01
研究背景
脑膜瘤是最常见的中枢神经系统(CNS)原发性肿瘤。第五版WHO中枢神经系统肿瘤分类(CNS 5)提出重大更新。首次将TERT启动子致病性突变和CDKN2A/B基因纯合性缺失作为WHO 3级脑膜瘤的独立诊断标准。此外,对横纹肌样型和乳头型脑膜瘤的分级进行了修改,不再仅根据组织学进行分类,而是根据是否具有非典型或间变性组织学特征将其分为1、2或3级。另外,有很多关于脑膜瘤分子生物学的重要发现可能用于脑膜瘤的分子分型,但在CNS 5出版时尚不成熟。此外对CNS 5提到的分级标准在实际应用的过程中存在一些问题,也需要进行阐明,以确保规范化的诊断。因此,cIMPACT-NOW指导一个由神经病理学专家和临床专家组成的工作小组,解决脑膜瘤分类和分级方面模棱两可或不断更新的问题,总结目前的认识并提出建议,以供新的WHO分级标准(CNS 6)参考和纳入。
02
有丝分裂指数(Clarification on mitotic count)
有丝分裂活性是确定脑膜瘤等级的关键标准之一。在2000年WHO第三版CNS肿瘤分类中,10个连续的高倍视野(HPF)内有丝分裂指数为4-19则分类为WHO II级肿瘤,如果有丝分裂指数≥20则分类为WHO III级肿瘤。应选择高质量H&E染色切片(厚度3-5微米),在有丝分裂活性最高的区域进行连续HPF计数。上述分类标准中,每个HPFs的面积为0.16mm2,而目前实际应用的显微镜HPF面积通常为0.23-0.24mm2,因此10个0.16mm2的HPFs面积约等于7个0.23-0.24mm2的HPFs面积。为了统一计数标准并逐步过渡到数字病理学,CNS 5应用每平方毫米(mm2)进行计数,WHO 2级肿瘤的有丝分裂为≥2.5个/mm2,WHO 3级肿瘤的有丝分裂为≥12.5个/mm2。一些病理学家主张采用数字显微镜圈出有丝分裂并勾画出包含最多有丝分裂数量的1.6mm2区域。在数字显微镜上用于计数有丝分裂的算法的可靠性和可重复性不断提高,可能在将来作为大型、标准化和可共享数据库的基础,这些数据不受不同设备间差异的影响。
03
脑组织侵袭与分级
在CNS 5中,脑组织侵袭被定义为肿瘤细胞穿过软脑膜进入下方的脑实质。因此,肿瘤细胞沿着Virchow-Robin间隙(即血管周围间隙,是围绕大脑中小动脉、毛细血管和小静脉的充满液体的空间)延伸不符合脑组织侵袭的定义,因为在这种情况下软脑膜是完整的。部分研究表明具有较强脑组织侵袭性的肿瘤无复发生存期较短,但另一些研究并不支持这点。重要的是,这些肿瘤的分子遗传学改变与其他组织学确定的非典型脑膜瘤并不相似。这引出了一个悬而未决的问题:是否存在特殊的表观遗传学标记可以更可靠地诊断此类肿瘤。另外,其他的问题还包括侵袭程度与预后的关系,以及究竟有多少脑膜瘤存在脑组织侵袭,既往研究中这一数据的差异很大,从4%到约三分之一不等。
与CNS 5相同,建议采用严格的标准来避免过度诊断脑组织侵袭。此外应确定脊膜瘤的脊髓浸润是否具有与颅内肿瘤的脑组织浸润相似的预后和生物学意义。对于垂体或颅神经的侵袭也是如此。在评估是否存在侵袭和侵袭程度时,肿瘤组织的质量至关重要,特别是经灼烧或碎片样的标本,应强调完整取样的重要性。为了解决上述问题,需要对现有具备完整数据的数据库进行分析。同时应用新技术如术中荧光和共聚焦内镜可能提高手术标本的质量,从而更准确地评估脑组织侵袭。
