[文献导读]基于DNA甲基化的脑膜瘤分子亚型和预后评估相关性更好 | 快乐神经病理专栏

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第2期 

2017年5月发表在Lancet Oncol的一篇多中心、回顾性分析研究显示，基于全基因组DNA甲基化状态的脑膜瘤分子亚型可明确诊断脑膜瘤，并且不同分子亚型与患者预后相关性更强，优于WHO组织学分级。

研究背景

脑膜瘤几乎是最常见的原发性颅内肿瘤，诊断和分级主要依靠WHO脑肿瘤分类。2016年的WHO脑肿瘤分类描述了15种脑膜瘤亚型。这些亚型中有9个被归为WHOⅠ级，3个被归为WHOⅡ级，另有3个被归为WHOⅢ级，分级仅基于组织形态，无特异分子标志物。

2016年的WHO脑肿瘤分类已经对多个脑肿瘤引入了分子应用，而脑膜瘤却还未出现预后分子标记物。虽然现有的分类和分级方法具有预测价值，但存在一些不足，如亚型参数不确定和分级标准有时过于武断，观察者主观性较强。在临床实际工作中，有的脑膜瘤属良性，但术后很快复发；有的脑膜瘤属恶性，却可以长期保持无进展状态。

基于这种情形，现有的分级体系和临床治疗选择的相关性正受到争议。

研究初衷

德国海德堡Ruprecht-Karls大学病理学研究所神经病理科Felix Sahm等人参考之前的工作，认识到甲基化特征可以精确地定义肿瘤实体。而且DNA甲基化谱还能够在组织形态不可识别的情况下，确定肿瘤的生物学与临床相关亚组。基于以上理念，Felix Sahm等人在该研究中旨在全面描述脑膜瘤的整个分子遗传学景观，用以确定生物学和临床相关的亚组。

研究过程及结果

该研究第一批共搜集了来自497例脑膜瘤患者的肿瘤标本，并额外纳入了309例和脑膜瘤形态相似的神经鞘瘤等其他颅外肿瘤。在Illumina 450k Human Bead Chip平台进行甲基化分析和拷贝数变异分析。获得的甲基化谱数据采用Euclidiandistance 和Ward’s linkage method对这些肿瘤进行自动亚组定位分析。

初步分析结果显示，DNA甲基化分析能够明确区分脑膜瘤和其他肿瘤。自动化聚类分析同时将脑膜瘤分为两个主要的表观遗传组别group A和group B，并且group A组进一步分为4个小亚组，group B进一步分为2个小亚组。这六个亚组被定义为甲基化类别。

基于进一步的分子和临床特征，A组的可分为甲基化类别良性1-3（MC ben-1, MC ben-2, MC ben-3）和甲基化类别中间型A（MC int-A） 4个小亚组。B组的可分为甲基化类别中间型B（MC int-B）和甲基化类别恶性（MC mal）（见下图）。

关于甲基化分类和WHO分级的对应关系，WHOⅠ级的脑膜瘤富集在MC ben-1, MC ben-2和MC ben-3，WHOⅢ级的脑膜瘤则富集在MC mal, 而WHOⅡ级脑膜瘤则分布在所有的甲基化类别中（见上图）。

关于甲基化类别的热点突变，497例中有303例样本符合检测要求，进行了之前报道的脑膜瘤相关52基因突变检测。已知的高频突变基因（NF2, TRAF7和AKT1）主要集中在几个甲基化类别。A组中，约有63%的MC ben-1病例含有NF2突变，MC ben-2病例含有的5个突变基因分别是：AKT1,SMO, KLF4, TRAF7和PIK3CA。MC ben-3和MC int-A主要含有NF2突变，比例分别为32%和53%。B组中，NF2突变在MC-int-B和MC mal中的概率分别为35%和31%；SUFU突变仅限于B组，在MC-int-B和MC mal中的概率分别为5%和6%；而TERT启动子突变80%集中于甲基化类别B组中（见上图）。

基于甲基化分析的脑膜瘤样本拷贝数变异，显示甲基化类别和细胞遗传学相关。其中，A组中95%的MC ben-1含有22q的杂合性缺失，无其他拷贝数变异。MC ben-2几乎没有高频的拷贝数变异。MC ben-3含有多种染色体获得，最多的是涉及5号染色体。MC int-A常见1p（70%）和22q（70%）缺失。B组中MC int-B常见变异同样为1p（79%）和22q（84%）缺失。MC mal中变异与MC int-B相似，但该亚组的CDKN2A缺失同样多见。

甲基化类别与组织亚型分布方面，主要呈现为两种模式，一种模式是一个甲基化类别与一小组或单个组织亚型强烈相关，另一种模式是某个甲基化类别或者亚类与大部分组织亚型相关。如MC ben-1含有最多的纤维型脑膜瘤病例，也富含砂粒体型脑膜瘤，MC ben-3含有多种组织学亚型，但尤其富含WHOⅠ级的血管瘤型脑膜瘤，67%的血管瘤型脑膜瘤都集中在该类型（见下图）。

但甲基化类别与WHO分级出现了不一致的情况。如两个中间型甲基化类别MC int-A和MC int-B主要由非典型脑膜瘤构成，但许多非典型脑膜瘤也可见于良性类别MC ben-1。间变性脑膜瘤（WHOⅢ级）主要与MC mal相匹配，但是也有一部分归于MC int-B和MC int-A。

引人注目的是，6个处于WHOⅢ级的横纹肌样型脑膜瘤和乳头型脑膜瘤均归于良性和中间型甲基化类别中（见上图）。

关于甲基化类别和预后生存分析，研究发现原发性和继发性脑膜瘤甲基化类别A组和B组都非常稳定，说明该类别可以用于脑膜瘤的诊断和预后评估。该研究共对discovery cohort 中的228例样本进行了生存分析，并与WHO分级相对比，评估甲基化类别的结果预测作用（上图）。

该研究还对组织学分级与甲级化类别不相符的病例进行了生存分析，发现患者的实际生存期与甲基化类别生存预测更加一致。说明甲基化类别生存分析具有更高的预测价值，优于WHO分级（上图）。

研究意义

该研究结果表明，DNA甲基化特征可用于脑膜瘤的精准诊断，甲基化类别生存预后分析模式可提供更多的预后信息，是传统脑膜瘤类别的重要补充，为精准判断不同亚型脑膜瘤的临床预后特征和设计个体化治疗方案提供重要依据。

参考资料：

SahmF, Schrimpf D, Stichel D et al (2017) DNA methylationbased classification andgrading system for meningioma: a multicentre, retrospective analysis. LancetOncol 18:682–694.

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