Согласно некоторым данным, частота мутаций IDH1 и IDH2 в интракраниальных астроцитомах и глиобластомах составляет 68 и 12% соответственно. Точные данные о частоте таких мутаций в АСМ пока отсутствуют, что, возможно, связано с редкостью астроцитом такого типа и малым размером выборок, не позволяющих провести статистические подсчеты [3, 14]. Так, исследование АСМ II и III степени (n = 9) не выявило наиболее частой для интракраниальных астроцитом мутации IDH1 R132H [35]. Еще одно мультицентровое исследование АСМ (n = 17) также показало отсутствие у пациентов мутаций IDH [32]. Эти результаты позволяют предположить существование потенциальных генетических различий между интракраниальными и спинальными опухолями одинаковых гистопатологических стадий.
ATRX. Помимо сопутствующих мутаций ТР53 и 1p/19q, глиомы с мутациями в гене IDH различаются присутствием мутаций в генах TERT и ATRX, участвующих в удлинении теломер. Мутация TERT коррелирует с коделецией 1p/19q и первичными глиобластомами, она крайне редко выявляется в астроцитомах II и III степени и вторичных глиобластомах. Мутация ATRX считается отличительной чертой астроцитарных опухолей, она тесно ассоциирована с мутацией IDH в диффузных астроцитомах и вторичных глиобластомах [47]. Мутация ATRX довольно редко встречается в отсутствие мутации IDH [48]. Кроме того, мутации IDH и ATRX очень часто ассоциированы с мутацией TP53, что позволяет предположить кооперативный механизм патогенеза с участием этих трех белков [49].
Ген ATRX кодирует белок, участвующий в метилировании ДНК и регуляции экспрессии ряда генов. Кроме того, ATRX ассоциирован с ALT-фенотипом опухолей, связанным с появлением в клетке гетерогенных по длине теломер, а также контролирует ассоциацию гистона H3.3 с теломерными участками ДНК и несколькими сайтами связывания [50]. Мутации в гене ATRX, приводящие к потере активности его белкового продукта, вызывают характерные нарушения развития, такие, как умственная отсталость, отклонения в урогенитальной сфере и альфа-талассемия; на клеточном уровне они выражаются в изменении паттерна метилирования ДНК, нарушении расхождения хромосом и в дисфункции теломер [51].
Встречаемость мутации ATRX у детей с диагнозом глиома составляет 30% [52]. У взрослых пациентов эта мутация отмечена в 71% астроцитом II--III степени и 57% вторичных глиобластом; в первичных глиобластомах частота этой мутации составила всего 4% [48]. Мутация ATRX встречается и в пилоидных астроцитомах с признаками анаплазии [53]. Следует отметить, что мутация характерна скорее для молодых пациентов и может служить диагностическим и прогностическим фактором, поскольку позволяет дифференцировать астроцитомы и олигодендроглиомы и (при потере активности белка ATRX) ассоциирована с более благоприятным прогнозом [54].
Сведения о частоте выявления мутации ATRX в АСМ практически отсутствуют. Описаны два случая обнаружения такой мутации в диффузной астроцитоме спинного мозга II и III степени [55, 56]. Сводные данные анализа двух групп пациентов (< 20 лет и > 20 лет) с глиомами спинного мозга высокой степени злокачественности указывают на отсутствие этой мутации в младшей группе (п = 5) и ее присутствие в 43% случаев в старшей группе (п = 7) [57]. Кроме того, такая мутация выявлена в IDH-отрицательной глиобластоме спинного мозга [57].
H3F3A. Ген H3F3A кодирует независимый от репликации гистон H3.3, участвующий в структурной организации хроматина путем активного связывания с сайтами транскрипции и ассоциации с активным и открытым хроматином [58]. Гетерозиготные мутации гена H3F3A выявлены почти в 80% глиобластом ствола головного мозга, причем в двух взаимоисключающих вариантах - замене лизина на метионин в позиции 27 (K27M) и замене глицина на аргинин или валин в позиции 34 (G34R/V) [52, 59]. Обе мутации локализуются в позициях, близких к N-концу молекулы, который подвергается посттрансляционной модификации. Триметилирование Lys27 ассоциировано с подавлением генной экспрессии, в то время как ацетилирование активирует транскрипцию. Кроме того, метилирование Lys27 важно для нормального функционирования комплекса PRC2, участвующего в подавлении транскрипции и дифференцировки клеток [60, 61]. В результате мутации эти модификации и процессы становятся невозможными, что, предположительно, может запускать развитие глиомы.
