髓母细胞瘤（Medulloblastoma，MB）是一种小脑恶性胚胎性肿瘤，绝大多数为散发病例，仅少数家族性病例与SUFU、PTCH1、TP53和APC的胚系突变相关，上述突变主要驱动WNT和SHH分子亚型髓母细胞瘤的发生，家族性非WNT/非SHH髓母细胞瘤目前仍缺乏充分研究，相关遗传学认知十分有限。本研究纳入了两名罹患非WNT/非SHH髓母细胞瘤的同胞姐弟（11 岁男性、16 岁女性），对其肿瘤样本（MB1-T、MB2-T）、外周血样本（MB2-PB、两名父母的外周血样本）开展全外显子组测序（whole exome sequencing，WES），分析其体细胞/胚系变异，筛查标准排除了内含子/同义单核苷酸变异（single nucleotide variants，SNVs）和常见等位基因。测序结果显示，MB2存在体细胞17号染色体长臂获得（该变异为预后标志物）和两种有害NF1突变（p.G2785V、p.N2788Y），上述变异均未在MB1中检出；胚系分析发现了KYAT3、SPATA31A6和CBWD6的罕见变异，其中KYAT3可能在代谢重编程中发挥作用，SPATA31A6可能参与基因组不稳定调控，研究未检出已知的髓母细胞瘤易感综合征或相关突变。这是全球首篇关于家族性非WNT/非SHH髓母细胞瘤的报道，研究发现了全新的体细胞（NF1）和胚系（KYAT3、SPATA31A6）变异，提示该亚型髓母细胞瘤存在尚未被探明的致癌机制，上述发现凸显了进一步开展研究以阐明非WNT/非SHH髓母细胞瘤的驱动因素、开发对应靶向治疗方案的必要性，同时也证明全外显子组测序在揭示罕见家族性髓母细胞瘤的遗传学基础方面具有关键作用。
背 景
髓母细胞瘤（MBs）是儿童最常见的中枢神经系统（CNS）恶性肿瘤，具有瘤内异质性极高、生物学行为侵袭性强、整体预后较差的特征。结合最新的分子研究成果，髓母细胞瘤被划分为四个亚型：WNT激活型、SHH激活TP53野生型、SHH激活TP53突变型以及非WNT/非SHH型。除此之外，非WNT/非SHH这一类别本身就包含一系列临床和生物学异质性极强的疾病，过往该类别被细分为第 3 组和第 4 组，二者的预后表现和潜在生物学特征存在显著差异。分子谱分析技术的进步，尤其是DNA甲基化分析技术的发展，表明上述组别还可被进一步分层为至少 8 种不同的亚型，每一种亚型都具备独特的潜在遗传驱动因素和临床结局。但髓母细胞瘤遗传发病机制的相关研究目前仍存在大量空白，一项纳入 1022 例髓母细胞瘤患者的大型队列研究确定APC、BRCA2、PALB2、PTCH1、SUFU和TP53为髓母细胞瘤的易感基因，据估计这些基因的胚系突变仅占所有髓母细胞瘤病例的 6%，说明绝大多数髓母细胞瘤的驱动因素仍未探明。绝大多数髓母细胞瘤为散发性发病，仅少数病例与特定遗传易感综合征相关，包括Gorlin综合征（SUFU和PTCH1突变）、家族性腺瘤性息肉病（FAP）综合征（APC突变）以及李-佛美尼综合征（TP53突变）。除上述经典综合征外，近年研究还发现了ELP1等新型易感基因，目前ELP1已被证实是SHH激活型髓母细胞瘤的重要致病诱因，凸显出髓母细胞瘤遗传风险因素的相关研究仍在不断拓展。值得注意的是，上述绝大多数遗传变异都参与了SHH和WNT亚型髓母细胞瘤的分子发病过程，与非WNT/非SHH亚型髓母细胞瘤无关，这与非WNT/非SHH亚型髓母细胞瘤多携带罕见个体遗传变异的共识相符。本研究报告了一对同胞兄妹（各一名不同性别子女）的 2 例髓母细胞瘤病例，两名患者均未发现符合上述遗传易感综合征诊断的相关证据。病理和免疫组化分析证实，两例病例均属于非WNT/非SHH亚型，组织学分类为经典型。研究对两例病例均开展了全外显子组测序（WES），识别出了多个可能驱动髓母细胞瘤发生的潜在基因组特征，随后本研究将上述病例与既往报道的家族性髓母细胞瘤病例进行了对比。据研究人员所知，这是文献中首篇详细披露遗传测序结果的家族性非WNT/非SHH亚型髓母细胞瘤报道。
