第7节 恶性外周神经鞘瘤的基础研究进展
恶性外周神经鞘瘤（malignant peripheral nerve sheath tumors, MPNST）是一种罕见的、神经来源的生物学上极具侵袭性的软组织恶性肿瘤。在当前的技术背景下想要对其进行治愈则具有极大的挑战性。在50%的病例中，MPNST出现在多发性神经纤维瘤 病1型（neurofibromatosis type 1，NF1）的患者中，其 特征表现为神经纤维瘤蛋白（neurofibromin）的功能突变和丧失。神经纤维瘤蛋白是一种肿瘤抑制因子，是鸟苷三磷酸酶（guanosine triphosphatase, GTP酶）的激活蛋白，通过加快降低原癌基因p21-Ras（在细胞内有丝分裂信号转导系统中起主要作用）的GTP酶活性而减缓细胞增殖。该疾病早期诊断困难，在治疗过程中具有高比例的复发概率和风险。基于细胞毒性的化学疗法对该疾病晚期疗效甚微，而且大部分该病的病程发展迅速，病死率高。
近期，围绕着导致神经纤维瘤蛋白缺失的潜在的目标分子靶点进行的研究获得了大量的数据和成果。这些数据涉及细胞调控的各个水平，涵盖了信号传导途径、血管生成、细胞凋亡、有丝分裂以及表观遗传学等各个领域，如TP53、同源性磷酸酶（phosphatase and tensin homolog, PTEN）、促分裂原活化蛋白激酶（mitogen-activated protein kinase，MAPK）、 雷帕霉素标靶（target of rapamycin，TOR）、极光激酶（aurora kinases）以及Wnt（Wingless/int）信号传导途径等。
MPNST是起源于外周神经或显示神经鞘化的恶性肿瘤，其主要表现为多发性皮肤软组织纤维瘤、牛奶咖啡斑、虹膜错构瘤、近视、骨骼畸形、智力障碍、认知功能障碍、白血病及其他恶性肿瘤等。绝大多数MPNST来自之前已经存在的外周神经鞘瘤以及NF1的恶变。NF1患者中超过30%表现为丛状神经纤维瘤（多见于青少年，有家族史，存在遗传倾向），可向MPNST发展。在其他情况下，当存在显而易见的Schwann细胞分化（Schwannian differentiation）特征时也可以诊断为MPNST。
MPNST可能发生于一种良性肿瘤即前体丛状纤维神经瘤（precursor plexiform neurofibroma），其特征为分化的Schwann细胞置身于由各种神经周样细胞、成纤维细胞、血管细胞和杆状细胞等细胞所组成的微环境中；然而，只由Schwann细胞组成的良性的外周神经鞘瘤并不能病变产生恶性肿瘤。学术上MPNST并不包括来自神经外膜或血管外周神经的肿瘤，WHO神经系统肿瘤分类将原来神经肉瘤、神经纤维肉瘤、恶性Schwann细胞瘤及恶性神经鞘瘤统称为MPNST。MPNST也应该与罕见的恶性颗粒细胞瘤（malignant granular cell tumor），Schwann细胞来源的其他具有侵袭性的软组织瘤区分开来，后者通常出现于小神经支而不是大神经干。
一、 NF1的基因突变在MPNST中的作用
MPNST占到所有恶性肿瘤的2%左右，可发生于任何年龄段且没有性别差异。相对于其他只有在60岁以后才会普遍发生的恶性肿瘤，MPNST更倾向于出现在生命的早期阶段，患者年龄大多在30～60岁之间，与NF1相关的MPNST患者平均年龄在20～40岁之间。
半数MPNST患者的发病与NF1相关。NF1属于常染色体显性遗传病，其特征为形成咖啡牛奶斑（cafe-au-lait spots）以及多发性纤维神经瘤。MPNST首先由德国病理学家雷克林霍森（von Recklinghausen）在1880年发现，之后临床上对该病的精确预测和早期诊断一直十分困难。影响几乎所有NF1患者的纤维神经瘤来源于外周神经分支，通常是没有症状并且具有非常低的恶变潜能。相对而言不到一半的NF1患者具有丛状神经纤维瘤，但具有更高的恶性癌变发病率。许多纤维神经瘤发生于很深的组织中，来源于单个或多个更大的神经纤维分支或神经丛，并且可以长得非常巨大。丛状神经纤维瘤常伴有广泛的临床症状，并且可以转化成MPNST。其他NF1的临床病症包括腋窝斑点（axillary freckling）、视神经胶质瘤（opticgliomas）、虹膜色素缺陷瘤（iris hamartomas）或Lisch小结（Lisch nodules）、骨发育不良（bone dysplasia）等；如果上述症状满足任意两个条件即可诊断为NF1。NF1也可能与心血管畸形、学习障碍、白血病、胃肠道间质瘤以及横纹肌肉瘤（rhabdomyosarcoma）相关。
