意大利“Santa Maria delle Grazie”医院肿瘤外科的Liliana Montella等分析GBM的表观遗传特征以及表观遗传药物，特别关注DNA甲基化和组蛋白修饰与胶质瘤的相关性，结果发表在2022年12月的《Int J Cancer》在线。

——摘自文章章节

（1）表观遗传特征

对于大约100个已知的中枢神经系统肿瘤，全基因组甲基化分析通过完善组织病理学诊断识别和分类不同的肿瘤类型。Capper等（2018）开发基于肿瘤甲基化分析的分类系统区分82种不同类型的脑肿瘤，并且设计免费的在线分类工具（www.molecularneuropathology.org）。该项工作有助于识别新的表观遗传标志，可用于潜在的治疗靶点，促进GBM个体化治理。在WHO 2022年3月发布的第5版脑肿瘤分类中， 根据DNA甲基化将GBM分为两组：IDH野生型和IDH突变型，并将GBM亚型根据特定的分子和组织学特征分为不同种类。

（2）IDH1-IDH2突变

异柠檬酸脱氢酶1或2（isocitrate dehydrogenase 1/2，IDH1/2）突变参与表观遗传，组蛋白基因H3F3A或HIST1H3B在表观遗传中非常重要，可诱发肿瘤进展和侵袭。IDH突变型胶质瘤预后优于IDH野生型。2008年基因测序发现，最常见突变涉及IDH1基因密码子132，约12%的患者存在突变，导致精氨酸被组氨酸、丝氨酸、半胱氨酸、甘氨酸或亮氨酸取代。这些突变大多位于IDH基因的催化域，能够转化α-酮戊二酸为2-羟基异戊二酸，并抑制α-酮戊二酸依赖酶。在这些酶中，TET2是一种表观遗传修饰剂，通过5-羟甲基胞嘧啶的转化使DNA去甲基化，并通过与赖氨酸特异性组蛋白去甲基化酶KDM2A的相互作用重塑染色质。IDH1/2突变与放化疗敏感性增加显著相关。AG-221是一种口服IDH2突变抑制剂，已被FDA批准用于治疗IDH2突变型急性髓系白血病，目前处于IDH2突变型胶质瘤的I/II期临床试验。AG-120是一种选择性IDH1突变抑制剂，在I期临床试验中提示安全性。AG-881（Vorasidenib）是一种泛IDH突变体抑制剂，一项I期试验正招募低级别胶质瘤患者，以确定术前用AG-120/AG-881治疗后2-羟基异戊二酸水平。IDH305改善血脑屏障穿透率，在8例患者（NCT0238186）中，3例的2-羟基异戊二酸水平超过1个月的时间仍然受到抑制。DS-1001bis是IDH1/2突变抑制剂，具有高血脑屏障通透性，在GBM异种移植模型中可抑制肿瘤生长。

（3）MGMT

O6甲基鸟嘌呤DNA甲基转移酶（Methylation of O6-methylguanine-DNA methyltransferase，MGMT）甲基化已广泛用于预测患者对替莫唑胺的敏感性。MGMT基因主要受表观遗传调控，多为MGMT启动子CpG岛甲基化，极少数由基因缺失、突变或重组所致。MGMT启动子甲基化有助于替莫唑胺诱导GBM细胞DNA损伤。相反，非甲基化的MGMT通过从鸟嘌呤的O6位置去除烷基并重新恢复DNA的正确序列，使GBM产生耐药性。大约15%的MGMT低甲基化患者受益于替莫唑胺治疗。其它研究探讨治疗MGMT非甲基化GBM的潜在药物，例如阳离子卟啉-二异丙基胍选择性结合含有O6甲基鸟嘌呤的DNA，抑制MGMT酶功能。

（4）组蛋白修饰在GBM中的作用

赖氨酸乙酰化标记分别由组蛋白乙酰转移酶和组蛋白去乙酰基酶（histone deacety-lases，HDAC）添加或去除，改变基因表达。HDAC在GBM等各种肿瘤中高表达，Romidepsin和DWP0016可以降低GBM细胞活性。同样，Chiao等在GBM干细胞中使用泛HDAC抑制剂亚丙基苯胺羟肟酸，通过细胞凋亡以及诱导自噬促进GBM死亡。此外，HDAC抑制剂Panobinostat、Vorinostat和Romidepsin可以影响GBM葡萄糖代谢，降低ATP水平，逆转Warburg效应。目前，HDAC抑制剂联合化疗药物，如替莫唑胺正在临床试验阶段，疗效显著。除乙酰化，甲基化是组蛋白尾部的其它修饰，可触发（H3K4、H3K36和H3K79）或抑制（H3K9、H3K27和H4K20）基因表达，增加MYC启动子区的H3K4甲基化，从而增强MYC表达，促进GBM肿瘤发生。特异性LSD1抑制剂DDP_38003通过抑制转录因子4，触发细胞应激反应，减少抑制性组蛋白H3K27甲基化，抑制GBM增殖。EZH2在启动子水平增加H3K27me3沉积以抑制PTEN的表达，激活AKT/mTOR轴促进GBM增殖。Stazi等测试两种EZH2抑制剂，能够降低血管内皮生长因子表达和GBM细胞迁移，增加抗炎细胞因子水平。去甲基化酶抑制剂的临床前结果不错，但尚未进入临床试验。

