NRC｜最新综述：室管膜肿瘤的生物学研究及创新性疗法进展

撰文 | 赵宇 责编 | 周叶斌

室管膜肿瘤是一类罕见的中枢神经系统肿瘤，在成年男性、成年女性以及儿童中的发病率分别约为5/100万、4/100万以及3/100万；成年患者的平均确诊年龄约为45岁，儿童患者的平均确诊年龄因肿瘤种类及发病部位而异，其中后脑窝室管膜瘤（Posterior foosa ependymoma，PF），幕上区室管膜瘤（Supratentorial ependymoma，ST）和脊髓室管膜瘤（Spinal cord ependymoma，SP）的平均发病年龄分别为5岁、8岁和12岁。

室管膜肿瘤的临床预后与肿瘤的临床表征、组织病理学特点以及分子生物学特征高度相关。过去10年，依靠基因组学、转录组学以及表观遗传学领域取得的进展，研究人员对该肿瘤的了解也取得了长足的进步。但在临床方面，局部全切（Subtotal resection）和复发（Recurrence）的患者，预后依然不佳；与成年患者相比，儿童患者的预后通常更差。因此，研发有效的治疗手段/药物，提高患者的临床预后依然是本领域重要的科学问题。

2022年4月，来自加拿大多伦多大学的Fehlings教授团队在Nautre Review Cancer上发表题为The biology of ependymomas and emerging novel therapies的综述。一方面，文章讨论了室管膜肿瘤亚型分类的发展演化及其对临床治疗的影响；总结了室管膜肿瘤生物学研究中与肿瘤增殖、表观遗传失调等相关的重要的原癌基因和抑癌基因的信号通路；另一方面，作者也对室管膜肿瘤在肿瘤发生过程中涉及的多个生物学事件，包括：细胞永生化，干细胞样特质，肿瘤微环境以及肿瘤转移相关的研究成果进行了总结。此外，文章进一步综述了现有治疗手段的局限性，包括治疗后复发，放疗相关的认知障碍以及化疗药物抵抗/耐药。最后，文章对包括酪氨酸激酶抑制剂、端粒酶抑制剂、抗血管生成药物以及免疫疗法等行业新兴的治疗手段及其临床研究进展进行了归纳和展望。

首先，文章对室管膜肿瘤的异质性进行了综述。作者从肿瘤间异质性（Intertumoural heterogeneity）、肿瘤内异质性（Intratumoural heterogeneity）以及3种不同组织来源的室管膜肿瘤（ SP、PF、ST）五个方面进行了阐述。

肿瘤间异质性主要用于室管膜肿瘤的临床分型。一种是根据WHO 2016年发布的分型系统，室管膜肿瘤可根据其组织学和分子生物学特征分为5个亚型；另一种分型系统则是于2015年基于DNA甲基化特征建立的，该体系目前共包含10个室管膜肿瘤亚型（下图）。在风险分层评价体系中，该分类体系比组织学分类体系更有优势。

室管膜肿瘤分子亚型分类

室管膜肿瘤的瘤内异质性是指来自同一室管膜肿瘤组织中的肿瘤细胞间在分子水平存在着显著差异。有研究报道表明，利用转录组学、遗传学以及表观遗传学方法对携带ZFTA-RELA融合基因表型的室管膜肿瘤的6个不同部位的样本进行分析显示，这些样本的细胞在聚类分析中处于神经元发育基因表达进程中的不同阶段，并表现出显著的表观遗传差异。该研究提示，室管膜肿瘤在肿瘤形成过程中出现的染色体异常可能是由于细胞中单核苷酸突变累积而至。

对于不同组织来源的室管膜肿瘤，其异质性主要表现在同一肿瘤的不同亚型间具有显著的分子水平的差异。例如在不同亚型的SP中，90%的SP存在22号染色体缺失；而在另一个SP亚型, 脊髓支气管膜肿瘤（spinal myxopapillary epndymomas）中，缺氧诱导因子1α（HIF-1α）、己糖激酶2（Hexokinase 2，HK2）以及丙酮酸脱氢酶1（Pyruvate dehydrogenase kinase，PDK1）的表达水平显著上升，同时丙酮酸激酶M的活性下降，提示该亚型的SP可能起源于Warburg代谢表型（Warburg metabolic phenotype）。在PF中，PF-EPN-A的PF亚型（PFA）比PF-EPN-B的亚型（PFB）具有更高的侵袭性；也更易发生转移和复发。

