彌漫性腦干膠質瘤（DIPG）占兒童中樞神經系統腫瘤的10%～15%，盡管經過國內外學者幾十年的不斷努力，但這種疾病一經診斷其病死率仍為100%。由于腦干內布滿重要神經核團和纖維，周圍血管眾多，且腦干膠質瘤呈浸潤性生長，所以手術不能給患者帶來好處，往往可能加重神經廢損。越來越多的化學療法（化療）同樣被證實對提高DIPG的預后并無幫助，其中包括常規用于幕上膠質瘤的標準化療藥物替莫唑胺。目前國際認可的標準治療方案是傳統的放射治療，但治療效果也僅限于暫時緩解癥狀。最新的研究利用全基因測序將DIPG細分為3種分子亞型（H3-K27M、silent、MYCN），使人們在認識該疾病上又有了更進一步提高。
引用本文： 任艷明, 肖安琪, 楊翔, 劉曉薇, 張躍康. 彌漫性腦干膠質瘤研究現狀. 華西醫學, 2016, 31(4): 775-779. doi: 10.7507/1002-0179.201600212 復制
彌漫性腦干膠質瘤（DIPG）是常見于兒童的惡性腫瘤，雖然它只占兒童神經系統腫瘤的10%～15%，但卻是預后最差的一種[1]。兒童發病高峰期在4～10歲，中位發病年齡為6歲[2]；腫瘤無進展中位生存時間為5～6個月，在治療的前提下，中位生存時間不超過12個月，超過90%的患者在診斷后2年內死亡[3]。近年來，隨著基因測序工具在DIPG的應用，該疾病特有的基因突變逐漸被闡明。本文將從臨床特點、治療、動物模型及基礎研究對DIPG進行一個全面的綜述。
1 臨床特點
1.1 腦干膠質瘤分類
根據MRI特征可將腦干膠質瘤分為：DIPG（Ⅰ型）、局灶性腦干膠質瘤（Ⅱ型）、外生性腦干膠質瘤（Ⅲ型）、頸延髓膠質瘤（Ⅳ型）[1, 4]。后3種類型占所有腦干膠質瘤的15%～20%[4]，邊界都較清楚，與周圍腦組織無明顯浸潤。DIPG占所有腦干膠質瘤的75%～80%[1]，其好發于橋腦，無手術指征及腫瘤呈彌散性、侵襲性生長等特點都成為患者最主要的死亡原因[5]。
1.2 臨床表現
DIPG患者的癥狀通常根據腫瘤侵襲部位的不同而有所差異。超過一半的患者出現典型的三聯征，即顱神經損害（復視和面部不對稱），錐體束征（腱反射亢進，巴式征陽性，肌力下降），小腦癥狀（共濟失調，辨距障礙）[6]。外展神經麻痹是最常見的首發臨床癥狀，兒童出現該癥狀高度預示著DIPG的可能。雖然腫瘤壓迫第四腦室及中腦導水管，但顱內壓增高并不常發生，只有＜10%的患者腫瘤會向后延伸引起梗阻性腦積水[6]。且DIPG幾乎不發生遠處轉移，但可以沿白質纖維轉移到小腦或丘腦[7]。
1.3 診斷
根據患者的臨床特征及典型的MRI表現即可診斷DIPG。DIPG在MRI上表現為橋腦或者延髓腹側的彌漫性浸潤性的增大，范圍超過橋腦的50%，邊界模糊，T1低信號，T2高信號，通常無增強，囊性變和鈣化罕見[6]。傳統觀點認為典型的MRI特征足以代替活體組織檢查（活檢）診斷DIPG，且活檢會給患者增加不必要的風險，對診斷和預后也無實質意義[8]。上述原因使得MRI成為美國DIPG的診斷標準。供研究使用的標本主要來源于患者家屬同意的尸檢。但法國在2003年后活檢一直被例行實施，因為非典型及典型的DIPG評估需要活檢結果，并且活檢也是建立在這種疾病的小發病率及高診斷率基礎上的[9]。這種活檢手術的成功也可獲得可用的DIPG腫瘤標本，可提供更多的生物、分子及基因等信息，可以使我們對DIPG生物學特性有更好的理解。