研究方法
DNA提取和文库构建
从患者父母、MB-2患者的外周血，以及MB-1和MB-2的肿瘤组织中提取基因组DNA，按照制造商操作说明捕获人类基因组DNA样本。随后将这些文库在测序平台上测序。
全外显子组测序分析流程
原始数据以fastq格式汇总，为获得可用于后续分析的高质量读长，采用fastp（版本：0.20.0）对原始读长进行预处理，MB2-T、MB1-T、MB2-PB、父本外周血（F-PB）、母本外周血（M-PB）样本的测序深度分别为 267×、271×、267×、451× 和 284×。采用GATK（v4.1.9.0）进行碱基质量值重校正，以及单核苷酸多态性（SNP）和插入/缺失（INDEL）重比对，单核苷酸多态性与插入/缺失的识别过程参考了Refseq、千人基因组数据库、癌症体细胞突变目录（COSMIC）、在线人类孟德尔遗传数据库（OMIM）等多个注释数据库，并使用ANNOVAR完成注释。采用MuTect（v2.0）软件识别体细胞单核苷酸变异/插入缺失位点，使用ANNOVAR软件进行注释。拷贝数变异（CNV）分析采用CNVkit软件开展，以人类基因组GRCh37.p13作为参考序列，使用Control-FREEC（v11.3）软件以默认参数检测肿瘤-正常配对样本的体细胞拷贝数变异，采用Lumpy（v0.2.13）软件检测肿瘤-正常配对样本的体细胞结构变异（SV），检出的基因组变异信息采用Circos图进行可视化展示。
病例介绍
首例患者（MB1）为 11 岁男性，有半年头痛史，CT扫描显示小脑幕区存在一处稍高密度病灶，后续磁共振成像显示第四脑室有一枚 34×32 mm的肿块，伴梗阻性脑积水（图1）。手术尽可能完整切除肿瘤，术后病理/免疫组化染色检查确诊为髓母细胞瘤，组织学亚型为经典型，分子分型为非WNT/非SHH亚型，免疫组化结果见表1。患者确诊时接受全脊髓磁共振成像检查，未发现异常信号，但脑脊液液基细胞学检查可见红细胞、淋巴细胞/单核细胞，以及胞体大而圆、细胞核大且呈圆形/类圆形/不规则形的异常细胞团，提示髓母细胞瘤细胞存在脑脊液转移可能。患者术后病情迅速恶化，出现广泛转移，无法耐受强化疗，术后 6 个月因脊髓多发转移死亡。
▲图1 两例髓母细胞瘤的磁共振成像和组织学代表性图像
▲表1 两例MBs的临床表现
第二例患者（MB2）为 16 岁女性，是首例患者的姐姐。首例患者发病 2 年后，该患者因出现 2 次头痛呕吐症状接受磁共振成像检查，结果显示鞍上区和第四脑室均存在病灶，伴梗阻性脑积水和间质性脑水肿，提示可能为异位生殖细胞瘤或髓母细胞瘤（图1）。经我院诊疗团队讨论后，行手术切除第四脑室病灶以明确病理诊断、缓解脑积水症状，术后病理诊断为非WNT/非SHH型髓母细胞瘤，组织学亚型为经典型，免疫组化结果见表1。患者接受第一程标准化疗后出现严重感染，甚至引发感染性休克，因此多学科团队结合当时患者病情的个体化评估结果，决定给予放疗联合贝伐珠单抗的治疗方案。
