易点评

儿童恶性星形细胞胶质瘤具有显著的生物学和临床多样性，而这项研究证实了弥漫性胶质瘤中一个以丘脑为主的表观遗传学亚群的存在。作者将表观遗传学和遗传学相结合，通过对大量恶性胶质瘤样本进行全基因组DNA甲基化分析，发现了一组具有EGFR基因频繁扩增、突变以及H3K27me3缺失的遗传学特征的新型儿童弥漫性胶质瘤亚群。研究还显示H3K27me3的缺失以及EGFR的突变可能是由于H3K27突变或EZHIP过表达所介导的，因此抑制EGFR的表达对于这类高度侵袭性胶质瘤来说可能是一种潜在的治疗策略。该研究不但为儿童恶性星形细胞胶质瘤显著的生物学多样性提供了进一步的证据，还为未来对于该类型肿瘤的靶向治疗提供了可能的选择方案。

背景

世界卫生组织(WHO)调查发现3级或4级恶性星形细胞胶质瘤是儿童最常见的中枢神经系统恶性肿瘤之一，具有显著的生物学和临床异质性。尽管有共同的组织病理学特征，但儿童恶性胶质瘤在分子特征、解剖位置和临床表现方面明显不同于成人恶性胶质瘤。在过去的十年里，表观基因组分析为儿童胶质瘤的分子多样性提供了广泛的见解，并使我们能够将其细分为几个生物学和临床上不同的类型，这些类型由特定的基因改变和DNA甲基化特征来划分，例如组蛋白的K27M或G34R/V突变，等。在最近的一项研究中，儿童双丘脑弥漫性胶质瘤的一个亚型中观察到了EGFR基因中碱基的插入和突变，这些肿瘤似乎也有独特的DNA甲基化模式和H3K27me3的整体缺失。

方法
作者使用的方法是基于对最初报告的病例和一组其他中枢神经系统肿瘤(n>30,000)的全基因组DNA甲基化数据的非监督分类，分析结果揭示了一类分子表现上截然不同的肿瘤（n=58）。对于这些肿瘤则使用了新一代测序技术进行了进一步的分子检测，将它们与最近发现的儿童双侧丘脑胶质瘤亚型进行了比较，比较结果显示这类恶性胶质瘤不同于其他亚型，它们在丘脑中的位置十分丰富。

结果
通过DNA甲基化分析发现了一组表观遗传学不同的儿童恶性胶质瘤
作者通过对一组样本量庞大的中枢神经系统肿瘤的全基因组DNA甲基化数据进行非监督分类发现了一组（n=53）肿瘤样本，这组肿瘤和最近发表的5个双丘脑胶质瘤病例与现有的胶质瘤类型相比具有高度不同的DNA甲基化特征，因此它们一起形成了儿童胶质瘤亚型。对这58个样本和516个中枢神经系统肿瘤的DNA甲基化进行了更集中的t分布随机近邻嵌入(t-SNE)分析，分析结果一致证实了这组肿瘤的独特性质(图1)。

图1.58个样本和516个中枢神经系统肿瘤DNA甲基化的t-SNE分析

EGFR突变和H3K27me3缺失是这组儿科恶性胶质瘤的常见特征

通过DNA甲基化数据对基因拷贝数进行调查发现，在这58例肿瘤样本中，有16例存在EGFR基因局部扩增以及其他几种染色体异常，包括7号染色体增加、1q增加和6q丢失，每种异常都存在于大约一半的病例中。鉴于EGFR扩增的频率很高而且在双丘脑病例中报道过突变，因此作者接下来对30个肿瘤样本进行了DNA测序。在这30例样本中，有15例检测出EGFR突变，另外5个例显示在EGFR的外显子区域有碱基插入，还有18例(62%)携带肿瘤抑制基因TP53的突变或缺失。在EGFR突变的肿瘤中，有5个伴随着EGFR的扩增。值得注意的是，这30例样本中有8例(27%)显示了H3.1或H3.3的K27M突变。而H3K27me3免疫组织化学染色显示，有18例（其中1例显示H3.3K27M突变）H3K27me3的核表达全面丧失。有趣的是，对5个具有可用基因表达数据的样本的EZHIP表达分析显示，与H3K27M突变的肿瘤相比，H3野生型肿瘤中EZHIP都有过表达(图2)，这与EZHIP过表达抑制胶质瘤中PRC2的机制是一致的。

图2.肿瘤样本的EZHIP表达分析

临床特点和预后

36名患者的临床数据表明大多数患者的肿瘤被组织病理学诊断为恶性星形细胞胶质瘤，确诊时患者的中位年龄为8.2岁(范围为1-43岁)，性别分布相等(男女比例为1：1.1)。大多数肿瘤(n=31)位于丘脑区，其中5例显示出明显的双丘脑生长模式，少数肿瘤发生在大脑半球(n=3)、脑干(n=2)和小脑(n=1)。对14名患者的总生存期(OS)进行分析，与儿童弥漫性中线胶质瘤相比，H3K27M突变(n=46)显示出较差和预后，这也支持了WHO将这些肿瘤划分为4级的推定(图3)。

图3.对患者总生存期(OS)的分析

结论

这篇文章为儿童恶性胶质瘤存在一个新的亚型提供了证据，该亚型优先位于丘脑区，并具有EGFR频繁突变的特点，这一特征可能会为未来靶向治疗提供选择方案。另外，H3K27M突变对于该亚型胶质瘤的发生具有重要的分类意义。就目前的研究成果来看仅评估H3的突变状态不足以区分常见的“典型”弥漫性中线胶质瘤，即H3K27M突变型肿瘤和H3K27me3核表达缺失、EGFR频繁突变的新型胶质瘤亚型。尽管目前这种类型区分对患者预后的影响有限，但我们的结果表明，对弥漫性胶质瘤(特别是丘脑型)进行更全面的分子检测可能与临床预后相关。