非典型中枢神经细胞瘤的分子和临床特征，对诊断和治疗策略的影响

本研究旨在探讨非典型中枢神经细胞瘤（CN）的组织学和分子特征并评估其临床治疗结果，以寻找可靠的生物标志物用于鉴别和指导最佳治疗策略。本项回顾性研究纳入了61名确诊为CN的患者。分析了临床资料、神经影像学和病理学发现。对肿瘤组织进行了RNA测序，以确定差异表达基因。

组织学异型性和Ki-67指数对无进展生存期（PFS）或总生存期（OS）没有显著影响。RNA 测序发现了神经活性配体-受体相互作用、cAMP、MAPK和Ras信号传导等通路中的显著基因变异。差异表达的基因包括AMOTL1、PIK3R3、TGFBR1、SMO、COL4A6、MGP、SOX4、IGF2、SLIT1和CKS2。完全切除（CR）组的5年OS率（p = 0.015）和PFS率（p = 2.00×10−6）明显高于不完全切除（IR）组。术后放疗不影响CR组的OS或PFS。未接受放疗的CR组患者的5年PFS率（p = 3.80×10−5）明显长于接受放疗的IR组患者。末次随访发现，手术切除范围和手术方式与围手术期并发症和功能障碍无关。

CR对于非典型CN患者的更好预后至关重要。CR后的额外放疗几乎没有益处。组织学异型性和Ki-67指数无法有效区分非典型和典型CN。已识别的基因变异为非典型CN的侵袭性行为提供了见解，提示了潜在的治疗靶点，并强调需要进一步研究以优化治疗策略。

研究背景

中枢神经细胞瘤（CN）是一种罕见肿瘤，占所有原发性脑肿瘤的0.1-0.5%。它起源于侧脑室和/或Monro孔附近的第三脑室的双潜能前体细胞，通常附着于透明隔。CN通常被视为良性，预后良好。尽管如此，一些神经细胞瘤表现出组织学异型性和增强的增殖活性，导致不良的临床结果。非典型CN表现出侵袭性行为、局部复发和颅脊髓播散。通常，这些特征由Ki-67指数大于2%和/或组织学异型性定义。然而，Ki-67指数和组织学异型性的预后价值仍存在争议。世界卫生组织（WHO）分类不承认非典型中枢神经细胞瘤是一种独特的病理实体。为了应对这些挑战并更好地区分典型和非典型CN，越来越需要利用先进的基因分析技术，例如RNA测序。这些方法可以更深入地了解典型和非典型CN之间的分子差异，从而有可能发现更可靠的生物标记物来进行区分。通过探索这些肿瘤的基因和转录组学图谱，研究人员希望找到新的指标，以更准确地区分典型CN和非典型CN，最终提高诊断精准度和患者预后。

此外，虽然目前尚无针对非典型中枢神经细胞瘤治疗的标准化指南或方案，但一些研究表明，完全切除（CR）与局部控制率和总体生存率的提高相关。由于肿瘤位置较深且靠近重要结构，积极和广泛切除会增加并发症发生率和手术死亡率。放疗可能有助于提高不完全切除（IR）后的局部控制率和总体生存率，但其副作用不容忽视，例如放射性坏死导致的死亡、放射诱导的间变性星形细胞瘤、记忆力障碍和认知功能下降。因此，需要更多的研究来评估放疗是否能给患者带来更大的益处。

为了解决非典型CN的评估体系和治疗方面的争议和空白，研究者对其组织学和分子生物学特征进行了回顾性研究，并分析了临床治疗预后。本研究旨在更好地了解非典型CN并提供最佳治疗策略。通过整合基因、组织学和临床数据，研究者希望提供见解，从而为管理这种具有挑战性的肿瘤类型提供更有效和个性化的治疗方法。

研究结果

患者特征：

病理切片由3名神经病理学家进行分析、回顾和记录。评估每个神经细胞瘤的组织学特征。Ki-67 >2%，伴有坏死、血管增生、细胞异型性和核分裂象（≥3个/10 hpf）者归为非典型中枢神经细胞瘤。根据定义将患者分为非典型CN组（50例）和典型CN组（11例）。共纳入50例非典型CN患者，其中男性28例，女性22例，男女比例为1.27:1，患者平均年龄为29.44±11.08岁。患者多有颅内高压症状，其中38例有头痛（38/50，76.00%），15例有恶心呕吐（15/50，30.00%），10例有肢体运动障碍（10/50，20.00%）。术前KPS评分（卡氏功能状态评分）平均为78.67±10.96（范围为60～100），15例（15/50，30.00%）患者的KPS评分<70（表1）。