两名同胞患者的一级、二级亲属均无恶性肿瘤家族史或遗传性疾病史。由于家族性非WNT/非SHH亚型髓母细胞瘤极为罕见，建议患者接受全外显子组测序以明确潜在的致癌驱动因素。在获得两名患者的书面知情同意后，送检首例患者的肿瘤样本（MB1-T）、第二例患者的肿瘤样本和外周血样本（MB2-T、MB2-PB）以及父母的外周血样本（F-PB、M-PB）开展全外显子组测序，按照通用流程进行分析和遗传变异筛查。
首先将父母双方外周血样本的拷贝数变异图谱与人类参考基因组GRCh37.p13进行比对，未发现异常，提示该家族不存在胚系致病性拷贝数变异。由于无法获得患者MB1的配对胚系对照（如外周血），无法开展体细胞拷贝数改变分析以区分体细胞事件和遗传性胚系拷贝数变异。尽管如此，仍将MB1肿瘤的全外显子组测序数据与人类参考基因组进行了初步比对（图2A），该分析发现了多处染色体失衡，包括1号染色体长臂和7号染色体长臂获得，以及3号染色体长臂和10号染色体长臂缺失（图2B）。
▲图2 MB1-T的WES图谱
随后分析了MB2的体细胞变异（图3A），发现MB2存在1号染色体长臂、17号染色体长臂的体细胞获得，以及1号染色体短臂、8号染色体短臂、14号染色体长臂、16号染色体长臂的缺失（图3B）。17号染色体长臂获得是髓母细胞瘤最有价值的预后标志物之一，该区域包含SOX9、SSTR2等多个髓母细胞瘤相关基因。此外，在MB2中总共检出 475 个非内含子、非同义体细胞单核苷酸变异，值得注意的是，检出了NF1基因的两处突变：NF1: NM_000267.3:exon57:c.G8354T:p.G2785V、NF1: NM_001042492.3:exon58:c.G8417T:p.G2806V，以及NF1:NM_000267.3:exon57:c.A8362T:p.N2788Y、NF1:NM_001042492.3:exon58:c.A8425T:p.N2809Y，这两处突变的变异丰度（VAF）约为 5%。SIFT数据库标注这两处NF1突变均为有害突变，MutationTaster数据库标注其为致病突变，但在MB1病例中未检出这两处突变。
▲图3 通过全外显子组测序（WES）检出的MB2体细胞变异
鉴于该家族性病例极为罕见，研究人员接下来筛选了潜在的隐性遗传突变，共检出 673 个遗传变异，按以下标准进行初步筛选：①排除所有内含子区单核苷酸变异；②排除所有同义单核苷酸变异；③排除千人基因组计划和外显子组整合数据库中等位基因频率高于 1% 的单核苷酸变异。筛选后仅得到 9 个遗传变异，涉及KYAT3、SPATA31A6、CBWD6、ANO5等基因。对潜在新发遗传突变进行类似筛选后，得到 6 个遗传变异，涉及SPATA31A6、CBWD6、OR4F6等基因。上述基因及其潜在相关疾病的汇总信息见表2。研究人员利用公共数据库（GSE85217）中的髓母细胞瘤转录组测序数据评估了这些基因的表达水平，其中CBWD6和SPATA31A6基因未检出表达，其余基因的表达水平呈现分子亚型特异性模式。
▲表2 WES分析中检出的基因汇总
讨 论
