【文献快递】接受伽玛刀放射外科后显示再生长的WHO I级脑膜瘤，通常显示有1p36的缺失
《Scientific Reports》 2021 年8月12日在线发表荷兰Pim J J Damen, Vincent J Bulthuis, Patrick E J Hanssens,等撰写的《接受伽玛刀放射外科后显示再生长的WHO I级脑膜瘤，通常显示有1p36的缺失。WHO grade I meningiomas that show regrowth after gamma knife radiosurgery often show 1p36 loss》（doi: 10.1038/s41598-021-95956-x.）。
WHO I级脑膜瘤偶尔会在放射外科治疗后出现无法通过临床特征预测的再生长。越来越多的证据表明，某些生物标志物与脑膜瘤的再生长相关。这项回顾性研究的目的是评估这些生物标志物是否对预测附加的放射外科治疗后的WHO I级脑膜瘤的再生长有价值。
脑膜瘤是起源于蛛网膜绒毛的蛛网膜帽细胞的脑肿瘤。它们占所有原发性中枢神经系统肿瘤的三分之一以上，是第二常见的脑肿瘤。根据世界卫生组织(WHO)的组织学分类，脑膜瘤分为良性、缓慢生长的WHOI级(约 80%)、以及侵袭性和进袭性较强的不典型II级(约18%)和间变性III级(约2%)两组。一般情况下，对无症状的脑膜瘤进行定期随访。当肿瘤出现症状或表现出放射影像学进展时，有治疗指证。有症状的脑膜瘤的主要治疗方法是手术。根据Simpson分级I - IV级所显示的切除完全性，5年无复发生存率分别从98降至57%。对于手术风险高或肿瘤在特异或难以到达的区域的患者，常规或立体定向放射外科治疗都是可行的选择。
伽玛刀放射外科(GKRS)是脑膜瘤最常用的放射外科类型之一。GKRS治疗后5年肿瘤控制率，WHOI级的为95%，II级的为50%，III级的为20% 。虽然大多数WHO I级脑膜瘤可以很好地得到控制，但有一小部分在放射外科治疗后出现再生长，很难通过治疗前组织活检的组织病理学来预测。一种可能是这些肿瘤可能表现出以前与更差的预后有关的不典型的形态特征。因此，分析是否能在放射外科后显示再生长的WHO I肿瘤中发现这种形态学特征或分子改变等其他特征是至关重要的。
目前已有多项研究探讨脑膜瘤发生、进展和复发的分子机制。一些研究表明，在所有级别的脑膜瘤中，例如，肿瘤具有增殖指数>3%7或当每平方毫米有>25个阳性细胞核,增殖标志物Ki-67与显著缩短的无复发生存期(RFS)相关。染色体位点缺失与脑膜瘤复发有关，其中1p36最为常见。对36例(59%为WHO1级)脑膜瘤的研究表明,肿瘤有1p36缺失有较高的复发率(25.9%比11.5%,p = 0.003) ，另一项对149例WHO1级脑膜瘤的研究显示lp36损失与2.5,5和10年缩短的无复发生存期(RFS)相关(p = 0.008, p = 0.009, p = 0.01) 。
N-myc下游调控基因(NDRG)家族也与包括脑膜瘤在内的中枢神经系统(CNS)肿瘤有关。在4个家族成员中，在高级别和临床进袭性脑膜瘤中发现，NDRG2 mRNA和蛋白表达水平降低，这与NDRG2启动子的高甲基化有关。此外，与复发性肿瘤相比，NDRG2 mRNA水平降低了三倍(p = 0.009)。相反，NDRG4已被证明在高级别恶性脑膜瘤细胞株中过表达。虽然还不清楚这种过表达是如何被诱导的，但静默的NDRG4抑制增殖并诱导凋亡细胞死亡。其他一些研究报道了启动子高甲基化静默基因表达在脑膜瘤发生中发挥作用。在一项mRNA谱研究中，SFRP1是复发性脑膜瘤中表达下调的基因之一(p = 0.02)。在全基因组甲基化分析中，HOXA9与复发相关。在一项分析HOXA7、9和10的独立研究中也发现了这一点(p = 0.0019)。最后，在0-22%的脑膜瘤中发现了O6甲基鸟嘌呤- dna甲基转移酶(MGMT)启动子的高甲基化，II级脑膜瘤中MGMT启动子的甲基化比例比I级肿瘤高两倍。
本研究的目的旨在研究上述标志物是否也可以用于识别GKRS治疗后显示再生长的WHO I级脑膜瘤。治疗这些潜在的更具进袭性的肿瘤是可行的。为此，我们对44例WHO I级脑膜瘤(包括8例放射外科治疗后再生长的)进行了Ki-67和NDRG4蛋白表达、1p36缺失和NDRG1-4、SFRP1、HOXA9和MGMT基因启动子高甲基化分析。