2011年法國巴黎召開的兒童神經外科大會上同樣支持在不加重神經廢損的基礎上取部分腫瘤組織，以便于基礎研究[10]。在我國，因為傳統觀念的阻礙，尸檢很難實施，標本主要來源也是手術活檢，但手術的效果與患者的期望及經濟付出不呈正比，所以標本的獲得也不容樂觀。我國人口基數大，如果加大宣傳，以及建立相應的補償機制，相信我們在DIPG的研究必將走在世界的前列，為該疾病的治療提供最可靠的理論依據。
2 治療
2.1 放射治療（放療）
對于DIPG的標準治療仍是常規分割放療，總劑量為54～60 Gy，分割時間超過6周[2]。這種治療能夠短暫緩解大約70%患者的神經廢損癥狀，但是對于全面提高生存時間作用卻很小，治療后平均的無進展生存時間為5.8個月，相比于未接受放療的5個月無明顯差異[11]。為了改善DIPG兒童的生存質量，Janssens等[12]應用低分割放療（限制放射劑量為3 Gy/d，持續3周），縮短了住院時間，大大減少了放射毒性，但與常規分割放療的整體生存時間并無明顯差異。
2.2 化療
兒童DIPG的化療已有30多年的歷史，但至今仍無一種化療藥物證實對兒童DIPG有確切療效。在2006年，Hargrave等[2]回顧了29個在1984年－2005年的臨床試驗，在2012年，Jansen等[3]回顧了另外26個在2005年－2011年完成的試驗，沒有一項研究證明化療提高了DIPG患兒的無進展生存時間或整體存活時間。有學者將用于幕上高級別膠質瘤的標準化療藥物替莫唑胺應用于放療后的DIPG患者，研究顯示其對DIPG患者的預后無任何幫助，并且相對于單純給予放療而言還加重了患者的化療毒性反應[13-14]。動物模型的研究顯示，，將WEE 1 抑制劑MK-1775（放療增敏劑）與放療相結合，延長了大鼠的生存時間[15-16]，這為進一步臨床試驗提供了一定思路。值得注意的是，上述實驗大多是細胞毒性藥物，靶向治療藥物卻很少，這也可能成為未來發展的趨勢。
2.3 給藥途徑
增強對流輸送（CED）是一種治療腦膠質瘤局部給藥的新方法，常應用于DIPG動物及臨床試驗，它通過立體定向下將1根或多根植入瘤內或瘤腔周圍腦組織的微導管持續正壓微量灌注給藥。CED不但可以繞過血腦屏障，而且是依賴壓力梯度，不受藥物相對分子質量和極性的限制，使藥物在病變部位廣泛而均一分布，增加了局部藥物濃度，作用時間更長[17]。大鼠的動物實驗表明，CED應用于腦干膠質瘤的化療是安全可行的[18]。Lonser等[19]進行的臨床試驗包括2例腦干病變患者，結果表明在MRI實時監測引導下應用CED于患者也是可行的。Luther等[20]使用CED將碘124結合抗膠質瘤單克隆抗體8H9應用于DIPG的大鼠動物模型上，取得了一定療效，為下一步臨床試驗奠定了基礎。
3 動物模型
2010年以前，在假設幕上與幕下膠質瘤擁有相同分子生物學特性的基礎上，研究者利用幕上膠質瘤細胞系建立DIPG動物模型進行臨床前期相關研究。例如Thomale等[21]運用模型探索局部加強運載系統，克服血腦屏障對化療藥物阻礙的方法；Yang等[22]用于評估基因治療的療效等。這些模型在一定程度上推動了腦干膠質瘤研究的進步，然而人們在臨床與基礎方面的研究發現，腦干膠質瘤與幕上膠質瘤生物學特性存在一定的差異性，這對腦干膠質瘤相關臨床前期研究造成偏倚。
