文章信息
- 少突胶质细胞瘤中染色体1p/19q联合缺失与MGMT基因启动子甲基化的相关性
- Correlation Between Codeletion of Chromosome 1p/19q and MGMT Promoter Methylation in Oligodendrogliomas
- 肿瘤防治研究, 2018, 45(8): 550-554
- Cancer Research on Prevention and Treatment, 2018, 45(8): 550-554
- http://www.zlfzyj.com/CN/10.3971/j.issn.1000-8578.2018.17.1543
- 收稿日期: 2018-01-08
- 修回日期: 2018-03-28
2. 710061 西安,西安交通大学第一附属医院神经外科
2. Department of Neurosurgery, The First Affiliated Hospital of Xi'an Jiaotong University, Xi'an 710061, China
胶质瘤是中枢神经系统最常见的肿瘤,占颅内原发肿瘤的60%,少突胶质细胞瘤约占胶质瘤的5%~10%[1],发生率仅次于星形细胞瘤,以往少突胶质细胞瘤的病理诊断主要依靠显微镜下观察组织学特点、免疫组织化学检测相关蛋白来实现,2016年WHO首次推出整合组织学表型和基因型的中枢神经系统肿瘤分类方法,并第一次以分子分型作为肿瘤分型的核心依据[2],染色体1p/19q联合缺失就是在这次分类中引入的重要分子参数,是少突胶质细胞瘤的诊断性分子标志物[3]。06-甲基鸟嘌呤-DNA-甲基转移酶(06-methylguanine-DNA methyltransferase, MGMT)是一种DNA损伤修复酶,它在胶质瘤中的表达与肿瘤耐药性相关,而MGMT基因启动子的甲基化状态是决定MGMT表达量的主要因素,并可能影响患者的化疗效果及其预后[4]。本研究分别采用荧光原位杂交技术(fluorescence in situ hybridization, FISH)和巢式甲基化特异性PCR(methylation specific PCR, MSP)技术检测少突胶质细胞瘤染色体1p/19q联合缺失及MGMT基因启动子甲基化状态,分析探讨二者的相关性及临床意义,以期为胶质瘤患者的诊治提供更多理论依据。
1 资料与方法 1.1 临床资料收集西安交通大学第一附属医院2012~2016年手术切除且组织学表型为少突胶质细胞瘤的患者共计67例,其中男40例、女27例,年龄7~81岁,平均年龄47.6岁,患者均为首发病例,且术前未进行放疗、化疗或生物治疗。根据WHO病理分级标准,诊断为WHOⅡ级少突胶质细胞瘤35例、WHOⅢ级间变型少突胶质细胞瘤32例,所有病例均经两位以上有经验的病理医师同时阅片,另选星形细胞瘤20例、瘤周正常脑组织20例作为对照。
1.2 方法 1.2.1 染色体1p/19q联合缺失检测于光学显微镜下选择无出血及坏死的肿瘤区域,使用1p/19q双色荧光探针试剂盒(广州安必平医药科技有限公司),按说明书进行操作。在杂交区域处加入10 μl探针并盖上盖玻片,放入杂交仪,设定程序:85℃变性10 min,37℃杂交16 h;杂交完成后4', 6-二脒基-2-苯基吲哚(4', 6-diomidino-2-phenylindole, DAPI)复染剂进行样本区复染,莱卡DM4000荧光显微镜下观察结果。结果判断:探针试剂盒中包含lp36/lq21和19q13/19p13两管探针,lp36/1q21包含红色的检测位点探针lp36和绿色的内对照探针lq21,用于检测lp36的缺失情况,19q13/19p13包含红色的检测位点探针19q13和绿色的内对照探针19p13,用于检测19q13的缺失情况,细胞核则由DAPI染成蓝色。随机计数100个肿瘤细胞核中的红色、绿色信号,当lp36/lq21比值或19q13/19p13比值< 0.80时判为lp或19q缺失。