NF1的致病基因位于常染色体17q11.2，该位点基因编码神经纤维瘤蛋白。该蛋白拥有一个GTP酶相关的结构域，其可以通过催化活化的ras-GTP转化成不活化的蛋白构象来抑制ras原癌基因（ras proto-oncogene）的活性。因此，NF1基因的失活导致ras极度活跃并且顺向激活下游多个细胞存活和增殖途径，包括MAPK、哺乳动物雷帕霉素标靶（mammalian TOR, mTOR）以及蛋白激酶B（protein kinase B）通路。神经纤维瘤蛋白的缺失导致ras的极度活跃被认为是导致NF1综合征中纤维神经瘤的直接原因，而导致纤维神经瘤的信号通路非常复杂；NF1基因突变是其中的必要条件，但不足以导致癌变。在人类纤维神经瘤组织中可以检测到NF1基因的缺失，在小鼠模型中敲除NF1可以导致纤维神经瘤。对小鼠模型的研究发现，单倍体的NF1杆状细胞可以促进丛状纤维神经瘤中肿瘤的生长和炎症反应。这些杆状细胞的成熟、扩增和募集由干细胞因子（stem cell factor, SCF）调节，而SCF发挥作用需依赖c-KIT受体与其形成配体受体复合物，从而启动相应信号传导通路，所以丛状纤维神经瘤的形成除了需要ras活化还需依赖SCF/KIT基质相互作用。
在NF1综合征中丛状纤维神经瘤转化成MPNST的分子途径目前还不清楚，在所有NF1患者中只有大约10%的患者最终发展成为MPNST。围绕着MPNST，无论是在临床前还是临床研究中，均发现有大量异常的分子途径，所以MPNST无疑是异常复杂的疾病。
二、 MPNST与Lats1/2-YAP/TAZ信号通路
NF1基因突变并不一定发生MPNST，MPNST的发生需要额外的基因组发生改变，包括PDGFRA、EGFR或者MET基因高表达并且CDKN2A、RB、TP53、PRC2、SUZ12或EED基因缺失。目前，NF1及其他原因导致的MPNST整体遗传变异通路仍然是个谜。人们普遍认为MPNST来源于Schwann细胞（SC）系。包括RAS/RAF-MEK-ERK以及PI3K/AKT/mTOR等多种信号传导通路的激活促进了MPNST的生长。但是抑制了这些通路只是有限地阻止了MPNST的生长进程。通过基因筛查只是筛选出了与MPNST相关的临床诊断生物标志物，仍然需要找出针对MPNST有效的治疗通路。MPNST发生、发展的信号通路及发病机制目前仍然未知。近期发现的HIPPO-YAP/TAZ信号通路有可能成为治疗MPNST的关键信号通路，其在MPNST的生长调控及肿瘤发生中发挥了重要作用。HIPPO由Lats1和Lats2两个信号元件组成，各编码了一种肿瘤抑制丝氨酸/苏氨酸-蛋白酶，可以抑制它们的效应因子YAP/TAZ。细胞核内的TAZ和YAP与TEAD转录因子发生反应，进而调节细胞生长，并维持细胞稳态。YAP/TAZ信号持续的激活使得分化的成熟细胞表现出一系列的致癌属性，包括增生、化学及药物抗性、转移以及癌症干细胞相关的特征。近期对外周神经鞘瘤的全基因组测序也发现LATS1基因发生了无义突变，外周神经鞘瘤的LATS1或LATS2基因丢失拷贝数以及启动子发生了甲基化，都说明了其对YAP/TAZ的抑制作用缺失，进而可能促使癌症的发生。另外，对MPNST的全基因组测序，发现25%的患者样本HIPPO元件（LATS2、TAZ、BIRC5及CTGF）的基因发生了拷贝数的改变。
三、 Raf-MEK-ERK信号通路在MPNST中发挥的作用
在对MPNST大量的研究发现，ras基因突变后Ras蛋白持续激活，胞内Ras-GTP水平升高，并对抗GTP酶激活蛋白的负性调节，造成下游信号通路Raf-MEK-ERK的过度激活，从而导致细胞的过度增殖与肿瘤的发生。例如，在一项研究中发现超过90%的MPNST组织中有磷酸化的MEK大量表达，而这一比例在良性的纤维神经瘤中只有21%。
四、 MPNST与PI3K/AKT/TOR信号通路(https://www.daowen.com)
