分子病理与组织病理对胶质母细胞瘤诊断的一致性分析_徐义强.pdf

2023 年 4 月国际神经病学神经外科学杂志Vol.50 No.2第 50 卷 第 2 期Journal of International Neurology and NeurosurgeryApr.2023分子病理与组织病理对胶质母细胞瘤诊断的一致性分析徐义强，于如同，高文昌，阴鲁鑫徐州医科大学附属医院神经外科，江苏 徐州 221000摘要：目的通过比较胶质母细胞瘤患者组织病理和分子病理结果的差异，分析组织病理在诊断胶质母细胞瘤方面的局限性。方法回顾性分析2020年1月2022年7月在徐州医科大学附属医院神经外科经手术治疗的胶质母细胞瘤患者病理资料共83例。以分子病理为金标准，将组织病理在胶质母细胞瘤的诊断上与分子病理不一致的患者的记为A组（26例），一致的患者的记为B组（57例），通过对比两组的具体差异，分析组织病理在诊断胶质母细胞瘤方面的局限性。结果组织病理在胶质母细胞瘤的诊断上与分子病理的一致率仅为68.67，检测异柠檬酸脱氢酶1(IDH-1)突变、O6-甲基鸟嘌呤DNA甲基转移酶（MGMT）启动子甲基化和-地中海贫血/精神发育迟滞综合征 X 染色体相关基因（ATRX）突变与分子病理的一致率分别为 85.54、60.24和87.95。两组患者组织病理在检测IDH-1的正确率上存在差异（65.38vs 94.73，P0.01），细胞增殖相关核抗原（Ki-67）指数也存在差异（P0.01）。结论组织病理检测胶质母细胞瘤中MGMT甲基化的正确率低。组织病理在胶质母细胞瘤的诊断上发生错误的原因主要是IDH-1的诊断错误。对临床上症状进展快的患者，即使组织病理Ki-67指数低，分级为低级别，也应行分子病理检测，明确其是否为胶质母细胞瘤。国际神经病学神经外科学杂志,2023,50(2):29-33关键词：胶质母细胞瘤；分子病理；组织病理中图分类号：R739.41 DOI:10.16636/ki.jinn.1673-2642.2023.02.006Consistency between molecular pathology and histopathology in diagnosis of glioblastomaXU Yiqiang，YU Rutong，GAO Wenchang，YIN Luxin.Department of Neurosurgery，Affiliated Hospital of Xuzhou Medical University，Xuzhou，Jiangsu 221000，ChinaCorresponding author：YIN Luxin.Email：Abstract：ObjectiveTo investigate the limitations of histopathology in the diagnosis of glioblastoma by comparing the results of histopathology versus molecular pathology in patients with glioblastoma.MethodsA retrospective analysis was performed for the pathological data of 83 patients with glioblastoma who underwent surgical treatment in Department of Neurosurgery，The Affiliated Hospital of Xuzhou Medical University，from January 2020 to July 2022.With molecular pathology as the gold standard，26 patients with inconsistent diagnosis of glioblastoma between histopathology and molecular pathology were classified as group A，and 57 patients with consistent diagnosis were classified as group B.The two groups were compared in detail to analyze the limitations of histopathology in the diagnosis of glioblastoma.ResultsThe