1.2.2 MGMT基因启动子甲基化检测用Qiagen DNA Mini Kit(51304)提取胶质瘤及对照脑组织石蜡包埋标本的基因组DNA,操作步骤按说明书进行。NanoDrop 2000C评估所提取的DNA的质量和浓度,确保DNA吸光度值A260/280均在1.8~2.0之间。用DNA甲基化修饰试剂盒(EpiTect Plus DNA Bisulfite Kit,QIAGEN 59124)对上述抽提的基因组DNA进行亚硫酸氢盐修饰,修饰后甲基化的胞嘧啶(C)保持不变,而未甲基化的C转变为尿嘧啶(U)。巢式MSP:引物序列见表 1,第一步PCR的引物为Pan-f和Pan-r,反应体系20 μl:模板DNA 0.2 μg、10 μmol/L引物各1 μl、zymoTapTMPreMix 10 μl。反应条件:95℃ 10 min,95℃ 30 s、53℃ 30 s、72℃ 30 s,40个循环后72℃延伸10 min,4℃保存。取第一步反应产物1 μl为第二步PCR模板,第二步PCR的甲基化引物为M-f和M-r,非甲基化引物为U-f和U-r,反应体系20 μl:模板DNA 1 μl、10 μmol/L引物各1 μl、zymoTapTMPreMix 10 μl。反应条件:95℃ 5 min,95℃45 s、53℃ 45 s、72℃ 1 min,40个循环后72℃延伸10 min,4℃保存。以健康者外周血淋巴细胞(PBL)DNA作为未甲基化阳性对照,用甲基化酶(MSSsI)处理的PBL DNA作为甲基化阳性对照,蒸馏水代替模板作为空白阴性对照。PCR产物用9%聚丙酰胺凝胶电泳分离,DNA Marker 50 bp为相对分子质量标准,用AlphaImager HP荧光/可见光凝胶成像分析系统观察分析电泳结果。结果判定:电泳结果中出现非甲基条带(U)扩增,而不出现甲基化条带(M)扩增,判断为非甲基化;仅M条带或U和M条带均出现扩增,则判定为甲基化。
1.3 统计学方法应用SPSS18.0统计软件进行数据分析,采用χ2检验、Fisher精确概率法检验和Spearman等级相关分析,P < 0.05为差异有统计学意义。
2 结果 2.1 染色体1p/19q联合性缺失检测结果少突胶质细胞瘤及间变型少突胶质细胞瘤组1p/19q联合缺失率均显著高于星形细胞瘤组及正常脑组织组,差异有统计学意义(P < 0.05);而星形细胞瘤组与正常脑组织组相比差异无统计学意义(P > 0.05);少突胶质细胞瘤(WHOⅡ级)组1p/19q联合缺失率略高于间变型少突胶质细胞瘤(WHOⅢ级)组,但差异无统计学意义(χ2=1.227, P=0.268),见图 1、表 2。提示1p/19q联合缺失与少突胶质细胞瘤的病理分级无关,而在少突胶质细胞瘤和星形细胞瘤鉴别诊断中有意义。
2.2 MGMT基因启动子甲基化检测结果
少突胶质细胞瘤组、间变型少突胶质细胞瘤组、星形细胞瘤组的MGMT基因启动子甲基化率均显著高于正常脑组织组(P < 0.05),但三者组间比较差异无统计学意义(χ2=1.373, P=0.503),见表 3、图 2。
2.3 少突胶质细胞瘤1p/19q联合性缺失与MGMT基因启动子甲基化的相关性
在67例少突胶质细胞瘤中,共有43例发生MGMT启动子甲基化,其中39例(90.70%)同时发生1p/19q联合性缺失;而在未发生MGMT启动子甲基化的24例少突胶质细胞瘤中只有15例(62.5%)出现1p/19q联合性缺失,两者相比差异有统计学意义(χ2=7.831, P=0.005)。另外9例少突胶质细胞瘤未检测出1p/19q联合缺失或MGMT基因启动子甲基化。Spearman等级相关分析显示少突胶质细胞瘤1p/19q联合缺失与MGMT基因启动子甲基化呈正相关(r=0.342, P=0.005),见表 4。
2.4 少突胶质细胞瘤1p/19q联合性缺失、MGMT基因启动子甲基化与临床特征的关系1p/19q联合性缺失率、MGMT基因启动子甲基化率与少突胶质细胞瘤患者的性别、年龄无关(P > 0.05),而与3年生存率密切相关,差异有统计学意义(P < 0.05)。生存期大于3年者的1p/19q联合性缺失率、MGMT基因启动子甲基化率均显著高于生存期小于3年者,提示二者与患者预后呈正相关,见表 5。