尽管脑组织侵袭与特定分子改变之间的确切相关性仍然难以明确,但有证据表明分子特征(如拷贝数改变CNVs,DNA甲基化谱DNAMP)可以在形态学难以确定的样本中识别高风险者。因此,在不能确定是否存在脑组织侵袭的情况下,建议进行额外的分子检测,并将其纳入BIOB脑膜瘤(组织学良性但存在脑组织侵袭)的分级评估中。本文推荐,如果BIOB脑膜瘤存在1p缺失,则归为CNS WHO 2级。其他高风险分子特征也可能成为分级的标准,如存在CDKN2A/B纯合性缺失、TERT启动子致病性突变的肿瘤归为CNS WHO 3级。而如果肿瘤缺乏高风险分子特征,则被归为CNS WHO 1级。对于无法进行分子检测的BIOB脑膜瘤,则被归为NOS而不进行具体的分级。
04
TERT启动子突变和CDKN2A/B缺失
在少数脑膜瘤中(<5%)可观察到TERT启动子突变和CDKN2A/B缺失,这些肿瘤往往同时具有NF2致病性突变和/或22q染色体缺失。这些改变与较高复发风险和显著缩短的无进展生存期密切相关,而不考虑其他组织学特征。因此存在TERT启动子突变和CDKN2A/B纯合性缺失的肿瘤被归为WHO 3级。
目前尚未确定在哪些情况下需要进行上述检测。对于WHO 2级和3级脑膜瘤,对TERT突变和CDKN2A/B缺失应进行常规检测,但在极少数WHO 1级肿瘤中也可检测到TERT启动子致病性突变,这表明无论组织学分级如何,全面的分子检测对所有脑膜瘤可能具有潜在的价值。但考虑到对WHO 1级脑膜瘤进行检测的总体获益很低,每个机构应自行决定哪些病例接受检测(可参考表1)。在既往研究中,强调CDKN2A/B纯合性缺失对预后的相关性,CNS 5对WHO 3级肿瘤的分类也要求纯合性缺失。但后续研究显示,存在杂合性缺失与纯合性缺失的肿瘤复发率相似。目前,杂合性缺失的案例较少,尚无法得出明确结论。考虑到TERT启动子突变和CDKN2A/CDKN2B缺失可能发生于肿瘤进展的过程中,建议优先选择恶性程度最高和增殖最活跃的区域进行DNA提取和检测(表1)。
05
H3K27me3
多项研究发现,随着肿瘤级别的升高,H3K27me3免疫组化染色的缺失更加频繁。在多因素分析中,H3K27me3缺失与脑膜瘤复发风险增加有关,特别是预测2级肿瘤的复发。大多数研究认为H3K27me3的缺失不能用于3级肿瘤的风险分层,但一项较大队列(n=66)的研究发现H3K27me3的缺失与3级脑膜瘤较差的总生存时间相关。其他对复发脑膜瘤的研究也表明无论是1级或2级肿瘤在复发时H3K27me3的缺失较原发肿瘤更常见,也可预测较短的复发间隔。
在高级别和复发脑膜瘤中,H3K27me3缺失的频率增加。对于2级脑膜瘤,H3K27me3的缺失与较高的复发风险相关。对于1级或3级肿瘤,需进一步研究H3K27me3缺失与临床的相关性。已有研究中脑膜瘤整体H3K27me3缺失的频率从5%-34%不等,由于各项研究入组标准不统一,难以直接比较不同队列中H3K27me3缺失的频率。在免疫组化染色中,不完整或模糊的染色难以进行判断。目前不明确弱阳性染色或局部缺失的意义,因此只有当肿瘤细胞明显染色阴性,且内部对照(如内皮细胞)阳性时才能判断为表达缺失。总而言之,目前在CNS WHO 2级肿瘤中H3K27me3的状态可作为预后和复发的标志物,但不能用于肿瘤的分级。
06
BAP1, PBRM1和SMARCE1改变与脑膜瘤的分型与分级
现有研究发现,BAP1、PBRM1和SMARCE1基因的失活与特定脑膜瘤亚型存在相关性。在横纹肌样型和乳头型脑膜瘤中常见BAP1基因失活。在乳头型脑膜瘤中常见PBRM1基因失活。SMARCE1基因失活与透明细胞型脑膜瘤密切相关,该型好发于CPA区和椎管内,患者主要为儿童和青年。BAP1和SMARCE1突变可为胚系突变,因此如果患者存在相关家族史,或肿瘤发生年龄较早,应进行遗传咨询和检测。