家族性髓母细胞瘤是一种罕见但具有重要临床意义的疾病类型，可为探究肿瘤发生的遗传和分子机制提供参考。Cornelia等人已对既往发表的家族性髓母细胞瘤病例做了全面梳理，但多数已发表报告均缺乏分子检测结果。近年研究显示，家族性髓母细胞瘤往往与遗传性综合征相关，包括Gorlin综合征（PTCH1和SUFU突变）、李-佛美尼综合征（TP53突变）以及家族性腺瘤性息肉病（FAP）综合征（APC突变），上述疾病均为常染色体显性遗传模式，已有病例报告频繁描述多个家族成员同时罹患髓母细胞瘤和其他恶性肿瘤的情况。其他综合征，比如Beckwith-Wiedemann综合征（表观突变）、考登综合征（Cowden syndrome，PTEN突变）和Rubinstein-Taybi综合征（CREBBP和EP300突变）与髓母细胞瘤的关联相对少见，但也佐证了髓母细胞瘤存在遗传易感倾向。此外，同源重组修复（HRR）通路的关键基因BRCA2和PALB2的胚系突变也与髓母细胞瘤的发生相关，这类突变通常出现在范可尼贫血（FA）等遗传易感综合征的背景下。近年研究还发现ELP1和GPR161可能是家族性髓母细胞瘤的潜在致病基因，尤其与SHH亚型髓母细胞瘤相关：ELP1功能缺失变异对应的髓母细胞瘤发病率为 3.2%；GPR161变异尽管更罕见，但也被证实参与髓母细胞瘤的发病过程。值得注意的是，上述绝大多数基因均与非WNT/非SHH亚型髓母细胞瘤无关，且本研究纳入的两例患者中也未检出这些基因的变异，提示这类患者还存在更多尚未探明的致癌机制。
全外显子组测序数据显示MB2携带两个NF1体细胞突变。1型神经纤维瘤病（NF1）是由NF1基因突变引发的遗传性疾病，典型特征为多发性神经纤维瘤、咖啡斑，且多种恶性肿瘤的发病风险升高。尽管髓母细胞瘤在NF1患者中相对少见，但已有多例病例报告佐证二者的关联，髓母细胞瘤在NF1患者中的低发生率提示NF1基因突变本身不会显著增加个体直接罹患该肿瘤的易感性。不过NF1编码的神经纤维瘤蛋白是RAS/MAPK信号通路的关键负调控因子，NF1突变也与乳腺癌、黑色素瘤、肺癌等其他癌症相关，在这类肿瘤中，异常激活的RAS信号发挥了关键致癌作用。考虑到NF1在RAS调控中的核心作用，此次检出的NF1突变仍可能在MB2的发生和进展中发挥了促进作用。
对MB1和MB2的胚系突变分析发现了KYAT3、SPATA31A6、CBWD6和ANO5等既往研究中较少讨论的基因。KYAT3（犬尿氨酸氨基转移酶3）基因参与犬尿氨酸通路，可能在髓母细胞瘤发病中发挥作用：KYAT3调控犬尿氨酸向犬尿喹啉酸的转化，后者是可调节免疫应答和谷氨酸能信号的代谢物，犬尿氨酸通路失调可通过抑制T细胞活化，介导肿瘤免疫逃逸。此外，氨基酸代谢重编程是MYC扩增型髓母细胞瘤亚型的标志性特征，提示KYAT3可能在代谢重编程中发挥作用。后续研究可探索KYAT3在髓母细胞瘤中的表达情况，评估其作为致癌驱动因子和治疗靶点的潜力。
尽管目前尚无直接证据表明SPATA31A6突变与髓母细胞瘤相关，但该基因在DNA修复和基因组稳定中的潜在作用提示二者可能存在关联：SPATA31A6属于SPATA31基因家族，该家族参与紫外线诱导的DNA损伤修复和衰老过程。鉴于基因组不稳定是髓母细胞瘤的关键驱动因素，SPATA31A6突变可能通过损伤DNA修复通路，导致致癌突变累积，进而促进肿瘤发生。如果SPATA31A6突变确实通过损伤DNA损伤修复参与肿瘤发生，可推测这类肿瘤会存在对应的突变特征，比如紫外线突变特征或DNA修复缺陷特征，且总体肿瘤突变负荷（TMB）更高。后续开展全基因组测序的研究可分析携带这类变异的个体所患肿瘤的突变特征，以验证这一假说。
作为COBW结构域家族的成员，CBWD6是目前功能研究较少的基因，尚无直接证据表明CBWD6与髓母细胞瘤相关，后续研究可探究CBWD6在髓母细胞瘤中的表达水平、遗传变异和功能作用，明确其是否参与肿瘤发生过程。
