研究背景:弥漫性胶质瘤是中枢神经系统最常见的恶性肿瘤,具有高复发率和死亡率。根据世界卫生组织2016版中枢神经系统肿瘤分类中,弥漫性胶质瘤主要包括星型胶质细胞瘤、少突胶质细胞瘤、间变星型胶质细胞瘤、间变少突胶质细胞瘤和胶质母细胞瘤。其中加入了异柠檬酸脱氢酶IDH、TP53、ATRX与染色体1p19q等分子指标作为亚型的分类。弥漫性胶质瘤分为II~IV级,II级胶质瘤分为:弥漫星型胶质细胞瘤IDH野生型(IDH-wt)、弥漫星型胶质细胞瘤IDH突变型(IDH-mut)、少突胶质细胞瘤IDH-wt、少突胶质细胞瘤IDH-mut伴1p19q联合缺失,III级弥漫性胶质瘤分为:间变星型胶质细胞瘤IDH-mut,间变少突胶质细胞瘤IDH-mut,1p19q联合缺失。Ⅳ级胶质瘤包括胶质母细胞瘤(GBM)IDH-wt、GBM IDH-mut和弥漫中线胶质细胞瘤H3-K27M突变型。这些结合基因突变状态的胶质瘤分型,提示着胶质瘤不同的预后。IDH1/2基因的突变,1p19q联合缺失,MGMT启动子甲基化等,是目前胶质瘤预后较好的重要的分子指标。此外部分胶质瘤表达基因如:EGFR、PD-1、PD-L1等,被用于基因靶向治疗。虽然目前胶质瘤的基因靶向治疗尚未取得突破性的进展,但是越来越多的靶向药物进入临床试验。这提示我们需要更加准确、更加更加细致地将胶质瘤进行分类。然而,目前进行基因检测及病理分析诊断时间大约需要手术后1周时间,而在围手术期对患者的预后进行术前评价,能够为选择治疗方案和患者教育有着重要的参考。目前认为胶质瘤高度的异质性是导致胶质瘤对手术后放化疗抵抗、早期复发的关键因素。尽管很多的研究从原代培养的肿瘤单细胞、组织块以及影像学上证实了胶质瘤高度的异质性,但是临床上仍然缺乏对胶质瘤异质性的评价。胶质瘤的异质性按研究对象分为瘤内异质性和瘤间异质性,按照异质性的形态分为基因异质性、蛋白异质性、组织构成异质性和微环境异质性等。其中,胶质瘤的基因异质性可能是胶质瘤异质性形成的根源。随着基因检测技术的发展,胶质瘤全外显子测序技术已经大量普及到临床诊断中。基于全外显子测序技术,肿瘤突变等位基因异质性(MATH)值,能够通过等位基因突变的片段数,通过其分布宽度来衡量胶质瘤基因异质性。这种方法借助全外显子测序的结果,能够量化胶质瘤的基因异质性。这为我们评价胶质瘤异质性提供了很好的参考。以有研究表明,MATH值能够在头颈肿瘤、结肠癌、乳腺癌、肺癌中反映出患者的预后。因此,研究弥漫性胶质瘤这种高度异质性的肿瘤中,MATH值与预后间的关系显得尤为重要。手术是目前胶质瘤治疗的首选方式,推荐最大安全范围切除肿瘤,以提高患者预后。而手术后应用烷化剂替莫唑胺化疗和放疗。对于复发的胶质瘤予以再次手术切除、靶向药物治疗、电场治疗、免疫治疗等。胶质瘤的术后治疗取决于对手术中肿瘤样本的活检组织块的病理学检查和基因测序结果。然而,越来越精确的治疗手段,对某些重要基因是否变化(如:IDH,MGMT启动子甲基化、1p19q联合缺失)的准确性要求越来越高。通过单细胞RNA测序,Patel等人证实了GBM内存在基因表达谱差异显著的细胞亚型。这说明GBM内部的各个亚群对治疗的反应可能存在差异。那么,如何更加准确全面的评价胶质瘤,需要我们对胶质瘤活检样本具有高度概括性。那么如何选取活检位点是临床上困扰我们的棘手的难题。核磁共振成像技术在颅内肿瘤影像学诊断有着里程碑式的作用。由于胶质瘤内基因异质性,这些异质性表现出肿瘤细胞增殖、凋亡、坏死、水肿等病理表现。这些病理表现在磁共振上表现出不同的信号。基于钆离子的MRI对比增强图像,广泛应用于中枢神经系统肿瘤的诊断上。恶性胶质瘤,特别是高级别弥漫性胶质瘤(III级或IV级)在血脑屏障受到破坏,对比增强剂钆原子对比能够进入肿瘤内,利用其高顺磁性而显影。