BAP1、PBRM1和SMARCE1的缺失均可通过免疫组化检测。分子检测需包括DNA序列(体细胞、胚系)和拷贝数改变的检测,以鉴别点突变和基因内缺失。SMARCE1突变型透明细胞型脑膜瘤表现出侵袭性行为,包括复发和偶见的脑脊液播散,因此被归类为WHO 2级肿瘤。由于这是一种罕见而特殊的脑膜瘤亚型,SMARCE1失活对于确定诊断和分级非常有用。但仅凭局部存在透明细胞脑膜瘤形态或糖原增加,不能诊断为“局灶透明细胞型”肿瘤。目前尚不能确定具有BAP1和/或PBRM1突变的脑膜瘤是否应被归类为特定的WHO分级。
07
TRAF7, AKT1, KLF4, SMO, PIK3CA, POLR2A突变与分级
NF2基因的改变是脑膜瘤中最常见的致病性突变,除此之外还存在一组与NF2突变互斥的体细胞突变,包括TRAF7、AKT1、KLF4、SMO、PIK3CA和POLR2A的突变。这些突变与肿瘤解剖部位、组织学和预后相关。通常致病性KLF4突变与TRAF7突变同时存在,且肿瘤主要为分泌型脑膜瘤。而AKT1突变往往与TRAF7突变不共存。单独存在TRAF7突变的肿瘤很少。
由于NF2突变驱动和非NF2突变驱动的脑膜瘤之间存在显著的生物学差异,有研究者建议将脑膜瘤分为NF2改变型、TRAKLS改变型(具有TRAF7、AKT1、KLF4和SMO突变)和未分类型。AKT1、KLF4和SMO突变型肿瘤好发于颅底,特别是存在SMO突变的脑膜瘤好发于嗅沟。TRAKLS型主要为WHO 1级肿瘤,然而在2级肿瘤中也观察到致病性的SMO和PIK3CA突变。单个基因突变不能作为分级的标准,但在复杂情况下可指导临床决策。一项临床研究针对特定改变采取精准诊疗方案治疗复发或进展性脑膜瘤患者(NCT02523014)。
08
除CDKN2A/B外的其他拷贝数改变
拷贝数改变(CNVs)在脑膜瘤中研究广泛,特别是高级别脑膜瘤。全面的基因组分析显示大约三分之一的脑膜瘤不存在CNV。超过50%的脑膜瘤存在22号染色体单体,于此对应的是NF2突变型肿瘤。在高级别肿瘤中,22号染色体单体常与其他高频CNVs共同出现,包括1p、6p/q、10q、14q和18p/q的缺失,其次是2p/q、3p、4p/q、7p/q、8p/q和13p/q的缺失。在NF2突变型肿瘤中,CNVs会随着肿瘤的进展而积累,所以在该型脑膜瘤中存在最多的染色不稳定性。特别是高级别脑膜瘤还可能出现CDKN2A/B的缺失,可表现为局部缺失,或9p染色体臂水平的缺失。染色体臂的增加较为少见,并不总代表侵袭性行为。高级别肿瘤可能出现1q增加,而整个染色体臂的增加(主要为5号和7号染色体)与良性的血管瘤型、移行型和微囊型脑膜瘤相关。
虽然单个肿瘤的CNVs可能具有较大差异,但整体来看1p缺失是与不良预后相关的最常见的拷贝数改变。因此在致瘤谱系模型中提出,1p缺失是22q单体后首先发生的CNV。少数情况下没有22q缺失时仍然出现1p缺失。多项研究显示1p缺失导致复发风险增加。相较于1p完整的肿瘤,单纯1p缺失显著增加复发风险。在一项多中心前瞻性研究中,接受标准化放疗后患者的预后与1p相关。另有研究表明染色体臂超过5%的缺失均可导致较差的预后,相较于其他染色体缺失而言,1p出现部分缺失的比例最高。后续研究应进一步明确其阈值。我们建议存在完全或部分1p缺失并同时存在22q单体和/或NF2致病性突变的脑膜瘤,在组织学分级为良性的情况下仍需分级为WHO 2级。
09
DNA甲基化(DNAMP)分析和基于RNA的研究
