最全综述：儿童实体瘤诊断、预后、靶向治疗和遗传相关分子标志物

从基因组学和转录组学到表观遗传学的分子技术的进步，使人们对儿童肿瘤的分子图谱有了前所未有的了解。儿童肿瘤的发生、对治疗的反应和疾病进展与分子变异有关，多组学方法为识别广泛的分子变异提供了机会。分子标志物的检测对于帮助临床医生进行准确的肿瘤诊断、风险分层、疾病分型、治疗疗效预测和监测至关重要，还有助于个体化癌症管理。本综述总结了基因组学研究的最新进展及其与儿童肿瘤学领域的相关性，目的是概述儿童实体瘤临床相关的重要分子标志物。概述了基于治疗方案、国际委员会和科学协会指南以及已发表的数据选择的分子标志物。

研究背景

近几十年来，分子研究得到了深入发展，这为更全面地了解儿童癌症的分子基础做出了重大贡献。已发表的研究揭示了导致肿瘤过程开始、对治疗的反应和疾病进展的分子变异的高度异质性。这些发现清楚地表明，儿童恶性肿瘤中的分子变异特征与成人癌症中的显著不同。因此，不能直接将成人分子标志物的知识和经验推断到儿童人群。观察到的差异不仅与分子基础，还与疾病本身相关，其解剖部位及组织病理学特征，要求为这组患者开发不同的诊断和治疗方法。

了解特定儿童癌症肿瘤细胞分子变异（体细胞标志物）以及胚系变异在整个诊断和治疗过程中都是有用的。有对癌症组织学类型特异的分子标志物，这些标志物对于做出正确诊断是必要的（一组诊断标志物）。此外，还有一些与肿瘤分级相关的分子标志物，有助于预测疾病进程和预后（一组预后标志物）以及预测对特定治疗的反应（一组预测标志物）。最有希望的是靶向治疗的分子标志物。对癌症生物学的广泛研究，包括其分子谱，影响了目前癌症诊断和治疗领域的医疗实践方式以及“个体化或精准医学”的发展。近年来，开展了一些研究尝试改变抗癌治疗范式，假设特定分子变异的发生可能决定所施用治疗的疗效，与肿瘤部位和组织学类型无关。

除了肿瘤本身发生的变异用作治疗靶点外，从患者外周血遗传物质中鉴定出的变异（胚系变异）也很重要。使我们能够确定特定癌症的发生是否是由分子缺陷的存在引起的。如果识别的分子变异可能是遗传的，评估其在其他家庭成员中的存在使我们能够识别出患癌风险高于平均水平的个体。这些个体应系统地筛查早期癌症。胚系变异也可作为预后和预测标志物。

儿童癌症较少见，但其仍是儿童人群的第二大死因。儿童癌症的年发病率为14-15/10万，约占总体人群癌症的1-1.5%。实体瘤约占所有儿童恶性肿瘤的60%，包括：

• 中枢神经系统（CNS）肿瘤（~20-23%*）

• 神经母细胞瘤（8-10% *）

• 肾母细胞瘤（7-8% *）

• 恶性骨肿瘤（骨肉瘤和尤文氏肉瘤）（~7% *）

• 软组织肉瘤（~7% *）

• 生殖细胞肿瘤（3-6%*）

• 肝母细胞瘤，很少肝癌（0.5-2%*）

• 视网膜母细胞瘤（2.5-3% *）

• 其他恶性上皮肿瘤和恶性黑色素瘤

• 其他和非特指型癌

* 占所有儿童恶性肿瘤

自1970年代中期以来，大多数儿童实体瘤的治愈率增加了50%。目前，超过80%的癌症儿童患者被治愈。在实体瘤中，多药化疗结合手术和/或放疗获得了这些出色的治愈率。然而，一线或二线治疗后难治性或复发性儿童患者的治疗选择有限。对于这些患者，需要创新和有效的药物。

