【文献学习】儿童H3K27改变型弥漫中线胶质瘤的亚型分析

研究背景

H3K27改变型弥漫中线胶质瘤（DMG）是中枢神经系统WHO4级肿瘤，其核心特征为组蛋白H3K27me3的整体性缺失。该肿瘤好发于间脑、脑干和颈髓等中线结构，因呈弥漫浸润性生长且邻近重要神经功能区域，难以通过手术切除，且对放疗、化疗等传统治疗手段不敏感，儿童患者预后极差，中位总生存期（OS）通常不超过12个月。尽管已有研究提示成人DMG预后优于儿童DMG，且年龄较大的儿童（青少年）预后可能较好，但相关研究多包含弥漫性内生型脑桥胶质瘤（DIPG）患者，缺乏对DMG队列的专项分析。本研究通过对36例经活检证实且具备完整分子检测数据的儿童DMG患者进行回顾性分析，深入探索年龄分层下的临床特征、分子遗传学差异及生存情况，旨在明确DMG的亚型划分依据，为精准治疗策略制定和临床试验设计提供循证证据。

研究方法

1、研究对象

本研究为单中心回顾性队列研究，研究对象来源于2015年至2024年间芝加哥Ann and Robert H. Lurie儿童医院确诊的儿童脑肿瘤患者。筛选经活检证实为DMG，存在明确K27M突变或诊断为弥漫中线胶质瘤EZHIP/EGFR亚型，且具备可用的下一代测序（NGS）数据的病例。该研究共纳入36例儿童DMG患者（年龄<18岁），所有患者均接受86个热点基因的NGS检测，包括热点区域DNA序列分析、44个基因全编码区分析及28个基因局灶性高水平拷贝数增益分析。

2、数据收集与评估指标

本研究收集患者的人口统计学特征、肿瘤位置、手术方式、治疗方案（放疗、化疗、再放疗）、放疗毒性反应及生存随访数据。放疗相关毒性采用放射治疗肿瘤学组（RTOG）毒性量表评估，分为1-4级。主要结局指标为无进展生存期（PFS）和总生存期（OS）。PFS定义为从初次干预至首次出现影像学或症状性肿瘤进展的持续时间，肿瘤进展需经神经肿瘤学医师临床检查及磁共振成像（MRI）证实。OS定义为从活检至死亡或末次临床随访的持续时间，同时统计首次进展后的OS数据。

3、统计学与生物信息学分析

通过Kaplan-Meier法计算PFS和OS，利用对数秩检验比较生存曲线差异；采用R软件（4.4.2版本）进行多因素Cox回归分析，验证比例风险假设，筛选OS的独立预测因素。生物信息学分析方面，使用R语言ReactomePA软件包对队列中发现的31个突变基因进行Reactome通路富集分析，绘制前15条通路的点图；通过箱线图比较不同年龄组PI3K/AKT通路改变的富集频率，采用Mann-WhitneyU检验评估差异显著性；生成散点图可视化发病年龄、OS与PI3K/AKT通路改变的分布关系。统计学显著性定义为P值≤0.05。

研究结果

1、队列基本临床特征

36例患者的中位年龄为8岁，年龄范围2-17岁，其中小于10岁患者25例（69.4%），≥10岁患者11例（30.6%）。肿瘤位置分布显示，脑桥/脑干是最常见发病部位（72.2%，26/36），其次为丘脑（22.2%，8/36），颈髓最少（5.6%，2/36），且仅见于≥10岁患者（表1，详见原文）。

手术治疗方面，77.8%（28/36）的患者仅接受诊断性活检，22.2%（8/36）接受减瘤手术，其中≥10岁患者接受减瘤术的比例（54.5%，6/11）显著高于<10岁患者（8.0%，2/25）。除1例因个人意愿未接受任何辅助治疗的患者外，其余35例均接受放疗，包括局部放疗或全脑全脊髓放疗。

12例患者（33.3%）在疾病进展后接受再放疗，<10岁患者再放疗率（36.0%，9/25）略高于≥10岁患者（27.3%，3/11）。接受再放疗患者的终身放疗中位剂量为84Gy（范围74-106Gy），未接受再放疗患者为54Gy（范围0-58Gy）。药物治疗方面，91.7%（33/36）的患者接受了至少一种治疗，52.8%（19/36）接受了多种治疗方式，接受再放疗的患者中91%在再放疗后进一步接受额外药物治疗。所有患者的放疗毒性均≤RTOG1级，无急性放疗相关严重并发症（图1A，详见原文）。

