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脑胶质瘤分子诊断系列(一):IDH基因

 生物_医药_科研 2019-05-21

自2008年研究者发现脑胶质瘤中存在异柠檬酸脱氢酶(IDH)的突变后,人们对脑胶质瘤的生成和神经肿瘤学的理解发生了根本性的变化。人们普遍认为IDH1和IDH2的基因突变是许多神经胶质瘤发展的起始事件,并且它们的存在决定了在脑胶质瘤中的特定途径致癌进展和有利的临床行为。

IDH是存在于糖代谢中的重要蛋白。它催化异柠檬酸氧化脱羧成α-酮戊二酸(α-KG),在此过程中产生NADH或NADPH。α-KG是控制组蛋白修饰的多种双加氧酶的底物,它在调节谷氨酸生成和细胞对氧化和能量应激的反应中起重要作用。IDH突变导致D-2-羟基戊二酸(D-2-HG)的异常产生和积累,导致细胞能量学和甲基化组改变。具体信号通路如下图所示:

IDH基因家族中有三种异构酶,分别是:IDH1,IDH2和IDH3。其中IDH1在脑胶质瘤中的突变率最高在90%以上,且IDH1的突变是点突变,突变的位置几乎都是132位的精氨酸(R),该位点的突变类型和频率如下表。值得一提的是IDH2突变率低小于5%,而目前还没有发现IDH3基因的突变。

IDH1和IDH2的基因突变拥有四个生化性质:第一,IDH1和IDH2主要是体细胞基因的突变;第二,肿瘤中的IDH突变通常是杂合形式的突变;IDH在肿瘤中的点突变主要是发生在酶活性结构域中;第四,在大多数情况下,IDH突变以互斥的方式发生。

IDH1和IDH2基因突变有三个临床特性:它们的突变发生在特点的肿瘤中;在脑胶质瘤中,IDH1和IDH2基因突变发生在二级和三级的少突胶质细胞瘤和星型胶质细胞瘤以及继发性的胶质母细胞瘤中,但在原发性的胶质母细胞中不存在IDH的突变。IDH1/2的基因突变发生在肿瘤形成的早期;最有意义的临床特性是在脑胶质瘤中具有IDH1或者IDH2的患者表现出更好的预后。

在脑胶质瘤中IDH已经被列入NCCN指南以及中国脑胶质瘤指南中,指南明确指出,IDH1/2是脑胶质瘤分子分型的重要分子指标。IDH1和IDH2基因突变发生在少突胶质细胞瘤和星型胶质细胞瘤以及继发性的胶质母细胞瘤中频率很高,但在原发性的胶质母细胞中几乎不存在。具体的突变情况如下表:

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