近几十年来，已在成人癌症患者中开发了基于分子标志物的个体化治疗。然而，儿童恶性肿瘤靶向疗法开发和批准方面的进展较少。尽管在儿童肿瘤学中分子标志物常规用于诊断和风险分层，并且正在开发新的药物，但很少有突破性药物进入儿童市场。只有少数此类药品获得治疗儿童恶性肿瘤的上市批准。其中包括用于费城染色体阳性急性淋巴细胞白血病的ABL类抑制剂，用于B细胞淋巴瘤的抗CD抗体和用于高危神经母细胞瘤儿童患者的抗GD2抗体。最近，用于NTRK融合实体瘤儿童患者的拉罗替尼和用于复发或难治性系统性间变性大细胞淋巴瘤儿童和年轻成人患者的克唑替尼获得上市批准。克唑替尼治疗复发性、进展和不可切除的炎性肌纤维母细胞瘤儿童和青少年患者的2/3期研究即将开展。

此外，缺乏关于难治性或复发性实体瘤的分子数据，限制了对这类肿瘤分子组成的了解。为了进一步提高儿童癌症的治愈率，需继续在儿童和青少年患者中进行肿瘤分子谱研究和靶向治疗试验。

本文描述了一系列儿童实体瘤临床相关分子标志物。这些标志物是基于治疗方案、国际委员会和科学协会指南以及对现有文献的回顾来选择的。

儿童实体瘤中具有临床意义的分子标志物

中枢神经系统肿瘤

中枢神经系统（CNS）肿瘤是最常见的儿童实体瘤，也是儿童癌症相关死亡的主要原因。此外，在所有儿童癌症幸存者中，CNS肿瘤治愈患者表现出最严重的治疗相关健康状况。目前，在儿童肿瘤学广泛的诊断和治疗方面，CNS肿瘤是最大的挑战。

然而，在儿童实体瘤中，对CNS肿瘤的分子了解较多。多组学研究的结果导致髓母细胞瘤分子亚群的定义，具有很强的临床意义（例如，WNT激活的髓母细胞瘤与较好的预后相关，是降级治疗试验的对象，减少了治疗的迟发效应）。还有其他CNS肿瘤有分子定义亚组。

分子标志物在诊断管理中的临床有效性在WHO 2016 CNS肿瘤分类中得到展现，其作用在国际联盟cIMPACT-NOW（CNS肿瘤分类分子信息及实践方法联盟）编写的指南中得到进一步强调。在最新的WHO 2021 CNS肿瘤分类中，分子标志物对于正确的诊断非常重要。

与此同时，癌症分子靶向药物的数量也在增加。最佳治疗的选择需要评估特定的分子变异（点突变，扩增，融合，染色体重排）。

表1提供了一组儿童CNS肿瘤临床相关分子标志物。

表1. 儿童中枢神经系统肿瘤分子标志物

神经母细胞瘤

神经母细胞瘤（NBL）是最常见的起源于神经嵴祖细胞的儿童颅外肿瘤。约占所有儿童恶性肿瘤的10%，占儿童癌症死亡的15%。是12月龄以下儿童最常见的癌症，诊断时的中位年龄为17个月。神经母细胞瘤可发生于交感神经系统的任意神经脊部位，最常见发生于肾上腺或交感神经链。神经母细胞瘤是一种异质性疾病，反映在其自发消退、分化或尽管进行了强化的多模式治疗但仍快速进展的临床病程中。中低危神经母细胞瘤患者预后较好，治愈率超过85%，高危儿童患者生存率低于50%。

NBL最重要的预后因素是儿童患者诊断时的年龄、疾病分期、肿瘤组织学、DNA倍性、MYCN扩增状态和特征性染色体异常的存在（表2）。

表2. 神经母细胞瘤分子标志物

推荐依据的是欧洲神经母细胞瘤研究组（SIOPEN）和国际神经母细胞瘤风险组（INRG）的现有治疗方案和诊断指南。表2提供了一组神经母细胞瘤临床相关分子标志物。

肾肿瘤

肾母细胞瘤（Wilms瘤，WT）是最常见的儿童肾恶性肿瘤，占肾肿瘤的90%以上。其他不太常见的肾恶性肿瘤包括：肾透明细胞肉瘤（CCSK），MiTF/TFE易位相关性肾细胞癌，肾恶性横纹肌样瘤（MRTK），先天性中胚层肾瘤（CMN）等。