2、分子遗传学特征

所有36例患者均获得完整的病理和NGS报告，32例（88.9%）组织学归类为高级别（WHO3级或4级），4例（11.1%）为低级别（WHO2级）。分子分型显示，80.6%（29/36）的患者存在H3F3A（组蛋白H3.3编码基因）突变，13.9%（5/36）存在HIST1H3B（组蛋白H3.1编码基因）突变，5.6%（2/36）为EGFR亚型（无H3F3A或HIST1H3B突变，但基于DNA甲基化和NGS结果仍归类为弥漫中线胶质瘤，H3K27M改变型）（图1B，详见原文）。在突变基因频率方面，TP53是最常见的突变基因（58.3%，21/36），其次为PIK3CA（27.8%，10/36）、PDGFRA（19.4%，7/36）、NF1（13.9%，5/36）和ACVR1（13.9%，5/36）。基因本体论（GO）富集分析显示，整个队列中PI3K/AKT、TP53和MAPK信号通路改变显著富集。

按年龄<10岁和≥10岁分层后，分子特征呈现明显差异：PIK3CA突变仅见于<10岁患者（40.0%，10/25），≥10岁患者未出现该突变（0/11），且10例PIK3CA突变中有6例不与HIST1H3B和/或ACVR1突变共存，与此前认为PIK3CA突变多与上述基因共存的观点不同。GO分析进一步证实，<10岁患者的PI3K/AKT信号通路改变显著多于≥10岁患者（P≤0.03）。TP53信号通路改变（TP53和/或PPM1D突变）在<10岁患者中的发生率（73.9%，17/23）高于≥10岁患者（54.5%，6/11），且在OS较短的患者（后50%）中，TP53改变的比例（72.2%，13/18）显著高于OS较长的患者（44.4%，8/18）。

其他突变基因的年龄分布也存在差异：PPM1D、PTCH1、MYC/MYCN和MET的高频突变仅存在于<10岁患者中；而KIT改变是≥10岁患者独有的高频突变，且均与PDGFRA突变共存。此外，5例NF1突变病变中有4例发生于非脑桥部位；所有HIST1H3B突变型DMG均发生于<10岁患者，且均伴随ACVR1突变，其中3/4例为该年龄组中生存期最长的患者（图2）。

图2：（A）队列的GO富集分析，以识别反复出现的分子机制异常；（B）比较<10岁和≥10岁患者PI3K/AKT通路富集频率的箱线图；（C）可视化PI3K/AKT通路改变与年龄和OS分布的散点图。

3、生存结局分析

36例患者的中位PFS为5.4个月（95%CI：3.4-7.7月），中位OS为10.5个月（95%CI：5.7-15.2月）。按肿瘤位置分层的中位OS为：脑桥/脑干病变为9.6个月（95%CI：6.9-17.1月），丘脑病变为10.6个月（95%CI：4.0-20.2月），颈髓病变为34个月，但因样本量仅2例，未进行统计学检验。整个队列12个月时的PFS和OS率分别为20%和43%。生存分析显示，<10岁患者的PFS和OS显著劣于≥10岁患者。<10岁患者12个月PFS率为9.0%，OS率为26%；≥10岁患者12个月PFS率为36%，OS率为64%，差异均具有统计学意义。

中位OS方面，<10岁患者为9.1个月（95%CI：5.4-16.1），≥10岁患者为22.7个月（95%CI：11.0-29.0），<10岁患者的死亡风险是≥10岁患者的2.2倍（95%CI：1.1-4.6）。进一步分析显示，以9岁为分界点时，<9岁与≥9岁患者的OS差异无统计学意义（12个月OS率：35%vs40.0%，p<0.4），表明10岁可能是DMG生存预后的关键年龄分界点。仅针对脑桥病变分析时，<10岁患者12个月OS率（24%）低于≥10岁患者（50%），但差异无统计学意义（P=0.09），可能与样本量限制有关。

再放疗对生存的影响显著，接受再放疗的患者12个月OS率为75%，显著高于未接受再放疗的患者（17%，p≤0.005），且接受再放疗患者首次进展后的OS也显著较长（p<0.02），风险比为0.45（95%CI：0.22-0.93）。整个队列中接受再放疗与未接受再放疗患者的PFS差异无统计学意义（p<0.08），在≥10岁患者中也无显著差异，但在<10岁患者中，接受再放疗者的PFS显著延长（p<0.01），风险比为3.8（95%CI：1.4-10.1），提示再放疗对低龄患者的PFS改善作用更明显。

手术方式（活检术vs减瘤术）对OS无显著影响（p<0.2），这与DMG扩大切除无生存获益的现有共识一致。脑桥/脑干与丘脑病变的生存结局也无显著差异。TP53和PIK3CA突变型患者的12个月OS率低于野生型患者，但差异无统计学意义（p=0.2）。散点图分析显示，PI3K/AKT通路改变对<10岁患者的OS无明显影响，但会降低≥10岁患者的OS。

多因素Cox回归分析显示，诊断年龄<10岁、TP53突变、再放疗及丘脑肿瘤是OS的显著预测因素（p<0.05）。其中，诊断年龄<10岁的风险比最高（8.97，95%CI：2.53-31.79，p=0.00068），表明其是OS不良的最强预测因素；再放疗则是保护因素，可显著改善患者生存。