3 讨论少突胶质细胞瘤是胶质瘤的一种独立类型,瘤细胞形态类似少突胶质细胞,呈圆形或多角形,排列成蜂窝状,胞核圆形、大小较一致,胞质透亮;典型病例常可见微钙化、分支状毛细血管,亦可见星形细胞瘤样成分。由于瘤细胞与周围正常脑组织没有明显界限,呈交织侵袭性生长,难以彻底切除肿瘤,因此,术后进一步化疗就显得尤为重要。但在临床实践中发现,组织学特征及WHO分级相同的个体对同一化疗方案的反应和预后不一致,从分子遗传学观点出发,胶质瘤是一类基因水平高度异质性的疾病,病理组织学形态相同的胶质瘤的分子遗传学改变不尽一致,从而导致肿瘤治疗反应和预后的差别,针对患者基因的个体差异,进行“量体裁衣”制定化疗方案,实现个体化治疗,使患者在化疗中最大获益,是未来脑胶质瘤的治疗方向[5]。
染色体lp/19q联合缺失是指1号染色体短臂和19号染色体长臂同时缺失,Reifenberger等[6]最早发现少突胶质细胞瘤中存在较高频率的lp/19q联合缺失。随后研究也表明,1p/19q联合缺失在少突胶质瘤中常见,发生率可达80%~90%,在间变性少突胶质细胞瘤中发生率为50%~70%,而在星形细胞瘤中发生率较低[7]。有1p/19q联合缺失的少突胶质细胞瘤,术后复发或者进展至更高级别时,该项分子遗传学改变依然存在[8]。据此WHO认为lp/19q联合缺失是少突胶质细胞瘤的分子特征,是其诊断性分子标志物,可用于鉴别少突胶质细胞瘤和星形细胞瘤,对于治疗选择有重要意义。在本组病例中,少突胶质细胞瘤及间变型少突胶质细胞瘤中1p/19q联合性缺失率分别达85.71%、75.00%,显著高于星形细胞瘤的5.00%,与文献报道基本一致。
国外多项临床随机对照试验显示1p/19q联合缺失还是少突胶质细胞瘤化疗敏感度及预后的重要预测指标,存在1p/19q联合缺失的少突胶质细胞瘤生长速度较慢,对PCV化疗方案(甲基苄肼+洛莫司汀+长春新碱)敏感,反应率达100%,而仅有25%的无1p/19q联合缺失的肿瘤对PCV化疗方案有反应[9];除PCV方案外,具有1p/19q联合缺失的少突胶质细胞瘤对替莫唑胺(temozolomide, TMZ)亦有较高的反应率,Brandes等[10]发现具有1p/19q联合缺失的间变或复发少突胶质细胞瘤中,59.4%的肿瘤对TMZ敏感。由于具有lp/19q缺失的少突胶质细胞瘤患者能够受益于PCV、TMZ化疗方案,故生存期较无缺失者显著延长[11]。本文研究结果也显示1p/19q联合缺失率虽与少突胶质细胞瘤患者性别、年龄、病理分级无关,但与生存率密切相关,生存期大于3年者1p/19q联合性缺失率显著高于生存期小于3年者,提示1p/19q联合缺失可作为少突胶质细胞瘤患者预后因子。
MGMT是一种DNA修复酶,可以通过修复烷化剂如亚硝脲及TMZ造成的胶质瘤细胞DNA损伤,导致肿瘤耐药。而MGMT基因启动子的甲基化状态是决定MGMT表达量的主要因素,若启动子区域甲基化,则MGMT不表达或低表达,肿瘤对烷化剂敏感。由于1p/19q联合缺失的少突胶质瘤对含烷化剂的PCV化疗方案及TMZ敏感,故有部分学者猜测,这些肿瘤的化疗敏感度可能与MGMT基因启动子甲基化有关[12],因此本文研究了少突胶质细胞瘤1p/19q联合性缺失与MGMT基因启动子甲基化的相关性,结果显示少突胶质细胞瘤1p/19q联合性缺失与MGMT基因启动子甲基化呈正相关性,提示1p/19q联合缺失患者对化疗敏感有可能是因为同时伴有MGMT基因启动子甲基化所导致。以往研究显示1p/19q联合性缺失是少突胶质细胞瘤发生的早期事件,而MGMT启动子甲基化多发生在肿瘤进展期,因而推测二者之间可能存在因果关系[13],但其内在机制仍需深入探讨。进一步比较少突胶质细胞瘤、间变型少突胶质细胞瘤、星形细胞瘤的MGMT基因启动子甲基化率,结果显示各组间差异无统计学意义,提示其在鉴别少突胶质细胞瘤及星形细胞瘤中意义不大。与1p/19q联合缺失的研究结果相似,MGMT基因启动子甲基化亦与少突胶质细胞瘤患者的性别、年龄、病理分级无关,而与生存率呈正相关,提示可以用来评估预后。
综上所述,染色体1p/19q联合缺失不仅是少突胶质细胞瘤特异性分子标志物,而且与MGMT基因启动子甲基化有正相关性,检测1p/19q联合缺失在一定程度上可以估测MGMT基因启动子甲基化情况,从而提高临床病理诊断的精确性,而且对胶质瘤的治疗及预后判断具有重要的指导作用。
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