2010年后，Hashizume等[23]首次用兒童DIPG細胞植入裸鼠橋腦，因活檢獲取的標本是世界衛生組織Ⅱ級膠質瘤，為保證腫瘤細胞具有穩定增殖能力，研究人員利用逆轉錄病毒載體將人端粒酶和逆轉錄酶導入SF7761細胞，成功建模，但基因重組增加細胞內基因的不穩定性。Becher等[24]和Barton等[25]根據DIPG的可能發病機制，利用轉基因鼠誘導法建模，排除植入方法出現的同種異體和異種免疫排斥現象，避免腫瘤細胞在培養基內培養而出現的生物學特性改變，避開其他發病因素影響，減少實驗偏倚，問題是：第一，以病毒為載體介導的基因重組，會出現基因整合和表達不穩定；第二，大多數起源與表達nestin陽性的原始細胞，這種細胞在腦干背側導水管、第四腦室，而大多數人DIPG被認為起源于腦干腹側。即便如此，DIPG轉基因小鼠模型和DIP G異種移植小鼠模型對DIPG起著指導臨床試驗的意義，理想狀態下，藥物在兩種模型中均有效，才可以進入臨床試驗。
4 基礎研究
4.1 DIPG與幕上膠質瘤有不同的生物學特性
在過去的30年里，國內外學者都是基于DIPG與成人幕上高級別膠質瘤擁有相同的生物學特性進行的基礎及臨床試驗，但越來越多的研究表明這個觀點是錯誤的[26]。
隨著基因工具的不斷普及，DIPG基因全景圖逐步被揭開。多個基礎研究提示DIPG相比于成人高級別膠質瘤及非DIPG的兒童高級別膠質瘤都有明顯差異。Schroeder等[27]回顧了2012年之前的基礎實驗，關于DIPG在基因改變與兒童非DIPG高級別膠質瘤及成人高級別膠質瘤的不同。比如：Paugh等[28]完成了最大的DIPG尸檢研究（n=43），他們發現DIPG中1q、2q、8q、9q的擴增及16q、17p、20p的丟失比另兩種高級別膠質瘤更容易，而7號染色體的擴增和4q的丟失分別在成人高級別膠質瘤和兒童非彌散性腦干膠質瘤中更常見。另外，表皮生長因子受體擴增是成人高級別膠質瘤最常見的擴增基因之一，但在DIPG的尸檢樣本中卻是罕見的。
4.2 組蛋白突變
Wu等[29]利用基因工程，對57例DIPG和70例非腦干高級別膠質瘤標本進行了分析，他們發現組蛋白H3基因（H3F3A和HIST1H3B）突變翻譯p.Lys27Met（H3F3A和HISTiH3B分別發生點突變，腺嘌呤A突變為胸腺嘧啶T，使它們所翻譯的蛋白質上27位的賴氨酸K 被蛋氨酸M取代）幾乎只見于兒童DIPG及兒童中線結構（丘腦和小腦）的高級別膠質瘤；在兒童大腦皮質的高級別膠質瘤則常見組蛋白H3突變翻譯p.Gly34Arg或p.Gly34Val。然而在成人高級別膠質瘤中這種組蛋白突變卻很罕見。所有試驗均提示這些差異可能是他們治療上存在效果不同的原因。
4.3 ACVR1基因突變
其他DIPG已經知道的突變有：75%的樣品中有p53突變，15%的樣品中有PIK3CA突變，10%的樣品中有血小板衍生生長因子受體A（PDGFRA）突變[30-32]。多篇文獻報道DIPG經常發生ACVR1基因突變[29, 33-34]，ACVR1編碼骨形態發生蛋白（BMP）信號通路中的激活素A受體（ALK2 receptor）[35]，BMP是轉化生長因子β超家族中最大的亞家族。Smad蛋白是細胞內介導BMP信號通路中重要的下游信號分子。該通路在調節哺乳動物的生長，細胞的增殖和分化等方面有很廣泛的生物學功能[36]。在ACVR1突變的DIPG患者中，SMAD1和SMAD5（SMAD1/5）的磷酸化水平較高，這是BMP信號通路下游分子激活的標志。雖然各種證據均提示ACVR1突變是DIPG發病的啟動因素，但進一步的研究表明它可能只是為其他關鍵突變提供條件，而非主要啟動因素[29]。