WT的发病率约为7/100万15岁以下儿童，占所有儿童恶性肿瘤的5-7%。WT可发生于双侧肾脏（双侧疾病），见于5-8%的病例。单侧WT患者的平均诊断年龄为 44 个月，双侧WT患者的平均诊断年龄为31个月。WT在15岁以上的患者中很少见。有1.5%的病例发生在相关家庭成员中。大约5%的WT与已知的易感综合征有关。

调节胚胎肾组织生长、分化和增殖的抑癌基因的致病性变异在肾母细胞瘤的发生中起着至关重要的作用。在约1/3的肾母细胞瘤中观察到WT1、CTNNB1或AMER1基因变异。还涉及其他调节miRNA加工的重要基因，如DROSHA、DGCR8、DICER1和XPO5。另外，某些基因，如SIX1，SIX2，EP300（CREBBP），MLLT1，BCOR和MYCN，其表达在肾脏发育的早期阶段起着重要作用。TRIM28基因变异与肾母细胞瘤的上皮亚型有关。在间变性肾母细胞瘤中，观察到TP53基因变异。染色体1p和16q杂合性缺失以及染色体1q遗传物质数量增加与预后不良有关。

推荐基于两个小组的指南：国家肾母细胞瘤研究组（NWTS）（后改为儿童肿瘤协作组（COG））和国际儿童肿瘤协会-肾肿瘤研究组（SIOP-RTSG），以及UMBRELLA治疗方案和文献数据。

表3列出了一组儿童肾肿瘤临床相关分子标志物。

表3. 儿童肾肿瘤分子标志物

恶性骨肿瘤，包括骨肉瘤和尤文氏肉瘤

恶性骨肿瘤占所有儿童恶性肿瘤的6%。发病率约为0.8/100万。最常见的是骨肉瘤（56%），其次是尤文氏肉瘤（34%）和软骨肉瘤（10%）。原发性骨肿瘤的诊断依赖于临床病理学和影像学相关性。推荐的分子检测包括评估尤文氏肉瘤和软骨肉瘤特征性易位的存在，确定与软组织巨细胞瘤诊断相关的H3F3A基因致病变异的状态，以及评估MDM2、PRIM1和CDK4扩增的存在以区分低级别骨肉瘤。标准依据的是现有文献数据。

表4列出了一组儿童恶性骨肿瘤临床相关分子标志物。

表4. 恶性骨肿瘤分子标志物

软组织肉瘤

软组织肉瘤（STS）是起源于胚胎间充质和神经外胚层组织的一组异质性恶性肿瘤。包括肌肉、结缔组织和血管组织肿瘤。常见于2-6岁的儿童和12岁以上的青少年。年发病率为0.2-1.0/10万，与性别无关。

儿童中最常见的STS（70%）是横纹肌肉瘤（RMS），发病年龄通常在10岁之前。最常见的RMS类型是胚胎性RMS。腺泡型RMS的预后较差，因此其识别对于治疗管理非常重要。最近，梭形细胞/硬化性横纹肌肉瘤被分离为一个独立的病理亚型，其中分子定义了两种亚型：具有VGLL2、TEAD1和SRF融合的婴儿亚群以及具有p.L122R MYOD1基因致病变异的亚群。MYOD1变异的存在与不良结局和治疗反应有关。

其余肿瘤属于非横纹肌肉瘤软组织肉瘤NRSTS组，在青少年和青年人中更常见。滑膜肉瘤和恶性周围神经鞘瘤（MPNST）是该组中最常见的肿瘤。其他病理亚型在儿童中要少得多。

这些建议基于目前的文献数据。表5提供了一组儿童软组织肉瘤临床相关分子标志物。

表5. 软组织肉瘤分子标志物

生殖细胞肿瘤

生殖细胞肿瘤（GCT）起源于处于不同分化阶段的生殖细胞。表现出部位、组织学和生物多样性。GCT占儿童所有恶性肿瘤的约3-6%。最常见的发病年龄在1至6岁之间。GCT患者预后较好，治愈率超过85%。

