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[文献资料] [研究]脊索瘤相关分子标志物的研究进展/ 王帅 张亚卓2017

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发表于 2018-10-18 16:50:53 | 显示全部楼层 |阅读模式


脊索瘤是一种相对罕见的低度恶性肿瘤,占恶性骨肿瘤的1%~4%,在人群中的发病率低于百万分之一。脊索瘤患者的发病年龄约为50~60岁,男性发病率高于女性。美国肿瘤监测流行病学和最终结果数据库(surveillance epidemiologyand end results program,SEER)显示,脊索瘤患者的中位总生存时间为6.29年。原发性脊索瘤的发病部位包括骶尾部(50%)、颅底(35%)和其他中轴骨(15%)等,主要分为3种病理类型,即:经典型、软骨型和去分化型。

脊索瘤最主要的病理特征为:在显微镜下可以在肿瘤细胞中观察到大量的空泡结构,并且可以通过免疫组化染色检测到S-100蛋白、细胞角蛋白、上皮细胞膜抗原和转录因子T基因(Brachyury)表达阳性。多数脊索瘤生长较缓慢,但局部破坏性强,可以侵袭神经结构和中轴骨组织。

目前,对于脊索瘤的主要治疗方式是手术切除和术后的辅助放疗,尽管手术治疗是脊索瘤的主要治疗方法,但是,只有不超过50%的骶骨脊索瘤和少数的颅底脊索瘤可以大范围切除,局部的复发和转移仍较为常见。另外,也有一些脊索瘤患者在诊断时由于各种因素的限制不适合进行手术治疗。因此,对于晚期或转移性脊索瘤,药物治疗将会发挥重要的作用。然而,晚期脊索瘤对于化疗不敏感,研发或筛选有效的靶向药物,对治疗脊索瘤具有重要的临床意义。

近期报道的Ⅱ期临床试验和多个病例报告的结果显示,一些靶向治疗可以减缓晚期脊索瘤的进展程度,靶向药物治疗脊索瘤的客观有效率可达52%~69%。因此,筛选并研究脊索瘤相关的分子标志物用于辅助诊断、预后判断、疗效预测等,将对脊索瘤的分子分型、靶向药物筛选以及精准治疗提供理论依据,具有重要的临床意义。本文将对目前报道的脊索瘤相关的分子标志物作一综述。

目前,已经报道的可能与脊索瘤的临床诊断以及预后评价相关的分子标志物主要包括以下2类:(1)基因以及蛋白质表达水平异常:例如:Brachyury、表皮生长因子受体(epidermal growth factorreceptor,EGFR)、血小板源性生长因子受体(platelet-derivedgrowth factor receptor,PDGFR)、肝细胞生长因子受体(hepatocytegrowth factor receptor,c-MET)和干细胞因子受体(stem cellgrowth factor receptor,c-KIT)等。(2)染色体异常:如:1p、3p染色体的拷贝数缺失,7q染色体的拷贝数扩增。

一、基因以及蛋白质表达水平异常
1.转录因子T(Brachyury):2006年Vujovic等应用cDNA芯片技术检测35例脊索瘤、33例健康对照组织和323例其他类型肿瘤的肿瘤组织中基因表达水平的差异,发现在脊索组织和脊索瘤中Brachyury特异性表达,而在其他类型肿瘤组织中未检测到Brachyury的表达。其他研究结果也证实在90%~100%的脊索瘤中检测到Brachyury表达,而在其他肿瘤中不表达。这一结果提示,Brachyury可以作为脊索瘤辅助诊断的分子标志物,可用于脊索瘤的鉴别诊断。研究者进一步应用Real.time PER法检测21例散发性脊索瘤患者中Brachyury基因表达情况,结果显示,只有2例患者Braehyury基因的拷贝数大于2(分别为2.7和3.8),其余患者的拷贝数均为2,未检测到Brachuyuy基因扩增。其他研究结果也证实在散发性脊索瘤患者中未检测到Brachyury基因的扩增。

