脑瘤手术风险大，放疗就安全？研究发现儿童放疗不仅可能影响发育，还可能诱发胶质瘤-INC国际神经外科医生集团

　　放疗可提高儿童常见癌症的生存率。不幸的是，长期生存者会遭受后遗症，其中可能包括继发性肿瘤。胶质瘤是颅脑或颅脑嵴髓放疗后常见的继发性肿瘤，最常表现为高级别星形细胞瘤，临床预后较差。

　　当脑瘤位置疑难，手术风险大时，放疗成为一项无奈之选。一个髓母细胞瘤放疗后继发胶质母细胞瘤的19岁男孩，还有一名12岁胶质瘤男孩放疗后正常脑组织发生坏死，最终寻求INC巴特朗菲教授手术……他们究竟是何情况，接下来我们详细分享。

　　这名男孩在7岁时岁切除了第四脑室的髓母细胞瘤，19岁时又查出小脑胶质母细胞瘤。术后，医生从右小脑切除的胶质母细胞瘤进行了遗传学分析。该髓母细胞瘤表现出CTNNB1癌基因的热点错义突变、ARID2染色质重塑基因的移码突变、6号染色体单体以及17p缺失合并17q获得，这与等臂染色体17q一致。该胶质母细胞瘤不含有髓母细胞瘤中观察到的所有突变和细胞遗传学改变。相反，该胶质母细胞瘤含有TP53、STAG2和GATA2的体细胞突变，PDGFRA的局灶性高水平扩增且扩增等位基因上存在错义突变，MYCN的局灶性高水平扩增，以及BCOR的局灶性纯合性缺失。这些遗传学发现支持了继发性胶质母细胞瘤的诊断，而非髓母细胞瘤复发。

　　图：儿童期髓母细胞瘤接受颅脑嵴髓放疗后发生的胶质母细胞瘤。a 7岁时的冠状位钆增强T1加权磁共振图像显示第四脑室内髓母细胞瘤。b组织学显示经典组织学类型的髓母细胞瘤。c 19岁时的冠状位钆增强T1加权磁共振图像显示右小脑周边强化肿块。d组织学显示伴有微血管增殖的胶质母细胞瘤。e髓母细胞瘤和辐射相关胶质母细胞瘤靶向测序鉴定的体细胞改变汇总。

　　这难道是放疗继发的胶质母细胞瘤吗？

　　INC国际神外大咖针对该男孩在内的12个患者进行研究。他们均在放疗后查出胶质瘤，因此对他们进行了遗传学分析，用来确定与原发性胶质瘤相比基因组特征的差异。研究发现其具有高频率的TP53突变、CDK4扩增或CDKN2A纯合性缺失，以及涉及Ras-Raf-MAPK通路基因等的扩增或重排，这些基因包括PDGFRA、MET、BRAF和RRAS2。值得注意的是，所有肿瘤均不存在IDH1、IDH2、H3F3A、HIST1H3B、HIST1H3C、TERT（包括启动子区）和PTEN的改变，而这些改变是定义儿童和成人弥漫性胶质瘤的主要遗传学特征。所有胶质瘤体细胞突变负荷都非常低（每Mb少于3个体细胞单核苷酸变异或小的插入缺失）。与原发性高级别胶质瘤相比，其中10例高级别胶质瘤表现出明显的非整倍体基因组，其染色体内部拷贝数断点和局灶性扩增/纯合性缺失的数量显着增加，这很可能是γ射线诱导DNA双链断裂的结果。总之，这些发现揭示了放疗后继发性胶质瘤独特的分子发病机制，并确定了一种可能有助于将这些肿瘤与自发性胶质瘤区分开来的基因组特征。

　　电离辐射有多大的危害？

　　电离辐射用于癌症治疗已有100多年的历史，最早可追溯至19世纪末首次使用医疗辐射的Emil Grubbe博士和Victor Despeignes博士。放疗已被证明有助于治愈癌症患者或延长其生存期，尤其对某些对放疗更敏感的肿瘤类型，如淋巴瘤和生殖细胞肿瘤。然而，放疗会伴随急性和晚期副作用。晚期副作用包括因淋巴系统损伤导致的淋巴水肿、因周围神经损伤导致的神经病变、因内皮细胞损伤导致的血管病变、认知功能障碍等等。放疗最严重的晚期后果之一是继发性肿瘤，虽然只有少数患者发生，但这是儿童恶性肿瘤长期幸存者的主要死亡原因之一。在脑内，放疗后最常见的继发性肿瘤是脑膜瘤、胶质瘤和肉瘤。此类辐射诱发的胶质瘤通常是与不良预后相关的高级别浸润性星形细胞瘤。

　　胶质瘤放疗究竟有用吗？

　　回答这个问题之前，我们先来看这个真实的案例。案例来源于INC巴特朗菲教授在华的示范手术患者。

　　12岁男孩小泰查出脑干中脑肿瘤，当时的医生认为手术风险太大，小泰父母无奈之下只好选择伽马刀治疗。但它并未成功消灭肿瘤，2个多月后，肿瘤仍在生长，且周围正常的脑组织也发生了坏死，其他医生均建议等待观察。

　　但此时的小泰父母心急如焚，还要再等吗？要知道，“坏死”一旦存在，等待他们的只有溃败和崩塌，可这并不仅仅关系到原本安然的生活，更关系着自己儿子的生命。在这样的信念支撑下，小泰父母最终决定找巴教授手术。最终，小泰的肿瘤得到顺利全切。手术结束，小泰并未进ICU观察就能转回普通病房。术后3天，小泰能够正常进食、自主下床、各项功能恢复。而他，也早已回归校园。

