根据2021国际卫生组织中枢神经系统（CNS）肿瘤分类，胶质母细胞瘤被定义为异柠檬酸脱氢酶（IDH）-野生型（wt）弥漫性星形细胞肿瘤。星形细胞瘤，IDH突变体（mut）2、3或4级肿瘤，现在被认为是独自的实体。GBM的组织病理学特征包括神经组织的弥漫性肿瘤浸润，坏死重要和类似星形胶质细胞（“角”核，常染色质）的细胞，血管增生和/或假栅栏状坏死伴有丝分裂。血脑屏障（BBB）的结构、控制性肿瘤微环境和肿瘤异质性为胶质母细胞瘤细胞提供了优势，导致化疗药物、靶向治疗和免疫治疗的疗效降低。
尽管采用了多模式的治疗方法，但大多数GBM患者的病程都很严重。胶质母细胞瘤经常在距初始病变边界2-3厘米范围内复发（75-90%），治疗后5%的病例出现多发病变。以往的治疗包括对不能手术的肿瘤进行较大限度的手术切除加辅助放射治疗（RT）或初次RT。在过去二十年中，替莫唑胺（TMZ）和一种称为肿瘤治疗场（TTF；Optune®；Novocure GmbH）的非侵入性设备已经证明了临床疗效并取得了好转的结果。其他显示活性的治疗方案包括贝伐单抗、洛莫司汀、卡莫司汀、PCV（普鲁卡因嗪、洛莫司汀和长春新碱的组合），以及较近的多激酶控制剂雷戈拉非尼，在较近的2期试验中显示其疗效优于洛莫司汀。
流行病学
根据美国中央脑肿瘤登记处的统计报告，2012年至2016年间，美国GBM的年平均年龄调整发病率为3.22/100000。GBM约占全部脑肿瘤的15%，主要见于45-70岁的成年人。精液临床研究结果表明，RT加TMZ组的中位生存期为14.6个月，单纯RT组为12.1个月。RT加TNZ治疗的5年OS预后分别为9.8%和1.9%。迄今为止，尚未确定GBM发展的风险因素或潜在致癌原因，确认的风险因素是暴露于高水平电离辐射。值得注意的是，哮喘和其他过敏性疾病患者发生GBM的风险较低。此外，增加哮喘风险的基因型与GBM风险降低相关。一些研究表明，GBM的发展与非甾体抗炎药（NSAID）的使用之间可能存在相反的关系。胶质瘤国际病例对照研究报告称，每天服用阿司匹林≥6个月与胶质瘤风险降低38%相关。另一项研究评估了休斯顿大都会地区325例胶质瘤患者和600例频率匹配的对照组（2001-2006年）的胶质瘤风险，并表明经常使用非甾体抗炎药与胶质瘤风险降低33%相关。有人提出，人巨细胞病毒调节胶质母细胞瘤的恶性表型。在卡罗林斯卡大学医院的一项有限研究中，50名GBM患者接受了伐更昔洛韦作为辅助治疗。2年生存率为62%，而同期对照组为18%，具有相似的疾病分期、手术切除等级和基线治疗（P<0.001）。虽然这些结果听起来很有希望，但它们应该在未来更大规模的随机研究中得到验证。
目前的治疗方案
化疗药物
GBM合适系统标准护理治疗的作用机制（图 1）。在一线环境中较常用的药物是TMZ。TMZ是一种前药，通过转化为单甲基三氮烯5-（3-甲基-1-三氮烯基）咪唑-4-甲酰胺发挥作用。TMZ的生物学作用似乎是由鸟嘌呤O6位置的甲基化介导的，导致突变，较终逃逸错配修复系统（MMR）。MMR促进激活细胞周期检查点的信号级联，并通过DNA中的单链和双链断裂导致G2-M细胞周期停滞和凋亡。甲基化MGMT的肿瘤细胞比具有功能性MGMT的细胞更容易受到TMZ的细胞毒性影响。
根据2020年国家综合癌症网络（NCCN）肿瘤学临床实践指南，GBM治疗方案取决于患者年龄、表现状态（PS）和O6甲基鸟嘌呤DNA甲基转移酶（MGMT）启动子甲基化状态（甲基化与非甲基化）。无论肿瘤MGMT甲基化状态如何，70岁或70岁以下PS良好的患者应接受标准的脑RT加同步和辅助TMZ交替电场治疗。70岁以上PS良好的患者应接受低分割或标准脑RT加同时辅助TMZ和交变电场治疗。
卡莫司汀（又名BCNU）是一种小型烷基化剂和氮芥化合物。它使DNA中的鸟嘌呤和胞嘧啶碱基形成链间交联。洛莫司汀是一种口服烷基化抗肿瘤疗法，由于其高亲脂性和小体积，具有抗GBM疗效，有利于BBB交叉。
血管生成在GBM中的作用
在GBM中观察到，由于促血管生成生长因子（包括VEGF）产量的增加，肿瘤血管化程度很高，这导致了针对促血管生成信号通路的治疗方法的发展。比较贝伐单抗联合伊立替康与单独贝伐单抗疗效的随机、多中心、开放性II期脑试验有助于美国食品和药物管理局（FDA）于2009年加速批准贝伐单抗治疗复发性胶质母细胞瘤。本试验的主要终点是6个月无进展生存率（PFS）和客观缓解率（ORR）。贝伐单抗单独组和贝伐单抗加伊立替康组6个月时PFS发生率分别为42.6%和50.3%。ORR分别为28.2%和37.8%。中位OS分别为9.2个月和8.7个月。单独使用贝伐单抗治疗的患者中有46.4%发生3级不良事件，其中高血压（8.3%）和惊厥（6.0%）较常见。相比之下，贝伐单抗加伊立替康组65.8%的患者出现3级不良事件，包括惊厥（13.9%）、中性粒细胞减少（8.9%）和疲劳（8.9%）。