然而,Yang等在家族性脊索瘤患者中检测到Brachyury基因扩增,提示Brachyury基因扩增可能在脊索瘤的家族性遗传中发挥作用。在蛋白质的表达水平,研究者回顾性收集78例经典型脊索瘤患者石蜡包埋肿瘤组织样本,进行Brachyury蛋白的免疫组化染色,并分析Brachyury表达水平与临床病理特征的相关性,结果显示,在59例(75.6%)脊索瘤患者中检测到Brachyury蛋白表达,Brachyury的表达水平与脊索瘤患者的年龄、转移情况和生存时间无关。

为了研究Brachyury的功能,研究者在脊索瘤细胞株中将Brachyury沉默表达,结果发现脊索瘤细胞形态发生改变,并且发生细胞增殖的抑制以及细胞周期的阻滞,提示Brachyury的表达可能调控细胞增殖和细胞周期的进程。

综上,Brachym'y在脊索瘤细胞中特异性表达,可以用于脊索瘤的临床诊断;同时,Brachyury也可能作为脊索瘤的治疗靶标,研究其靶向药物具有巨大的潜力。2.受体酪氨酸激酶及其下游信号分子:受体酪氨酸激酶(receptor tyrosine kinase,RTK)在多种肿瘤的发展中发挥重要的作用,通过激活其下游信号通路鼠肉瘤病毒(rat sarcomaviral,HAS)/鼠肉瘤病毒癌基因同源物(v—raf murine sarcomaviral oncogene homolog,RAF)/促分裂原活化蛋白激酶激酶(mitogen—activated protein kinase—kinase,MAPKK或MEK)/胞外信号调节激酶(extracellular signal—regulated kinase,ERK)和磷酸肌醇3激酶(phos-photylinosital 3 kinase,PDK)/蛋白激酶B(protein kinase B,PKB或AKT)信号通路,将细胞外的信号传递到细胞内部,从而引起肿瘤细胞的异常增殖、抗凋亡、转移等。在脊索瘤中也发现多种受体酪氨酸激酶的激活或基因的过表达。

de Castro等研究者应用免疫组化技术检测多种RTK在58例脊索瘤肿瘤组织中的表达情况,结果发现,脊索瘤患者PDGFRa和PDGFRp表达阳性率较高,分别为48/52和45/53;另外41/53的脊索瘤患者c—KIT表达阳性。其他研究结果也证实c-KIT、PDGFRa和PDGFRg在大多数脊索瘤患者中表达。

除了RTK表达水平的改变,也有研究报道检测到RTK基因突变。Tamborini等一1在31例脊索瘤标本中检测到6例PDGFRa基因突变,13例PI)GFRB基因突变,16例C—KIT基因突变;其中,有6例患者同时检测到2种基因突变,1例患者中检测到同时存在3种基因的突变。另外,有3例患者均未检测到上述基因的突变。c-KIT、PDGFRa和PDGFRl3作为抗肿瘤靶向药物伊马替尼的靶标,在脊索瘤患者中表达阳性。因此,在临床上应用伊马替尼治疗脊索瘤显示出较好的疗效。

临床上,以EGFR为靶点的靶向药物广泛应用于非小细胞肺癌、结直肠癌等肿瘤的治疗,且疗效显著。因此,多项研究通过免疫组化法检测脊索瘤患者肿瘤组织中EGFR的表达情况,结果均检测到EGFR阳性表达,同时发现其下游信号通路PBK/AKT和RAS/MAPK的激活;但目前的研究结果均未检测到EGFR及其下游信号分子KRAS、BRAF等存在基因突变。Weinberger等应用免疫组化检测到12例脊索瘤患者中EGFR蛋白均为阳性表达(2例:1+;4例:2+;6例:3+)。Shalaby等应用免疫组化法检测了160例脊索瘤标本中EGFR的表达情况,其中约70%的标本中EGFR阳性表达,同时,该研究应用荧光原位杂交法检测EGFR基因拷贝数扩增的比率为40%,然而,他们在62例脊索瘤样本中均未检测出EGFR(外显子18-21)基因突变。