Известно, что мутации определенного типа гена H3F3A встречаются в опухолях определенной локализации с определенным уровнем экспрессии факторов транскрипции OLIG1, OLIG2 и FOXG1. Предполагается, что глиомы с разными мутациями H3F3A имеют различное клеточное происхождение [52, 62]. Мутацию G34R/V находят в основном у детей с диагностированными интракраниальными глиобластомами, расположенными не на срединной линии [52, 59]; частота этой мутации составляет 20-30% [63]. Мутация K27M встречается главным образом в злокачественных астроцитомах, развивающихся в таламусе, стволе головного мозга и спинном мозге, причем в основном у подростков и молодых пациентов [57, 64]. Мутация K27M ассоциирована с высокой агрессивностью опухоли, даже если по гистологической классификации она относится к низкоуровневым астроцитомам [65]. Однако по некоторым данным прогноз таламических глиом у взрослых носителей этой мутации может быть не хуже, чем у пациентов без этой мутации, что позволяет предположить гетерогенность этой молекулярной подгруппы диффузных глиом [66].
Мутация K27M часто ассоциирована с мутациями ТР53 (таламические глиомы) и моносомией хромосомы 10, редко - с мутацией BRAF V600E и ATRX и никогда - с IDH1 и EGFR [64, 66, 67]. Несовместимость с IDH1 объясняется тем, что данная мутация обеспечивает возможность метилирования Lys27 [62, 68]. Согласно Schwartzentruber и соавт. [52], мутация ATRX гораздо чаще ассоциирована с мутациями H3F3A G34R/V, чем с K27M.
Мутация H3F3A K27M у пациентов с астроцитомами, локализованными в спинном мозге, ассоциирована с опухолями III и IV степени злокачественности. Эта мутация выявлена у 61% пациентов старше 20 лет (п = 18) и у 54% пациентов младше 19 лет (п = 24) с диагностированной АСМ III--IV степени [57]. В другой работе эта мутация обнаружена у 28% (п = 32) пациентов с диагностированной АСМ, но не указана степень злокачественности астроцитом с подтвержденной мутацией [69]. Johnson и соавт. [36] выявили мутацию К27М в 77.8% случаев (п = 9) глиобластом спинного мозга. Еще одно исследование, проведенное в когорте из 36 первичных диффузных глиом спинного мозга, показало примерно одинаковую частоту мутации в глиомах III--IV степени у взрослых и детей (52 и 54%, п = 11 и 19 соответственно) [70]. Таким образом, эта мутация достаточно часто ассоциирована с глиомами спинного мозга III-IV степени. Следует отметить, что К27М не встречается в других типах злокачественных опухолей [71] и, следовательно, может быть патогномоничной в отношении первичной глиобластомы спинного мозга, а также служить индикатором наихудшего прогноза [64].
TP53. Белок Р53 - это фактор транскрипции, регулирующий несколько тысяч генов, отвечающих за клеточный цикл, дифференцировку клеток и апоптоз. Мутации в гене ТР53 относятся к наиболее ранним генетическим изменениям в опухолевых клетках, их находят в 60% клеток-предшественников астроцитом низкой степени злокачественности [72]. Эти мутации присутствуют в большинстве вторичных глиобластом (65%), преимущественно в кодонах 248 и 273. В первичных глиобластомах мутации TP53 обнаружены у 30% пациентов, причем в различных кодонах [73].
Мутации ТР53 провоцируют более агрессивный рост астроцитом I--II степени, т.е. рассматриваются как неблагоприятный прогностический фактор [74]. Как и в случае ATRX, мутация ТР53 оказывается взаимоисключающей с коделецией 1p/19q, характерной для олигодендроглиомы. Обнаружение этой мутации может уточнить диагноз в пользу астроцитомы [75]. Интересно, что, в отличие от интракраниальных глиобластом, в глиобластомах спинного мозга мутация ТР53 часто обнаруживается без ассоциированной мутации IDH1 [14].
Мутация ТР53 часто встречается в ACM III-- IV степени. Так, в одном исследовании эта мутация выявлена в пяти из шести глиобластом [76], а в другом обнаружена в 60% диффузных астроцитом [77]. Близкие данные получены Johnson и соавт. [36] для пациентов с глиобластомами спинного мозга высокой степени злокачественности (66.7%). Сверхэкспрессию P53 выявили у 57% пациентов с глиобластомами спинного мозга III--IV степени старше 20 лет (n = 7) и у 40% в группе младше 20 лет (n = 5) [57].
PTEN. Ген PTEN, кодирующий фосфатазу PTEN, относится к генам-супрессорам опухолевого роста. Фосфатаза PTEN участвует в дефосфорилировании связанного с мембраной фосфатидилинозита PIP3 до PIP2, регулирующего сигнальный путь PKB/AKT. При потере или мутации этого гена его функции не могут выполнять другие ферменты [78]. Нарушение экспрессии гена PTEN приводит к конститутивной активации сигнального пути PKB/AKT, запускающего, в свою очередь, ряд процессов, связанных с клеточным циклом, пролиферацией, миграцией клеток и ангиогенезом. PTEN также регулирует сигнальный путь mTOR, контролирующий обновление и дифференцировку стволовых опухолевых клеток. Делеция в гене PTEN приводит к увеличению размера этих клеток и их пролиферации, а также к подавлению апоптоза нейральных клеток-предшественников [79]. Нетипичная миграция клеток-предшественников с мутацией PTEN способна привести к дисплазии мозжечка и гиппокампа с последующим глиомагенезом, однако для начала неопластических изменений необходимы дополнительные мутации, например в ТР53 [80]. Делеции хромосомы 10 в области локализации гена PTEN часто обнаруживаются в опухолях, характеризующихся амплификацией EGFR [72], однако мутации в этом гене, наоборот, слабо ассоциированы с EGFR [81].