consistency rate between histopathology and molecular pathology was 68.67%in the diagnosis of glioblastoma.In the detection of isocitrate dehydrogenase 1（IDH-1）mutation，O6-methylguanine-DNA methyltransferase（MGMT）promoter methylation，and alpha-thalassemia/mental retardation syndrome X-linked mutation，the consistency rate between histopathology and molec 论著 基金项目：中国博士后科学基金（2015M571821）。收稿日期：2022-05-08；修回日期：2023-01-10作者简介：徐义强（1998），男，硕士研究生在读，规培医师，就读于徐州医科大学神经外科专业，目前规培于徐州医科大学附属医院，主要从事脑胶质瘤发生发展的研究，Email：。通信作者：阴鲁鑫（1985），男，副主任医师，硕士研究生导师，博士学位，主要从事脑血管病、脑肿瘤以及脑外伤的研究，Email：。电子、语音版29http:/2023，50（2）徐义强，等：分子病理与组织病理对胶质母细胞瘤诊断的一致性分析ular pathology was 85.54%，60.24%，and 87.95%，respectively.There was a significant difference in the correct rate of IDH-1 detection by histopathology between the two groups（65.38%vs 94.73%，P 0.01），and there was also a significant difference in the expression index of the cell proliferation-associated nuclear antigen Ki-67 between the two groups（P 0.05）。见表1。1.2检测方法1.2.1组织病理检测在我院手术切除的脑胶质瘤标本送我院病理科，用10中性甲醛溶液固定后，常规进行脱水，再用石蜡进行包埋后切成4 m薄片，行HE染色后在 显 微 镜 下 观 察 胶 质 瘤 组 织 形 态，免 疫 组 化 采 用EnVision法进行染色。显微镜下观察病理切片染色结果，异柠檬酸脱氢酶1（isocitrate dehydrogenase 1，IDH-1）为胞质阳性。随机观察光镜下数个高倍镜的视野，记录高倍镜视野中阳性细胞的百分率，染色判定标准（阳性肿瘤细胞数5），即判定为 IDH-1 突变，反之则判定为IDH-1野生型。O6-甲基鸟嘌呤 DNA 甲基转移酶（6-methylguanine DNA methyltransferase，MGMT）阳性染色位在细胞核和细胞质中，呈现粉红色。染色判定标准（因MGMT甲基化存在时，MGMT蛋白不表达或者低表达，即MGMT甲基化与MGMT蛋白的表达呈负相关）：MGMT蛋白表达量30为蛋白高表达，而MGMT蛋白表达10为阳性，10为阴性。对细胞增殖相关核抗原Ki-67进行免疫标记，Ki-67以细胞核染成棕色或黄棕色为阳性结果。高倍镜下计数肿瘤表1两组胶质母细胞瘤患者的人口学特征组别性别/例 男 女年龄/（岁，-x s）A组（n=26）1214656.3B组（n=57）3522647.9t/2值1.6910.394P值0.1940.696302023，50（2）徐义强，等：分子病理与组织病理对胶质母细胞瘤诊断的一致性分析http:/细胞，染色判定标准7：以阳性肿瘤细胞数2550为（+），50为（+）。所有染色步骤均按照试剂盒说明书严格进行，DAB显色，苏木精复染，返蓝后乙醇脱水，二甲苯透明后用中性树胶封。PBS代替一抗作为空白对照。1.2.2分子病理的检测肿瘤基因组DNA从肿瘤组织中提取纯化后，经过质检和初步定量，利用二代测序技术对与胶质瘤相关的某些基因进行深度测序。通过探针对和脑胶质瘤相关基因的全部外显子及部分基因的内含子区域进行全面的捕获，经过标准化的建库后，用二代测序仪进行精准测序。检测突变的类型包括：点突变、插入突变、缺失突变、融合变异、拷贝数变异和单核苷酸多态性等。两种检测结果均由2名有经验的临床病理医生取得一致意见得出。