以上研究结果提示,EGFR在脊索瘤中高表达,但未检测到其基因突变,以EGFR为靶点的靶向药物对于脊索瘤的治疗效果还有待于进一步研究。另外,细胞周期依赖性激酶抑制基因(cyclin-dependentkinase Inhibitor 2A,CDKN2A)和人第10号染色体缺失的磷酸酶及张力蛋白同源的基因(phosphatase and tensin homolog deletedon chromosome ten,PrEN)作为信号分子,调节肿瘤细胞的增殖和细胞周期。研究者检测脊索瘤患者中CDKN2A和FIEN在基因和蛋白水平的表达情况,结果显示,15/18例样本中未检测到CDKN2A蛋白的表达,其中大部分患者存在CDKN2A拷贝数缺失;6例CDKN2A纯合性缺失的患者均未检测到CDKN2A蛋白表达;另外,有2例患者CDKN2A拷贝数没有改变,而蛋白表达缺失。在14例脊索瘤患者中未检测到PTEN蛋白的表达,6例患者中检测到PrEN蛋白;在16例PIEN拷贝数缺失的患者中,11例患者未检测到PTEN蛋白表达;在4例PIEN拷贝数没有改变的患者中,PTEN蛋白表达缺失。这一研究结果提示,多数脊索瘤患者CDKN2A和FIEN表达缺失,可能影响脊索瘤细胞的增殖O研究者应用免疫组化检测42例骶骨脊索瘤和16例正常组织中Rail和ERKl/2的表达水平,结果显示,18例肿瘤样本和1例正常样本检测到Raft表达,25例肿瘤组织和4例健康对照组织中检测到ERKl/2,同时Raft与ERKl/2表达相关,且统计结果显示,Raft的表达水平与脊索瘤的复发相关(复发:14/18比未复发:7/24,P=0.002)。

de Castro等应用免疫组化检测到24%的脊索瘤患者中人EGFR蛋白阳性表达。在脊索瘤患者中血管内皮生长因子的表达水平较高,约为70%。综上,在脊索瘤患者中检测到多种RTK及其下游信号分子表达水平异常,可能与肿瘤细胞的异常增殖相关。
二、染色体异常
目前的研究结果显示,一些脊索瘤患者中检测到染色体异常。在异常表达的染色体中,3p和1p是出现染色体拷贝数缺失最多的区域,7q是拷贝数扩增最多的区域。有研究发现,位于染色体1036上的肿瘤坏死因子受体超家族基因表达下调,低表达肿瘤坏死因子受体基因的脊索瘤患者临床预后较差。

7号染色体长臂的扩增可能会导致c-MET原癌基因表达上调,并且其配体也位于同一染色体,c-MET基因表达的蛋白质激活可能引起肿瘤的侵袭、增殖和血管生成等。另外,染色体9p21的缺失也可能具有临床意义,位于9号染色体的3个关键基因CDKN2A、CDKN2B和甲硫腺苷磷酸化酶在脊索瘤患者中表达下调。

脊索瘤患者的染色体异常,可以进一步引起该区域的基因表达水平的改变,从而影响肿瘤细胞的增殖和凋亡等。除此之外,研究报道在脊索瘤患者中还有其他的一些分子改变,如:凋亡相关信号分子的异常表达,包括天冬氨酸蛋白水解酶家族分子的低表达、转化生长因子的表达、端粒酶的激活、细胞黏附因子的高表达、金属基质蛋白酶的高表达等,这些分子可能引起肿瘤细胞的异常,影响脊索瘤患者的预后和生存。

目前的研究结果提示,在脊索瘤中存在一些分子表达水平和染色体拷贝数的异常,而这些分子的功能和作用机制还需要进一步的研究,从而能更加深人地了解脊索瘤的发病机制,为脊索瘤的临床治疗以及新药的研发提供理论依据。同时,大多数已经报道的研究中包含的病例数较少,且研究手段多依赖于免疫组化技术,仍需要更多、更大样本量的研究结果进行证实,并进一步筛选出更多能够指导脊索瘤临床治疗的分子标志物,为脊索瘤的精准医疗提供理论依据。

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