目前，推荐的生殖细胞肿瘤分子检测包括对有性腺发育不全、性腺母细胞瘤和纵隔肿瘤（男孩）和双侧卵巢肿瘤（女孩）症状的患者进行核型分析，以发现/排除Turner（特纳）、Swyer、Klinefelter（克氏）、Fraser（弗雷泽）、Denys-Drash等遗传综合征的存在。文献数据还表明存在涉及染色体 1、6、11、12、16、20和22的体细胞重排，其临床意义目前尚不清楚。

这些标准基于法国TGM-95方案（1995），国际专家联盟国际恶性生殖细胞肿瘤协作组方案和文献数据。

肝肿瘤

最常见的儿童肝肿瘤是肝母细胞瘤。肝母细胞瘤的发病率为2-3/100万15岁以下儿童，约98%的病例为5岁以下儿童。诊断时的平均年龄为18个月。肝母细胞瘤儿童患者的存活率超过80%。肝母细胞瘤中报告的分子变异主要涉及蛋白质产物调节WNT和NF-κB通路的基因。体细胞变异最常见于这些基因：CTNNB1（80-90%），APC（2-3%），AXIN1，AXIN2和PIK3CA以及TERT（2-6%）和NFE2L2（5-10%）。染色体重排分析结果表明，这组癌症染色体1、2、8和20体细胞重排的发生率较高。然而，其临床意义尚不清楚。2017年开始的儿童肝脏国际肿瘤试验（PHITT（NCT03017326））的目标之一是确定肝母细胞瘤患者分子发现（包括基因组、转录组和表观基因组分析）的临床意义。

其他儿童肝肿瘤包括：肝细胞癌（HCC），在儿童中很少见，常为年龄较大的患者（10-14岁），但也可见于5岁以下儿童。保守手术治疗的预后令人沮丧（30%的儿童实现3年生存）。肝细胞癌儿童患者肝移植有助于提高总生存率（>70%）。肝细胞癌最常报告的体细胞变异是TERT和TP53基因变异（分别为60%和25-30%），然而，分子背景仍然未知。

这些推荐基于国际儿童肝肿瘤协作组（SIOPEL）肝母细胞瘤诊断标准。表6提供了一组儿童肝肿瘤临床相关分子标志物。

表6. 肝肿瘤分子标志物

视网膜母细胞瘤

视网膜母细胞瘤是儿童中最常见的眼内原发肿瘤，也是所有年龄人群中第二常见的眼癌，仅次于脉络膜黑色素瘤。视网膜母细胞瘤占所有儿童肿瘤的3%。发病率为1/1.4万-1/1.8万活产儿。视网膜母细胞瘤分为以下类型：

• 双侧或多灶性（25-30%的病例，遗传性），

• 单侧或单灶性（70-75%的病例，散发性），

• 三侧性，双侧疾病伴有位于中线的胚胎颅内肿瘤（松果体母细胞瘤）（4%——仅在遗传性儿童患者中）。

大多数视网膜母细胞瘤的诊断年龄为1至3岁。极少数情况下，在5岁以上。双侧性视网膜母细胞瘤诊断更早，在1岁之前。

视网膜母细胞瘤与高（85-95%）外显率RB1基因变异有关。最近报道了视网膜母细胞瘤患者RB1以外的基因发生变异，见表7。

表7. 视网膜母细胞瘤分子标志物

黑色素瘤

黑色素瘤是起源于黑色素细胞的皮肤、黏膜或眼睛脉络膜恶性肿瘤。发病率为1/100万15岁以下儿童。在儿童中，黑色素瘤可表现为以下三种类型：

• Spitzoid痣样黑色素瘤（SM），最常见

• 起源于先天性黑色素细胞痣（CMN）的黑色素瘤

• 经典黑色素瘤（成人型黑色素瘤），在病因和危险因素方面与成人诊断的黑色素瘤相似。

黑色素瘤最常与调节MAPK通路的基因变异有关。推荐基于当前的文献数据。表8提供了一组儿童黑色素瘤临床相关分子标志物。

表8. 黑色素瘤分子标志物

卵巢癌

女童卵巢癌的发生可能与DICER1或RTPS（横纹肌样肿瘤易感综合征）等综合征有关。观察到DICER1（支持细胞-间质细胞瘤）和SMARCA4（原发性卵巢小细胞癌，高钙血症型——SCCOHT）胚系和体细胞变异（表9）。

