早在1994年Ruttledge等一次強(qiáng)調(diào)位于22q染色體上的NF2基因突變的流行情況時，腦膜瘤基因組景觀就已經(jīng)成為一個重要的研究領(lǐng)域。當(dāng)時，人們都知道在高達(dá)80%的腦膜瘤中有22號染色體雜合性缺失(LOH)存在。對22號染色體為LOH的腫瘤中NF2抑癌基因進(jìn)行測序發(fā)現(xiàn)，大量腫瘤中存在NF2失活突變。在腦膜瘤中，22號染色體缺失的NF2基因很少發(fā)生突變，這證實(shí)了NF2基因在自發(fā)性腦膜瘤中具有抑瘤功能的雙重打擊假說。

 

　　值得注意的是，除了大規(guī)模的染色體異常和整體較高的突變負(fù)荷外，更高級別的腫瘤往往含有NF2突變。對腦膜瘤中NF2突變的進(jìn)一步研究也顯示，這些突變通常與凸面腦膜瘤而不是前顱底腦膜瘤相關(guān)(圖1)。Merlin是由NF2編碼的蛋白，是間接連接F-肌動蛋白、跨膜受體和細(xì)胞內(nèi)效應(yīng)蛋白的細(xì)胞內(nèi)支架蛋白。它已被證明是一種通過接觸控制和對在高細(xì)胞密度背景下導(dǎo)致Rac1通路的激活來控制細(xì)胞生長的腫瘤控制因子。因此，Merlin功能的喪失導(dǎo)致接觸控制生長的喪失。NF2突變也導(dǎo)致Hippo、Notch、磷酸肌醇3-激酶(PI3K)/AKT、哺乳動物雷帕霉素靶蛋白(mTOR)和Ras/絲裂原活化蛋白激酶(MAPK)通路的激活，從而導(dǎo)致細(xì)胞增殖增加。如后面所述，對腦膜瘤分子生物學(xué)的深入研究已經(jīng)確定了諸如酪氨酸激酶控制劑等藥理藥物的靶點(diǎn)，這些藥物隨后也會降低PI3K、mTOR和ERK通路的激活。
 

 

　　圖1.在這篇綜述中，腦膜瘤的常見顱內(nèi)位置與相關(guān)的DNA驅(qū)動基因突變或染色體丟失相關(guān)。位置與從更少(綠色)到更復(fù)雜的切除術(shù)和管理(紅色)的廣義尺度相關(guān)。未見圖示的腦膜瘤部位包括床突、枕骨大孔、海綿竇、鞍上和天幕。

 

　　鑒于40%的腦膜瘤中沒有NF2突變，較近的研究集中于使用下一代測序技術(shù)，促進(jìn)在大群患者中進(jìn)行全基因組測序，以確定腦膜瘤腫瘤發(fā)生的其他驅(qū)動因素。2013年，兩項(xiàng)評估腦膜瘤關(guān)鍵遺傳特征的提出性研究發(fā)表。Clark等對300例WHO 1級和2級腦膜瘤進(jìn)行測序后，發(fā)現(xiàn)了TRAF7(腫瘤壞死因子[TNF]受體相關(guān)因子7，tumor necrosis factor[TNF]receptor associated factor 7)、KLF4(Kruppel-like（樣）因子4)、AKT1(v-akt鼠胸腺瘤病毒癌基因同源物1，v-akt murine thymoma viral oncogene homolog 1)和SMO(smoothened)的突變。有趣的是，這些額外的突變確定了三組位置不同但不重疊的腫瘤:發(fā)生在凸面和后顱底的具有染色體22 LOH和NF2基因突變的腫瘤,發(fā)生在前顱底中線的具有SMO的突變的腫瘤，以及發(fā)生在蝶骨翼和中顱底的具有TRAF7,AKT1和/或KLF4突變的腫瘤(圖1)。對這些非NF2驅(qū)動基因突變的識別表明，腦膜瘤的基因組結(jié)構(gòu)比之前假設(shè)的更加多樣化，導(dǎo)致識別出額外的腦膜瘤驅(qū)動基因突變，包括POLR2A、SMARCB1種系變異(包括SMARCE1)、AKT3、PIK3CA、PIK3R1、PRKAR1A、SUFU和BAP1。與此同時，Brastianos等對17個腦膜瘤進(jìn)行了基因組測序，并對另外48個腦膜瘤進(jìn)行了靶向測序，發(fā)現(xiàn)WHO 1級腦膜瘤的基因組損害率低于全身系統(tǒng)性腫瘤或WHO 2級或3級腦膜瘤。在發(fā)現(xiàn)集中(In the discovery set)，一些1級腦膜瘤發(fā)現(xiàn)染色體1p、7p、14p和19的拷貝數(shù)丟失，5號和10號染色體的拷貝數(shù)增加，而從較高級別的腫瘤中發(fā)現(xiàn)染色體10q和14q的拷貝數(shù)丟失。靶向基因分析發(fā)現(xiàn)NF2(較常見的突變)、KDM5C、SMO、AKT1、RGPD3和CD300C存在非同義突變。特異性SMO突變是已知的基底細(xì)胞癌和促結(jié)締組織成神經(jīng)管細(xì)胞瘤的致癌突變，僅在無NF2改變的腦膜瘤中發(fā)現(xiàn)。同樣，AKT1突變是先前在乳腺癌、結(jié)直腸癌和肺癌中描述過的致癌突變，與腦膜瘤中的NF2或SMO突變相互排斥。在驗(yàn)證隊(duì)列中，在顱底和更高級別腦膜瘤中觀察到AKT1和SMO突變。Clark等和Brastianos等的發(fā)現(xiàn)共同為將基因組改變納入2021年WHO分類奠定了基礎(chǔ)。