在接受贝伐单抗和标准治疗的患者中，在两项研究中，阿瓦格利奥试验4.4个月（P<0.0001）和RTOG0825试验3.4个月（P=0.004）的PFS优于标准治疗。然而，在两个试验中，两个治疗组的平均OS没有差异。在复发性GBM中，与单独使用贝伐单抗相比，使用贝伐单抗联合治疗的患者的OS和PFS没有好转。贝伐单抗和洛莫司汀的联合应用也进行了研究。选择9个月时的OS作为主要终点。与贝伐单抗或洛莫司汀单独使用各8个月相比，这种组合将中位OS增加到12个月。联合用药也使6个月的PFS增加到42%。研究中有几个患者的血栓形成程度为4级或3级。然而，PFS的增加可能与“伪反应”现象有关。这种现象包括由于血管通透性的正常化而好转的对比度增强。然而，FLAIR或T2加权图像的使用显示肿瘤的非增强部分增加。神经肿瘤学标准中的反应评估将FLAIR/T2高强度视为肿瘤非增强成分的替代物。
西地拉尼是一种靶向VEGFR的多激酶控制剂，在一项基于独自或局部对照T1加权MRI检查的西地拉尼单独或西地拉尼与洛莫司汀联合的III期随机研究中，未能好转PFS。
Aflibercept是一种重组产生的融合蛋白，可清除VEGF和胎盘生长因子。在一项II期研究中，在未经选择的复发性恶性胶质瘤患者中，其单药活性证据少。
较后，雷戈拉非尼是一种较近批准的口服多激酶制剂，目前已被NCCN批准用于治疗放疗后复发的GBM和TMZ。在较近的2期试验中，该药物显示出的临床活性和优于洛莫司汀。
TTF疗法
TTF是一种非侵入性抗有丝分裂疗法，由Optune®系统通过交变电场提供。临床前研究表明，TTF能够改变微管的形成，导致有丝分裂停滞和死亡。在胞质分裂过程中，它还诱导较性分子的介电迁移。III期EF-14研究表明，与单纯化疗相比，Optune®与TMZ联合使用可好转新诊断GBM患者的PFS和OS。依从性与更好的临床结果相关。与单纯化疗相比，TTF联合TMZ好转了中位OS（分别为20.9个月和16.0个月；P<0.001）。TTF治疗胶质母细胞瘤的临床疗效和耐受性已在2项大型III期研究中确定，并已在现实环境中得到验证。TTF与较小不良事件（局部或全身）相关。TTF的一个限制是，需连续佩戴，且中断较小。这不可避免地导致生活方式的改变。此外，每月的总治疗费用约为21000美元。TTF已被证明具有临床疗效，但其使用与GBM患者的某些缺点和副作用有关，包括局部皮肤毒性的发生率升高。在监管部门批准后，NCCN指南包括TTF联合TMZ治疗新诊断（1类）和复发性胶质母细胞瘤（2B类）患者。联合TTF的治疗策略在限制脑癌患者的额外毒性方面提供了重要的临床益处，并可能扩展到其他类型实体瘤患者。外科治疗
尽管缺乏随机试验，但手术似乎是合适的，目前胶质母细胞瘤手术的主要原则是全切除。无论患者的年龄或肿瘤的分子状态如何，较大水平的切除都能提高生存率。当禁止切除时，立体定向活检是肿瘤组织学验证和分子评估的优选方法。在一项前瞻性研究中，使用荧光引导下的5-氨基乙酰丙酸手术对6个月的PFS有好转。为了进行更顺利的干预并减少术后并发症，应常规使用功能MRI和弥散张量纤维评估。作为一项强制性要求，术后增强MRI应在切除后48小时内进行，以确定干预程度。在复发的情况下，应进行较完全的病灶切除，是在干预后超过6个月的情况下，或在功能状态良好（高Karnofsky表现评分）或年龄较小的患者中。目前，尚无关于复发性胶质母细胞瘤手术治疗的随机临床试验数据。GBM的关键信号通路和分子机制
在GBM中，Wnt、转化生长因子β（TGF-β）、VEGF、表皮生长因子受体（EGFR）、细胞周期蛋白依赖性激酶2A（CDKN2A）、核因子κB（NF-κB）、磷脂酰肌醇-3激酶（PI3K）/AKT/哺乳动物雷帕霉素靶点（mTOR）的改变和/或上调可能与疾病的发病机制和侵袭性肿瘤行为有关。Wnt负责发育、再生和稳态，在那里它介导细胞增殖、较性、分化、运动和干细胞的活性。典型Wnt途径活性的增加可能是导致对化疗和RT的耐药性，以及GBM的生长、侵袭性和侵袭潜力的原因。EGFR（也称为ErbB1/HER1）是一种受体酪氨酸激酶（RTK），在细胞的分裂、迁移、粘附、分化和凋亡中起着重要作用。在正常情况下，TGF-β是一种炎症途径，负责p21和其他肿瘤控制因子的表达。然而，在癌细胞中，TGF-β损害细胞周期并介导恶性特征。VEGF是内皮细胞生长的合适刺激因子，也是血管正常和病理生长及血管生成的关键调节因子。
CDKN2A是一种肿瘤控制基因，从而阻断MDM2诱导的p53降解，增强p53依赖的反式激活和凋亡。NF-κB是一种蛋白质转录因子。NF-κB不仅在免疫中发挥作用，而且还参与炎症、癌症和神经系统功能。NF-κB蛋白二聚体的活性形式是p65-p50的异二聚体。该二聚体与调节广泛细胞过程的特定κB位点结合。由于刺激肿瘤生长和侵袭、控制凋亡和产生抗药性，NF-κB的改变通常是致癌的。PI3K/AKT/mTOR途径调节细胞静止、增殖、癌症和寿命。PI3K被多种生长因子激活[例如，人类EGFR家族和血小板衍生生长因子受体（PDGFR）家族生长因子。PI3K参与AKT的磷酸化。磷酸基团也通过mTOR复合物2（mTORC2）添加到AKT中。完全激活AKT需要两个事件。AKT刺激蛋白质合成和细胞生长；它通过灭活细胞周期控制剂和促进细胞周期蛋白而影响细胞增殖。AKT也促进细胞存活。PI3K/AKT/mTOR通路在几种癌症中过度激活，包括胶质母细胞瘤。交替信号通路的数量反映了潜在的靶点，这可能证明对好转胶质母细胞瘤患者的临床预后合适；表一概述了这些情况。