另一个ras下游主要的信号传导途径为促有丝分裂信号传导途径，即PI3K/AKT/TOR途径同样也参与MPNST的形成。用免疫组化的方法来检测发现相对于纤维神经瘤，MPNST组织中的磷酸化的蛋白激酶B（AKT，即PKB或Rac）和激活的TOR的下游靶点具有更高的表达量，同样的结论在MPNST的细胞系中也可以得到验证。在MPNST组织样本中可以检测到一种关键的调节PI3K/AKT/TOR通路的肿瘤抑制因子即PTEN相对于纤维神经瘤明显具有更低的表达量。
五、 MPNST与受体络氨酸激酶
在受体络氨酸激酶（receptor tyrosine kinase, RTK）中，人们对表皮生长因子受体（EGFR）做了大量的研究，发现其与MPNST的发育具有密切的相关性。近来的研究发现，经过遗传工程改造过的小鼠模型表明过量表达EGFR可激活Janus激酶2 信号传感器和转录激活因子3（STAT3），使得纤维神经瘤转化成为MPNST。MET基因（MNNGHOS transforming gene）也被认为在MPNST的病变过程中扮演十分重要的角色；在体外模型实验中MET基因的激活可以增加MPNST的侵袭性、运动型和血管生成，在裸鼠模型中敲低MET基因的表达可以显著减慢肿瘤的生长速度。近期通过对小鼠模型以及人类肿瘤样本的基因筛查表明，激活Wnt信号通路可以诱导Schwann细胞癌变，而下调该信号通路可以减弱MPNST细胞系的致瘤性。
六、 MPNST与TP53
在许多恶性肿瘤病例中，TP53的突变已经被认为与MPNST的发育相关。该突变可以在很多MPNST发育模型中检测到，包括已经被证明了的在NF1肿瘤相关的模型中很有效的斑马鱼模型，然而另外的研究表明只有不到25%的患者样本中TP53基因发生了突变。
七、 MPNST与miRNA
通过基因芯片技术对MPNST及纤维神经瘤中所有的mRNA以及miRNA进行分析表明，当纤维神经瘤转化成MPNST时mRNA以及miRNA的表达量有所降低。进一步的研究证实了上述发现。通过甲基化分析发现，启动子的甲基化可能导致了这种基因下调现象。然而另外的研究表明，肿瘤抑制因子miRNA的下调（如miR-29c）在纤维神经瘤的癌变过程中起到了至关重要的作用。同时也有数据表明，在NF1突变导致的MPNST模型中起着重要作用的神经纤维瘤蛋白可能不是由ras和MEK来调节的，而是通过其他的诸如BMP2-SMAD通路的激活来调节的。
八、 展望
在所有病例中大约有40%是散发性MPNST（sporadic MPNST），虽然其与NF1突变相关的MPNST在发病机制方面有着相似的分子机制，但是研究发现它们彼此之间还是具有一定的区别。例如TP53突变常常与散发性MPNST相关，而EGFR过量表达以及Raf、PI3K/AKT通路的激活则经常在NF1相关的MPNST中检测到。但是目前为止还没有确凿的基因表达水平方面的证据来证实散发性MPNST与NF1相关的MPNST的区别。
另外还有大约5%的MPNST由放疗所导致，这在乳腺癌或淋巴瘤患者所采用的放疗中最为常见。放疗诱导的恶性肿瘤比散发性的软组织恶性肿瘤更加难以治疗，放疗相关的MPNST比NF1或散发性的MPNST更加恶劣。
生物学上，MPNST尽管在大多数病例中可能简单地被认为与一个基因的缺失相关，即神经纤维瘤蛋白17号染色体的缺失，但其仍然存在很多谜团。虽然MPNST与其他恶性肿瘤具有相似性，但是针对其他恶性肿瘤的常规治疗方法往往对MPNST无效。
我们需要更加了解MPNST的生物属性，在NF1病例中我们需要筛选出良性纤维神经瘤转化成MPNST的临床生物标志物。近年来不断增加的分子生物学和临床数据让我们有希望能在复杂的机制中获得一些线索，尤其是以TOR和hsp90为靶点的信号通路的研究是治疗MPNST的一种可行的策略。Ras似乎是一个明显的治疗靶点，但数据表明该靶点并不容易找到相应的抑制剂，然而其下游的一些靶标例如MEK似乎更容易被抑制。
历来MPNST是临床诊断和治疗的难点，除了高侵袭性外，低发病率所致诊断和治疗方法的局限性也是重要原因。随着人类基因组计划的实施和推进，生命科学研究已进入后基因组时代，其主要研究对象为结构基因组和蛋白质组等，而蛋白质组学技术未来将成为包括恶性肿瘤在内多种疾病的研究重点，也将成为MPNST诊治研究的重中之重。伴随对MPNST生物学特性认识的不断加深及分子生物学的发展，尤其是分子靶向治疗和基因治疗的进展，有望为MPNST发病机制研究、肿瘤标志物筛选、肿瘤转移相关蛋白及治疗靶点寻找、肿瘤预后判断等方面开辟新领域，为治疗MPNST带来新的希望。