儿童大脑胶质瘤：一种具有独特分子特征的预后不良的弥漫性胶质瘤

研究背景

目前，研究者广泛认识到，儿童弥漫性胶质瘤的关键生物学特征异于成人胶质瘤。第5版《世界卫生组织中枢神经系统肿瘤分类》（WHO CNS 5）根据已确定的分子标志物将二者加以区分。然而基于分子特征进行分型的方法可能会忽略某些特定的肿瘤表型，例如大脑胶质瘤病（gliomatosis cerebri，GC）。GC最初被定义为一种弥漫性胶质瘤，具有广泛浸润性生长的特征，影响大脑半球至少3个连续的脑叶。随着WHO分类的更新，GC因缺乏独特的分子特征不再被视为独立的肿瘤实体。目前，在多种成人和儿童胶质瘤中都观察到与GC类似的生长模式，但这些数据来自成人或小规模儿童队列，目前缺乏对儿童GC生物学特征的研究。本研究对欧洲104名患有GC的儿童和青少年患者进行回顾性研究，以提供全面的影像学、组织病理学、临床和遗传学数据。

研究方法

1、研究设计

本研究是一项在欧洲开展的多中心回顾性研究，主要纳入标准：①确诊年龄＜21岁；②确诊时的MRI符合GC特征；③病理学证实为弥漫性胶质瘤，排除局灶性胶质瘤进展导致的继发性肿瘤或原发多灶性胶质瘤。所有患者均需要提供福尔马林固定的样本和/或新鲜冻存肿瘤组织以供分析。

2、神经影像学标准

影像学的中心审核是强制性的，根据2007年WHO中枢神经系统肿瘤分类所述，GC定义为至少累及3个连续脑叶的弥漫浸润性肿瘤（岛叶被排除在外）。在T2或FLAIR相进行评估。由两名经验丰富的神经影像学医师进行审查。

3、临床数据

肿瘤的切除程度分为活检和部分切除两种。既往治疗包括放疗、化疗和二者的结合。由于本研究是一项多中心回顾性研究，化疗方案有较大差异，因此化疗被分为3类：仅接受替莫唑胺单药化疗的为“TMZ单药”方案，替莫唑胺联合其他细胞毒性药物为“TMZ多药”方案，不含替莫唑胺的方案为“其他”方案。细胞毒性化疗药物方案不再对剂量、周期数、治疗持续时间加以区分。另外详细记录靶向治疗情况。

4、病理学和分子生物学研究

必须确定肿瘤的组织病理学，根据确诊时的WHO中枢神经系统肿瘤分类进行（由于入组时间较早，采取罗马数字进行分级），并从当地医院获取肿瘤的组织学类型和分级。WHO II级肿瘤归为“具有低级别特征的GC（LGC）”，WHO III级和IV级肿瘤归为“具有高级别特征的GC（HGC）”。之后由经验丰富的神经病理学医师集中审查所有肿瘤样本，以验证肿瘤的类型和分级。并进行全基因组测序和甲基化阵列分析（具体方法详见原文）。

研究结果

1、儿童GC的影像学、临床、组织病理学特征以及预后因素

本研究共筛选了145名患者，并纳入104名患者（图1A，略）。在绝大多数患者（n=95, 91.5%）中，肿瘤累及3-5个脑叶（范围3-8个）。53.8%的患者双侧大脑半球均受累。另有48/30（46.1%/28.9%）名患者单侧/双侧丘脑受累。48.1%的肿瘤不强化，47.1%的肿瘤主要为局灶性强化（图2A）。

患者确诊中位年龄为11.8岁（范围1.3-18.8岁），男性为主，男女比例约为2：1。最常见的首发症状为癫痫发作（n=48, 46.2%）。WHO分级为III级的肿瘤最多，占65.4%（n=68），IV级占20.2%（n=21），II级占11.5%（n=12）（图2B）。

图2：整个队列的综合临床数据。A. 典型的大脑胶质瘤病影像学表现，上图为FLAIR相，示右侧枕叶、顶叶、颞叶高信号，累及对侧；下图为T1增强相，枕叶部分肿瘤多发轻微强化；B. GC的组织病理学特征；C. 根据WHO分级划分的治疗情况及预后；D. 不同级别肿瘤的PFS和OS。

79名患者（75.9%）接受放疗。94名患者（90.4%）接受化疗，其中替莫唑胺单药最为常见（n=52, 50%）。73名患者接受放疗和化疗联合治疗（70.2%，包括同步和/或序贯）。12名患者（11.5%）接受靶向治疗，包括EGFR抑制剂（n=7）和VEGF抑制剂（n=5）。共8名患者接受再放疗（补充表1、2A，略）。

