肾母细胞瘤又称Wilms瘤，是一种相对少见的肾脏恶性肿瘤，通常影响5岁以下的儿童。肾母细胞瘤在早期诊断和及时治疗的情况下通常预后较好，但部分患者依然存在复发和难治风险。近日，来自意大利、英国、美国、德国、加拿大等十个国家的专家学者们，共同发表在 Nature Reviews Urology 上，题为 Hallmark discoveries in the biology of Wilms tumour 的文章，综述了肾母细胞瘤的最新研究进展，探讨了目前所面对的挑战和未来的研究方向。在过去半个世纪以来，对肾母细胞瘤的研究取得了显著进步。大约50年前，阿尔弗雷德·克努森（Alfred Knudson）提出了“双击”假说。该假说认为肿瘤的发展通常需要两次基因“打击”， 例如两个隐性的、基因功能缺失突变发生在同一个“肿瘤抑制”基因。“双击”假说后，科学家们通过基因连锁图谱、表观遗传研究、全外显子组测序，已经揭示了大量的突变驱动因素以及复杂的遗传背景。即便如此，“双击”模型在许多肾母细胞瘤案例中仍然适用。WT1基因的发现是对肾母细胞瘤基因学研究的重大贡献。这一发现结合了经典的综合征学、体细胞遗传学和反向遗传学方法。此外， TP53、CTNNB、AMER1、MYCN等基因的突变对髓母细胞瘤的影响，也在文中有详细的论述。肾母细胞瘤的遗传异质性也是一个重要的研究领域。全外显子测序找到了大量可遗传的胚系突变，然而在患儿中并没有明确的表现型与之相对应。这表明肾母细胞瘤的遗传背景可能比以往认为的更为复杂和多样化。此外，肿瘤内部的基因异质性和肾发育异常如何导致肿瘤恶性转化仍在探索中。只有1~2%的肾母细胞瘤在家族中遗传。这些罕见家系的遗传原因多种多样，大多数家族性肾母细胞瘤的遗传模式为常染色体显性遗传和不完全外显遗传。最后，肾母细胞瘤的亚型鉴定也是基因学研究的一个重要方面。目前肾母细胞瘤被分为五种亚型。肿瘤亚型对于进一步研究，以及临床治疗方案的制定，都有一定指导意义。肾母细胞瘤展现出独特的组织学特征，它由类似于未分化的肾小体间质（blastema）的细胞组成，同时也包括更为分化的细胞，如间质和管状上皮细胞。这些特征表明，肾母细胞瘤可能是由肾脏发育过程中的异常所引起。在正常情况下，肾脏的发育涉及精确的细胞增殖和分化过程。然而，在肾母细胞瘤的患者中，可能由于异常细胞的增殖或分化，最终形成肿瘤。支持这一模型的证据来自于基因组、基因表达、甲基化和小鼠模型的研究。这些研究深入探讨了肾脏发育的关键环节，以及这些过程如何在肾母细胞瘤的形成中被扰乱。因此，对这种联系的深入理解不仅对于揭示肾母细胞瘤的起源至关重要，也为开发针对性的治疗方法提供了重要线索。在肾母细胞瘤的治疗和管理中，生物标志物用以预测患者预后日益受到重视。这些标志物帮助医生识别哪些患者有复发的高风险，从而避免对低风险患者进行过度治疗，并在治疗过程中监测以便及时发现复发迹象。此外，通过液体活检评估这些生物标志物，可以改进治疗效果，降低与治疗相关的毒性风险。染色体1q的拷贝数增加与肾母细胞瘤严重程度和患者的生存率密切相关。携带1q拷贝数增加的肾母细胞瘤患者往往预后较差，他们的疾病可能更具侵袭性，更容易复发，且对治疗的响应可能较差。因此，在临床实践中，1q拷贝数增加的检测对于肾母细胞瘤患者的风险分层和治疗决策至关重要。通过识别出表现1q增益的患者，医生可以更加精准地制定治疗计划，比如选择更积极的治疗方法或者更密集的监测方案，以提高治疗效果和降低复发风险。重要的预后生物标志物还包括染色体1p和16q的杂合性丢失（LOH）；miRNA表达异常；TP53基因的突变；MYCN基因拷贝数增加；成纤维细胞生长因子（FGF）和透明质酸酶（HAase）；抑制素（prohibitin，有望成为治疗靶点，有助于阻断化疗抵抗）；以及尿液中的无细胞DNA（尤其是在PIK3CA相关过度生长综合征群 [PROS] 患者中）。总之，预后生物标志物在肾母细胞瘤的诊断和治疗中发挥着重要作用，它们有助于疾病分期、治疗响应评估以及复发风险的预测。随着研究的深入，预计将发现更多有助于改善肾母细胞瘤患者护理的生物标志物。肾母细胞瘤的发展和肿瘤内部的异质性是一个复杂的过程。研究发现大多数肾母细胞瘤于胎儿期就已经获得的体细胞突变。这意味着肾母细胞瘤的起源可以追溯到早期胚胎发展阶段，在这一时期，肿瘤细胞可能已经开始积累导致癌症的突变。此外，肿瘤内部的异质性还可能与miRNA表达模式的紊乱有关。miRNA的正常表达模式在肾母细胞瘤中的某些亚型中被破坏，这可能是由于胚系突变或体细胞突变影响了促进miRNA成熟所必需的基因（如DROSHA和DGCR8）。肾母细胞瘤内部的异质性可能影响肿瘤对化疗的响应，尤其是对于那些侵袭性较强的患者。综上所述，这篇文章强调了肾母细胞瘤的发展过程中体细胞突变的重要性，以及肿瘤内部异质性在肿瘤行为和治疗响应中的作用。这为我们理解肾母细胞瘤的生物学机制以及为患者制定更精准的治疗策略提供了重要的信息。细胞培养模型：体外肿瘤细胞培养一直是低成本的高效模型。体外模拟肾母细胞瘤的表型和遗传异质性需要来自患者肿瘤材料的多样化原代培养。早期研究从原发性肾母细胞瘤材料或小鼠异种移植物进行短期培养，但这些模型存活时间短，或难以处理。最近有团队建立了一些自发永生化的肾母细胞瘤细胞系，但这些细胞系仅代表罕见的、具有p53变异的特定亚型。类器官模型：肿瘤类器官模型能够模拟患者对药物的反应，所以类器官模型可用于个性化治疗的开发。最近有研究团队开发了包括肾母细胞瘤在内的儿科肾脏肿瘤的类器官模型。肾母细胞瘤类器官培养在很大程度上捕获了肿瘤组织的遗传和细胞异质性，包括多次传代中的母细胞、间质和上皮细胞。目前仍未能解决的缺陷在于，由于细胞异质性，不同的细胞可能喜好不同的培养条件，因此类器官模型相比于原始肿瘤，其中的主导亚型可能并不相同。