胶质母细胞瘤DNA甲基化研究进展

作者：王韵壹、李英、熊慧卿

胶质母细胞瘤（glioblastoma multiforme，GBM）是恶性程度最高、最具侵袭性的中枢神经系统肿瘤，其发生率约占胶质瘤的69%。目前，GBM的标准治疗是在确保安全的情况下最大范围地予以手术切除肿瘤，随后给予化疗与放疗的联合治疗。但是，即便采取最激进的治疗方法，GBM患者的生存时间仍然很短。在我国，低级别胶质瘤（WHOⅠ～Ⅱ级）的中位生存期为78.1月，而GBM只有14.4个月。

近20年来，随着分子生物学技术的发展，尤其是高通量测序和基因组测序的应用，使从全基因组水平评价各类肿瘤的遗传学和表观遗传学改变成为可能。细胞和分子遗传学研究已经证实，在GBM中存在大量的染色体异常和基因变异。目前，原发性GBM根据其基因改变被分为：神经元型、前神经元型、经典型及间质型四种。但是，除了基因改变，表观遗传学改变也可能包含在每种亚型的发展和演进之中。作为表观遗传学调控的重要机制之一，DNA甲基化对GBM的发生与演进也具有重要作用。现将近期内GBM的DNA甲基化的研究进展进行回顾与综述。

1.胶质瘤CpG岛甲基化表型

随着应用高通量平台进行基因组范围的DNA甲基化分析技术的成熟，建立大样本量患者甲基化组已经成为可能。CpG岛（CpG island）甲基化表型（CpG island methylator phenotype，CIMP）最早是通过对一组结肠癌患者的CpG岛甲基化模式进行分析中而提出的。随后，Noushmehr等在胶质瘤中也观察到其特有的甲基化表型，美国癌症基因组图谱计划（The Cancer Genome Atlas，TCGA）将其命名为胶质瘤CpG岛甲基化表型（glioma-CpG island methylator phenotype，GCIMP）。他们认为G-CIMP阳性亚群的胶质瘤多具有前神经元型GBM的特点，并且预后更好。

G-CIMP阳性与IDH1（isocitrate dehydrogenase1）突变与患者的年龄有很强的相关性，并且大多缺乏在GBM中经常出现的表皮生长因子受体扩增、7号染色体扩增和10号染色体缺失等特点。随后Turcan等确认了G-CIMP的分子基础，他们认为IDH1基因突变可以通过改变特异性的组蛋白标记（如大量的DNA超甲基化）来形成G-CIMP。这些IDH1突变使得某些关键的基因表达程序发生表观遗传学变化，进而使G-CIMP阳性GBM表现出前神经元型GBM而不是其他类型的特点。Mazor等在分析GBM患者的DNA甲基化表型与肿瘤复发的关系时认为，复发的肿瘤都有相似的G-CIMP表型，并且这种G-CIMP表型在复发后也一直保持，提示这些表观遗传学改变一般出现较早，并且很有可能与肿瘤的发生与发展有关。

2.O6-甲基鸟嘌呤-DNA甲基转移酶启动子甲基化

O6-甲基鸟嘌呤-DNA甲基转移酶（O6-methylguanine-DNA methyltransferase，MGMT）是GBM中另一个DNA甲基化状态变化直接左右临床治疗的例子。MGMT是一种DNA错配修复酶，能够特异性地移除O-6鸟嘌呤位点上的甲基基团，修复替莫唑胺（temozolomide，TMZ）引发的DNA损伤，从而降低肿瘤对TMZ化疗的敏感性，其基因位于染色体10q26。MGMT启动子的甲基化状态与使用TMZ化疗的GBM患生存时间密切相关，是预测治疗反应的独立因素。Brennan等对500多例GBM病例的基因组甲基化进行了多维综合性分析，同时将MGMT启动子甲基化状态与患者生存时间进行关联性研究，他们证明MGMT启动子甲基化状态可以区分经典型GBM患者的预后情况（n=96；P=0.01），但是无法区分前神经元型（n=66；P=0.57）、间质型（n=104；P=0.62）和神经元型（n=55；P=0.12）。

另外，MGMT启动子甲基化在GCIMP阳性GBM患者中的出现率要高于G-CIMP阴性患者。与此同时，和MGMT启动子甲基化类似，MGMT基因体的甲基化也会对患者的生存时间造成影响。Mur等在对247例胶质瘤患者进行DNA甲基化状态分析后，证实MGMT基因体的甲基化状态与65岁以上患者的生存期相关。另外，他们还确认了2个不同甲基化状态影响胶质瘤患者生存的MGMT基因相关的CpG区域，这两个区域发生甲基化意味着患者具有更长的生存时间。但是，这种现象仅仅出现在G-CIMP阳性的患者中，在G-CIMP阴性患者中并不成立。由此可以推测，MGMT基因相关甲基化对胶质瘤患者的生存影响并不仅仅局限在影响烷化剂化疗药物治疗的敏感性上，而是可以与其他因素协同而产生更广泛的生物学效应，这些协同因素很可能就包含在G-CIMP位点之中。陈蔚军等在研究YKL-40对胶质瘤干细胞增殖、侵袭以及“干性”维持的作用时，总结出MGMT高表达条件下，胶质瘤干细胞内的YKL-40能发挥促瘤作用。但是，MGMT与YKL-40的生物学特性之间并无直接联系，提示某种低甲基化表型促使MGMT高表达与特定分子的生物学特性产生了关联。

3.年龄相关DNA甲基化