其次，文章对与室管膜肿瘤发生、发展、转移、复发等理生理事件的相关分子信号通路及通路用涉及的关键基因进行了归纳和总结。作者从原癌基因信号通路、抑癌基因信号通路、表观遗传学以及肿瘤多阶段发生四个方面进行了分析。

根据近十几年的研究，已被验证的与室管膜肿瘤病理生理相关的基因有数十个。其中原癌基因部分涉及了ZFTA-RELA融合蛋白与NF-κB通路、MYC信号通路、EGFR信号通路等。大量的研究表明，超过2/3的幕上区室管膜瘤（ST）中存在11q13.1染色体融合介导的原癌基因ZFTA与RELA的融合，进而诱导NF-κB信号通路的持续激活。在小鼠模型中，NF-κB在ZFTA-RELA融合蛋白的调控下持续激活其下游转录因子，促进小鼠肾周神经干细胞发生转化，形成室管膜肿瘤。大约81%的儿童ST和19%的成年ST中可检测到ZFTA-RELA融合蛋白的表达，但在脊髓室管膜瘤（SP）中不表达该融合蛋白。

EGFR及其通路是另一个在室管膜肿瘤病理生理进程中发挥重要作用的调控通路。该受体在室管膜肿瘤组织中的表达于1990年被首次发现。随后的研究表明，75%的儿童室管膜肿瘤高水平共表达EGFR家族受体酪氨酸激酶ERBB2和ERBB4，且与较差的临床预后相关，表明该信号通路对促进室管膜肿瘤的增殖和进展起到了重要的促进作用。

另一方面，包括p53、NF2、CDK等多个抑癌基因及其信号通路的异常也在特定亚型或组织来源的室管膜肿瘤中被观察到。有研究表明，大约39%的SP中存在NF2基因的插入/缺失或者无意突变。此外，表观遗传学研究显示，抑癌基因CpG的异常甲基化也是室管膜肿瘤中常见的。一项针对27个II级或III级室管膜肿瘤样本的研究表明，大约20%的样本中抑癌基因存在异常甲基化，包括MGMT（5~26%）、TP73（5~33%）、TIMP3（33%）等。

最新的研究还证实，microRNA和IncRNA在室管膜肿瘤组织中对调控原癌基因和抑癌基因的表达也发挥了重要作用。一项利用34例室管膜肿瘤样本进行的研究表明，与正常脑组织相比，包括miR-135a、miR-17-5p等microRNA发生了显著下调；另一项临床研究显示，在儿童室管膜肿瘤患者中，miR-124的表达上调与较低的FPS相关，且可作为独立的预测复发的临床分子标志物（下图）。

室管膜肿瘤发生相关的分子机制

鉴于上述对室管膜肿瘤生物学复杂性的总结，作者进一步对该肿瘤发生过程中重要的生物学事件进行了归纳。作者从端粒酶与细胞永生化、干细胞样特性、肿瘤微环境以及侵袭与转移四个方面进行了综述。端粒酶活性及端粒的长度与细胞的再生能力密切相关。在PFA和ST-EPN-RELA亚型的室管膜肿瘤中观察到，端粒酶活性可通过表观遗传学修饰机制上调；而在另一项研究中发现，端粒酶阳性的儿童患者的5年无进展生存率仅为21%，总体生存率为29%，显著低于端粒酶阴性的患者，表明端粒酶的高活性可能与室管膜肿瘤的恶性程度有关。而另一项研究也支持这一假说，从遗传水平看，更长的端粒酶与室管膜肿瘤发生风险的上升呈现正相关。