44例WHO I级脑膜瘤患者于2002 - 2015年接受Simpson IV切除术后接受附加的放射外科治疗，其中8例出现再生长。中位随访时间为64个月(范围24-137个月)。用免疫组织化学分析肿瘤的增殖标记Ki-67，用荧光原位杂交法(FISH)分析1p36的缺失。进一步分析NDRG1-4、SFRP1、HOXA9和MGMT基因启动子超甲基化的基因组DNA。
WHO I级脑膜瘤患者在Simpson IV级切除后接受附加放射外科治疗，有时显示有肿瘤再生长。这项回顾性研究的目的是评估生物标志物是否对预测骨架放射外科治疗后WHO I级脑膜瘤的再生长有价值。然后可以调整对这些潜在的更具进袭性的肿瘤的治疗。
使用Leksell Gamma Knife 4C或Perfexion (Elekta AB, Stockholm, Sweden)对单次GKRS治疗进行治疗计划，使用Leksell Gamma Plan (Elekta AB)，基于高分辨率钆剂增强立体定向定位T1加权MRI扫描，G-型头架。靶体积定义为对比增强病灶。只有部分靠近肿瘤的硬脑膜尾征部分被纳入靶体积计划22。中位剂量为11Gy(10-18Gy)，该等剂量线覆盖靶体积的90- 100%，导致中位边缘剂量为11Gy(10 -17.8Gy)。放射外科治疗后6个月，此后3年间隔1年，随访影像学。肿瘤生长被定义为在任何方向上最小直径增加2毫米。肿瘤生长被认为是轴位照射野外的肿瘤体积增加。如果在治疗体积内观察到生长，则将其归类为照射野内再生长，而治疗体积外的生长则被视为照射野外的再生长。
从2002年至2015年期间在荷兰GKRS中心治疗的44例患者中，有8例患者显示再生长。我们发现，染色体1p36缺失和NDRG1轻度高甲基化与无再生长生存相关，而临床、放射生物学和组织病理学参数、Ki-67和NDRG4的表达以及NDRG2-4、SFRP1、HOXA9和MGMT的高甲基化与无再生长生存无关。
染色体1p缺失是脑膜瘤中第二常见的异常，在高级别肿瘤中更为常见。13-26%的I级脑膜瘤，有40%-76%的II级脑膜瘤，有70%-100%的III级脑膜瘤,被发现有1p缺失。在高级别脑膜瘤中，1p、9p和14q的缺失更常被发现，这些脑膜瘤的复发率更高。有趣的是，显示复发的I级脑膜瘤有明显更多的染色体拷贝数改变，平均19%的基因组中断，包括1p缺失，而在未显示复发的低级别样本中只有3%。Tabernero等发现1p的共同缺失区域是pter→1p34.230，其中包含我们本研究评估的1p36位点。该区域定位的基因为ALPL基因(1p36.12-34)，编码碱性磷酸酶。在一项有66例脑膜瘤的研究中，1p的丧失与碱性磷酸酶活性的降低密切相关。另外一项对54例脑膜瘤的研究表明，碱性磷酸酶表达的降低与复发(p = 0.0064)和较短的RFS (p = 0.035)相关。
虽然到目前为止没有染色体1p甲基化数据的报道，一些研究已经检查了基因启动子的超甲基化，例如TP73。TP73的高甲基化在1p染色体丢失的脑膜瘤中更为常见。TP73被认为是高级别脑膜瘤的潜在生物标志物，因为70 - 80%的高级别脑膜瘤存在TP73启动子高甲基化。由于TP73基因包含在本研究应用的1p36 Vysis FISH探针中，我们很容易推测该生物标志物也可能对预测脑膜瘤的再生长有价值，这一点尚待研究。位于1p染色体上的众所周知的癌症基因的突变，如NRAS (1p13.2)、GADD45A (1p31.2 31.1)、CDKN2C (1p32.2)、RAD45(1p32)和EPB41 (1p36.2 p34)，到目前为止只被零星地检测到。