4.4 Hedgehog信號通路在DIPG中的研究
Hedgehog信號通路在腫瘤的發展、增殖中的作用已逐漸被認識，在中樞系統腫瘤中，率先發現與此通路有關的是髓母細胞瘤[37]。為探索Hedghog信號在DIPG中的存在，Monje等[38]利用死亡后DIPG患者的腫瘤組織建立了細胞系和動物模型，并且發現Hedgehog信號通路在DIPG腫瘤細胞及橋腦前體細胞（PPC）的高表達，證實了Hedgehog信號通路的異常與DIPG自我更新能力的提高以及橋腦腹側肥大的密切聯系。另外，Puget等[30]在動物模型中發現Hedgehog信號通路的相關基因如PTCH1、GLIS1、GJA1、SLC1A6、KCND2、PENK、GAD1都有上調，這與Monje等[38]所得到的結論是一致的。
4.5 DIPG分子亞型的發現
最新的研究中，Buczkowicz等[34]的研究表明80%的DIPG存在組蛋白H3.3或H3.1的p.Lys27Met突變。他們利用全基因測序，分析了25例DIPG患者標本，提出可將DIPG分為3個分子亞型（H3-K27M、silent、MYCN）。
MYCN亞型并無經常發生突變的基因，但它有易高甲基化，多為高級別膠質瘤的組織學特征。MYCN基因是myc基因家族的重要成員之一，與c-myc保持高度同源性，在調節細胞生長、分化及惡性轉移中發揮作用。MYCN亞型中過度表達的基因有FAP、HRSP12、DYX2。這種亞型的DIPG高度擴增MYCN和ID2，提示可能在靶向治療MYCN或ID2中獲益。Silent亞型突變較其他兩種亞型少，所有的低級別星形細胞膠質瘤幾乎都來自這個亞型，但其總體生存時間與其他兩組無明顯差異，發病年齡偏小。此亞型被發現存在Wnt通路基因的過度表達，同時發現MDM2、MSMP、ADAM33也過度表達。3種亞型中H3-K27M亞型最常見，其存在組蛋白H3.3或H3.1的p.lys27Met突變。組蛋白是DNA的支持物，還在基因組印記和基因表達調節等多方面發揮重要的作用。組蛋白H3的N端賴氨酸修飾最為多樣和重要，K27（代表27位賴氨酸）是甲基化和乙酰化的修飾位點。H3K27甲基化是一種抑制效應，它與該位點乙酰化具有拮抗效應[39]，只有去甲基化同時乙酰化才可實現基因激活[40]。因此，該位點的突變使得這個亞型擁有高度不穩定的基因組，常見端粒的選擇性延長，這是引發下一步癌基因激活的重要分子事件。另外，PVT1、MYC、PDGFRA的擴增和放大及TP53突變在這個亞型也很常見。鑒于這種亞型的復雜性，如果靶向治療有效，也需要多種方式及藥物的聯合治療。
5 總結及展望
在借鑒脊索瘤研究的成功經驗后，國內外學者為DIPG的研究提出了一條較為確切的路線圖：獲取標本，發現相關突變及靶向治療位點，整合數據，臨床前期及臨床試驗[41]。因DIPG標本極難獲得，故單個機構的研究很難推動該疾病的進步，國際DIPG協作組織因此于2011年成立，它搜集來自全世界的DIPG患者信息，并資助有能力的研究機構，其目的在于通過廣泛的合作，進一步認識DIPG生物學特性，從而找到更好的治療方法。