由于脑膜瘤常呈实性,且肿瘤比例较高,因此非常适合进行甲基化分析(DNAMP)。但罕见的淋巴浆细胞富集型脑膜瘤是一个例外。现有研究已经对大规模的脑膜瘤队列进行DNA甲基化分析并提出多个分类标准。经过优化后,利用RNA测序进行分类与DNA甲基化分组结果类似。所有主要基于DNAMP的分类中,均可分类出一个以良性脑膜瘤为主的,NF2野生型亚组;一个仅存在NF2/22q改变而不存在其他改变的以良性脑膜瘤为主的亚组;以及具有NF2/22q改变和其他CNV改变(1p、10、14、CDKN2A/B)或TERT启动子改变的高度侵袭性亚组。甲基化分类对WHO 2级和处于1/2级交界的肿瘤很有意义,这些肿瘤在临床表现上存在很大的多样性,甲基化分类可能区分出早期复发的肿瘤。
但当DNAMP和组织病理学不符时,还没有明确的标准确定肿瘤的等级。如果DNAMP和CNVs结果表明临床特点与形态学特点矛盾,应根据分子检测结果将其分为“CNS WHO 1级,提示复发风险较高”,或“CNS WHO 2级,提示复发风险较低”。在目前对脑膜瘤术后治疗策略尚未达成一致的情况下,增加分子分析有助于关键性治疗决策。与分子分析相比,接受放疗和化疗的成本更高,对低复发风险肿瘤患者可能造成严重而不必要的损害。另一方面可能使具有潜在高复发风险而被低估的肿瘤患者未接受应有治疗。对于没有条件对所有肿瘤进行DNAMP分析的中心,建议采用表1中的指征进行分析。
10
总结
(1)对组织学良性但存在脑组织侵袭(BIOB)的肿瘤,在获得更多分子检测数据前不应进行分级;
(2)具有交界性形态学特征的肿瘤应进行额外的分子检测,其他建议进行分子检测以提高诊断精准度的情况详见表1;
(3)对于组织学良性或交界性脑膜瘤,若存在染色体1p缺失和22q缺失/NF2致病性变异,若无进一步证实为CNS WHO 3级的分子标志物,则分级为CNS WHO 2级。目前不推荐对所有其他低级别肿瘤进行1p状态检测,而是仅限于表1中所述情况;
(4)目前部分分子改变由于可用数据不足,无法进行推荐,特别是H3K27me3,CDKN2A/B杂合性缺失和一些常见于WHO 1级肿瘤的单基因改变。
(需要注意,上述建议仅适用于成人散发性脑膜瘤,而不包括儿童脑膜瘤、与放疗相关的脑膜瘤和与神经纤维瘤病2型相关的脑膜瘤)
表1:推荐进行二代测序技术(尤其是包括拷贝数评估)、全面的拷贝数分析、和/或DNAMP,和/或基于RNA的分析,以及进行TERT启动子和CDKN2AB检测的情况
对于诊断:无法明确诊断的病例
对于分级或额外风险的评估:
①介于WHO 1级和2级之间的交界性肿瘤(例如每1.6平方毫米有3个有丝分裂像,或符合5个“软性”标准中的2个:高细胞密度、小细胞伴高核质比、核仁明显、片状生长和自发性坏死)
②组织学良性但存在脑组织侵袭(BIOB)的脑膜瘤
③CNS WHO 1级脑膜瘤,在连续的影像学随访中出现意外的快速生长或复发
④CNS WHO 2级脑膜瘤,需要与WHO 1级或3级肿瘤区分时
⑤病理类型为:脊索瘤样型、透明细胞型*、横纹肌样型、乳头型
⑥儿童和年轻成人/青少年脑膜瘤**
*对于CNS WHO 2级透明细胞型脑膜瘤的分子诊断主要依赖于SMARCE1基因突变或其所属的甲基化类型,因为该亚型通常不存在22号染色体缺失或NF2突变以及其他拷贝数改变,如1p缺失
**目前对脑膜瘤的风险分层标准和建议主要基于对成人散发脑膜瘤的大规模研究,对儿童脑膜瘤仍需进一步的分析
参考资料:Felix Sahm et al. cIMPACT-NOW Update 8: Clarifications on molecular risk parameters and recommendations for WHO grading of meningiomas. Neuro-oncology, 2024