表9. 卵巢癌分子标志物

儿童实体瘤的靶向治疗

在过去的几十年里，儿童恶性肿瘤的治疗发生了巨大变化，治愈率现已达到80%以上。然而，仍有一些儿童的恶性肿瘤无法治愈，而那些治愈的儿童出现与治疗相关的慢性健康状况。分子生物学领域的进步，组织全基因组分析，识别癌症特定基因变异以开发新的靶向治疗的能力，为进一步提高儿童癌症患者的生存率及生活质量创造了新的机会。目前，靶向和免疫疗法在儿童中的使用有限。尽管儿童肿瘤的药物开发存在许多障碍，但一些药品已经进入市场并用于一线治疗。在最难治疗的儿童实体瘤中，正在进行生物标志物驱动的I/II期试验。表10列出了已获批或正在开发的靶向疗法。

表10. 儿童实体瘤已获批或正在开发的靶向疗法

胚系变异

近年来，对儿童癌症分子谱的了解并将这些知识应用于临床实践取得了巨大进展。包括体细胞和胚系变异。不同多组学研究的结果进一步强调了儿童和成人癌症的差异。儿童癌症中，反映体细胞突变总数的肿瘤突变负荷（TMB）远低于成人癌症。而胚系变异的情况正好相反。儿童癌症的发生通常是由于存在导致遗传综合征的变异。已经发现了200多种这类综合症，而且这个数字正在稳步增长。先天性癌症的诊断强调了胚系变异在儿童癌症发生中的重要性。据估计，大约7-8%的儿童血液系统恶性肿瘤和实体瘤是由胚系变异导致的。此外，这些数据似乎被低估了，因为在癌症的常规诊断中很少评估难以识别的胚系嵌合体或表观遗传改变，如11p15区域印记丧失或抑癌基因CDKN2A高甲基化。

评估胚系突变的存在对于优化治疗管理也很重要。如果患者疾病与染色体不稳定或DNA修复基因相关，建议不进行放疗或减少放疗剂量。例如，TP53基因胚系突变的脉络丛癌儿童患者。在携带胚系RB1突变的患者中，接受放疗的患者发生继发性癌症的风险是未接受放疗的患者的两倍。低级别胶质瘤患者存在NF1基因胚系变异与较好的预后相关，因此，治疗可能不需要太积极。然而，错配修复（MMR）基因（如MLH1、MSH2、MSH6和PMS2）胚系突变的脑肿瘤患者需要更积极的化疗。胚系突变的存在也可能导致癌症的早期发生。横纹肌样肿瘤较常见于4岁以下的患者，而胚系SMARCB1突变的患者平均发病年龄为6个月。因此，将胚系突变状态的评估纳入儿童癌症的诊断和治疗管理流程似乎非常合适。

下表（表11和表12）列出了与儿童癌症发生相关的遗传综合征，以及儿童癌症应评估哪些基因的信息。

表11. 儿童癌症相关遗传综合征

表12. 儿童实体瘤胚系变异

 结 论 

大规模并行DNA测序和RNA测序等技术的引入，以及解释获得的大量数据的工具，包括生物信息学或晶体学方法，为阐明儿童癌症的分子机制和开发靶向疗法创造了机会。人工智能也越来越多地用于设计治疗算法和识别预后和预测标志物。循环肿瘤DNA（ctDNA）NGS检测的引入将使未来能够精确监测治疗。整合来自“组学”研究的广泛数据为开发用于精确诊断的癌症特异性分类提供了基础。正在开发更新的体内和体外模型以及3D培养物，用于测试专门用于儿童癌症的药物。所有这些都是为了识别分子标志物并将其转移到临床环境中，实现更精确的诊断，风险分层，以及更有效和毒性更小的治疗。

参考文献：

Trubicka J, Grajkowska W, Dembowska-Bagińska B. Molecular Markers of Pediatric Solid Tumors-Diagnosis, Optimizing Treatments, and Determining Susceptibility: Current State and Future Directions. Cells. 2022 Apr 6;11(7):1238. doi: 10.3390/cells11071238. PMID: 35406801; PMCID: PMC8997439.

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