 

　　WHO3級腦膜瘤的基因譜系歷來沒有很好得到描述。為了解決這個問題，Bi等分析了134例高級別腦膜瘤。在他們對高級別腦膜瘤研究中，大多數(shù)腫瘤以NF2突變?yōu)樘卣鳎苌倌[瘤有TRAF7、KLF4、AKT1和SMO突變，這表明高級別腦膜瘤很少有可靶向的基因突變。AKTI/PIK3CA突變與腦膜細(xì)胞亞型、NF2突變與成纖維細(xì)胞亞型、TRAF7/KLF4突變與分泌亞型也有相關(guān)報道。Bi等也發(fā)現(xiàn)，高級別病變的特點(diǎn)是拷貝數(shù)改變增加，有趣的是，發(fā)展為高級別腦膜瘤的低級別病變表現(xiàn)出類似于高級別腦膜瘤的基因組損害模式，并與激活TERT啟動子突變有關(guān)。存在TERT啟動子的突變進(jìn)一步與進(jìn)展和生存差相關(guān)。該觀察結(jié)果與其他組的結(jié)果相結(jié)合，表明CDKN2A/B或BAP1突變純合缺失與的臨床結(jié)局之間存在很強(qiáng)的相關(guān)性，導(dǎo)致2021年WHO標(biāo)準(zhǔn)的修訂。

 

　　雖然2021年的分類建議考慮測序，但它對診斷不是必需的。盡管如此，目前的標(biāo)準(zhǔn)現(xiàn)在集成了驅(qū)動基因突變，如常規(guī)型的NF2、AKT1、SMO和PIK3CA，分泌型的TRAF7和KLF4，透明細(xì)胞型的SMARCE1，橫紋肌亞型的BAP1。此外，無論組織學(xué)分級如何，具有TERT啟動子突變或CDKN2A/B純合缺失的腦膜瘤都被歸類為3級間變性腫瘤。

 

　　表達(dá)譜和表觀基因組分析

 

　　鑒于WHO分級和DNA突變不能較優(yōu)地評估腦膜瘤的臨床行為，較近的研究使用了幾種分子分析技術(shù)來創(chuàng)建更符合腦膜瘤臨床過程的分類方案(表1)。許多研究小組假設(shè)染色質(zhì)結(jié)構(gòu)和基因表達(dá)譜主要由DNA甲基化控制，在這方面可能更有用。例如，是在2級腦膜瘤中，經(jīng)免疫組化識別的H3K27三甲基(H3K27me3)缺失已被證實(shí)為生存差和復(fù)發(fā)時間短的標(biāo)志。

 

　　表1.對腦膜瘤分子重分類研究的比較。

 

　?。ㄔ诿總€分類方案中，根據(jù)無進(jìn)展生存期日益惡化從左到右對腦膜瘤亞組排序。對每個亞組的遺傳突變和染色體缺失進(jìn)行比較，黑線表示該亞組中占主導(dǎo)地位的突變/缺失，空細(xì)胞表示在該亞組中檢測的突變/缺失，不存在或劣勢，N/A表示該研究未檢測或未報告突變/缺失。）

 

　　2017年，Sahm等對497個全部WHO級別的腦膜瘤和309個組織學(xué)上類似腦膜瘤的軸外腫瘤進(jìn)行了全基因組甲基化分析。無管理的群集（Unsupervised clustering）不僅將腦膜瘤與其他腫瘤分離開來，而且還確定了腦膜瘤的6個臨床相關(guān)甲基化類別。三個分類聚在一起，并根據(jù)其更良性的臨床過程被定義為良性1至3級甲基化類(MC ben-1至MC ben-3)。被定義為中間甲基化類A和中間甲基化類B(MC int-A和MC int-B)的無進(jìn)展生存期為中間級，而較終甲基化類惡性(MC mal)的無進(jìn)展生存期明顯較差。值得注意的是，雖然WHO 1級腦膜瘤在良性甲基化類別中富集，WHO3級腦膜瘤在惡性甲基化類別中富集，但WHO2級病變通常具有異質(zhì)性的臨床過程，分布在除一個甲基化類別外的全部甲基化類別中。此外，除MC ben-2外，至少30%的甲基化類別中發(fā)現(xiàn)了NF2突變。與基因組測序研究結(jié)果一致，非NF2和NF2突變幾乎相互排斥，非NF2突變在MC ben-2中富集，而NF2突變在這一組中少見。綜合來看，這些發(fā)現(xiàn)表明甲基化級別在評估臨床行為方面優(yōu)于WHO級別。特別是在WHO分級2級的腫瘤中，雖然NF2突變狀態(tài)可能不是臨床行為的完全特異性評估因子，但非NF2驅(qū)動基因突變可能有助于識別具有更具良性臨床過程的腦膜瘤。