GBM生物学和关键通路的治疗靶点
胶质母细胞瘤的基因组分析揭示了几个对其发育至关重要的信号通路和基因改变：细胞周期检查点、凋亡、TGF-β、NF-κB、notch信号通路，以及与生长因子和RAS相关的信号通路，如PI3K/AKT/mTOR通路、EGFR、张力蛋白/AKT同源物和CDKN2A通路。值得注意的是，人类恶性胶质瘤很少依赖于单个癌基因或抑癌基因，这可能解释了临床试验中仅针对一种分子改变的药物缺乏疗效。此外，BBB限制了化疗药物进入肿瘤。肿瘤内存在以化疗和放射耐受为特征的肿瘤干细胞（CSCs）也可能导致GBM的侵袭性和高复发率。另一个问题是GBM细胞的浸润性，尽管神经外科技术有所进步，但这限制了完全手术切除的可行性。
癌症基因组图谱（TCGA）发表了一项研究，分析了GBM中的主要突变事件，根据该研究，人类胶质母细胞瘤中发生了三个主要的遗传事件：1.RTK基因的扩增和突变激活；2.PI3K通路的激活；3.p53和视网膜母细胞瘤肿瘤控制途径失活。就表观遗传学事件而言，在约50%的新诊断GBM病例中，MGMT启动子甲基化。MGMT编码一种DNA修复蛋白，该蛋白通过从DNA中富含鸟嘌呤的区域去除烷基来损害治疗过程，鸟嘌呤是TMZ等烷基化剂的靶点。该基因的DNA甲基化状态可能是化疗反应的有用生物标志物，并部分解释了为什么具有甲基化MGMT基因启动子的患者可能有更长的OS。
胶质母细胞瘤可能存在1p/19q编码缺失。这种共缺失与少突胶质细胞瘤的化疗敏感性和良好预后有关。因此，有人提出，在具有少突胶质瘤成分的GBMs中，1p/19q编码缺失也可能具有预后价值。然而，这仍有待充分证明。在一项研究中，GBM中1p/19q共缺失的频率为3%，但无论是共缺失还是孤立突变都与生存率增加无关，也没有预后价值。编码转录因子p53的肿瘤控制基因TP53是各种类型恶性肿瘤中较常发生突变的基因，在GBM中，它是继磷酸酶和张力蛋白同系物（PTEN）（30.7%）之后二常发生突变的基因（28,3%）。根据其在控制肿瘤发生中的主要作用，损害wt-p53功能的突变在人类恶性肿瘤中很常见。TCGA项目数据表明，约85%的胶质母细胞瘤患者的p53信号通路（包括CDKN2A、MDM2和TP53）被损害。
在胶质母细胞瘤中，存在着个体发育不同的免疫调节巨噬细胞spalt样1阳性（Sall1）肿瘤小胶质细胞，Sall1单细胞衍生的巨噬菌体，免疫控制性T调节细胞（例如，C-C趋化因子受体8阳性）和功能失调的T细胞群[细胞毒性T淋巴细胞相关蛋白4（CTLA-4）和程序性细胞死亡蛋白1的高水平。计算分析将胶质母细胞瘤分为三个免疫反应相关亚组：1.阴性（由相对缺乏的免疫细胞定义；富含TCGA原神经细胞和细胞周期蛋白依赖激酶4膜相关环CH型指9扩增）；2.体液（由高B细胞和CD4+T细胞室定义；富含TCGA间充质细胞）；3.细胞样（由较高的“T细胞激活负调节”和“γδT细胞”簇定义；由经典TCGA-CL细胞和具有高巨噬细胞含量的样品富集）。
CDKN2A基因位于9号染色体p21.3带。它在许多组织和细胞类型中广泛表达。生发CDKN2A突变被描述为与家族性胶质母细胞瘤相关。GBM中存在多种改变的信号通路，这强调了肿瘤依赖于可能改变肿瘤生物学的多个分子靶点失调的概念，如图2所示。
GBM中的EGFR
EGFR在细胞的分裂、迁移、粘附、分化和凋亡中起着重要作用。EGFR由结合配体的胞外结构域、跨膜结构域和细胞内酪氨酸激酶结构域组成。EGFR的激活导致许多下游信号通路的激活，如PI3K-AKT-mTOR，从而导致癌症增殖和治疗耐药性。EGFR扩增和/或其蛋白水平的过度表达是35–45%的GBM患者常见的改变。GBM中其活性突变EGFRvIII的扩增（特征是外显子2-7的框内缺失）对于GBM也是独特的，并且在50%的病例中发现。虽然EGFR和EGFRvIII在GBM的发病机制中起着至关重要的作用，但EGFR酪氨酸激酶控制剂和抗体在临床试验中表现出低效。
EGFR/突变型EGFRvIII的过度表达与GBM细胞增殖和迁移的增加有关。这些特性影响这些肿瘤细胞的恶性表型。EGFRvIII的表达也刺激和加速体内GBM临床前模型中的血管生成。针对EGFR或EGFRvIII的潜在疗法，包括酪氨酸激酶控制剂（TKIs），如厄洛替尼、吉非替尼和拉帕替尼，以及单克隆抗体、疫苗和基于RNA的药物，目前正在开发或进行治疗GBM的临床试验。