在最后一次随访时，7名患者（6.8%）存活。中位随访时间为83.1月（范围13.1-138.8月）。其中4名患者（3.8%）在确诊后生存超过5年。93名患者（89.4%）因肿瘤进展死亡，中位无进展生存期（PFS）为8.6月（Q1-Q3：4.3-14.0月），总生存期（OS）为15.5月（Q1-Q3：10.9-27.7月）。1年和2年总生存率为68.0%和28.1%。

在单因素分析中，与PFS和OS无显著关联的包括：受累脑叶数量（＜5和≥5个）、双侧半球受累、幕下受累、双侧基底节受累、影像学的对比增强、性别、确诊年龄（±4岁、±10岁）。然而双侧半球受累患者无进展生存期显著缩短（6.5月 vs 10.4月，p=0.025），OS有下降趋势（p=0.059）。另外WHO分级与PFS（p=0.004）和OS（p＜0.001）显著相关（图2D）。LGC中位OS为52.4月，HGC的中位OS为14.6月。在HGC中，强化与较差的PFS相关（6.2月vs 10.7月）。与LGC相比，HGC患者在一线治疗期间通常采取联合治疗（p=0.017）（图2C）。在HGC中，治疗方式与PFS有显著影响，接受放化疗联合治疗的患者比单纯化疗的患者PFS更长（9.6月 vs 4.3月）。在整个队列中，是否接受靶向治疗或总放疗剂量（＜50Gy和＞50Gy）与PFS无关。无论是低级别或高级别组，OS与治疗方式无关。在多因素分析中，WHO分级、治疗方式和强化与PFS相关（补充表3，略）。

为了确定GC的预后是否较差，本研究对比了一个来自德国的高级别儿童胶质瘤参考队列。由于儿童高级别胶质瘤切除程度与预后明确相关，但由于GC不能完全切除，因此对照组只纳入部分切除的肿瘤（n=108）。与参考队列相比，HGC预后较差（中位OS 14.6月：16.5月，p=0.007）。在多因素分析中，是否为GC、切除程度和WHO分级与预后相关（补充图1A、B，略）。

2、根据DNA甲基化结果对GC进行的亚型分析

在本研究中，共有52名患者（50%）的肿瘤样本可用，其中49例肿瘤样本接受甲基化分析，46例接受全外显子组测序（WES），43例二者同时进行（图1B，略）。根据甲基化特征，通过MNP12.5分类标准进行分类（图3A）。共有9例肿瘤被排除（9/49，18.4%）并被描述为NEC。根据甲基化分析，GC主要被分为弥漫性儿童型高级别胶质瘤，H3和IDH野生型：pedHGG_RTK2A/B型（n=19）、pedHGG_MYCN型（n=5）和pedHGG_A/B型（n=6，该组为一个尚未发表的新的分子亚组）。其余10例肿瘤中，3例肿瘤被分为DHG_G34型，1例为DMG_EGFR型，1例为MYB(L1)改变的弥漫性胶质瘤，1例为pedHGG_RTK1A/B/C型，该患者既往曾患白血病并接受过全中枢放疗。另有4例被分为成人型胶质瘤，包括A_IDH_LG型（n=2），GBM_RTK2型（n=1），GBM_MES_ATYP型（n=1）。

图3：A.儿童GC的DNA甲基化聚类分析

研究者对比了Strum等对80例儿童大脑半球弥漫性高级别胶质瘤进行的甲基化分析数据，可知GC与儿童大脑半球弥漫性胶质瘤的甲基化特征存在显著差异。首先GC中不存在婴儿型半球胶质瘤，另外对照组中pedHGG_RTK1型数量较多，占50%（10/20），而GC中仅有1例（1/31）。相反，pedHGG_RTK2A/B在GC中较多（19/31），而对照组仅有1例（1/20）。由于样本数较少，无法对pedHGG_MYCN或pedHGG_A/B这两个亚型进行比较（图4A、B）。

在通过甲基化阵列数据生成的DNA拷贝数谱中，GC存在很多儿童高级别胶质瘤常见的改变，例如1q的获得（11/49, 22.4%），6号染色体的结构改变如复杂重排、染色体臂的缺失/扩增（18/49, 36.7%）（图3B、C）。这些异常主要出现于pedHGG_A/B亚型（5/6），但在pedHGG_RTK2A亚型中未出现，后者拷贝数改变较少。