　　关于脑胶质瘤，美国NCCN、欧洲EANO、中国等国际治疗规范指南均指出，脑胶质瘤应以手术切除为主，结合放疗、化疗等综合治疗方法。脑胶质瘤手术治疗原则是大范围安全切除。

　　时间就是生命，“死亡恶魔”脑瘤当前，到底首选手术还是放化疗？这些成为摆在疑难脑瘤患者面前的巨大难题。根本问题还是源于手术风险大，不敢手术，选择放疗更多是无奈之选。

　　但是，仅以放化疗无法使肿瘤消失的，尤其放化疗在杀害瘤细胞时，对正常组织也伤害很大，有许多化疗副作用，可谓“杀敌一千，自损八百”，随着疗程进程，部分会导致急性和远期并发症，影响生存质量，有时是不可逆的。尤其是对于神经系统仍在发育的婴幼儿。

　　而且，一般情况下，脑干、神经组织等关键功能区放射治疗一个人一辈子只做一次。一般不能进行二次放射治疗，除非第一次放射治疗剂量不足，因为脑组织对放射治疗有一定的耐受剂量，超过这个剂量会对正常的脑组织造成一定的损害，所以不能进行二次放射治疗。

　　核心分子特征：区别于自发性胶质瘤的独特基因改变谱

　　回归到上文的研究，研究发现，放疗后继发性胶质瘤缺乏IDH1、IDH2、H3F3A、HIST1H3B、HIST1H3C、TERT（包括启动子区）和PTEN的改变，而这些改变是定义儿童和成人弥漫性胶质瘤主要亚型的遗传学特征。因此，辐射诱发的胶质瘤在分子上似乎不同于成人脑半球发生的IDH突变型弥漫性低级别胶质瘤。此外，辐射诱发的胶质瘤在分子上也似乎不同于儿童和年轻成人中发生的H3 K27M突变型弥漫性中线胶质瘤和脑半球发生的H3 G34R/V突变型弥漫性胶质瘤。与成人脑半球发生的IDH野生型胶质母细胞瘤相比，辐射诱发的胶质瘤缺乏细胞遗传学上表征绝大多数成人自发性IDH野生型胶质母细胞瘤的7号染色体三体和10号染色体单体的组合。此外，它们也缺乏遗传学上表征绝大多数成人自发性IDH野生型胶质母细胞瘤的TERT启动子热点突变和PTEN突变/缺失。

　　辐射相关高级别胶质瘤（占本队列12例中的10例）在遗传学上具有以下特征：高频率的双等位TP53失活、CDK4扩增或CDKN2A纯合性缺失，以及涉及受体酪氨酸激酶和Ras-Raf-MAPK通路基因的扩增或重排。我们推测，在辐射诱发胶质瘤的发展过程中，TP53突变被早期选择，使得含有大量辐射诱导的染色体重排的肿瘤起始细胞得以存活和扩增。

　　值得注意的是，TP53突变在辐射诱发的肉瘤中也已被高频发现。与儿童和成人的自发性高级别胶质瘤相似，辐射相关高级别胶质瘤也经常有细胞周期调控基因的破坏。此外，它们也常见受体酪氨酸激酶基因和Ras-Raf-MAPK通路基因的激活。然而，与成人脑半球的IDH野生型胶质母细胞瘤相比，辐射相关高级别胶质瘤很少发生EGFR扩增或突变，而是更常表现为PDGFRA或MET的扩增或突变。与儿童高级别胶质瘤和成人IDH野生型胶质母细胞瘤相比，辐射相关高级别胶质瘤很少发生NF1失活，而是更常表现为BRAF重排或RRAS2局灶性高水平扩增，而后者在已知的任何自发性胶质瘤亚型中均不常发生。这些发现凸显了针对这些通路的靶向治疗的潜在可能性，特别是针对激活的PDGFRA、MET或MEK的激酶抑制剂。

　　独特的基因组特征：源于DNA双链断裂的结构变异模式

　　与自发性高级别胶质瘤相比，研究还发现了放疗后继发性高级别胶质瘤独特的基因组特征。这包括每个基因组中染色体内部拷贝数断点的数量、含有多个染色体内部拷贝数断点的染色体数量以及局灶性扩增/纯合性缺失显着增加。大量的染色体内部拷贝数断点分布在基因组的多个染色体上，并不局限于发生染色体碎裂的一两条染色体，而在自发性IDH野生型胶质母细胞瘤中，7号和9号染色体有时会发生染色体碎裂，这可能是导致EGFR扩增和CDKN2A纯合性缺失的机制。因此，除了每个基因组中染色体内部拷贝数断点总数增加外，数个染色体存在增加的染色体内部拷贝数断点，为区分辐射相关胶质瘤和自发性胶质瘤提供了额外的特异性。此外，我们发现辐射相关胶质瘤的体细胞单核苷酸变异负荷较低，这与绝大多数自发性胶质瘤相似。这些发现有助于我们理解电离辐射导致继发性恶性肿瘤的潜在机制。这表明，在治疗原发恶性肿瘤时，电离辐射导致肿瘤起始细胞发生DNA双链断裂，这些细胞经过一段不等的休眠期后，很可能在获得胶质瘤发生所需的额外遗传学改变后，发生克隆性扩增。这些辐射诱导的双链断裂产生了一种独特的基因组特征，将这些肿瘤与自发性胶质瘤区分开来，并且很可能是导致辐射诱发胶质瘤特征性的致癌基因扩增、肿瘤抑制基因纯合性缺失和致癌基因重排的原因。这一假说得到了一个辐射诱发胶质瘤小鼠模型的支持，该模型中，Cdkn2a缺失小鼠经γ射线照射后产生了经常伴有Met扩增的胶质母细胞瘤。