1.3研究方法将所有接受过组织病理与分子病理检测的患者分为两组，组织病理与分子病理不一致的胶质母细胞瘤患者为A组，与分子病理一致的患者为B组。对比两组患者组织病理在检测IDH-1突变、MGMT甲基化和ATRX突变上正确率的差异，以及两组患者Ki-67指数的差异。1.4统计学方法采用 SPSS 25.0统计软件进行数据分析。计量资料采用均数标准差（-x s）表示，比较采用t检验；计数资料采用例表示，比较采用2检验；等级资料的比较采用秩和检验；以P0.05为差异有统计学意义。2结果2.1组织病理与分子病理的一致率以分子病理对胶质母细胞瘤的诊断为金标准，组织病理在胶质母细胞瘤诊断上与分子病理的一致率为68.67。其中组织病理将WHO 4级的脑胶质母细胞瘤错判为WHO 2级11例，错判为WHO 3级15例。2.2两组患者组织病理在检测胶质母细胞瘤IDH-1基因状态、MGMT启动子甲基化、ATRX基因状态上正确率比较两组IDH-1基因状态的总体正确率为85.54，A组正确率为65.38，B组正确率为94.73，两组比较，差异有统计学意义（P0.05）。两组ATRX基因状态的总体正确率为87.95，A组正确率为80.76，B组正确率为91.22，两组间比较，差异无统计学意义（P0.05）。见表2。2.3两组患者组织病理Ki-67指数的差异情况两组Ki-67指数方面的比较，A、B两组秩平均值分别为 27.75、48.50，两组 Ki-67 指数差异有统计学意义（U=370.50，P=0.000）。见表3。2.4部分诊断错误患者影像学及病理资料患者1：左侧额叶占位，术后组织病理免疫组化结果IDH-1（+），MGMT（+），ATRX（+），倾向于WHO 2级胶质细胞瘤，术后分子病理结果提示为IDH野生型胶质母细胞瘤，WHO 4级。见图1、2。患者2：右侧颞叶，侧脑室后角占位，术后免疫组化结果IDH-1（+），MGMT（-），ATRX（-），倾向于WHO 3级间变胶质细胞瘤，术后分子病理结果提示为IDH野生型胶质母细胞瘤，WHO 4级。见图3、4。表2两组患者组织病理在判定IDH、MGMT、ATRX基因状态正确率方面的比较项目组织病理测定IDH-1状态的差异 预测IDH-1状态正确 预测IDH-1状态错误 组织病理测定MGMT状态的差异 预测MGMT状态正确 预测MGMT状态错误组织病理测定ATRX状态的差异 预测ATRX状态正确 预测ATRX状态错误A组（n=26）1791610215B组（n=57）54334235252值10.1780.0271.843P值0.0010.8700.175表3两组患者组织病理Ki-67指数组别 A组 B组例数2657Ki-67指数/例（-）50（+）1413（+）435（+）39阳性率/84.61100.00A:HE染色；B:IDH-1免疫组化染色；C:MGMT免疫组化染色；D:ATRX EnVision法染色。图1患者1的组织病理（20）31http:/2023，50（2）徐义强，等：分子病理与组织病理对胶质母细胞瘤诊断的一致性分析3讨论自WHO将分子病理的诊断引入到胶质瘤的诊断中起，胶质瘤的分子病理检测得到不断的发展和完善8。2021年WHO再次重点推进了分子诊断在中枢神经系统肿瘤分类中的应用9。胶质瘤基于形态学的分类无法解释具有相同组织病理学的患者在预后方面的明显差异10。分子病理的诊断结果更能直观地体现不同胶质瘤患者的异质性，有利于个体化治疗方案的制订11。分子病理诊断让医生对患者的生存期及预后判断更加准确，其在胶质瘤领域的运用将越来越广泛12。组织病理相对分子病理而言，虽在价格方面有一定的优势，但作为一项以人的主观判断为主的诊断方式，难免会存在一些误差13。组织病理对于一些基因的检测作用有限，不能精确地检测有关基因的突变位点14。对于胶质瘤来说，异柠檬酸脱氢酶（isocitrate dehydrogenase，IDH）的突变会使细胞缺氧诱导因子（hypoxia-inducible factor，HIF）稳定性增加，HIF信号通路激活，最终导致肿瘤的发生15，因此，IDH突变被认为是胶质瘤发生的早期遗传事件16。胶质瘤内IDH的状态对于胶质瘤级别的判定十分重要，通过对比两组患者组织病理检测各项基因正确率的差异，发现组织病理在胶质母细胞瘤的诊断上发生错误的原因主要是IDH-1检测有误。组织病理对IDH基因诊断不准确的原因可能与其对IDH突变位点的检测范围有限有关，约90%IDH-1突变涉及错义突变，即在氨基酸残基132处将精氨酸聚合为组氨酸。