進(jìn)展轉(zhuǎn)化而來的新穎治療。
膠質(zhì)母細(xì)胞瘤分子分型的進(jìn)展
膠質(zhì)母細(xì)胞瘤在組織學(xué)和基因上為異質(zhì)性腫瘤,根據(jù)有無低級別的膠質(zhì)瘤而在組織學(xué)上分為原發(fā)性和繼發(fā)性兩類。近期基因組分析進(jìn)一步支持了該假說:原發(fā)性和繼發(fā)性反映著不同的腫瘤成因。
原發(fā)性膠質(zhì)母細(xì)胞瘤是該病最常見的類型,而原發(fā)性膠質(zhì)母細(xì)胞瘤最常見的基因突變位點為端粒酶逆轉(zhuǎn)錄酶基因(TERT; OMIM 187270)的啟動子區(qū),該突變見于
TERT
原發(fā)性膠質(zhì)母細(xì)胞瘤是首個被美國癌癥和腫瘤基因圖譜(Cancer Genome Atlas,TCGA)計劃詳細(xì)分析基因組、表觀遺傳、轉(zhuǎn)錄和蛋白質(zhì)組的固態(tài)腫瘤,基因編碼序列最常見的改變以
圖 1. (A)原發(fā)性膠質(zhì)母細(xì)胞瘤的基因突變、DNA
根據(jù)基因表達(dá)和
原發(fā)性膠質(zhì)母細(xì)胞瘤經(jīng)典性轉(zhuǎn)錄亞型以
原神經(jīng)性原發(fā)性膠質(zhì)母細(xì)胞瘤與血小板源性生長因子受體
TP53
在表觀遺傳水平,IDH
間質(zhì)性膠質(zhì)母細(xì)胞瘤過度表達(dá)間質(zhì)性標(biāo)志物,與染色體 17q11
目前對于神經(jīng)性膠質(zhì)母細(xì)胞瘤所知甚少,該亞型以表達(dá)神經(jīng)元標(biāo)記物為特征,常過表達(dá)
還可根據(jù)
腫瘤發(fā)生通路
2/3
各種生長因子的信號轉(zhuǎn)導(dǎo)機(jī)制相似:生長因子與受體結(jié)合,引起受體二聚化,隨后細(xì)胞內(nèi)酪氨酸殘基催化單元自體磷酸化,下游的磷脂酰肌醇
活化的
在膠質(zhì)母細(xì)胞瘤中,RTK
圖 2A. 膠質(zhì)母細(xì)胞瘤的治療策略可以腫瘤的生長通路(生長因子配體和受體、細(xì)胞內(nèi)下游靶點和細(xì)胞周期的調(diào)節(jié))為靶向。
圖 2B. 治療策略還包括微環(huán)境的改變,包括血管生成、干細(xì)胞樣癌細(xì)胞通路、疫苗和免疫檢測點的調(diào)節(jié)。圖中亮綠色和灰色細(xì)胞代表腫瘤細(xì)胞,桔色為干細(xì)胞樣膠質(zhì)瘤細(xì)胞,紫色為免疫效應(yīng)細(xì)胞,深綠色為免疫調(diào)節(jié)細(xì)胞,紅色線為血管。
圖 2C. 治療必須越過血腦屏障接近腫瘤。圖中綠色腫塊代表膠質(zhì)母細(xì)胞瘤。
RTK
一些因素可解釋此種不良結(jié)局,多數(shù)的臨床試驗未根據(jù)基因突變或過表達(dá)的情況篩選患者,而這是藥物成功治療的靶點所在。此外,一些藥物對血腦屏障的滲透性較低;存在其它信號通路或反饋環(huán)路可代償靶蛋白作用,引起內(nèi)在抗藥;獲得性突變所導(dǎo)致的抗藥性也可能導(dǎo)致試驗失敗。
目前的試驗正努力克服上述難題:研發(fā)對膠質(zhì)母細(xì)胞瘤基因突變更具特異性的新抑制劑;通過大劑量給藥改善血腦屏障的滲透性;嚴(yán)格限制入選的受試者人群;治療同時針對多條信號通路(包括針對多靶點的酪氨酸激酶抑制劑)、藥物聯(lián)合治療;鈣離子信號阻滯劑也在探討之中。
表 1. 以膠質(zhì)母細(xì)胞瘤常見、活化的生長因子通路為靶點的藥物
藥物 | EGFR | PDGFR | VEGF | mTOR | PI3K |
AEE788 | X | X | |||
阿法替尼(Afatinib) | X | ||||
阿西替尼(Axitinib) | X | X | |||
卡博替尼(Cabozantinib) | X | ||||
西地尼布(Cediranib) | X | X | |||
達(dá)可替尼(Dacomitinib) | X | ||||
達(dá)沙替尼(Dasatinib) | X | ||||