隨著我們對DIPG研究的不懈努力，越來越多的突變位點已被發現，如經常發生于組蛋白H3.1或H3.3的p.Lys27Met突變。但在改善患者預后上仍未出現新的、有效的治療方式。所以加強國際合作，繼續研究DIPG復雜且獨特的生物學特性，不斷提高臨床前期動物模型顯得非常重要，相信在不遠的將來一定會攻克DIPG。
彌漫性腦干膠質瘤（DIPG）是常見于兒童的惡性腫瘤，雖然它只占兒童神經系統腫瘤的10%～15%，但卻是預后最差的一種[1]。兒童發病高峰期在4～10歲，中位發病年齡為6歲[2]；腫瘤無進展中位生存時間為5～6個月，在治療的前提下，中位生存時間不超過12個月，超過90%的患者在診斷后2年內死亡[3]。近年來，隨著基因測序工具在DIPG的應用，該疾病特有的基因突變逐漸被闡明。本文將從臨床特點、治療、動物模型及基礎研究對DIPG進行一個全面的綜述。
1 臨床特點
1.1 腦干膠質瘤分類
根據MRI特征可將腦干膠質瘤分為：DIPG（Ⅰ型）、局灶性腦干膠質瘤（Ⅱ型）、外生性腦干膠質瘤（Ⅲ型）、頸延髓膠質瘤（Ⅳ型）[1, 4]。后3種類型占所有腦干膠質瘤的15%～20%[4]，邊界都較清楚，與周圍腦組織無明顯浸潤。DIPG占所有腦干膠質瘤的75%～80%[1]，其好發于橋腦，無手術指征及腫瘤呈彌散性、侵襲性生長等特點都成為患者最主要的死亡原因[5]。
1.2 臨床表現
DIPG患者的癥狀通常根據腫瘤侵襲部位的不同而有所差異。超過一半的患者出現典型的三聯征，即顱神經損害（復視和面部不對稱），錐體束征（腱反射亢進，巴式征陽性，肌力下降），小腦癥狀（共濟失調，辨距障礙）[6]。外展神經麻痹是最常見的首發臨床癥狀，兒童出現該癥狀高度預示著DIPG的可能。雖然腫瘤壓迫第四腦室及中腦導水管，但顱內壓增高并不常發生，只有＜10%的患者腫瘤會向后延伸引起梗阻性腦積水[6]。且DIPG幾乎不發生遠處轉移，但可以沿白質纖維轉移到小腦或丘腦[7]。
1.3 診斷
根據患者的臨床特征及典型的MRI表現即可診斷DIPG。DIPG在MRI上表現為橋腦或者延髓腹側的彌漫性浸潤性的增大，范圍超過橋腦的50%，邊界模糊，T1低信號，T2高信號，通常無增強，囊性變和鈣化罕見[6]。傳統觀點認為典型的MRI特征足以代替活體組織檢查（活檢）診斷DIPG，且活檢會給患者增加不必要的風險，對診斷和預后也無實質意義[8]。上述原因使得MRI成為美國DIPG的診斷標準。供研究使用的標本主要來源于患者家屬同意的尸檢。但法國在2003年后活檢一直被例行實施，因為非典型及典型的DIPG評估需要活檢結果，并且活檢也是建立在這種疾病的小發病率及高診斷率基礎上的[9]。這種活檢手術的成功也可獲得可用的DIPG腫瘤標本，可提供更多的生物、分子及基因等信息，可以使我們對DIPG生物學特性有更好的理解。2011年法國巴黎召開的兒童神經外科大會上同樣支持在不加重神經廢損的基礎上取部分腫瘤組織，以便于基礎研究[10]。在我國，因為傳統觀念的阻礙，尸檢很難實施，標本主要來源也是手術活檢，但手術的效果與患者的期望及經濟付出不呈正比，所以標本的獲得也不容樂觀。我國人口基數大，如果加大宣傳，以及建立相應的補償機制，相信我們在DIPG的研究必將走在世界的前列，為該疾病的治療提供最可靠的理論依據。