3、对其他GC队列的研究证实了特定亚型的分布情况

为了确定上述分类结果在其他GC队列中是否适用，研究者根据MNP12.5对已发表的18例儿童和25例成人GC队列的甲基化数据进行分析和重新分类。在儿童GC队列中观察到的分类情况与本研究队列类似：其中pedHGG_RTK2A/B型6例，pedHGG_A型1例，pedHGG_MYCN型1例。未检测到pedHGG_ RTK1型。另有IDH突变型胶质瘤3例，DHG_G34型2例，DMG_EGFR型1例。相比而言，成人GC主要分为A/O IDH型（n=11）、GBM_RTK1（n=4）型GBM_MES_TYP型（n=3）。儿童GC中常见1q+，而成人GC中常见7+/10-。

图4：儿童GC与儿童大脑半球弥漫性胶质瘤甲基化亚型的分布和对比。A. 本队列（n=40）和Sturm等的儿童大脑半球弥漫性胶质瘤队列（n=80）。B. 不同亚型的出现频率，在两组间，pedHGG_RTK2A/B和pedHGG_RTK1A/B/C亚型的比例明显不同。

4、儿童GC中EGFR和BCOR变异频发

本研究中，通过外显子组测序发现各个亚型特异性的遗传学改变（图5A）。在26.1%（12/46）的肿瘤中发现EGFR改变（主要为错义突变），特别是在pedHGG_RTK2A/B亚组中发生率最高（8/17,47.1%），并且主要发生于细胞外结构域，未发现高频的热点突变（图5B）。另外，各有12例肿瘤存在TP53和BCOR突变。BCOR改变有四分之三出现于pedHGG_RTK2A亚组中。pedHGG_RTK2A亚组中常见的突变还包括PIK3CA、FBXW7和SETD2（图5A）。

图5：A. 儿童GC的全外显子测序结果以及关键的分子遗传学改变

5、根据CNS WHO CNS 5对分子数据进行整合

研究者随后根据WHO CNS 5，对所有可获取分子数据的肿瘤（n=52）基于甲基化阵列和标志性基因突变进行重新分类。大多数GC被分为弥漫性儿童型高级别胶质瘤，H3和IDH野生型（32/52，61.5%）。其他分类包括：星形细胞瘤，IDH突变型（5/52，9.6%）、弥漫性半球胶质瘤，H3 G34突变型（3/52，5.8%）。另外弥漫中线胶质瘤，H3 K27改变型、弥漫性星形细胞瘤，MYB/MYBL1改变型、成人型IDH野生型胶质母细胞瘤各2例。另有6例肿瘤为NEC。在所有IDH改变的肿瘤中均未发现1p/19q缺失。（详见图6A）。在儿童高级别胶质瘤中，存在IDH突变的肿瘤中位OS明显优于IDH野生型肿瘤（54.6月 vs 15.2月），但由于样本数量少，无统计学差异（图6B）。在9例低级别肿瘤中，4例为IDH1突变型肿瘤，2例为pedHGG_RTK2A，1例为弥漫性星形细胞瘤，MYB/MYBL改变型，另2例为NEC。

6、具有GC表型的弥漫性儿童型高级别胶质瘤，H3和IDH野生型的特征

在32名具有GC表型的弥漫性儿童型高级别胶质瘤，H3和IDH野生型患者中，共29名患者因肿瘤死亡（90.6%）。观察到几个因素与预后相关。首先该组患者的中位年龄为12.1岁。10名10岁以下的患儿与大于10岁的患儿相比，OS缩短（中位OS：10.3月 vs 17.7月，p=0.004）。另外，pedHGG_MYCN亚型的确诊年龄（中位年龄5.3岁）相较于pedHGG_ RTK2A/B和pedHGG_A/B亚型较小（中位年龄12.8岁）。pedHGG_RTK2A亚型肿瘤影响范围更广泛，受累及的脑叶中位数为5个，而其他两个亚型为3个（p=0.073）（图6C）。在单因素分析中，无论是基于甲基化区分的不同亚型或是否存在6号染色体结构改变，均与预后无关。在分子改变方面，仅有TP53改变与较差的OS相关（中位OS：9.7月 vs 18.4月，p＜0.001）。在包括年龄、甲基化分型和TP53改变等的多因素分析中，也仅有TP53改变与OS相关（p=0.008）。

图6：基于WHO CNS 5对儿童GC进行分型和整合。A. 内圈根据WHO CNS 5与甲基化数据及全外显子数据相结合，代表了不同的肿瘤类型；中圈为肿瘤的甲基化分型以及最常见的遗传学改变，与肿瘤类型相匹配；外圈为6号染色体重排的频率。B-C. 根据上述分型和分类的生存情况分析。