厄洛替尼仅对过度表达EGFR和PTEN的肿瘤表现出较低的活性。鉴于在41%的GBM患者中发现PTEN突变，对于大多数EGFR过度表达的GBM患者，erlo-tinib可能不是一个好的治疗选择。厄洛替尼在复发性GBM患者中作为单一疗法无效，而在非进展性GBM患者中作为RT的随访仅略有益处。与厄洛替尼不同，吉非替尼具有抗肿瘤活性，无论EGFR表达水平如何；然而，在II期试验中仅观察到轻微的临床效果。多个I/II期试验表明，在RT中添加吉非替尼可好转耐受性，但对生存率的影响很小。
分析EGFR扩增对靶向治疗的影响的困难之一是，当来自EGFR扩增GBM的细胞置于细胞培养物中时，扩增可能会丢失。由于这种限制，研究GBM中EGFR生物学的临床前模型基本上依赖于EGFR和/或EGFRvIII在GBM非扩增细胞系中的异位过度表达以及随后对过度表达蛋白的阻断。EGFR靶向性失败的另一个原因是EGFR在肿瘤中的不均匀分布。这可能导致EGFR敏感性差异，较终可能导致治疗失败。
Depatuxizumab-mafodotin（Depatux-M）是一种肿瘤特异性组合，由一种针对EGFR抗体（ABT-806）的抗体组成，该抗体与毒素单甲基AU-ristatin-F结合。在一项II期试验中，该药物在中心确认的EGFR扩增胶质母细胞瘤患者与TMZ同时放化疗后一次复发时进行了测试。Depatux-M单药治疗的疗效与对照组相当[危险比（HR）=1.04，95%CI=0.73–1.48；P=0.83]，因此未能达到主要终点。
GBM中的靶向信号通路
GBM中的NF-κB
NF-κB信号通路的异常组成性激活在GBM中很常见。由于刺激肿瘤生长和侵袭、控制凋亡和发展对治疗的耐药性，组成性NF-κB过度激活是致癌的。NF-κB蛋白二聚体较常见的形式是p65-p50的异二聚体。该二聚体能够与靶基因的特定序列（即NF-κB位点）结合以调节基因转录。NF-κB通过这些NF-κB二聚体与靶序列结合的微小差异来调节细胞活性。在未受刺激的细胞中，由于与细胞质中NF-κB的三种控制因子（IκBα、IκBβ和IκBε）结合，NF-κB二聚体处于非活性状态，从而阻断了核定位序列，阻止了NF-κB向细胞核的转移。在细胞核中，NF-κB二聚体与参与广泛细胞过程的基因调控区的κB位点结合。神经元中的NF-κB维持神经元健康、突触生长和可塑性相关功能。NF-κB信号通路的激活在各种类型的癌症中很常见。已经提出了许多可能导致胶质瘤中NF-κB信号调节中断的机制。例如，RTK，主要是在胶质母细胞瘤中频繁激活的EGFR和PDGFR，可能通过多种机制继发于NF-κB的激活，如AKT相关和非相关的信号通路。
EGFR和PDGFR信号转导的致癌机制在GBM的生长和侵袭中起重要作用。NF-κB途径与这些受体相互作用，可能导致GBM的发生。由于PI3K活性上调，肿瘤控制因子（如神经纤维蛋白1）的缺失也与GBM中NF-κB活化的中断有关。肿瘤控制因子Krüppel样因子6作为NF-κB的负调节因子，其损害也有助于NF-κB的激活。
GBM细胞系暴露于NF-κB-p65小干扰RNA和NF-κB控制剂导致GBM细胞活力降低。用NF-κB控制剂治疗GBM克服了顺铂耐药性，导致顺铂和阿霉素的作用增强。重要的是，正常星形胶质细胞对NF-κB控制不太敏感，这意味着肿瘤细胞的选择性。
有人提出，许多其他机制在损害NF-κB信号转导中起着重要作用，包括肽基脯氨酸顺反异构酶NIMA相互作用1促进NF-κB，混合谱系激酶4和编码IκBα的NFKBIA基因杂合缺失。这些观察结果强调了NF-κB信号通路异常在GBM发病机制中的潜在作用。
阿明黄酮是一种能够穿过血脑屏障并通过控制IκB激酶降解控制NFκB途径的类黄酮。用这种化合物治疗会降低GBM细胞的活性和增殖，导致亚G1群体的出现，这表明细胞凋亡。迄今为止，阿门·托法文尚未在任何随机临床试验中进行评估。
GBM中Wnt的改变
Wnt信号通路是一个原始的指导性遗传程序。根据Wnt和卷曲蛋白之间的相互作用类型以及β-连环蛋白的连续参与，有一条β-连环蛋白依赖的典型途径和两条β-连环蛋白独自的非经典途径（平面细胞较性和Wnt/Ca2+）。Wnt/β-连环蛋白途径的活性与大脑发育早期的神经祖细胞增殖有关，同时它降低了自我更新能力，促进了后期的神经元分化。较近有一个小队列的报道称，约13%的GBM患者中发生腺瘤性结肠息肉病（导致Wnt激活）突变，突变频率接近14.5%。据报道，规范Wnt途径活性的增加导致GBM对化疗和RT的耐药性，从而促进GBM的生长、侵袭性和侵袭潜力。它还从分化细胞中生成CSC。
应注意的是，缺氧环境影响Wnt诱导的分化。此外，缺氧诱导因子1α需要维持β-连环蛋白转录相关物的表达，即转录因子T细胞因子和淋巴增强子结合因子。此外，Wnt诱导的分化控制Notch信号转化，因此，Wnt和Notch控制的增强导致神经元前分化的激活。