2 治療
2.1 放射治療（放療）
對于DIPG的標準治療仍是常規分割放療，總劑量為54～60 Gy，分割時間超過6周[2]。這種治療能夠短暫緩解大約70%患者的神經廢損癥狀，但是對于全面提高生存時間作用卻很小，治療后平均的無進展生存時間為5.8個月，相比于未接受放療的5個月無明顯差異[11]。為了改善DIPG兒童的生存質量，Janssens等[12]應用低分割放療（限制放射劑量為3 Gy/d，持續3周），縮短了住院時間，大大減少了放射毒性，但與常規分割放療的整體生存時間并無明顯差異。
2.2 化療
兒童DIPG的化療已有30多年的歷史，但至今仍無一種化療藥物證實對兒童DIPG有確切療效。在2006年，Hargrave等[2]回顧了29個在1984年－2005年的臨床試驗，在2012年，Jansen等[3]回顧了另外26個在2005年－2011年完成的試驗，沒有一項研究證明化療提高了DIPG患兒的無進展生存時間或整體存活時間。有學者將用于幕上高級別膠質瘤的標準化療藥物替莫唑胺應用于放療后的DIPG患者，研究顯示其對DIPG患者的預后無任何幫助，并且相對于單純給予放療而言還加重了患者的化療毒性反應[13-14]。動物模型的研究顯示，，將WEE 1 抑制劑MK-1775（放療增敏劑）與放療相結合，延長了大鼠的生存時間[15-16]，這為進一步臨床試驗提供了一定思路。值得注意的是，上述實驗大多是細胞毒性藥物，靶向治療藥物卻很少，這也可能成為未來發展的趨勢。
2.3 給藥途徑
增強對流輸送（CED）是一種治療腦膠質瘤局部給藥的新方法，常應用于DIPG動物及臨床試驗，它通過立體定向下將1根或多根植入瘤內或瘤腔周圍腦組織的微導管持續正壓微量灌注給藥。CED不但可以繞過血腦屏障，而且是依賴壓力梯度，不受藥物相對分子質量和極性的限制，使藥物在病變部位廣泛而均一分布，增加了局部藥物濃度，作用時間更長[17]。大鼠的動物實驗表明，CED應用于腦干膠質瘤的化療是安全可行的[18]。Lonser等[19]進行的臨床試驗包括2例腦干病變患者，結果表明在MRI實時監測引導下應用CED于患者也是可行的。Luther等[20]使用CED將碘124結合抗膠質瘤單克隆抗體8H9應用于DIPG的大鼠動物模型上，取得了一定療效，為下一步臨床試驗奠定了基礎。
3 動物模型
2010年以前，在假設幕上與幕下膠質瘤擁有相同分子生物學特性的基礎上，研究者利用幕上膠質瘤細胞系建立DIPG動物模型進行臨床前期相關研究。例如Thomale等[21]運用模型探索局部加強運載系統，克服血腦屏障對化療藥物阻礙的方法；Yang等[22]用于評估基因治療的療效等。這些模型在一定程度上推動了腦干膠質瘤研究的進步，然而人們在臨床與基礎方面的研究發現，腦干膠質瘤與幕上膠質瘤生物學特性存在一定的差異性，這對腦干膠質瘤相關臨床前期研究造成偏倚。
