TERT与脑膜瘤关系的研究进展 - 脑医汇 - 神外资讯

脑膜瘤是中枢神经系统最常见的原发性肿瘤，起源于覆盖大脑和脊髓的蛛网膜帽状细胞。脑膜瘤大约占中枢神经系统肿瘤的39%，年发病率约为9.12/10万人^[1,2]。根据最新的2021年WHO中枢神经系统肿瘤分级，绝大多数（~90%）脑膜瘤为生长缓慢、组织学良性的I级脑膜瘤。少部分则为具有更强的侵袭性，包括有丝分裂活性、脑侵犯等生物学特性的脑膜瘤被分为II级（不典型）或III级（间变性）脑膜瘤^[3]。大多数I级脑膜瘤可以通过手术切除治愈，而高级别（WHO II级或III级）脑膜瘤手术后复发率较高（40~100%）^[4,5]。因此，对脑膜瘤生物学特性的评估就显得至关重要。

端粒和端粒酶的作用

端粒（Telomere）是20世纪30年代被发现的位于染色体3’末端的DNA-蛋白复合物^[6]。人类的端粒序列是一段重复的碱基序列（TTAGGG），并由shelterin蛋白包绕^[7,8]。端粒序列在人出生时最长，出生后由于后随链半保留复制和氧化损伤等因素，导致染色体端粒在细胞复制后进行性缩短^[9-11]。当细胞复制次数达到约50次时（Hayflick极限），染色体由于端粒结构缩短而形成末端融合，并进一步导致细胞衰老、细胞周期阻滞和凋亡等^[12,13]。此外，端粒缩短还会通过激活p53-p21通路、ATM和ATR信号通路，诱导双链断裂DNA损伤反应（DDR），并最终导致细胞死亡^[14-16]。因此，缩短的端粒作为细胞增殖的屏障，是防止细胞永生化和肿瘤形成的关键机制^[17,18]。

端粒酶是唯一一种利用线性染色体的3’端作为引物，合成端粒DNA的逆转录酶^[19,20]。端粒酶的关键成分包括其催化亚基端粒酶逆转录酶（TERT）和作为逆转录模板的端粒酶非编码RNA成分（TERC）（图1）^[21,22]。TERC在正常细胞和肿瘤细胞中均广泛表达，作为端粒酶活性主要限速步骤的TERT在约90%的肿瘤细胞中高表达，而在绝大多数正常细胞中不表达^[23-25]。因此，TERT的表达可被视为肿瘤的标志物^[26]。除了延长端粒外，TERT还在肿瘤血管生成、形成炎性和免疫抑制肿瘤微环境等方面发挥着重要作用^[27-30]。

图1. 端粒和端粒酶复合物结构示意图。Shelterin蛋白复合物锚定于端粒上，以稳定端粒结构；端粒酶复合物利用催化亚基TERT和自身的RNA模板（TERC），从染色体3’端合成端粒。

在大约10%-50%的各级脑膜瘤中均检测到了TERT高表达^[31-33]。TERT的表达量随着脑膜瘤级别升高而升高^[32,34]，这种趋势也反映了高级别脑膜瘤具有更强的增殖活性和侵袭能力。有研究显示，TERT活性与脑膜瘤细胞增殖指数Ki-67有关^[35]。Goutagny等人发现，在发生了恶性进展的脑膜瘤中，TERT表达量更高^[34]。Kalala等人对30例脑膜瘤患者进行随访发现，高表达TERT预示术后复发时间更短^[36]。由于TERT对脑膜瘤的发生、进展和预后起着重要作用，因此了解TERT的调节机制就显得至关重要。最近的研究发现，TERT在脑膜瘤中的上调主要受遗传或表观遗传学因素的影响，包括TERT启动子突变和甲基化。

TERT启动子突变

TERT启动子突变主要发生在5号染色体TERT转录起始位点上游-124bp和-146bp两个热点处（chr5: 1, 295, 228 and 1, 295, 250），两种突变均为胞嘧啶-胸腺嘧啶（C>T）突变（即C228T和C250T）^[25]，这两种突变导致TERT的表达量上调2-4倍^[37,38]。C228T和 C250T突变为转录因子GABPA结合提供了新的结合位点，从而上调TERT的表达（图2）^[39]。脑膜瘤中TERT启动子突变相对罕见（5~20%）^[34,40]。