多韋替尼(Dovitinib) | X | X | |||
埃羅替尼(Erlotinib) | X | ||||
吉非替尼(Gefitinib) | X | ||||
伊馬替尼(Imatinib) | X | ||||
拉帕替尼(Lapatinib) | X | ||||
尼達(dá)尼布(Nintedanib) | X | X | |||
索拉非尼(Sorafenib) | X | X | |||
舒尼替尼(Sunitinib) | X | X | |||
坦度替尼(Tandutinib) | X | ||||
凡德他尼(Vandetanib) | X | X | |||
依維莫司(Everolimus) | X | ||||
西羅莫司(Sirolimus) | X | ||||
他克莫司(Tacrolimus) | X | ||||
CC-115 X | X | ||||
XL765(SAR245409) | X | X | |||
XL147(SAR245408) | X | ||||
PX866 | X | ||||
BKM120(buparlisib) | X |
注釋:mTOR:mammalian target of rapamycin,哺乳動物類雷帕霉素靶蛋白。
膠質(zhì)母細(xì)胞瘤常見 TP53
現(xiàn)在,抑制 p53
膠質(zhì)母細(xì)胞瘤的其它細(xì)胞周期調(diào)節(jié)劑也在研發(fā)中,包括 G2/M
干細(xì)胞理論和治療
盡管對膠質(zhì)母細(xì)胞瘤增殖的基因突變和生長因子的了解在不斷增加,但對腫瘤發(fā)生的啟動步驟還知之甚少。傳統(tǒng)認(rèn)為,終末分化的膠質(zhì)細(xì)胞在獲得一系列突變后,導(dǎo)致脫分化和腫瘤的形成。然而,新的理論假設(shè)神經(jīng)干細(xì)胞的某一特殊亞群參與膠質(zhì)瘤的啟動和發(fā)展。
干細(xì)胞具有三個特性:自我更新、廣泛增殖的能力和多向分化潛能。干細(xì)胞樣癌細(xì)胞亦有無限自我更新以及維持異質(zhì)性腫瘤的能力。目前已有一些膠質(zhì)母細(xì)胞瘤干細(xì)胞樣細(xì)胞的生物標(biāo)記物,包括造血干細(xì)胞標(biāo)記物 CD133,但尚無單個標(biāo)記物與腫瘤完全相關(guān)。
在表現(xiàn)型上,膠質(zhì)母細(xì)胞瘤干細(xì)胞樣細(xì)胞可形成懸浮球,稱為神經(jīng)球。干細(xì)胞樣癌細(xì)胞可成為靜止細(xì)胞,僅在腫瘤減小或需要干細(xì)胞增殖時才進(jìn)入細(xì)胞周期。在靜止期時,干細(xì)胞樣癌細(xì)胞可避開具有細(xì)胞毒性的化療和放療的作用,因為放化療主要針對的是快速分裂的細(xì)胞。
此外,干細(xì)胞樣癌細(xì)胞還可表現(xiàn)出抗藥性,如表達(dá) ATP
胚胎信號通路也參與干細(xì)胞樣狀態(tài)的維持和腦內(nèi)微環(huán)境的相互作用。因此,以 Notch、Hedgehog、Wnt/β-catenin
譬如,以 Notch
免疫治療
除了細(xì)胞信號和生長因子的突變之外,部分膠質(zhì)母細(xì)胞瘤的侵襲性與其可逃逸免疫系統(tǒng)的監(jiān)控有關(guān)(表
PD-1
表 2. 膠質(zhì)母細(xì)胞瘤的免疫治療
治療 | 機(jī)制 |
貝伐單抗(Bevacizumab) | VEGF單克隆抗體 |
西妥昔單抗(Cetuximab) | EGFR單克隆抗體 |
DCVax | 樹突狀細(xì)胞疫苗 |
易普利姆瑪(Ipilimumab) | CTLA-4單克隆抗體 |
Nivolumab | PD-1單克隆抗體 |
Rindopepimut /CDX110/CellDex | EGFRvIII肽疫苗 |
正在研發(fā)中的膠質(zhì)母細(xì)胞瘤疫苗是增加患者免疫系統(tǒng)活性的另一種方法。與抗感染疫苗相同,腫瘤疫苗可使免疫系統(tǒng)對某一特殊抗原做好準(zhǔn)備。正在開發(fā)的疫苗有兩類:肽疫苗和細(xì)胞疫苗。譬如,肽疫苗 Rindopepimut(也稱為 CDX-110)的靶點為腫瘤 EGFRvIII
