弥漫性中线神经胶质瘤是儿童癌症死亡的头号原因
儿童脑瘤是儿童中最常见的实体瘤，每年有超过5000例确诊。对于患有一种发生在大脑深处的特殊肿瘤的幼儿来说，这种肿瘤被称为弥漫性中线神经胶质瘤，目前还没有有效的治疗方法。传统的放射治疗可以缓解一些症状，但对总体生存没有影响，几乎所有的儿童都在确诊后的两年内死于这种疾病。尽管有超过40年的研究和新的临床试验，弥漫性中线神经胶质瘤是致命的，并一直是儿童癌症死亡的第一大原因。
弥漫性中线神经胶质瘤特别难以研究和治疗，因为它不能手术切除，而且诊断性组织活检很少进行。因此，肿瘤组织不容易用于分子诊断或测量对治疗的反应，限制了我们对这种疾病相对于其他脑肿瘤类型的理解。磁共振成像可用于诊断和监测肿瘤对治疗的反应，但成像不能提供有关肿瘤分子生物学的信息，而且治疗效果往往难以从疾病进展中辨别，这使得临床管理更加具有挑战性。因此，临床上非常需要一种可行的方法来诊断和研究发生在这些脑深部结构的肿瘤。
弥漫性中线神经胶质瘤的诊断
组蛋白H3在80%的弥漫性中线胶质瘤中发生突变
利用罕见的肿瘤组织标本，研究人员最近发现，一种控制基因表达的重要蛋白，即组蛋白H3，在多达80%的弥漫性中线胶质瘤中发生突变。这些突变可以发生在编码不同组蛋白亚型(如组蛋白H3.3和H3.1)的多个基因中，并导致受影响的组蛋白n端尾部氨基酸序列(K27M和G34V)的改变。这些H3突变还与独特的肿瘤分子特征、更具侵袭性的临床病程以及对常规治疗的较差反应相关。因此，通过基因测序或组织病理学染色检测脑肿瘤组织中的组蛋白H3突变现在被认为是诊断该疾病的方法。
与中线胶质瘤肿瘤组织相比，脑脊液(CSF)可在临床方便、安全采集，并可在实验室进行研究。我之前报道过在弥漫中线和高级别神经胶质瘤患者脑脊液中检测肿瘤相关蛋白。此外，我之前也证实了在弥漫性中线胶质瘤肿瘤组织中，与组蛋白H3突变相关的基因和蛋白表达的独特模式，以及基因组DNA甲基化模式。因为高患病率和生物学意义的组蛋白H3突变扩散中线神经胶质瘤,和临床脑脊液相对轻松地收集、检测循环肿瘤相关的DNA (ctDNA)脑脊液可以作为肿瘤诊断的一个宝贵工具分子亚型在诊断和测量对治疗的反应。因此，我们的小组决定是否可以从脑肿瘤患儿的脑脊液中分离出肿瘤相关DNA，并对组蛋白H3突变的存在进行测序。
脑脊液中组蛋白H3突变检测的可行性研究
利用一组来自脑肿瘤患儿的脑脊液标本，包括高级别和弥漫性中线胶质瘤，我们优化了一种用于分离循环肿瘤DNA的DNA纯化方法。我们发现脑脊液中确实存在少量循环肿瘤DNA，而当肿瘤本身解剖接触脑脊液通路时，检测到的DNA浓度更高。然后，我们使用传统的方法(组蛋白H3基因的基因组测序)以及一种新的测序方法，使用由我们小组定制设计的针对组蛋白H3突变的分子引物，对这些DNA进行测序。在我们队列的6例弥漫中线神经胶质瘤患儿脑脊液标本中，有5例(83%)分离出了数量和质量足以进行分析的肿瘤DNA，其中4例(66.7%)检测到H3.3K27M突变。此外，在1例幕上高级别胶质瘤患者的肿瘤DNA中发现了H3.3G34V突变。在匹配的肿瘤组织标本(n = 8)中，通过免疫组化染色和基因组测序验证了测试的灵敏度(87.5%)和特异性(100%)。
“液体活检”代替或补充组织诊断，可能被证明对靶向治疗和监测治疗反应有价值
我们的结果表明，组蛋白H3基因突变可在脑肿瘤患儿的csf来源的肿瘤DNA中检测到，包括弥漫性中线胶质瘤。这一发现表明，“液体活检”替代或补充组织诊断的可行性;这可能被证明是有价值的分层靶向治疗和监测治疗反应。鉴于这些结果，我们的团队现在正在收集和分析患者体液样本的RNA、DNA和蛋白质生物标志物。我们的目标是确定是否可以通过对弥漫性中线神经胶质瘤和高级别神经胶质瘤患儿低风险的方法来检测肿瘤的存在，以及肿瘤对治疗的反应，从而最终改善我们患者的临床管理和治疗结果。
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