2010年后，Hashizume等[23]首次用兒童DIPG細胞植入裸鼠橋腦，因活檢獲取的標本是世界衛生組織Ⅱ級膠質瘤，為保證腫瘤細胞具有穩定增殖能力，研究人員利用逆轉錄病毒載體將人端粒酶和逆轉錄酶導入SF7761細胞，成功建模，但基因重組增加細胞內基因的不穩定性。Becher等[24]和Barton等[25]根據DIPG的可能發病機制，利用轉基因鼠誘導法建模，排除植入方法出現的同種異體和異種免疫排斥現象，避免腫瘤細胞在培養基內培養而出現的生物學特性改變，避開其他發病因素影響，減少實驗偏倚，問題是：第一，以病毒為載體介導的基因重組，會出現基因整合和表達不穩定；第二，大多數起源與表達nestin陽性的原始細胞，這種細胞在腦干背側導水管、第四腦室，而大多數人DIPG被認為起源于腦干腹側。即便如此，DIPG轉基因小鼠模型和DIP G異種移植小鼠模型對DIPG起著指導臨床試驗的意義，理想狀態下，藥物在兩種模型中均有效，才可以進入臨床試驗。
4 基礎研究
4.1 DIPG與幕上膠質瘤有不同的生物學特性
在過去的30年里，國內外學者都是基于DIPG與成人幕上高級別膠質瘤擁有相同的生物學特性進行的基礎及臨床試驗，但越來越多的研究表明這個觀點是錯誤的[26]。
隨著基因工具的不斷普及，DIPG基因全景圖逐步被揭開。多個基礎研究提示DIPG相比于成人高級別膠質瘤及非DIPG的兒童高級別膠質瘤都有明顯差異。Schroeder等[27]回顧了2012年之前的基礎實驗，關于DIPG在基因改變與兒童非DIPG高級別膠質瘤及成人高級別膠質瘤的不同。比如：Paugh等[28]完成了最大的DIPG尸檢研究（n=43），他們發現DIPG中1q、2q、8q、9q的擴增及16q、17p、20p的丟失比另兩種高級別膠質瘤更容易，而7號染色體的擴增和4q的丟失分別在成人高級別膠質瘤和兒童非彌散性腦干膠質瘤中更常見。另外，表皮生長因子受體擴增是成人高級別膠質瘤最常見的擴增基因之一，但在DIPG的尸檢樣本中卻是罕見的。
4.2 組蛋白突變
Wu等[29]利用基因工程，對57例DIPG和70例非腦干高級別膠質瘤標本進行了分析，他們發現組蛋白H3基因（H3F3A和HIST1H3B）突變翻譯p.Lys27Met（H3F3A和HISTiH3B分別發生點突變，腺嘌呤A突變為胸腺嘧啶T，使它們所翻譯的蛋白質上27位的賴氨酸K 被蛋氨酸M取代）幾乎只見于兒童DIPG及兒童中線結構（丘腦和小腦）的高級別膠質瘤；在兒童大腦皮質的高級別膠質瘤則常見組蛋白H3突變翻譯p.Gly34Arg或p.Gly34Val。然而在成人高級別膠質瘤中這種組蛋白突變卻很罕見。所有試驗均提示這些差異可能是他們治療上存在效果不同的原因。
4.3 ACVR1基因突變
其他DIPG已經知道的突變有：75%的樣品中有p53突變，15%的樣品中有PIK3CA突變，10%的樣品中有血小板衍生生長因子受體A（PDGFRA）突變[30-32]。多篇文獻報道DIPG經常發生ACVR1基因突變[29, 33-34]，ACVR1編碼骨形態發生蛋白（BMP）信號通路中的激活素A受體（ALK2 receptor）[35]，BMP是轉化生長因子β超家族中最大的亞家族。Smad蛋白是細胞內介導BMP信號通路中重要的下游信號分子。該通路在調節哺乳動物的生長，細胞的增殖和分化等方面有很廣泛的生物學功能[36]。在ACVR1突變的DIPG患者中，SMAD1和SMAD5（SMAD1/5）的磷酸化水平較高，這是BMP信號通路下游分子激活的標志。雖然各種證據均提示ACVR1突變是DIPG發病的啟動因素，但進一步的研究表明它可能只是為其他關鍵突變提供條件，而非主要啟動因素[29]。
4.4 Hedgehog信號通路在DIPG中的研究