虽然Wnt途径已经被完全研究，许多分子靶向药物已经进入临床试验阶段，但对这些药物的疗效缺乏深入了解。在典型的Wnt信号通路中，Wnt蛋白与卷曲的低密度脂蛋白受体相关蛋白5/6受体相互作用。这种结合被单克隆抗体控制，包括vantic tumab（OMP18R5）和ipafricept（OMP54F28），从而阻断Wnt信号通路。Vantitumab在I期试验中显示出良好的耐受性，在合适剂量下几乎没有胃肠道不良反应。虽然临床试验仍在进行中，但目前尚不清楚这些药物是否具有脑功效，或者是否计划使用这些药物进行任何GBM试验。
GBM中端粒酶逆转录酶（TERT）启动子突变
TERT编码端粒酶复合物的催化亚单位。由于端粒酶活性是这种催化亚单位的一种功能，TERT基因启动子的突变常常与癌症相关。这些突变通常表现为两个较常见的“热点”中的核苷酸替换：位于转录起始位点的124位（核苷酸多态性chr5:1295228 G>A，也称为C228T）和146区（核苷酸多态性chr5:1295250 G>A，称为C250T。TERT启动子（TERTp）突变（pTERTmut）较初在黑色素瘤中检测到。后续研究还显示，在IDH wt GBM中，以及在IDHmut少突胶质瘤和具有1p/19q共缺失的少突胶质瘤中，pTERTmut的频率较高，并证明了其在胶质瘤分类中的潜在用途。
大多数胶质母细胞瘤可根据TERTp和IDH 1/2的突变分为分子亚组。这些分子亚群使用不同的遗传机制来维持端粒：要么是导致端粒酶激活的TERTp突变，要么是导致端粒表型选择性延伸的α-地中海贫血/智力低下、X连锁突变。TERTp突变体GBM由于转录因子结合位点的从头生成而显示端粒酶激活，导致TERT表达增加。这些被称为胶质母细胞瘤的肿瘤没有任何成熟的遗传生物标记物或维持telo-meres的特定机制。
其中一项研究表明，人类TERT（hTERTC27）C末端片段的过度表达可控制HeLa细胞的生长和致癌性。进一步研究了基因治疗hTERTC27介导的恶性肿瘤对人胶质母细胞瘤异种移植瘤的治疗效果和分子机制。肿瘤内注射携带腺相关病毒的hTERTC27（rAAV-hTERTC27）已被证明能合适减缓皮下移植的胶质母细胞瘤的生长。组织学分析表明，rAAV-hTERTC27治疗可导致肿瘤样本的深度坏死、凋亡、多形核中性粒细胞浸润和微血管密度降低。另一项临床前研究报道，高级别胶质瘤患者的hTERT基因表达增加，这可能与肿瘤的侵袭性有关（肿瘤中hTERT mRNA水平低的患者的中位PFS为24个月，hTERT水平低的患者的PFS为11个月）。结果表明，当hTERT mRNA表达被siRNA降低时，这导致细胞活力降低。因此，使用小分子或其他方法靶向TERT可能会导致未来新型治疗剂的开发。
Liu等人证明了基因编辑作为临床前治疗方法的可行性，利用来自化脓链球菌或空肠弯曲菌的CRISPR相关蛋白9，以及嵌合指导RNA（sgRNA），这是一种可编程的核酸内切酶，可用于修饰、调节或标记多种细胞中的基因组位点。局部注射表达sgRNA控制的空肠弯曲菌CRISPR相关蛋白9融合腺嘌呤碱基编辑器的腺相关病毒控制携带TERT启动子突变的胶质瘤的生长。
GBM中的PI3K/AKT/mTOR信号通路
PI3K/AKT/mTOR细胞内信号通路负责生长、细胞增殖和代谢。PI3K有三类（I、II和III），它们在底物特异性和产物方面有所不同。I类激酶是研究较多的；它们是调节和催化亚单位的异二聚体。这些酶可能被G蛋白相关受体和RTK激活。配体结合后，RTK在其细胞质结构域中对酪氨酸残基进行自磷酸化。PI3K的调节亚单位包含一个SH2结构域，允许它们识别和结合RTK的磷酸酪氨酸残基。因此，激酶与膜及其底物接近，因此PI3K的合成开始。PI3K控制剂可分为pan-PI3K、亚型选择性和双重PI3K/mTOR类型。GBM中PIK3CA的突变频率（编码p110α，是IA类PI3K催化亚单位的一部分）在4%到27%之间。通过降低AKT和FAK活化，PIK3CA敲除降低GBM细胞的存活、迁移和侵袭。p110α亚型选择性控制剂A66或PIK-75在体外合适控制GBM细胞的生长、存活和迁移。在缺乏PTEN的情况下，p110β在GBM细胞增殖、存活和迁移中起着关键作用。在体外和体内，PIK3CB（编码p110β）的敲除控制GBM中的细胞增殖并触发caspase依赖性凋亡，并且与PTEN修复协同工作。p110βTGX-221的选择性控制剂减少GBM细胞中的细胞迁移，同时对存活和侵袭的影响较小。因此，AKT磷酸化叉头框O蛋白可能具有肿瘤控制功能，除非它们被E3泛素连接酶降解。
mTOR也属于PI3K相关激酶。mTOR是两种功能不同的多亚基蛋白复合物mTORC1和mTORC2的重要成分。各种细胞外刺激物，如生长因子、营养素或氨基酸，引起mTOR与各种蛋白质分子的强烈关联。PI3K/AKT/mTOR通过直接磷酸化直接底物来调节各种生长信号。在正常细胞中，各种RTK，如EGFR、胰岛素受体和G蛋白偶联受体，可利用各种生长因子的细胞外刺激。RTK刺激一个称为1类PI3K的脂类激酶家族招募到质膜，使肌醇环D-3位置的甘油磷脂磷酸二酰肌醇-二磷酸[PtdIns P2]磷酸化，将其转化为PtdIns P3。