 

　　2019年，Patel等報告了他們的分類方案，基于對160個腦膜瘤的整體RNA測序和全外顯子組測序分析。他們也報告了3個分子亞組，即A型、B型和C型，它們比WHO分級方案更可靠地評估了復(fù)發(fā)。有趣的是，他們發(fā)現(xiàn)，根據(jù)WHO的分級標(biāo)準(zhǔn)，在較具進(jìn)襲性的C型腫瘤中，超過一半的腫瘤被評估為良性。與之前的研究一樣，研究發(fā)現(xiàn)，進(jìn)襲性較低的腫瘤(A型)沒有的拷貝數(shù)改變，而進(jìn)襲性較高的腫瘤(C型)有較大的22q和1p染色體缺失率。重要的是，B型和C型腫瘤的基因集富集分析顯示，B型腫瘤中PRC2復(fù)合體功能缺失，C型腫瘤中DREAM復(fù)合體功能缺失，這一發(fā)現(xiàn)可能會指導(dǎo)未來的靶向治療策略。

 

　　較近，Nassiri等利用甲基化陣列、大體積RNA測序和全外顯子組測序分析對121例腦膜瘤進(jìn)行了綜合分析，以開發(fā)一個比WHO分級系統(tǒng)更好地評估預(yù)后的綜合分類系統(tǒng)。他們確定了腦膜瘤的4個分子亞群:MG1-4、并根據(jù)富集基因的通路分析指定每個亞組:免疫原性(MG1)、良性NF2野生型(MG2)、高代謝性(MG3)和增殖型(MG4)。有趣的是，將藥物定位到靶點(diǎn)富集基因可以識別出特定腦膜瘤亞型的候選藥物。例如，定位于MG4亞型的組蛋白去乙?；缚刂苿﹙orinostat在體外可特異性降低MG4腦膜瘤細(xì)胞系的活力，在體內(nèi)可降低MG4異種移植物的大小。且凸顯出腦膜瘤的分子分析在分類和新療法開發(fā)中的價值。

 

　　Maas等和Bayley等也同樣創(chuàng)建了腦膜瘤分類系統(tǒng)，該系統(tǒng)集成了甲基化陣列數(shù)據(jù)、拷貝數(shù)改變、DNA突變、和組織病理學(xué)結(jié)果，以更好地分層患者(表2)。重要的是，Maas等=證明，可以很容易地從甲基化陣列推斷出拷貝數(shù)改變數(shù)據(jù)，從而簡化腦膜瘤的分子診斷檢查。盡管他們也根據(jù)資源的可用性提供了分層的替代方法(靶向基因分析或FISH)。Bayley等對WHO 1級和2級腦膜瘤結(jié)合DNA甲基化、RNA-seq（測序）和細(xì)胞遺傳學(xué)分析進(jìn)行分析，產(chǎn)生了3個腦膜瘤亞群，兩個惡性和一個良性。值得注意的是，染色體1p缺失與惡性腫瘤密切相關(guān)。這些綜合模型RNA測序、細(xì)胞發(fā)育分析或DNA甲基化相比，在預(yù)后方面具有更高的準(zhǔn)確性。

 

　　表2.對目前進(jìn)襲性腦膜瘤預(yù)后的比較。

 

　　比較了四種目前腦膜瘤分級模式的關(guān)鍵因素，包括遺傳和表觀遺傳改變、組織學(xué)特征和臨床特征。在每個分類方案中，黑色陰影表示在評估評分中使用了該因素。

 

　　同時，Driver等將15個靶向高危分子改變(13個染色體改變和CDKN2A/B缺失)與組織學(xué)(頻繁有絲分裂)和臨床(切除范圍、腫瘤體積和復(fù)發(fā)狀態(tài))因素結(jié)合起來分層腦膜瘤。該分類系統(tǒng)強(qiáng)調(diào)了納入CDKN2A突變的重要性，其分類系統(tǒng)導(dǎo)致32%的腫瘤被重新分類為比WHO分級更高或更低的風(fēng)險綜合分級。這些較近的研究表明，需要考慮分子和組織病理學(xué)特征的結(jié)合，以實(shí)現(xiàn)腦膜瘤的準(zhǔn)確分層。事實(shí)上，機(jī)器學(xué)習(xí)技術(shù)的使用可能能將更多的信息，如腫瘤的MRI特征，納入到綜合分級模式中，從而更準(zhǔn)確地對腦膜瘤分層。