尽管本研究发现了ANO5的罕见变异，但该变异在髓母细胞瘤发生中的直接作用尚不明确，既往文献也未证实二者的关联。ANO5编码anoctamin-5蛋白，属于钙激活氯通道（CaCC），参与细胞膜修复和磷脂酰丝氨酸重排过程。虽然ANO5突变主要与颌骨骨干发育不良和肢带型肌营养不良相关，但新的研究证据显示，包括氯通道在内的离子通道可通过影响细胞体积调节、迁移和增殖，参与癌症进展过程。钙信号和氯信号失调可通过调节凋亡抵抗和转移潜能，参与多种癌症的发生发展。尽管目前尚无ANO5与髓母细胞瘤相关的直接报道，但有害突变可能破坏细胞膜稳定性和离子稳态，进而影响中枢神经系统的肿瘤转化或肿瘤细胞存活，这一推测具有合理性。后续需要开展进一步功能研究，明确ANO5变异是否在髓母细胞瘤的发生中发挥协同或调节作用，尤其是在家族性病例的背景下。
这对同胞患者未检出共有的明确致病性胚系变异，提示存在多种可能性：①存在共有但未检出的低外显率遗传风险因素，或这类因素的组合（寡基因遗传）；②共有环境暴露因素作用于易感但复杂的遗传背景；③全外显子组测序未能有效覆盖的非编码调控区存在遗传变异。第三种可能性凸显了全基因组测序（WGS）在这类病因未明的家族性病例中的应用价值，后续针对这类罕见家族性病例的研究可采用全基因组测序，有望发现全外显子组测序遗漏的结构变异、非编码区突变或复杂重排。
本研究的局限性之一是启动研究时患者1（MB1）已病故，因此无法获取MB1的配对胚系样本（如外周血），无法对该病例开展拷贝数变异或体细胞变异分析，也就无法明确两例肿瘤是否存在共有的体细胞拷贝数变异。本研究的另一项重要局限性是未开展DNA甲基化谱或转录组分析，无法将这些非WNT/非SHH亚型肿瘤精确划分为已公认的Group3、Group4亚型及其下属细分亚型，若能明确这对同胞患者的肿瘤是否属于同一分子亚型，将提供极高的参考价值。
本研究发现的基因突变此前均未被报道与髓母细胞瘤的发生相关，因此后续研究应进一步探究这些基因驱动肿瘤发生的潜在机制，并基于上述发现开发新型靶向治疗策略。此外，明确这些基因突变的致癌潜能，也有助于推进针对高危人群的遗传筛查项目落地。
家族性髓母细胞瘤是具有重要遗传学意义的儿童脑肿瘤特殊亚型，尽管多数已报道的病例与已知的遗传性癌症综合征相关，但仍有部分病例的致病机制未明，需要进一步开展遗传学研究。结合本研究这类新病例的全外显子组测序数据，将深化我们对该疾病的认知，为优化诊断和治疗策略奠定基础。未来研究应聚焦于拓展家族性髓母细胞瘤的遗传图谱，探索其在个体化医疗中的应用价值。本研究新增的病例进一步丰富了相关研究证据，凸显了持续开展家族性髓母细胞瘤易感机制和管理方案研究的必要性。
我司可提供髓母细胞瘤全外显子组基因检测，最为全面辅助髓母细胞瘤患者临床诊疗。还可送检脑肿瘤460基因检测（含染色体拷贝数变异检测），较为全面辅助临床诊断，预测可能获益的靶向、免疫及化疗药物，评估肿瘤遗传风险。
参考文献：
Huang, M., Li, J., Liu, B. et al. Non-WNT/non-SHH medulloblastoma in siblings: case report and literature review. Discov Onc 16, 2246 (2025). https://doi.org/10.1007/s12672-025-04038-1
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