异柠檬酸脱氢酶 2（isocitrate dehydrogenase 2，IDH-2）在精氨酸172处（类似于IDH-1中的R132）也可发生类似的错义 突 变。IDH 的 其 他 突 变 亚 型（例 如 IDH1-R132C、R132S、R132G、R132L、IDH2-R172K、R172M 和 R172W）在胶质瘤中也有表达，所占比例8%11%17。只使用组织病理（主要是免疫组化）的方法不能完全检测出这些位点的突变。且组织病理依靠病理科医生主观判断，容易造成误差，分子病理所使用的二代测序技术则能够精确地检测出所有基因的突变位点。多项临床研究结果证实MGMT启动子甲基化是胶质瘤患者预后较好的指标之一，与患者生存期及预后息息相关，MGMT启动子发生甲基化表明肿瘤组织对化疗药物替莫唑胺敏感，可以使用替莫唑胺对患者进行后续的治疗18。组织病理检测胶质母细胞瘤MGMT启动子是否甲基化的诊断正确率低，仅为 60.24，作用十分局限。A：T1WI图像；B：T2WI图像；C：T2 FLAIR图像；D、E、F：轴位、冠状位、矢状位增强图像。影像学表现：左侧额叶示类圆形稍长T1，T2信号影，信号不均，周围示大面积水肿带环绕，增强后呈明显不均匀强化。图2患者1术前MRI影像A:HE染色；B:IDH-1免疫组化染色；C:MGMT免疫组化染色；D:ATRX EnVision法染色。图3患者2的组织病理（20）A：T1WI图像；B：T2WI图像；C：T2 FLAIR图像；D、E、F：轴位、冠状位、矢状位增强图像。影像学表现：右侧颞叶，侧脑室后角区示团块状异常信号影，T1WI以低信号为主，其内混杂斑片状稍高信号影，T2WI以稍高信号为主，其内混杂斑片状高，稍低信号，增强扫描呈不均匀强化。图4 患者2术前MRI影像322023，50（2）徐义强，等：分子病理与组织病理对胶质母细胞瘤诊断的一致性分析http:/而分子病理则可精准检测出MGMT启动子是否甲基化，帮助预判患者对替莫唑胺的敏感程度。ATRX在成人胶质母细胞瘤中很少发生突变，但在年轻的低级别胶质瘤患者中ATRX常发生突变19。IDH突变常与ATRX突变同时出现，有很强的相关性20。Haase 等21研究表明ATRX 突变常与 1p/19q共缺失状态相反。Ki-67是关于胶质瘤增殖的常见生物标志物。额叶或侵犯双侧大脑半球的胶质母细胞瘤有较高的Ki-67指数22。本研究两组患者组织病理Ki-67指数也存在明显差异。故对临床上症状进展较快的胶质瘤患者，即使组织病理Ki-67指数较低，病理分级为低级别胶质瘤，也应当行分子病理检测，明确是否为胶质母细胞瘤。组织病理在胶质母细胞瘤的诊断上与分子病理的一致率仅有68.67，分子病理的检测对诊断胶质母细胞瘤具有重要意义23。人工智能（artificial intelligence，AI）在肿 瘤 的 检 测方面发挥着重要作用，具有良好的医学前景。病理学者 Rathore24发现利用计算机对胶质瘤影像组学特征进行分析要比只分析常规影像学特征和临床特征更有价值，将计算机分析的影像组学特征与常规影像学特征相结合，可以提高胶质瘤分级预测的正确率。因此，AI有潜力作为一种利用影像学预测胶质瘤生物标志物的手段。但目前AI利用影像学技术预测胶质瘤生物标志物的准确率仍低于组织病理25。综上所述，将分子病理引入胶质母细胞瘤的诊断中，对患者的个体化治疗是必要的。随着分子病理学的不断发展，更多与胶质瘤发展相关的基因逐渐被发现。分子病理是组织病理很好的补充，组织病理相对于分子病理虽然在价格方面有一定优势，但对胶质母细胞瘤中一些重要基因的检测作用十分有限，因此对于临床上症状进展快的胶质瘤患者，即使组织病理分级为低级别胶质瘤，也应当行分子病理检测，明确是否为胶质母细胞瘤。参 考 文 献1CHEN WQ,ZHENG RS,BAADE PD,et al.Cancer statistics in China,2015J.CA Cancer J Clin,2016,66(2):115-132.2LARA-VELAZQUEZ M,AL-KHARBOOSH R,JEANNERET S,et al.Advances in brain tumor surgery for glioblastoma in adultsJ.Brain Sci,2017,7(12):166.3陈铌,周桥.胶质瘤诊断与预后的一些常用分子标记J.临床与实验病理学杂志,2016,32(8):841-845.4KOMORI T.The 2016 WHO classification of tumours of the 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