Инактивация гена PTEN, обычно обусловленная точечной инактивирующей мутацией (12%) или делецией длинного плеча хромосомы 10q (32%) [82], встречается в различных типах опухолей, в том числе в астроцитомах. В последнем случае мутации PTEN крайне редко обнаруживаются в ПА, но присутствуют в 18% анапластических астроцитом и до 40% глиобластом, преимущественно первичных [31, 82, 83]. Редкое выявление мутаций PTEN в астроцитомах III степени и вторичных глиобластомах может быть связано с метилированием промотора PTEN, которое часто встречается в низкоуровневых глиомах и обеспечивает снижение продукции белка PTEN по сравнению с нормой [84]. Мутации в гене PTEN чаще встречаются у пациентов старшего возраста с анапластической астроцитомой и у молодых пациентов с глиобластомой [83]. Известны лишь единичные сообщения о мутациях PTEN в такой редко встречающейся опухоли, как АСМ III и IV степени [56].
В прогностическом аспекте потеря функции PTEN ассоциирована с более высокой агрессивностью опухоли и снижением выживаемости пациентов с анапластической астроцитомой, тогда как в глиобластоме такие корреляции не выявлены [12].
EGFR. Ген EGFR кодирует рецептор к эпидермальному фактору роста. EGFR представляет собой трансмембранный гликопротеин, состоящий из внеклеточного лигандсвязывающего домена, гидрофобного домена, расположенного в мембране, и тирозинкиназного цитоплазматического домена. Связывание EGFR с лигандом приводит к димеризации и автофосфорилированию рецептора, а также к фосфорилированию клеточных субстратов, запускающему каскад внутриклеточных реакций, связанных с процессом деления и пролиферации клеток.
Повышенная экспрессия или амплификация гена EGFR характерна для многих опухолей. Помимо сверхэкспрессии и амплификации, в гене могут возникать точечные мутации и структурные перестройки, изменяющие функциональные характеристики его продукта. Нуклеотидные последовательности EGFR, соответствующие его внеклеточному и внутриклеточному доменам, имеют определенные позиции, наиболее подверженные мутагенезу [85]. Большинство мутаций EGFR в глиомах, включая EGFRvIII, затрагивают внеклеточный домен рецептора, в то время как в неглиомных опухолях они в основном ассоциированы с внутриклеточным доменом [86, 87]. Примерно половина глиобластом с амплификацией EGFR содержит также делеции в экзонах 2-7. Продукт мутации EGFRvIII представляет собой конститутивно активный EGFR, стимулирующий опухолевый ангиогенез в злокачественных глиомах [88]. Будучи индуктором клеточной пролиферации, EGFRvIII экспрессируется лишь в определенной фракции клеток глиобластомы, индуцируя при этом пролиферацию не только этих клеток, но и расположенных рядом с ними клеток с EGFR дикого типа [89].
Мутации в генах EGFR и ТР53 являются взаимоисключающими при глиобластомах [90]. Как и в случае мутаций гена PTEN, мутация EGFR типична для первичных глиобластом и редко встречается во вторичных [91]. Сверхэкспрессия этого гена выявлена в 60% первичных глиобластом, в оставшихся 40% ген амплифицирован. Кроме того, сверхэкспрессия или амплификация EGFR обнаруживается у 33% пациентов с анапластическими астроцитомами и менее чем у 10% пациентов с олигодендроглиомами [85]. Известно также, что изменения, обусловленные нарушениями гена EGFR, возникают лишь в 3% астроцитом и глиобластом с IDH-мутациями, но частота таких изменений намного выше в присутствии IDH дикого типа [35, 37].
АСМ - это редкая опухоль, поэтому данных по встречаемости этого маркера пока недостаточно для статистических обобщений. Два случая EGFRположительной анапластической астроцитомы описаны в двух публикациях корейских исследователей [92, 93]. Еще два исследования упоминают EGFRположительные глиобластомы спинного мозга. В первом случае этот маркер обнаружен в двух из шести случаев [76], а во втором - в трех из девяти [56].
Считается, что амплификация и повышенная экспрессия гена EGFR ассоциированы с высокой степенью злокачественности глиомы, анеуплоидией и пролиферативным индексом, а мутация EGFRvIII потенциально ассоциирована с агрессивным течением болезни, рефрактерностью к терапии и плохим прогнозом [94, 95]. Кроме того, повышенная экспрессия EGFR значительно ухудшает выживаемость пациентов с анапластическими астроцитомами [96], что позволяет выделить их в подгруппу с плохим прогнозом [97].