基因IDH1和IDH2编码异柠檬酸脱氢酶，可以催化异柠檬酸的氧化脱羧反应，生成α-酮戊二酸（α-KG）。IDH1突变通常会导致催化酶活性的丧失，同时催化新反应，催化α-酮戊二酸还原为R-2-羟基戊二酸（R-2HG）。IDH的热点突变主要分为IDH1R132、IDH2R172和IDH2R140。研究表明不同的IDH突变位点所催化产生的R-2HG的催化效率不一致。

  通过对cosmic数据库的IDH热点突变进行提取分析发现IDH的热点突变主要分布在中枢神经系统肿瘤、肝胆肿瘤、骨肿瘤以及血液病等肿瘤中，而且不同的肿瘤位置的IDH位点变异存在明显差异。如IDH1 R132H突变位点多出现在中枢神经系统肿瘤中，而IDH1R132C突变位点多出现在肝胆肿瘤中。

图 不同肿瘤类别的IDH热点突变分布

  利用CATNON试验中全基因组DNA甲基化数据分析发现与IDH1R132H突变患者（n=369）相比，非IDH1R132H突变的患者（n=69）具有更低水平的DNA甲基化表达。有研究表明在成人胶质瘤中全基因组DNA甲基化水平与生存期成正相关。为了研究对于胶质瘤中的不同IDH变异位点的甲基化水平与生存期的相关性，通过CATNON III期随机试验患者数据分析发现与IDH1R132H突变患者相比，非IDH1R132H突变患者具有更长的生存期。通过进一步分析星形细胞瘤中的IDH的不同位点与生存期具有相关性，非IDH1R132H突变患者具有更长的生存期。

  研究表明不同的IDH突变催化产生D-2HG的效率不一致。IDH1R132H突变的肿瘤具有更低的D-2HG催化水平， D-2HG是TET2酶的弱抑制剂，需要较高水平的D-2HG才能抑制该酶。由于TET2酶介导了DNA去甲基化的第一步，因此较低的D-2HG含量可能会降低对DNA去甲基化的抑制作用。这也可能解释IDH1R132H位点变异与高甲基化之间的关系。

  DNA甲基化分析可以将肿瘤分类到特定的甲基化分型肿瘤亚组中，IDH1R132H突变大部分可以被归类于CNS-classifier（Capper 建立）分类中预后较差的亚型A_IDH_HG (IDH突变型，高级别星形细胞瘤)中；以及glioma classifier分类中（TCGA 与 de Souza建立）G-CIMP 程度低亚组和 G-CIMP程度高但可能转化到程度低亚组中。在根据CATNON试验数据进行绘制的热图中可以看出非IDH1R132H突变聚集在高甲基化端，且不同分型中的预后较差的亚型更多的聚集在低甲基化端。

图  多变量分析不同IDH变异位点与预后的关系

  IDH突变是独立于DNA甲基化的预后指标。同时通过多变量（年龄、性别、治疗方案等）分析发现IDH突变的类型可以作为独立的预后指标。这些研究表明IDH突变的类型是与患者生存相关的独立因素。

  为了验证以上结果，通过对TCGA数据库中的1p/19q未发生联合共缺失的胶质瘤患者进行类似分析发现存在类似结果，与IDH1R132H突变相比，非IDH1R132H突变具有更长的生存期和更高的甲基化表达水平。

图  TCGA数据库数据分析

  DNA甲基化通常显示出与基因表达负相关，特别是当甲基化的CpG位于转录起始位点。通过对TCGA数据集中的1p/19q未发生联合共缺失的胶质瘤（星形细胞瘤）进行分析判断IDH1R132H突变的胶质瘤中的甲基化表达是否和基因的表达相关。结果表明在星形细胞瘤的不同IDH突变类型之间差异表达的基因中，大多数在IDH1R132H突变的肿瘤中发生上调。通过对这183个基因进行的通路分析表明，在IDH1 R132H突变的肿瘤中上调的基因与细胞运动，细胞死亡和存活，细胞间信号转导和相互作用以及碳水化合物代谢有关。

图  不同IDH突变位点出现的基因差异性表达及相关信号通路

  在II期随机TAVAREC临床试验中进行二次验证发现类似结果。但TAVAREC试验中的IDH变异类型与生存期之间无明显差异性，这可能与其入选标准相关。结合CATNON，TCGA和TAVAREC生存数据的森林图显示，非IDH1R132H突变的肿瘤的危险比（HR）为0.56。

图  TAVAREC试验数据分析结果

  为了验证IDH变异类型和DNA甲基化的相关性是否仅限于星形细胞瘤，再次对TCGA数据库中的IDH突变、1p/19q发生联合共缺失的少突胶质细胞瘤（n=149）以及急性髓细胞性白血病（n=28）、软骨肉瘤（n=20）数据进行分析发现与非IDH1R132H突变相比，IDH1R132H突变具有较低甲基化水平的表达。


  通过对少突胶质细胞瘤进行进一步分析发现，与星形细胞瘤分析结果相似，在IDH1R132H突变的肿瘤中检出基因表达上调。但由于样本量原因无法推断出IDH的变异类型与生存期之间的相关性。

图  TCGA数据库多癌种分析IDH变异位点与甲基化关系

  在通过对包括胶质瘤、软组织肉瘤等多个癌种在内6个大型、独立的DNA甲基化数据集进行分析发现与非IDH1R132H突变相比，IDH1R132H突变的肿瘤患者具有较低的DNA甲基化水平。通过进一步分析1p / 19q未发生联合共缺失（星形细胞瘤）发现这种差异性和临床生存期相关，与IDH1R132H突变相比，非IDH1R132H突变的患者具有更好的生存期。在星形细胞瘤中基因组的DNA甲基化水平和生存期相关，建议在星形细胞瘤中应该将IDH的变异类型纳入预后相关指标中。

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