在我们的研究中，另一个有趣的发现是，在再生长的脑膜瘤中，NDRG1高甲基化与不利的无再生长生存相关。NDRG家族由四个不同的成员组成，即NDRG1、2、3和4。这个基因家族参与细胞增殖和分化的调控，所有成员都有特定的功能。据报道，NDRG1的高甲基化可促进前列腺癌、乳腺癌和胃癌的发病机制和/或增殖。NDRG1的肿瘤抑制功能也与中枢神经系统肿瘤有关，包括神经母细胞瘤和胶质瘤。据我们所知，我们的研究是首个将NDRG1高甲基化与放射外科治疗后脑膜瘤再生长联系起来的研究，尚待进一步研究。我们无法提供Lusis等人报道的NDRG2高甲基化作为NDRG2下调与肿瘤复发相关的机制的证据。NDRG4通常在心脏和大脑细胞中表达，最近发现在结直肠癌中作为启动子高甲基化的结果下调。相反，Kotipatruni等发现NDRG4在高级别脑膜瘤细胞系iom - lee和ch157 MN13中过表达。在随后的研究中，这些作者证明了NDRG4静默抑制这些细胞系的增殖并诱导细胞凋亡，表明NDRG4在脑膜瘤中具有致癌作用。在我们的研究中，NDRG4在所有非肿瘤脑对照组织中高表达，但在WHO I脑膜瘤中不表达。此外，我们无法证明NDRG4启动子高甲基化是低级别脑膜瘤中下调NDRG4表达的可能机制。NDRG3启动子高甲基化在神经系统恶性肿瘤中的潜在作用仍不确定，在本研究中也未检测到NDRG3启动子高甲基化。
尽管MGMT的高甲基化与再生长无关，但35%的I级脑膜瘤患者显示MGMT的高甲基化，这与早期报道的0- 22%相比相对较高。然而，MGMT高甲基化似乎并不能作为替莫唑胺化疗治疗脑膜瘤的指标，因为迄今为止发现替莫唑胺无效。
在目前的研究中，并不是所有与脑膜瘤进展相关的参数都得到了解决。例如，已经发现TERT启动子突变与复发显著相关，无论是否进展到更高级别。在这方面，我们可以用微滴数字（digital droplet） PCR 分析6例再生长病例，这些患者在TERT启动子热点区C228和C250没有突变。因此，在本研究中，TERT启动子突变在预测GKRS治疗WHO I级脑膜瘤后再生长方面不太可能有价值。
与一些分子标志物相比，我们没有识别与肿瘤再生长相关的临床或放射生物学因素，如表1所示。Dibiase等人分析了139例经GKRS治疗的良性脑膜瘤，发现肿瘤体积(GTV)>10cc与5年无病生存率和总体生存率显著相关(p = 0.038和p = 0.0001)。我们没有发现肿瘤体积和再生长之间的相关性。与我们研究的差异可能是因为只有38%的患者接受了术后治疗，而没有组织病理学证据显示为良性(WHO I级)疾病。此外，我们没有发现放射外科治疗剂量与再生长之间的相关性。Kuhn等人在279例脑膜瘤(21%为WHO I级)的研究中发现，GKRS的边缘剂量≧12 Gy，局部控制得到改善(p = 0.015)。与我们研究的差异可以解释为，他们纳入了一个不太一致的组，20%的多灶性疾病，61%的组织学未知，只有43%的肿瘤在术后接受了GKRS治疗。此外，他们63%的局部失败被归类为边缘性（marginal），而我们没有边缘再生长，而只是在照射野内。
当有足够的证据用生物标记物预测WHO I级脑膜瘤的再生长时，问题就出现了，应该如何治疗这些可能更具进袭性的肿瘤。据我们所知，还没有研究调查过这个研究问题。一种选择是将这些肿瘤视为进展性疾病，一个合理的方法是选择更频繁的随访计划和/或剂量增加。尽管我们研究了一个统一的术后GKRS治疗组的WHO I级脑膜瘤，我们的44个肿瘤，包括8个再生长病例，可能被认为是相对较小的。这影响了统计分析，因此本研究应视为假说生成。另一个局限性在于，部分患者的随访时间相对较短，从24个月到137个月不等，本研究中再生长的中位时间为51个月。因此，有些再生长病例可能被漏掉了。本研究的其他局限性是它的回顾性特点和事实上只包括伽玛刀照射的患者，而有其他放疗方式应用于脑膜瘤患者的治疗。
总之，我们的研究结果表明，1p36的缺失与GKRS治疗WHOI级脑膜瘤后的再生长有关，这可能对治疗有指导意义。为了将1p36缺失作为再生长的推定指标，我们的发现需要在一组更大的独立肿瘤中进行验证。
对脑膜瘤接受放射外科治疗后有无再生长的比较显示，有1p36缺失(p = 0.001)和NDRG1高甲基化(p = 0.046)与无再生长生存（ regrowth free survival）相关。多因素分析后，有1p36缺失是唯一与脑膜瘤再生长显著相关的参数(p = 0.01)。
放射外科治疗前肿瘤组织有1p36缺失的评估可能被认为是预后/再生的一个指标。然而，这一发现还需要在一组独立的更大的肿瘤队列中得到验证。