人源异种移植动物模型（PDX）：PDX模型保持了患者原发肿瘤的遗传变异，可用于预测在组织中对化疗药物的反应，并保留了肾母细胞瘤芽基细胞和肾脏发育中肾帽状间充质（cap mesenchyme）的基因表达特征。总体而言，肾母细胞瘤患者源性异种移植物为临床前治疗研究提供了重要资源。PDX模型也有其限制，这些模型都建立在免疫缺陷小鼠中，因此无法用于测试大多癌症免疫疗法。细胞培养、器官模型和患者源性异种移植物作为互补的模型系统，在研究肾母细胞瘤的生物学和治疗方面发挥重要作用，结合使用这些方法可以实现对基因功能的深入了解，筛选新的治疗药物，并进行正式的临床前治疗研究。大约一半经历复发的患者会对治疗产生抗药性，并最终死亡。因此，理解肿瘤抗药性和复发背后的分子特征迫在眉睫。目前对疾病进行抗药性的研究主要着眼于肿瘤起源和组织学异质性、基因突变、以及基因的组合突变。肾母细胞瘤领域专家之间的全球国际合作已于2015年成立，名为HARMONICA。HARMONICA通过协调和合作促进了不同研究项目的协作，例如进行生物学研究和系统性综述，指导针对预后不良亚组的靶向治疗开发，以及制定国际治疗和监测共识指南。任务组的工作还包括协调定义肺转移的方法、优先考虑肾母细胞瘤临床前研究的治疗靶点，以及为复发性肾母细胞瘤的风险分层提供统一标准。肾母细胞瘤的研究是一个多方面、不断进展的领域。从肿瘤的基因学背景到治疗的挑战，从肿瘤发展的分子机制到抗药性的深入理解，这些研究为我们提供了宝贵的洞察，帮助我们更好地理解并应对这种儿童肾脏恶性肿瘤。未来，随着细胞培养、类器官模型和患者源性异种移植物等多种研究方法的结合运用，我们有望开发出更有效的治疗策略，为肾母细胞瘤患者带来新的希望。这一领域的进步不仅彰显了科学研究的力量，也体现了对儿童健康和福祉的深切关注。撰文
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排版 | Sheila 校对 | uu
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30年追踪儿童肾母细胞瘤生存者长期健康结果
*本文由深圳市拾玉儿童公益基金会“儿童肿瘤前沿”团队编译或约稿，文中图表均源引自文献原文。本文著作权归文章作者所有，欢迎个人转发分享，未经允许禁止转载，作者拥有所有法定权利，违者必究。如需转载，请留言或联系[email protected]。本文旨在分享儿童肿瘤科研前沿成果，不是治疗方案推荐。如需获得疾病治疗方案指导，请前往正规医院就诊。
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The modern study of Wilms tumour was prompted nearly 50 years ago, when Alfred Knudson proposed the 'two-hit' model of tumour development. Since then, the efforts of researchers worldwide have substantially expanded our knowledge of Wilms tumour biology, including major advances in genetics - from cloning the first Wilms tumour gene to high-throughput studies that have revealed the genetic landscape of this tumour. These discoveries improve understanding of the embryonal origin of Wilms tumour, familial occurrences and associated syndromic conditions. Many efforts have been made to find and clinically apply prognostic biomarkers to Wilms tumour, for which outcomes are generally favourable, but treatment of some affected individuals remains challenging. Challenges are also posed by the intratumoural heterogeneity of biomarkers. Furthermore, preclinical models of Wilms tumour, from cell lines to organoid cultures, have evolved. Despite these many achievements, much still remains to be discovered: further molecular understanding of relapse in Wilms tumour and of the multiple origins of bilateral Wilms tumour are two examples of areas under active investigation. International collaboration, especially when large tumour series are required to obtain robust data, will help to answer some of the remaining unresolved questions.
DOI: 10.1038/s41585-023-00824-0
学术经纬约 8 分钟