PTEN是一种将磷脂酰肌醇-三磷酸逆转为磷脂酰肌醇-二磷酸的肿瘤控制因子，可抵消这种活性。约90%的胶质母细胞瘤发生mTOR信号通路过度激活。mTOR控制剂雷帕霉素在临床研究中未能证明对GBM患者合适，部分原因是持续的mTORC2信号传导。活化的mTORC2在正常脑组织中几乎检测不到，但在肿瘤细胞系中表达较高。这些同样的研究人员发现，86%的肿瘤样本具有雷帕霉素不敏感的哺乳动物雷帕霉素过度表达靶标伴侣，其中70%具有较强的mTORC2活性，这与体外观察结果相符。
mTOR通路的解除调控也与放射抵抗有关，在临床前研究中，也有人提出，PI3K/mTOR控制使GBM肿瘤对放射敏感。
mTORC1控制剂包括雷帕霉素（西罗莫司）及其类似物，如RAD001（依维莫司）、CCL-779（temsiro-limus）和AP23573（利达福莫司）。这些药物是一代mTOR控制剂。共有171名新诊断GBM患者参加了依维莫司II期研究。向患者提供同时使用辅助TMZ的RT，每日使用或不使用依维莫司（10 mg）。当比较依维莫司组和对照组的患者时，PFS没有差异。另一方面，服用依维莫司的患者毒性增加。目前已知的一项关于利达福莫司治疗Ⅳ级恶性胶质瘤的围手术期1期研究因患者发病率低于预期和术后给药困难而暂停。在替西罗莫司放疗与TMZ放化疗的II期研究中，共有257名患者入选。替西罗莫司组的中位OS为14.8个月，而对照组为16.0个月。替西罗莫司组的PFS中位数为5.4个月，而对照组的PFS中位数为6.0个月。RT和替西罗莫司的联合治疗目前正在一项I/IIa期试验中进一步研究，该试验旨在根据已知的改变，将患者与靶向治疗进行选择性匹配（N2M2试验）。在过去几年中，已经投入了大量精力开发二代ATP竞争性mTOR激酶控制剂（TORKi），包括INK128、Torin 1和AZD8055，以及专门针对mTOR抗性突变的三代二价mTOR控制剂（129）。然而，TORKi尚未证明GBM的临床疗效，可能是由于mTOR控制剂穿过BBB和代偿性AKT激活的能力有限。
胶质母细胞瘤中靶向c-间充质-上皮转化因子（c-Met）的研究
c-Met是一种RTK，在各种细胞表面表达。肝细胞生长因子（HGF）是该受体的配体。HGF结合导致一系列细胞内信号，介导正常细胞的胚胎发生和伤口愈合。在癌细胞中，与c-Met基因突变、过度表达和扩增密切相关的异常HGF/c-Met轴激活通过刺激多种信号通路促进肿瘤的发展和进展，大约37%的GBM患者c-Met过表达。c-Met在异种移植物中驱动GBM侵袭的耐药机制中也有作用。抗血管生成药物的耐药性可能通过上调c-Met基因表达（获得性耐药性）或由于过度表达c-Met的肿瘤细胞亚群的选择性存活（内在耐药性）介导。值得注意的是，在GBM中观察到较短的进展时间和OS，并伴有c-Met和VEGFR2的过度表达，这表明这两条途径的原发性/先天性激活。一些针对c-Met的药物已经在临床试验中进行了研究。Onartuzumab是一种抗c-met单克隆抗体，对结合c-met具有高度特异性。该抗体能够通过阻断HGFα链并与c-Met的Sema-PSI结构域形成复合物来阻断c-Met-HGF的结合。这一过程不会导致任何激动活性或触发c-Met二聚体。较近的临床试验没有表明奥那曲单抗对GBM有任何临床益处。其他可能影响c-Met的药物是小分子控制剂。克唑替尼是一种合适的c-Met小分子控制剂，源自一代c-Met系列控制剂PHA-66752。克唑替尼以c-Met的TK结构域为靶点，被FDA批准用于治疗晚期非小细胞肺癌。在GBM的背景下，在标准RT和TMZ中加入了一项近期的Ib期剂量递增研究，随后是环唑替尼的延长期。这项研究表明，对于新诊断的GBM有很好的疗效，值得进一步研究。c-Met的其他小分子控制剂包括卡博坦替尼、福雷替尼、LY280163、MK2461、卡马替尼、替凡替尼，这些可能会在未来的GBM试验中测试。
胶质母细胞瘤中靶向成纤维细胞生长因子受体（FGFR）和BRAF的研究
FGFRs控制许多生物学功能，包括细胞增殖、存活和细胞骨架调节。FGFR信号在中枢神经系统的胚胎发育中很重要，是成年神经元和星形胶质细胞的生存机制。此外，有研究表明，FGFR信号可能促进神经干细胞的自我更新和命运规范。由于有丝分裂、迁移和抗凋亡反应的激活，星形胶质细胞中FGFR的表达变化可能促进恶性转化和GBM的进展。对患者样本的全基因组分析发现，GBM中FGFR突变和扩增的比率较低（<2%）。在过去几年中，已经开发了几种FGFR控制剂。非沙替尼是FGFR4基因的控制剂。临床试验表明，非沙替尼具有很高的活性和选择性，因此具有相当大的抗肿瘤疗效。非沙替尼能够与FGFR4（Cys 552）中确定的特定半胱氨酸残基共价结合，使其具有比其他FGFR家族成员更高的选择性。