細(xì)胞疫苗依賴于樹突狀細(xì)胞,而樹突狀細(xì)胞參與細(xì)胞介導(dǎo)的免疫反應(yīng),是重要的抗原呈遞細(xì)胞。收集患者外周血中的樹突狀細(xì)胞,在體外暴露于手術(shù)切除的、自體腫瘤的研磨液(含抗原)中,再注射回患者體內(nèi)。研究顯示出有淋巴細(xì)胞干擾素γ產(chǎn)生、CD4 +T
在一項 2
膠質(zhì)母細(xì)胞瘤免疫治療的發(fā)展面臨著許多挑戰(zhàn),包括因放療和替莫唑胺、糖皮質(zhì)激素的免疫抑制作用而導(dǎo)致的淋巴細(xì)胞減少,需要進(jìn)行對癥治療。此外,還需影像學(xué)工具明確治療后腫瘤的進(jìn)展,以及免疫治療后炎癥反應(yīng)增加。
化療技術(shù)的進(jìn)展
過去 30
一項研究納入了 25
再放射治療目前已在隨機(jī)研究中開展,1
研發(fā)替代性給藥方法,透過血腦屏障
治療膠質(zhì)母細(xì)胞瘤的重要問題就是藥物能否透過血腦屏障,一些技術(shù)已圍繞該問題展開研究。
動脈內(nèi)應(yīng)用甘露醇開放血腦屏障在原發(fā)性中樞神經(jīng)系統(tǒng)淋巴瘤已有使用,但該技術(shù)因治療全程需要進(jìn)行重復(fù)性血管造影,而不具有實踐操作性。
對流 -
小于 100 nm
在動物實驗中,超聲是暫時開放血腦屏障相對安全和有效的技術(shù)。超聲不能穿透顱骨,所以要將超聲脈沖導(dǎo)入腦內(nèi),需行開顱手術(shù)在硬膜外腔植入一個小的傳感器;在兔的模型中, Evans
已知一些病毒可穿越血腦屏障,引起腦炎性感染。目前正在研究溶瘤麻疹病毒治療膠質(zhì)瘤,開發(fā)出基因工程病毒載體。單純皰疹病毒經(jīng)基因工程改造,可將無毒的抗皰疹前藥轉(zhuǎn)變成具有細(xì)胞毒性的副產(chǎn)物,因此可對腫瘤細(xì)胞進(jìn)入特異性靶向治療。
已進(jìn)入臨床試驗的另一項膠質(zhì)瘤的研究,采用誘導(dǎo)型腺病毒載體工程,在 veledimex
正在研究中的替代性載體有間質(zhì)性干細(xì)胞、神經(jīng)干細(xì)胞和定向祖細(xì)胞系,利用它們對癌細(xì)胞的趨化作用傳遞基因或細(xì)胞毒性分子,消滅腫瘤。
先進(jìn)的臨床試驗設(shè)計
膠質(zhì)母細(xì)胞瘤的臨床試驗越來越精細(xì)、高端。相關(guān)研究旨在明確預(yù)測性生物標(biāo)記物,包括組織學(xué)、放射學(xué)或血漿標(biāo)記物。當(dāng)前實體瘤的臨床研究依賴于給藥前后的組織標(biāo)本,研究有無達(dá)到預(yù)期目標(biāo),觀察新藥的調(diào)控作用。該策略在膠質(zhì)母細(xì)胞的研究中面臨諸多挑戰(zhàn),由于腫瘤首次切除和再次切除時,樣本常難做冰凍處理因此無法做石蠟包埋。
然而,神經(jīng)影像學(xué)技術(shù)的進(jìn)步令間接評估膠質(zhì)母細(xì)胞瘤的血管新生(灌注 MRI)和腫瘤代謝(磁共振波譜可根據(jù)細(xì)胞代謝產(chǎn)物 2-
雖然其它實體瘤的基因突變試驗越來越多,但膠質(zhì)母細(xì)胞瘤除 EGFRvIII
此外,很多實體瘤臨床試驗的設(shè)計都是針對非特異性突變的,腫瘤的組織學(xué)表現(xiàn)各型均有。腦腫瘤的臨床試驗設(shè)計也是如此,因為研究者害怕對該患病群體增加額外的毒性。
結(jié)論
對于病史長而治愈希望小的疾病,患者和醫(yī)師都熱衷于嘗試新治療。膠質(zhì)母細(xì)胞瘤的遺傳學(xué)、分子生物學(xué)和免疫學(xué)研究急劇增長,對其增殖、血管新生和免疫逃逸機(jī)制的了解也在增多,越來越多的治療靶點涌現(xiàn)。這些新興的治療需要根據(jù)患者自身基因突變和蛋白表達(dá)而選擇治療人群,隨著臨床試驗的推進(jìn)、大規(guī)模的篩選受試者,我們很快將明確具有臨床意義的治療。
編輯: neuro202