图2. A. TERT启动子C228T和C250T突变能形成新的ETS结合基序，转录因子ETS家族成员GABPA和GABPB形成异源四聚体，并结合在ETS位点上，上调TERT表达。B. 人类不同实体瘤中TERT突变的发生率。

Spiegl-Kreinecker等人对110例患者的128个脑膜瘤样本进行PCR扩增分析发现，TERT启动子突变的患者中位生存期更短（53.8月：115.6月；P=0.0006）^[41]。Sahm等人对252例脑膜瘤患者的样本进行测序分析，结果显示TERT启动子突变的患者中位无进展生存期更短（10.1月：179.0月；P<0.001）（图3）^[40]。

图3. TERT启动子突变的脑膜瘤患者，总生存期（A）和无进展生存期（B）均更短。

TERT启动子甲基化

即使在高级别脑膜瘤中，TERT启动子突变的发生率依然很低，说明必然有其它机制调控TERT的表达。2013年，Castelo-Branco等人在儿童脑肿瘤的TERT启动子区域中鉴定出了包含5个CpG位点的UTSS序列，并以UTSS序列的甲基化程度来代表TERT启动子的甲基化。结果发现高表达TERT的恶性脑肿瘤的UTSS序列表现出高甲基化，而正常脑组织则不表达TERT，且UTSS序列为低甲基化^[42]。然而，TERT启动子甲基化引起TERT表达上调的机制尚不明确，可能与影响转录抑制因子的结合有关。432019年，Lee等人^[44]通过焦磷酸测序发现，TERT启动子中的THOR序列甲基化程度与样本的TERT表达水平呈正相关，提示THOR的甲基化可能是调控TERT表达的关键位点（图4）。

图4. 成人胶质瘤样本中，THOR的甲基化程度与TERT表达呈正相关。

Fürtjes等人对41例患者的78个脑膜瘤样本进行甲基化特异性PCR（MS-PCR）分析发现，在46%的脑膜瘤中检测出TERT启动子甲基化，且发生率随脑膜瘤级别而升高，有TERT启动子甲基化的脑膜瘤患者，生存期和无进展生存期均更短（图5）^[43]。

图5. TERT启动子甲基化的脑膜瘤患者，总生存期（p=0.025, A）和无进展生存期（p=.045, B）均更短。

上述的研究显示了TERT及其调控机制，包括启动子突变和甲基化对脑膜瘤生长、增殖和预后的影响。TERT的表达在肿瘤组织和正常组织中具有明显的差异性，所以TERT可以作为脑膜瘤诊断和治疗的新的靶点。随着脑膜瘤分子分型和基因测序技术的不断发展完善，未来脑膜瘤患者将从针对性的靶向治疗中获得更大的受益。

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作者简介

张立峰

复旦大学附属华山医院神经外科在读博士生，导师为宫晔教授。目前研究方向为脑膜瘤的免疫治疗及临床应用。

“阔然生物医药科技（上海）有限公司（Shanghai KR Pharmtech, Inc. , Ltd.）”简称“阔然基因”成立于2015年，总部位于上海，旗下拥有三家高新技术企业和一家专精特新小巨人企业，致力于提供多应用场景的一站式分子诊断解决方案，包括癌症早期筛查、诊断与监测以及药物研发服务，拥有6款IVD产品注册申报储备，服务中国500余家医院和科研机构，建立了庞大的基因组数据库。阔然拥有上海和徐州双研发中心，两家医学检验实验室（“零缺陷”通过CAP权威认证）和精准医学科技研究院，凭借“产品+服务”模式开展肿瘤分子诊断、肿瘤免疫微环境检测等业务，为临床医生对患者的诊疗提供一体化解决方案，实现“精准医疗践行者”的理念，推动我国医疗事业发展。

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