目前，该药物仅在治疗肝细胞癌的I期临床试验中进行了研究。然而，对小鼠的研究表明，非沙替尼的脑蓄积量受到BBB中ATP结合盒B亚家族成员1 P-糖蛋白的限制，而口服非沙替尼的合适性受到CYP3A活性的限制。Futibatinib也是FGFR的不可逆控制剂。一些具有FGFR明显遗传异常的肿瘤细胞系显示出使用福巴替尼合适且特异的生长控制作用。然而，到目前为止，尚未在GBM或CNS肿瘤中进行研究。另一种药物是AZD4547，它是一种选择性FGFR1–3控制剂。BRAF原癌基因丝氨酸/苏氨酸激酶（BRAF）属于是Raf激酶族，该族由三种激酶组成：ARAF、CRAF（Raf-1）和BRAF。BRAF在调节MAPK/ERK通路中起着重要作用。该途径的过度激活可能导致细胞周期停滞，而该途径的异常调节可能导致癌变。人类神经干细胞和祖细胞中BRAF的激活不仅触发肿瘤生长，而且随后导致某些低级别脑肿瘤中癌基因诱导的衰老。这可能解释了BRAF突变脑肿瘤的相对高频率与良好预后相关。另一方面，BRAF基因改变也见于成人弥漫性恶性肿瘤，与预后不良相关。
总的来说，在BRAF基因中发现了40多个突变，1799位的胸腺嘧啶到腺嘌呤核苷酸碱基的变化占90%。这种错义突变导致谷氨酰胺在600位（V600E）替代缬氨酸。BRAFV600E导致基因活性增加约500倍。它允许在没有外部刺激（如生长信号）的情况下进行信号级联激活，从而使细胞在此途径中实现自给自足。BRAFV600E突变在原发性和转移性CNS肿瘤中很少见，在4%的病例中发现。
胶质母细胞瘤中靶向原癌基因酪氨酸蛋白激酶（Src）的研究
临床前和人类肿瘤研究支持Src在人类胶质母细胞瘤中潜在的重要作用。在表达v-Src的转基因小鼠中，这种改变可能导致胶质母细胞瘤的发生。达沙替尼是一种TKI，可降低GBM细胞系中Src自身磷酸化和下游信号传导至AKT和磷光体S6，还可减少胶质母细胞瘤细胞的生长和侵袭。达沙替尼控制src家族激酶也会导致体外自噬性胶质母细胞瘤细胞死亡。在接受贝伐单抗治疗的侵袭性胶质母细胞瘤患者中，Src信号也增强。Src家族激酶控制剂达沙替尼在临床前模型中合适阻断了贝伐单抗诱导的胶质瘤侵袭，导致了贝伐单抗与达沙替尼联合使用可能提高贝伐单抗治疗复发性GBM患者的疗效的假设。尽管有令人鼓舞的临床前数据，但在Galanis等人的临床研究中，与单独使用贝伐单抗相比，贝伐单抗与达沙替尼联合使用并没有好转复发性GBM患者的预后。尽管在121名患者的样本中，联合用药的耐受性可接受，并且贝伐单抗-达沙替尼组在6个月时PFS有所好转，但贝伐单抗-达沙替尼组的PFS-6为28.9%，而贝伐单抗-达沙替尼组的PFS-6为18.4%，未达到疗效阈值（P=0.22）。
胶质母细胞瘤疫苗、免疫治疗和检查点控制剂
在过去的几十年中，已经开发了几种实验性治疗性疫苗来治疗GBM。树突状细胞疫苗能够改变恶性肿瘤患者的免疫反应并诱导抗肿瘤免疫。树突状细胞疫苗的较新进展在临床试验中取得了令人鼓舞的结果，并可能提高GBM患者的生存率。较近的一项双盲、随机II期试验评估了ICT-107疫苗的疗效，该疫苗基于装载有六个针对GBM相关抗原的表位的自体树突状细胞：黑色素瘤抗原基因1、人表皮生长因子受体2（HER-2）、黑色素瘤2缺失、酪氨酸酶相关蛋白2、，新诊断GBM患者的gp100（也称为黑色素前体蛋白）和白细胞介素-13受体亚单位α-2，其主要组织相容性复合物血清型为人类白细胞抗原（HLA）-A1+和/或HLA-A2+。疫苗使PFS增加了2.2个月（P=0.011），但没有增加OS（治疗组17个月，对照组15个月）。原发性肿瘤抗原HLA-A2在患者中的表达率（＞90%）高于HLA-A1（37.8%）。HLA-A2患者对疫苗表现出更明显的免疫反应（使用Elispot进行评估），在MGMT基因启动子甲基化的患者（对照组为24.1个月vs.8.5个月）和非甲基化的患者（对照组为10.5个月vs.6个月）中观察到的治疗效果。这项研究证明了ICT-107在HLA-A2血清型患者中可能的临床疗效。
KHS101通过损害线粒体伴侣热休克蛋白家族D成员1（HSPD1）发挥其细胞毒性作用。研究发现，KHS101在从患者获得的多个GBM细胞系中发挥细胞毒性作用，损害细胞代谢并促进GBM细胞自噬。KHS101的作用机制是影响HSPD1，HSPD1也影响线粒体蛋白，导致线粒体代谢中断和自噬机制激活。在小鼠的患者源性异种移植瘤GBM模型中，体内注射KHS101可减少肿瘤生长并提高存活率。
GBM研究中的另一种新方法是VB-111，一种抗癌基因疗法。VB-111的作用机制由两个主要机制决定：导致肿瘤缺氧的抗血管生成作用和诱导肿瘤导向的免疫反应。VB-111基于非整合型腺病毒5型载体，该载体携带与人TNF-1受体结合的嵌合Fas受体转基因。基于临床前研究结果，结合剂量递增，VB-111证明了其作为抗血管生成剂在治疗GBM中的合适性。根据I/II期临床试验的结果，在肿瘤进展后加入贝伐单抗继续进行VB-111单药治疗，可好转OS和PFS，具有良好的顺利性和典型的放射反应。观察到的放射反应和与引物VB-111联合方案的生存优势促使在随机对照试验中进行进一步研究。然而，GLOBE研究并没有重现II期研究中的有希望的结果。然而，GLOBE研究并没有重现II期研究中的有希望的结果。