表1

免疫组织化学研究：

所有CN患者的Ki-67指数中位数为5.00%。非典型CN患者的平均Ki-67指数为7.7% ± 4.31%（图1），包括血管增生2例（4.00%，图2)，坏死9例（18.00%，图3)，核异型性1例（2.00%）、有丝分裂活跃度增高（≥3个有丝分裂/10个高倍视野）7例（14.00%）。非典型CN组中，11例（22.00%）患者GFAP阳性，5例（10.00%）患者olig-2阳性。有27例（54.00%）患者P53阳性，21例（48.84%）患者EGFR阳性，5例（14.29%）患者BCL-2阳性，18例（72.00%）患者PTEN阳性。

图1

图2

图3

影像特征：

本组50例患者的非典型CNs位于侧脑室，34例（68.00%）侵犯三脑室。非典型CNs的平均体积为40531.08±32244.59 mm3（范围为2125.11 mm3～129068.35 mm3），23例（46.00%）表现为钙化，37例（74.00%）表现为囊性实体瘤（表1）。

治疗和生存分析：

本研究中，5年和8年生存率分别为83.36±8.78%，无进展生存率分别为80.36%±10.78%和69.64%±13.67%（表1）。在非典型CN中，CR组的5年OS率（p = 0.015，平均值±SD：95.29±3.25% vs. 50.00±35.35%）和PFS率（p = 2.00×10-6，平均值±SD：100%±0.00% vs. 50.00±35.35%）高于IR组（图4）。完全切除组中，术后辅助放疗对OS（p =0.255）和PFS（p =0.398）无影响，但未接受放疗的CR组患者的5年PFS率明显长于接受放疗的IR组患者（p =3.80×10-5，平均值±SD：90.00%±9.49%vs.50.00±35.36%）（图4），对OS无显著影响（p = 0.066）。KPS < 70患者的5年生存率（p = 4.82×10-4，平均值±SD：100%±0.00% vs. 65.88%±19.96%）和无进展生存率（p = 0.042，平均值±SD：100%±0.00% vs. 37.50%±28.64%）均显著低于KPS ≥ 70患者。

图4

采用多变量Cox比例风险模型评估各种预后因素对非典型神经细胞瘤患者PFS和OS的独立影响。结果总结于表2。对于PFS，切除范围成为重要的预后因素（B = 2.695，p = 0.024，Exp(B) = 14.803），这表明与不完全切除相比，完全切除可显著降低进展风险。其他因素如性别（p = 0.946）、年龄（p = 0.495）、组织学异型性（p = 0.636）、GFAP阳性（p = 0.415）、术后辅助放疗（p = 0.121）和术前KPS评分（p = 0.471）作为PFS的预测因素未显示出统计学意义。对于OS，所分析的变量均未达到统计学意义。性别(p = 0.350)、年龄(p = 0.498)、切除范围(p = 0.626)、组织学异型性(p = 0.843)、GFAP阳性( p = 0.887)、术后辅助放疗(p = 0.431)和术前KPS评分(p = 0.632)的p值表明对OS没有显著影响。

表2

在CR组中，非典型CN组和典型CN组的中位PFS持续时间没有差异（p = 0.763）（图4）。典型CN患者的6年PFS率高于非典型CN患者（100.00%±0.00%vs.90.91%±8.67%）（图4）。IR组所有非典型CN患者均接受了术后辅助放疗，2例患者（28.57%，2/7）术后出现肿瘤复发。3例典型CN患者中仅1例患者术后接受RT，无1例患者出现肿瘤复发。

本研究分析了Ki-67、组织学异型性和GFAP阳性在生存分析中的意义。虽然Ki-67≤5%和>5%被用来划分典型和非典型CNs组，但两组之间的PFS无显著差异。仅基于组织学异型性，两组之间的PFS（p =0.220）和OS（p =0.341）无显著差异。GFAP免疫组化染色显示13个肿瘤组织被认为是阳性（21.31%，13/61），但它并不影响PFS（p =0.546）。

功能：

术后并发症主要有脑积水、肢体运动障碍、感染、出血等（表3）。术后30例患者出现脑积水，9例需行脑外引流，4例需行脑室腹腔分流术。末次随访时35例（70.00%）患者KPS评分≥90，6例患者（12.00%）KPS评分<70。虽然肢体运动障碍及远期记忆障碍与放疗无明显相关性，但术后辅助放疗组末次随访时肢体运动障碍（20.83% vs.15.38%）和记忆障碍（4.17% vs.0.00%）比例相对较高。CR组患者均未出现远期记忆障碍，接受辅助放疗与未接受辅助放疗患者的远期肢体运动障碍差异无统计学意义（P =0.844）。