另一方面，干细胞特异性蛋白的高表达诱导的干细胞样转化也在室管膜肿瘤的发生和进展中发挥了重要作用。有研究表面，表达神经干细胞标志物Nestin的颅内室管膜肿瘤具预后更差；而在携带ZFTA-RELA融合蛋白的SP组织中，也可检测到Nestin的高表达；同时发现其肿瘤细胞具有更明显的干细胞样特征。将从人的PF亚型分离出的CD133+/RC2+/BLBP+的肿瘤细胞移植到小鼠体内可以形成肿瘤并表现出径向胶质细胞的表型，提示径向胶质细胞可能是室管膜肿瘤细胞可能有该类细胞起源而来。

此外，复杂的肿瘤微环境以及与其相关的浸润与侵袭也在室管膜肿瘤发生及进展过程中发挥了显著的作用。一项研究显示，29%的患者的室管膜肿瘤组织中过表达PDGFRα和PDGFRβ，与阴性患者相比，该类患者的2年无进展生存率更低。另一方面，也有研究证实COX2和IL-6可以通过诱导炎性反应促进肿瘤进展；而另一些细胞因子，包括TGF-β、FGF2、MMP2等则在肿瘤的颅内转移和侵袭过程中发挥了重要的促进作用。

最后，作者对室管膜肿瘤现有的临床治疗手段/药物、治疗效果、局限性以及创新治疗药物/手段的发展现状进行了综述和小结。目前，手术及术后局部放疗是针对所有种类室管膜肿瘤的常规治疗方法。研究数据显示，对接受了全切（Gross total resection，GTR）或近全切（Near total resection，NTR）的患者进行局部放疗可以有效延长患者的生存期。在SP和PF亚型的儿童患者中，5年期总生存率为70%，10年期生存率为52%；成人患者人群的疗效要优于儿童患者。

由于室管膜肿瘤对化疗药物不敏感，因此化疗药物目前仅用于复发的室管膜肿瘤的挽救性治疗。常规治疗目前面临的局限性主要包括放疗对儿童患者产生的认知损伤，治疗后的复发以及放疗抵抗等。研究表明，放疗抵抗主要来自于肿瘤组织中表达的包括APE1、RAD51以及PARP等多种DNA修复蛋白；而化疗抵抗可能与瘤组织表达的ABCB1等多药外送转运蛋白的作用有关。虽然有临床研究表明在手术联合局部放疗后序贯化疗可提高患者的无进展生存期，但由于缺乏更大样本量的研究，因此业内对于化疗药物的疗效尚无定论。

随着对室管膜肿瘤分子生物学研究的发展，越来越多的特异性靶点被鉴定，进而为室管膜肿瘤的新一代治疗手段/药物的研发提供了更好的科学基础。目前正在进行临床前研发和临床试验的新型药物包括酪氨酸激酶抑制剂、端粒酶抑制剂、以及免疫治疗药物等。根据Clinical Trials网站公开的数据显示，目前进入临床试验的酪氨酸激酶抑制包括selpercatinib、larotrectinib等多种小分子以及靶向HER2的单克隆抗体trastuzumab，但是临床疗效依然需要进一步证实。

而端粒酶抑制类候选药物虽然在临床前研发阶段取得了良好的结果，但是由于在临床试验中出现了致命的安全性风险，因此目前还没有更多的候选药物进入临床测试。另一方面，随着CAR-T、免疫检查点抑制剂等免疫治疗药物在血液瘤和实体瘤中取得的良好疗效，多个针对复发室管膜肿瘤的靶向免疫治疗研究也取得了显著的进展，其中靶向HER2、B7-H3、IL13Rα2等室管膜肿瘤特异性靶点的CAR-T已经开展了针对临床试验并观察到了一定的疗效，为提高复发或放疗抵抗的室管膜肿瘤治疗提供了新的思路。

针对室管膜肿瘤在研的新药临床试验

由于室管膜肿瘤的高度异质性，虽然当前针对某些亚型的患者治疗可以获得良好预后，但是如何有效的处理肿瘤复发依然是一个持续性的挑战。因此，针对室管膜肿瘤复发相关的生物学研究，对复发过程中关键分子的鉴定，以及对不同亚型室管膜肿瘤发生过程中抑癌基因、原癌基因信号通路的研究，必将会为开发新型治疗药物和手段，提高治疗效果提供重要的科学引导。

撰文

责编

制作

排版 | uu 校对 | uu