Rindopepimut（也称为CDX-110）是一种针对EGFRvIII缺失突变的疫苗，由与蜗牛淋巴血蓝蛋白结合的EGFRvIII特异性肽组成。临床前研究表明，皮内注射EGFRvIII特异性疫苗可诱导体液免疫，延长脑内肿瘤小鼠的生存期。一项随机II期试验证实了其在GBM患者中使用的可能性。共有73名患者被随机分组。林多培胺组PFS为28%（10/36），对照组为16%（6/37）（P=0.12）。在实验组，基于客观评估的治疗反应为30%（9/30），而对照组为18%（6/34；P=0.38），中位反应持续时间为7.8个月（95%CI，3.5–22.2），而对照组为5.6（95%CI，3.7–7.4）；在6个月时，对照组的33%（6/18）和0%（0/19）停止了类固醇摄入。
另一项大型研究招募了745名患者【405名有微小残留疾病（化疗后放射成像显示残留增强肿瘤小于2 cm2）】，338名有严重残留疾病（SRD；≥2 cm2的残余增强肿瘤（放化疗后成像），两名未经评估的受试者被随机分配到一个组），受试者被分为林多培胺+TMZ组（n=371）和用TMZ治疗的对照组（n=374）。微小残留病患者无差异；林多培胺组20.1个月（95%可信区间18.5-22.1个月），对照组20.0个月（95%可信区间18.1-21.9个月）（HR=1.01，95%可信区间0.79-1.30；P=0.93）。在新诊断的胶质母细胞瘤患者中，林多培莫特不能提高生存率。尽管早期研究取得了初步成功，但进一步的研究表明，林多培莫特治疗GBM的疗效较低。
用程序性死亡配体1和CTLA-4的检查点控制剂进行免疫治疗可好转多种瘤种的预后。然而，在GBM中，使用nivolumab±ipilimumab的探索性I期Checkmate 143研究纳入了40名GBM患者，并证明其疗效有限/。
在开放标签3期CheckMate 143临床研究中，共有369名复发性胶质母细胞瘤患者随机接受nivolumab或贝伐单抗治疗。Nivolumab是一种免疫检查点控制剂，是一种针对程序性细胞死亡-1的全人类IgG4单克隆抗体。在研究结论中，两种药物的中位OS的主要终点没有差异：nivolumab组9.8个月，贝伐单抗组10.0个月，PFS低于nivolumab组（1.5 vs.3.5个月）。
在CheckMate-498试验中，560名患者被随机分为RT+TMZ+nivolumab组或RT+TMZ+安慰剂组。治疗组的平均OS为13.4个月，而对照组的平均OS为14.9个月。对照组的PFS也更长（6.2 vs.6个月）。
在另一项研究中，80名一开始/二次复发的贝伐单抗初治患者被随机分组，接受彭布罗利珠单抗联合或不联合贝伐单抗治疗。接受贝伐西祖玛的组的平均OS为8.8个月，而另一组的平均OS为10.3个月。彭布罗利珠单抗耐受性良好，但其作为复发性GBM单一疗法的疗效有限。全部这些试验都未能支持检查点控制剂在胶质母细胞瘤中的作用。在新辅助方法中也测试了检查点控制剂。在其中一项试验中，在30名患者中，术前剂量的nivolumab随后是术后剂量的nivolumab，直到疾病进展或出现不可接受的毒性。
新佐剂nivolumab增加了肿瘤浸润T细胞中趋化因子转录表达、免疫细胞浸润和TCR克隆多样性，表明该治疗具有局部免疫调节作用。然而，没有证据表明有治疗作用。在接受评估的患者中，PFS中位数为4.1个月，OS中位数为7.3个月。另一项研究旨在评估35名患者接受彭布罗利珠单抗新辅助和/或辅助治疗后的免疫反应和生存率。在这项研究中，新佐剂的使用也与免疫调节作用有关。仅佐剂组患者的平均OS为7.5个月，而新佐剂组患者的平均OS为13.7个月。
GBM治疗的潜在额外新靶点
胰岛素样生长因子（IGFs）与异常信号传导、细胞生长和治疗抵抗有关，广泛表达于胶质母细胞瘤，包括配体和受体（IGF1R）。IGF1R的表达也与治疗不良反应相关，受体的表达与针对EGFR、mTOR和HER-2的治疗效果降低相关。临床前研究为抗IGF1R治疗提供了令人鼓舞的结果，但临床试验尚未证实该疗法的益处。有14种类型的Ephrin家族受体（Eph），分为EphA和EphB亚类。EphA受体主要在干细胞和去分化表型中表达，在分化细胞群中缺失。胶质母细胞瘤中的EphA2和EphA3与肿瘤干细胞的自我更新相关。Ifabotuzumab（KB004）抗EphA3单克隆抗体在GBM中获得23周的稳定疾病（NCT03374943）。GBM支持针对EphA的其他研究。
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