表3

不同的表达基因和通路：

对50例非典型CN患者进行了RNA测序和分析。通过将本研究的样本与有尾状核的对照进行比较，研究者得到了4022个上调基因和6074个下调基因（图5）。进一步的功能分析，研究者发现这些基因参与了一些有趣的通路，如癌症中的通路，神经活性配体-受体相互作用，cAMP、MAPK、Ras、Rap1通路（图5）。为了缩小假阳性基因候选范围，研究者纳入了另一项中枢神经细胞瘤研究（GSE35499），发现58个上调基因和302个下调基因（图5）。最终，研究者筛选出在两项研究中均有上调的基因作为进一步研究的候选基因，共获得38个靶基因，其中AMOTL1、PIK3R3、TGFBR1、SMO、COL4A6、MGP、SOX4、IGF2、Slit1和CKS2基因可能与中枢神经细胞瘤的侵袭、转移及预后相关（图5）。

图5

讨 论

本研究显示，尽管目前对非典型CN的定义可能没有显著的预后价值，但CN患者有肿瘤复发的趋势。本研究结果表明，当前的评估系统可能需要修改，以提高其对患者结果的预测准确性。此外，CR与预后改善显著相关，这表明对于已完全切除肿瘤的患者，放疗可能是不必要的。

研究者发现，无论是按照现行系统还是按中位Ki-67指数分类，非典型与典型CN的预后均无显著差异。先前的研究使用 2%、3%和4%的阈值来区分典型与非典型CN，但有人认为Ki-67指数可能太弱，不能成为可靠的预后因素。在本研究中，中位Ki-67指数为5.00%，高于先前研究报告的值。这种差异可能是由于多种因素造成的，包括不同实验室使用的抗体、固定剂和计数方法可能存在差异。因此，Ki-67可能不适合作为区分典型与非典型CN的稳定因素。需要进一步进行样本量更大、随访时间更长的研究，以确认Ki-67指数的预后价值和非典型CN的定义。此外，研究者确实发现非典型CN存在复发趋势，这是基于组织学非典型特征的存在，例如血管增生、坏死、细胞核异型性和有丝分裂活动增加。一项多中心、大样本研究表明，有丝分裂增加是CN复发风险高的单一预测因素，尽管这一结果未在多变量模型中得到证实。虽然本研究没有发现组织学非典型特征对PFS有显著影响，但研究者观察到非典型CN有复发趋势。这一发现可能强调了对这些患者进行持续监测和随访的重要性。

本研究的Kaplan-Meier和Cox多变量分析均表明CR仍然是治疗的基石，并且与更好的预后相关。对于接受CR的患者，术后辅助放疗可能不是必需的。然而，即使在这些患者中，也应密切监测肿瘤复发的可能性。本研究表明，CR可以显著改善非典型CN患者的PFS和OS。先前的研究还表明，局部放疗可以增强非典型神经细胞瘤的局部控制率。然而，本研究发现，在CR中添加放疗对患者预后影响不大，一些患者即使在CR后也会出现复发和死亡，这凸显了继续保持警惕的必要性。非典型CN患者CR后使用辅助放疗仍然存在争议，本研究表明这种治疗可能不会显著改善患者的预后。相比之下，Rades和Schild认为，在部分切除治疗的非典型神经细胞瘤病例中，辅助放疗可显著提高5年局部控制率和5年生存率。在本研究中，CR后使用放疗并没有比未放疗的患者获得更好的结果。

本研究发现，手术方式、肿瘤切除程度等手术相关因素与术后并发症或随访节点的运动和记忆功能之间没有显著相关性。这一发现与Lubrano等人报道的结果一致，他们认为与肿瘤次全切除相比，CN全切除不会增加并发症的发生率。此外，Kim等人发现不同手术方式与术后并发症或末次随访KPS评分之间没有相关性。本研究末次随访的KPS评分表明患者术后功能恢复程度优于就诊时，支持将CR作为非典型CN的最佳治疗方法。虽然放疗已被证明有副作用，包括因放射性坏死导致的死亡、放射诱导的间变性星形细胞瘤、记忆障碍和认知功能障碍，但本研究发现放疗与末次随访中的记忆丧失之间没有显著相关性。然而，术后放疗组出现记忆力减退的患者比例较高，这可能是由于放射线对海马结构和胼胝体的损伤。

研究者发现非典型CNs组的胶质细胞标志物胶质纤维酸性蛋白（GFAP）阳性比例（22.00%）略高于典型CNs组。由于CNs具有沿星形胶质细胞和神经元谱系分化的特征，免疫染色显示神经元标志物突触素 (Syn)、神经元核抗原 (NeuN)、GFAP和Olig-2可以同时呈阳性。先前的研究表明阳性GFAP可能提示肿瘤有恶性倾向。本研究结果表明，GFAP作为胶质细胞分化的特征性分子指标，不足以作为非典型CN的定义指标。另外，一些研究表明CN缺乏1p/19q共缺失，这可能有助于鉴别诊断并可能影响治疗策略。