（5）H3K27突变

弥漫性中线胶质瘤存在组蛋白3体细胞突变，多见于儿童。H3F3A或HIST1H3B基因中，H3K27突变抑制多梳抑制复合物2的催化亚基EZH2，从而致使甲基化组蛋白3突变。临床前研究通过GSK-JA抑制KDM6去甲基化酶纠正H3K27突变，有效抑制GBM细胞增殖，对组蛋白3突变型GBM的治疗作用比对组蛋白3野生型GBM的效果更佳，但GSK-JA难以透过血脑屏障。此外，泛组蛋白去乙酰化酶抑制剂panobinostat，能够逆转H3K27M诱导的甲基化，还能诱导组蛋白3乙酰化和H3K27甲基化，抑制癌基因表达。体内试验证实panobinostat和GSK-JA能够协同减少H3K27M突变细胞增殖。另一种治疗方法是使用BET抑制剂控制H3K27乙酰化对细胞的增殖。目前，正在开展一期临床试验应用panobinostat治疗53例弥漫性桥脑胶质瘤儿童（NCT02717455）。

（6）GBM表观转录

表观转录通过添加和删除可影响RNA代谢的几个阶段，包括癌基因转录的成熟、稳定和降解，同时调节肿瘤发生的多种途径。伪尿苷可影响RNA翻译修饰，从而抑制GBM增殖和迁移。胶质瘤干细胞中伪尿苷合成酶7表达增加可增强酪氨酸激酶2tRNA的翻译，并通过TYK2-STAT1轴抑制GBM增殖。相反，在ADAR蛋白的催化下，下调腺苷-肌苷RNA修饰，降低miR-376a水平，促进GBM细胞增殖。5-胞嘧啶甲基化是另一种RNA修饰，由Nop2/Sun RNA甲基转移酶催化，增加NSUN6表达水平，改善GBM对烷化剂替莫唑胺的敏感性。N6甲基腺苷（m6A）是真核细胞mRNA上最丰富的标记物，也是研究最多的标记物。m6A腺苷甲基化酶α-酮戊二酸依赖性双加氧酶同源物5在GBM中高表达，并影响叉头框蛋白M1mRNA的稳定性，促进GBM增殖。最近已开发相关药物，可提供新的治疗选择。甲基转移酶3和14的敲除，降低细胞整体m6A水平，促进GBM增殖。此外，提高m6A水平也是GBM分化的必要条件。几种相关药物已开展试验，但仍需进一步改进才能进入临床试验。近年来，对神经干细胞和胶质瘤干细胞之间的RNA甲基化免疫沉淀与测序数据进行比较，发现GSC依赖m6A读取器YT521-B同源结构域家族2，导致GBM肿瘤进展。相反异源核糖核蛋白C，作为额外的m6A受体，与GBM预后良好相关。总之，RNA修饰在GBM致癌方面发挥关键作用，需要更多的研究使m6A调节剂成为治疗GBM药物并极大改善GBM治疗效果。

（7）临床上GBM表观遗传生物标志物的技术途径

近10年在脑肿瘤分子标记物研究方面取得很多进步，许多技术用于临床前对脑肿瘤的进展及诊断的研究。一般来说，所用技术的选择始终是成本效益比评估的结果。IDH突变的研究可以通过不同的方法进行评估：免疫组化可以识别特定胶质瘤中最常见的突变R132H，桑格测序或下一代测序常用于检测IDH基因的所有可能突变。评估MGMT甲基化状态，有不同的方法：甲基化特异性PCR仍然是评估MGMT甲基化的金标准，该技术基于亚硫酸氢钠处理基因组DNA；未甲基化的胞嘧啶变成尿嘧啶，而甲基化的胞嘧啶不变，虽不能提供甲基化程度的定量评估，但能由焦磷酸测序技术弥补。多重连接探针扩增也可用于评估MGMT甲基化，以及评估IDH1和IDH2突变，但价格昂贵。基于下一代测序技术进行亚硫酸盐扩增子高通量测序，可以高深度测序研究靶基因的甲基化状态，但成本也很高。基于850k位点的评估，Infinium甲基化EPIC芯片是用户良好的生物信息学工具，确实很容易推断每个CpG位点的甲基化状态，如染色体片段丢失或增加、特定基因缺失或扩增，包括1p-19q编码、EGFR扩增、CDKN2A/B丢失等。Nanopore测序使用一种成本较低的单一设备分析结构变体、点突变、无亚硫酸氢盐甲基化和表观转录，也用于术中诊断，帮助外科医生决定手术切除的范围，帮助肿瘤科医生很快掌握所有有用信息。然而，生物信息学解读很复杂，需要不断优化以及时获得单个基因突变信息。

综上所述，GBM的表观基因特征在完善脑肿瘤分类标准中越来越重要。详细的分子特征有助于识别更多的肿瘤，但所有信息会使临床医生感到困惑。目前，GBM标准治疗为尽可能彻底的手术切除联合STUPP方案（即放疗和替莫唑胺）。但GBM的生物学变异使血脑屏障难以透过药物，意味着许多体外有效的药物在临床上无效。最近，FDA批准两种药物，即恩曲替尼和拉罗替尼，用于治疗NTRK基因重排的胶质母细胞瘤。因此，表观遗传以及由此产生的精细化分类可能有助实现个性化治疗。