Hedgehog信號通路在腫瘤的發展、增殖中的作用已逐漸被認識，在中樞系統腫瘤中，率先發現與此通路有關的是髓母細胞瘤[37]。為探索Hedghog信號在DIPG中的存在，Monje等[38]利用死亡后DIPG患者的腫瘤組織建立了細胞系和動物模型，并且發現Hedgehog信號通路在DIPG腫瘤細胞及橋腦前體細胞（PPC）的高表達，證實了Hedgehog信號通路的異常與DIPG自我更新能力的提高以及橋腦腹側肥大的密切聯系。另外，Puget等[30]在動物模型中發現Hedgehog信號通路的相關基因如PTCH1、GLIS1、GJA1、SLC1A6、KCND2、PENK、GAD1都有上調，這與Monje等[38]所得到的結論是一致的。
4.5 DIPG分子亞型的發現
最新的研究中，Buczkowicz等[34]的研究表明80%的DIPG存在組蛋白H3.3或H3.1的p.Lys27Met突變。他們利用全基因測序，分析了25例DIPG患者標本，提出可將DIPG分為3個分子亞型（H3-K27M、silent、MYCN）。
MYCN亞型并無經常發生突變的基因，但它有易高甲基化，多為高級別膠質瘤的組織學特征。MYCN基因是myc基因家族的重要成員之一，與c-myc保持高度同源性，在調節細胞生長、分化及惡性轉移中發揮作用。MYCN亞型中過度表達的基因有FAP、HRSP12、DYX2。這種亞型的DIPG高度擴增MYCN和ID2，提示可能在靶向治療MYCN或ID2中獲益。Silent亞型突變較其他兩種亞型少，所有的低級別星形細胞膠質瘤幾乎都來自這個亞型，但其總體生存時間與其他兩組無明顯差異，發病年齡偏小。此亞型被發現存在Wnt通路基因的過度表達，同時發現MDM2、MSMP、ADAM33也過度表達。3種亞型中H3-K27M亞型最常見，其存在組蛋白H3.3或H3.1的p.lys27Met突變。組蛋白是DNA的支持物，還在基因組印記和基因表達調節等多方面發揮重要的作用。組蛋白H3的N端賴氨酸修飾最為多樣和重要，K27（代表27位賴氨酸）是甲基化和乙酰化的修飾位點。H3K27甲基化是一種抑制效應，它與該位點乙酰化具有拮抗效應[39]，只有去甲基化同時乙酰化才可實現基因激活[40]。因此，該位點的突變使得這個亞型擁有高度不穩定的基因組，常見端粒的選擇性延長，這是引發下一步癌基因激活的重要分子事件。另外，PVT1、MYC、PDGFRA的擴增和放大及TP53突變在這個亞型也很常見。鑒于這種亞型的復雜性，如果靶向治療有效，也需要多種方式及藥物的聯合治療。
5 總結及展望
在借鑒脊索瘤研究的成功經驗后，國內外學者為DIPG的研究提出了一條較為確切的路線圖：獲取標本，發現相關突變及靶向治療位點，整合數據，臨床前期及臨床試驗[41]。因DIPG標本極難獲得，故單個機構的研究很難推動該疾病的進步，國際DIPG協作組織因此于2011年成立，它搜集來自全世界的DIPG患者信息，并資助有能力的研究機構，其目的在于通過廣泛的合作，進一步認識DIPG生物學特性，從而找到更好的治療方法。
隨著我們對DIPG研究的不懈努力，越來越多的突變位點已被發現，如經常發生于組蛋白H3.1或H3.3的p.Lys27Met突變。但在改善患者預后上仍未出現新的、有效的治療方式。所以加強國際合作，繼續研究DIPG復雜且獨特的生物學特性，不斷提高臨床前期動物模型顯得非常重要，相信在不遠的將來一定會攻克DIPG。