讨论

本研究旨在提高对儿童大脑胶质瘤病这一特殊表型的认识。与大脑半球原发性高级别胶质瘤相比，大脑胶质瘤病这一表型意味着不良的预后。根据2007/2016 WHO中枢神经系统肿瘤分类标准，组织学分级与预后显著相关。另外，儿童LGC与儿童型低级别胶质瘤不同，大多数患者死于肿瘤进展。而且除了MYB/MYBL1改变外，儿童LGC缺乏儿童型低级别胶质瘤的特征性分子改变。相反，在9例可获取数据的LGC中，4例存在IDH突变，这说明儿童LGC与儿童型低级别胶质瘤具有不同的分子起源。不过存在MYB/MYBL1改变和IDH突变的儿童LGC具有较好的预后，可能是该亚组生存期较长的一个因素。总之，研究者指出：具有低级别特征的GC也应视为高级别肿瘤，并按高级别肿瘤治疗。但存在MYB/MYBL1改变或IDH突变的肿瘤的恰当治疗策略仍有待进一步确定。

根据WHO CNS 5分类标准，大脑胶质瘤病这一表型与几种弥漫性胶质瘤相关，特别是弥漫性儿童型高级别胶质瘤，H3和IDH野生型。甲基化分型主要包括pedHGG_RTK2A/B、pedHGG_A/B和pedHGG_MYCN型。上述亚型具有相似的临床特征，在t-SNE中紧密聚类。然而，本研究和另一项独立的儿童GC队列中均未发现pedHGG_ RTK1A/B/C型肿瘤，而该型占所有弥漫性儿童型高级别胶质瘤，H3和IDH野生型的三分之一，在本研究的对照组中占一半。

在本研究的大脑胶质瘤病队列中，EGFR和BCOR基因异常的发生频率出人意料地高。已发表的两个儿童幕上胶质瘤队列中，EGFR突变的发生频率分别为11/326（3.4%）和11/326（3.4%）。总体上弥漫性儿童型高级别胶质瘤，H3和IDH野生型常见EGFR扩增，这与本队列中常见EGFR突变不一致。在弥漫中线胶质瘤，EGFR改变型中，常见EGFR热点突变，该型肿瘤常位于双侧丘脑且呈弥漫性浸润。但是儿童GC的EGFR突变并非发生于基因的特定区域。既往研究显示BCOR和FBXW7改变主要出现于H3改变的高级别胶质瘤中，而SETD2改变主要出现于幕上H3野生型儿童胶质瘤中。BCOR、PIK3CA、FBXW7或SETD2的改变（主要发生于本队列的pedHGG_RTK2A亚组中）是否与基于甲基化的特定亚型或与GC表型本身相关，有待未来进一步明确。本研究中，儿童GC的特征性改变为6号染色体的结构性异常，在多种病理类型（根据WHO CNS 5分类标准）的肿瘤中均有分布。但6号染色体异常在儿童高级别胶质瘤中尚未被详细描述，其重要性需要进一步研究。综合来看，GC的甲基化分类主要为pedHGG_RTK2A/B和pedHGG_A/B亚型，而pedHGG_ RTK1A/B/C型缺失，该结果可在一个独立的外部队列中重复。总而言之，上述结果都说明具有GC表型的儿童弥漫性胶质瘤具有独特的分子特征。

儿童GC缺乏特定的治疗建议。研究者发现在儿童高级别GC中，一线治疗方式与PFS存在显著关联。接受一线化疗和放疗联合治疗的患者PFS优于仅接受单纯化疗的患者。但整个队列以及不同亚组的OS并无显著差异。这可能是由于大多数患者在疾病进展后才接受放疗。本研究中患者的治疗方式具有很大的差异性。未来，儿童GC可能需要特定的治疗手段，但由于此类肿瘤的罕见性，难以开展前瞻性研究。研究者建议在未来针对儿童高级别胶质瘤的临床研究中对GC进行特别的关注，或在甲基化研究中关注符合GC影像学表现的肿瘤，这有助于深入了解此类肿瘤。对于GC的治疗应考虑肿瘤个体的分子特征，并制定个体化的治疗方案（如EGFR抑制剂）。

结论

儿童GC具有独特的分子特征，此类肿瘤以pedHGG RTK2A/B和pedHGG_A/B甲基化亚型为主，常见EGFR、BCOR和6号染色体结构改变。不存在pedHGG_RTK1A/B/C甲基化亚型或CDKN2A/B、PDGFRA 改变。组织病理级别、高级别GC中的强化、以及TP53突变等特征与预后相关。综上所述，本研究加深了对儿童GC的理解。

注：本文仅为对原文的摘录和翻译，不能完全反应原文信息，如有需要请参考原文。本文所涉及的药物处于研究阶段，所有内容均不作为对疾病的治疗建议。

参考资料：Nussbaumer et al. Gliomatosis cerebri in children: A poor prognostic phenotype of diffuse gliomas with a distinct molecular profile. Neuro-Oncology. 26(9), 1723-1737, 2024.