单因素对数秩检验进一步证实，仅诊断年龄和再放疗是生存曲线差异的显著影响因素。TP53突变在<10岁（60%）和≥10岁（55%）患者中的发生率相近，但其对OS的影响仍具有统计学意义；PI3K/AKT通路突变、接受减瘤术和位于颈髓未被证实为显著预测因素（可能与样本量小有关）（表2，详见原文）（图3）。

图3：不同亚组Kaplan-Meier生存曲线。（A）<10岁与≥10岁患者的OS；<10岁与≥10岁患者的PFS；（C）接受再放疗（re-RT）与未接受再放疗患者的OS；（D）接受再放疗与未接受再放疗患者首次进展后的OS；（E）仅<10岁接受再放疗与未接受再放疗患者的PFS。

本研究首次在纯DMG儿童队列中明确证实，基于年龄（10岁为分界点）可将儿童DMG分为“儿童型”（<10岁）和“青少年型”（≥10岁）两个具有显著临床和分子差异的亚组。青少年型DMG的中位OS（22.7个月）显著长于儿童型（9.1个月），12个月OS率（64%）是儿童型（26%）的2.5倍，且颈髓病变仅见于青少年型患者，这与此前成人DMG多发生于颈髓且预后较好的研究结果一致。

分子层面，青少年型DMG无PIK3CA突变，而儿童型患者PIK3CA突变率高达40%，且PI3K/AKT信号通路改变显著富集。PI3K/AKT通路是调控细胞存活和增殖的关键通路，其异常激活可能促进肿瘤进展，这一分子差异可能是儿童型DMG预后更差的重要原因。此外，两组患者的突变谱存在明显差异，如儿童型独有的PPM1D、PTCH1等突变，青少年型独有的KIT与PDGFRA共突变，进一步支持了亚组划分的合理性。关于上述差异的潜在机制，推测与肿瘤微环境的发育差异有关。青少年大脑（10-18岁）的肿瘤微环境可能更接近成人大脑，而与幼儿大脑存在显著差异，这种差异可能影响免疫-肿瘤细胞相互作用，导致青少年型DMG肿瘤细胞呈现出更接近成人DMG的细胞状态，进而表现出更优的预后。这一推测与近期基于DNA甲基化数据的研究结果一致。

本研究为再放疗在DMG进展后的应用提供了循证依据。33.3%的患者接受了再放疗，结果显示再放疗可显著改善患者的总OS及进展后OS，且所有患者的放疗毒性均≤1级，证实了再放疗的安全性。值得注意的是，再放疗对不同年龄组的PFS影响存在差异：仅在<10岁患者中，接受再放疗者的PFS显著延长，而≥10岁患者中无显著差异。这一结果提示，低龄患者可能因疾病进展更快，更能从再放疗中获益，而青少年患者可能需要结合其他治疗方式进一步改善预后。此前关于再放疗的研究多基于影像学诊断的DIPG队列，本研究首次在完全由分子诊断的DMG队列中证实了再放疗的疗效，但其真实生存获益仍需谨慎解读，因为接受再放疗的患者可能同时接受了同步的药物治疗，且可能存在选择偏倚（如肿瘤病理特征更倾向于长期生存）。未来需要开展前瞻性研究进一步验证再放疗的独立治疗价值。

本研究结果对DMG临床试验的设计和解读具有重要意义。此前的临床试验多将所有<18岁患者归为儿童DMG组，未考虑年龄亚组差异，可能导致治疗疗效评估出现偏差。青少年型DMG的独特预后特征提示，未来临床试验需将青少年这一年龄阶段作为重要混杂因素，在入组和分组时进行控制，如采用分层随机化方法，确保不同年龄亚组在治疗组和对照组中的均衡分布。此外，由于不同亚组的分子特征和治疗反应存在差异，未来应设计亚组特异性临床试验，而非采用统一的治疗方案。例如，针对儿童型DMG的临床试验可重点探索PI3K/AKT通路抑制剂与放疗、化疗的联合应用，而青少年型DMG的临床试验可关注其他潜在靶点（如KIT、PDGFRA）的靶向治疗，或新型免疫治疗（如GD2CAR-T疗法）的应用。

本研究的主要局限性为单中心回顾性设计和样本量较小（36例）。此外，对患者的治疗存在异质性，治疗方案的差别可能对生存结果产生潜在影响。可能有部分低级别组织学DMG患者未被纳入，但现有证据表明低级别DMG与高级别DMG的预后一致，因此对研究结果的影响有限。未来需要开展多中心、大样本量的前瞻性研究，进一步验证年龄亚组划分的有效性，探索更多潜在的分子预后标志物，为DMG的精准治疗提供更全面的证据。

参考资料：Pediatric H3 K27-altered diffuse midline gliomas may consist of two clinically relevant subsets based on patient age and molecular genetic profile. Neuro-Oncology Advances 7(1), vdaf200, 2025. https://doi.org/10.1093/noajnl/vdaf200

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