在MRI T1加权对比增强增强图像上,由于胶质瘤病理改变存在异质性,MRI增强信号则表现出不均质的信号强度。我们对肿瘤异质性程度与MRI增强信号的关系进行了分析。这可以为我们手术中选取活检位点提供重要的参考。研究方法:首先本研究通过获取TCGA数据库中757例胶质瘤患者临床资料信息、全外显子测序信息和703例胶质瘤RNA-seq测序信息。通过单因素、多因素COX回归分析,筛选了临床信息中与胶质瘤无复发生存时间与总生存期相关因素。使用Nomogram预测量表纳入筛选的因素。使用ROC曲线、校正曲线对Nomogram预测量表进行验证。其次,我们利用TCGA数据库中全外显子测序信息,计算出每个患者的MATH值。使用t检验和单因素方差分析分别比较胶质瘤不同亚型中MATH值的大小。分析了不同水平MATH值在胶质瘤不同亚型中和复发率的关系。比较了不同MATH值对应胶质瘤患者基因突变频率的差异。同时比较了不同MATH值胶质瘤患者基因突变富集和基因表达富集情况。结合临床信息与基因突变信息,利用单因素和多因素Cox回归分析筛选出包含MATH值在内的,影响胶质瘤复发时间的关键因素,并纳入到Nomogram预测量表中,对胶质瘤复发情况进行预测。并对使用ROC曲线、一致性曲线所形成的Nomogram量表进行验证。最后,我们入组高级别胶质瘤患者(WHOIII级、WHOIV级胶质瘤患者),在神经导航下,选取核磁共振MRI T1加权像增强与非增强位点进行活检。对活检组织进行全外显子测序。对测序结果进行分析。利用全外显子测序结果计算出每个样本的MATH值,利用t检验和线性回归尝试比较了MATH值与MRI T1增强信号强弱的对应关系。研究结果:首先本研究通过获取TCGA数据库中757例胶质瘤患者临床资料信息、全外显子测序信息和703例胶质瘤RNA-seq测序信息。通过单因素、多因素COX回归分析,筛选了临床信息中与胶质瘤无复发生存时间与总生存期相关因素。使用Nomogram预测量表纳入筛选的因素。使用ROC曲线、校正曲线对Nomogram预测量表进行验证。其次,我们利用TCGA数据库中全外显子测序信息,计算出每个患者的MATH值。使用t检验和单因素方差分析分别比较胶质瘤不同亚型中MATH值的大小。分析了不同水平MATH值在胶质瘤不同亚型中和复发率的关系。比较了不同MATH值对应胶质瘤患者基因突变频率的差异。同时比较了不同MATH值胶质瘤患者基因突变富集和基因表达富集情况。结合临床信息与基因突变信息,利用单因素和多因素Cox回归分析筛选出包含MATH值在内的,影响胶质瘤复发时间的关键因素,并纳入到Nomogram预测量表中,对胶质瘤复发情况进行预测。并对使用ROC曲线、一致性曲线所形成的Nomogram量表进行验证。最后,我们入组高级别胶质瘤患者(WHOIII级、WHOIV级胶质瘤患者),在神经导航下,选取核磁共振MRI T1加权像增强与非增强位点进行活检。对活检组织进行全外显子测序。对测序结果进行分析。利用全外显子测序结果计算出每个样本的MATH值,利用t检验和线性回归尝试比较了MATH值与MRI T1增强信号强弱的对应关系。结论:1.基于临床资料可以大致预测胶质瘤的预后。Nomogram表可对早期诊断的胶质瘤预后进行量化和可视化。2.患者的MATH值可能是影响胶质瘤复发的独立预测因子。本研究中包含MATH值的Nomogram模型是预测神经胶质瘤患者1年、2年和5年不复发生存率较为准确的方法。3.高级别胶质瘤患者中存在复杂的基因异质性,在AO中,T1C增强信号高的区域可能有着更高的基因异质性。而在AA和GBM中,MRI T1C增强信号的大小与该区域基因异质性高低的关系需要进一步验证。