非典型中枢神经细胞瘤没有任何已知的频发性突变或染色体失衡，这使得它们有别于其他神经肿瘤实体。本研究可以揭示显著的基因变异可潜在区分两种变体。先前的一项研究发现，CNs在2p、10q、11q和18q处频繁发生染色体增加，在1p、6q、12q、17p、17q和20p处频繁发生染色体丢失，以及MYCN、PTEN和OR5BF1过表达，BIN1、SNRPN和HRAS表达不足，这表明MYCN增加和BIN1缺失可能导致中枢神经细胞瘤的肿瘤发生。Vasiljevic等人发现与正常脑组织相比，某些基因在CNs中高表达，涉及Wnt/β-catenin和Sonic Hedgehog (SHH) 信号通路。他们通过实时RT-PCR证实了CHRDL2、IGF2、KiSS-1、CAL2、NTS、NHLH1、RGS16和SCGN的过表达。他们发现AQP5、KiSS-1、FZD7、AURKB、UBE2C和PTTG1在复发性CNs中过表达，表明这些基因在肿瘤进展中发挥作用。在上调的基因 AMOTL1、PIK3R3、TGFBR1、SMO、COL4A6、MGP、SOX4、IGF2、Slit1和CKS2中，SMO是SHH信号通路的重要组成部分。SMO水平升高表明SHH通路活性增强，已知SHH通路可驱动细胞增殖并维持肿瘤内的干细胞样特性。PIK3R3是PI3K/AKT信号通路的一部分，对细胞生长、存活和代谢至关重要。在其余的上调基因中，它们与神经胶质瘤或其他肿瘤的研究有关，这些研究显示它们与增殖、分化、凋亡、存活甚至神经元迁移等细胞过程有关。此外，一项研究证实，甲基化分析无法区分中枢神经细胞瘤和非典型中枢神经细胞瘤，因为这两者都属于"中枢神经细胞瘤"甲基化类。另一项研究表明，五分之四样本的甲基化分析导致两名患者的诊断发生改变，这表明甲基化分析只能帮助区分神经细胞瘤和类似的肿瘤。具体而言，本研究的RNA检测结果与之前与CNs相关的发现不同，表明非典型CNs差异表达涉及关键通路的基因，例如神经活性配体-受体相互作用以及cAMP、MAPK、Ras、Oxytocin和Rap1通路。这些通路因其在细胞增殖、存活和分化中的作用而闻名，这表明非典型中枢神经细胞瘤可能利用这些信号级联来驱动其侵袭性行为。这些通路在非典型神经细胞瘤中的参与表明，一个复杂的信号机制网络驱动这些肿瘤的侵袭性表型。了解这些通路为治疗干预提供了潜在的靶点，旨在抑制肿瘤的生长和进展。

本研究中获得的不显著结果可能归因于多种因素，例如样本量不足、随访时间短以及接受CR和/或RT治疗的患者比例高。值得注意的是，本队列患者的ki-67中位数为5.00%，高于以前研究报告的水平。观察到的差异可能是由于不同实验室使用的抗体、固定剂和计数方法不同。鉴于Ki67对这些因素的敏感性，它可能不是划分非典型CN的可靠稳定性因素。然而，仅具有组织学非典型特征（例如血管增生、坏死、细胞核异型性和有丝分裂活动增加）的患者在PFS方面没有显示出任何显著差异。在一项大规模多中心研究中，有丝分裂增加被确定为CN复发风险较高的单一预测因子。然而，这一发现并未在多变量模型中得到证实。虽然本研究结果没有显示出统计学差异，但本研究结果显示，非典型CN有复发的趋势。

本研究表明，CR对于非典型CN患者的更好预后至关重要，而CR后的额外放疗可能带来很小获益。从预后的角度来看，组织学异型性和Ki-67指数在区分非典型和典型CN方面可能不是非常有效。基因组分析确定了几种差异表达基因可能涉及癌症通路。这些发现为非典型CN的分子基础提供了见解，并提出了潜在的治疗靶点。需要进一步研究来验证这些发现并改进这一挑战的治疗策略。

参考文献：

Sun F, Yang Z, Kong R, Han S. Molecular and clinical characterization of atypical central neurocytomas: implications for diagnosis and treatment strategies. Discov Oncol. 2024;15(1):313. Published 2024 Jul 27. doi:10.1007/s12672-024-01172-0