颅内生殖细胞肿瘤（Intracranial germ cell tumours，IGCTs）是一种罕见的原发于中枢神经系统的高度恶性疾病，根据临床和组织学特征，可分为纯生殖细胞瘤（germinoma）和非生殖细胞瘤性生殖细胞肿瘤（Nongerminomatous germ cell tumours，NGGCTs）。既往研究发现KIT、KRAS等基因的体细胞突变是IGCTs中常见的基因组变异。但该疾病的分子分型尚不清楚，其现有诊疗方法还停留在40多年前建立的形态学基础上，严重影响患者的诊断和治疗。

近日，首都医科大学附属北京天坛医院联合上海交通大学医学院附属上海儿童医学中心医学院附属上海儿童医学中心在Neuro-Oncology合作发表了“Novel molecular subtypes of intracranial germ cell tumours expand therapeutic opportunities”的研究成果，系统分析了IGCTs的基因组变异景观，在国际上首次报道了IGCTs的3种不同分子亚型，揭示了该疾病中新的原癌基因与基因组变异机制，并描绘了分子亚型间独特的基因表达模式、基因组图谱和临床特征。为深入理解IGCTs发病机理、制定临床治疗策略提供了分子基础。

研究团队在该项目中对104例IGCTs肿瘤样本进行了全基因组与转录组测序分析。研究人员首先基于肿瘤中的基因表达特征将IGCTs细分为3种不同的分子亚型：Immune-hot、MYC/E2F和SHH亚型。其中Immune-hot亚型肿瘤的病理类型主要为纯生殖细胞瘤，其中免疫检查点相关基因高表达（PD-1、PD-L1、CTLA4、IDO1等）。MYC/E2F亚型主要病理类型也为纯生殖细胞瘤，但表现出MYC/E2F相关通路的高度活化，其基因组不稳定性增加，伴有高频的全基因组加倍（Whole-genome doubling，WGD）现象。与前两个亚型不同，NGGCTs主要集中在SHH亚型（70.6%，12/17），该亚型表现为EMT、SHH信号通路的高度活化（图1）。

图1. 基于转录组测序鉴定IGCTs亚型。A. 根据基因表达对92例IGCTs肿瘤样本进行t-SNE聚类。B. 三种IGCTs亚型GSEA富集的基因集。C. 使用ESTIMATE的免疫评分

研究团队进一步整合全基因组与转录组测序数据对IGCTs中携带的驱动基因组变异进行了系统的分析，涵盖体细胞突变、拷贝数变异、染色体结构变异等。除该疾病中已知高频突变的变异（如：KIT，KRAS，BCORL1，RRAS2，CBL等），进一步发现新的驱动基因变异。例如，研究者分析发现在约8%的患者中携带USP28体细胞变异，该突变促进细胞中MAPK信号通路活化，导致携带变异的肿瘤细胞对MAPK信号通路的靶向药物具有较高的敏感性。此外，研究团队首次在IGCTs中报道KRAS、CRKL基因所在区域的高拷贝数变异（CN>10），导致细胞中原癌基因KRAS、CRKL的异常高活性转录（图2）。这些发现扩展了对IGCTs中驱动基因组变异的认识，为该疾病发生的分子机制提供了新的线索。

图2. WGS数据分析发现在IGCTs中，KRAS和CRKL高拷贝数扩增。A．IGCTs中12号染色体高拷贝数区域中，包括KRAS基因。B. IGCTs中22号染色体高拷贝数区域中，包括CRKL基因。C. 根据KRAS和CRKL表达值进行排序，蓝色标出的是KRAS和CRKL拷贝数大于10的样本。D. 高拷贝数扩增（CN>10）组相比拷贝数扩增、野生型组，KRAS和CRKL表达高。E. 采用FISH实验验证KARS和CRKL高拷贝数扩增。

这一研究结果打破了既往认为生殖细胞瘤是一个均一病理亚型群体的观念，为该疾病精准个体化治疗奠定了直接的分子基础。研究团队进一步根据发现的基因组变异特征，提出了IGCTs三个分子亚型相应的治疗策略。对于免疫亚型患者，由于肿瘤高表达免疫抑制分子，且伴有RTK、MAPK信号通路的突变/扩增，因此可能是免疫检测点抑制剂、亦或是RTK、MAPK信号通路抑制剂的潜在获益人群。而这一可能性，已经部分得到了研究团队的确认；MYC/E2F亚型携带RTK、MAPK信号通路突变/扩增的同时特征性的表现出细胞周期调控异常，该类患者可能从RTK、MAPK信号通路抑制剂以及细胞周期调控蛋白抑制剂的治疗中获益；而SHH亚型从目前研究结果看，缺乏特征性的遗传变异，而且该亚型大部分为NGGCTs，因此现阶段常规放化疗依旧是主要的治疗选择（图3）。这为该疾病临床精准诊断与治疗奠定了基础。

图3. IGCTs不同分子亚型的临床、基因特征总结

该项工作由首都医科大学附属北京天坛医院邱晓光主任团队和上海交通大学医学院附属上海儿童医学中心医学院附属上海儿童医学中心刘宇研究员团队合作完成，北京天坛医院副主任李博与上海儿童医学中心博士后赵爽为共同第一作者。邱晓光主任团队长期致力于神经肿瘤放化疗，刘宇团队致力于计算生物学方法的开发和儿童肿瘤基因组研究。该联合研究团队在上述研究发现的基础上，正在针对IGCTs的临床精准诊断和治疗开展一系列的转化研究，结果值得期待。