综述：推进髓母细胞瘤治疗：分子机制、药物重定位与精准疗法

《Molecular Diagnosis & Therapy》：Advancing Medulloblastoma Treatment: Molecular Mechanisms, Drug Repurposing, and Precision Therapies

本综述系统阐述了髓母细胞瘤（MB）四大分子亚群（WNT、SHH、Group 3、Group 4）的分子发病机制，重点探讨了药物重定位策略如何通过靶向关键致癌通路（如SHH、PI3K/AKT/mTOR、MYC）加速治疗开发。文章深入分析了血脑屏障（BBB）穿透、肿瘤微环境（TME）相互作用及癌症干细胞（CSCs）在治疗抵抗中的作用，并展望了纳米技术、CRISPR基因编辑、嵌合抗原受体T细胞（CAR-T）疗法等新兴技术如何推动精准医疗发展，旨在为改善儿童患者生存结局和生活质量提供新视角。

　　

1 引言

髓母细胞瘤是儿童中最常见的恶性脑肿瘤，约占儿童中枢神经系统（CNS）癌症的20%。其主要影响10岁以下儿童，治疗及长期护理面临巨大挑战。随着分子分型技术的进步，髓母细胞瘤被划分为WNT、SHH、Group 3和Group 4四个主要亚群，每个亚群具有独特的遗传和表观遗传改变，这些改变显著影响肿瘤行为、治疗反应及患者预后。当前标准治疗包括手术、放疗和化疗，虽提高了许多患者的生存率，但常伴随严重的长期神经认知和系统性毒性。尤其对于高危亚型如Group 3，尽管采取强化治疗，其预后仍较差，复发风险高。血脑屏障的存在进一步限制了靶向药物在肿瘤部位的有效递送，成为治疗的主要障碍。药物重定位利用已获美国食品药品监督管理局（FDA）批准的药物（如氯硝柳胺、伊曲康唑、三氧化二砷等）靶向关键致癌通路，为加速治疗可用性提供了有前景的策略。然而，血脑屏障穿透性差及缺乏儿科特异性药代动力学数据等挑战依然存在。未来研究需聚焦于整合全面分子分析以指导个性化治疗选择、优化药物递送系统及探索合理的药物组合。新兴技术如基于纳米技术的递送系统、CRISPR介导的基因编辑和CAR-T疗法在变革髓母细胞瘤治疗范式方面潜力巨大，但需进一步优化以解决毒性、脱靶效应和生物标志物开发等问题。

2 髓母细胞瘤的分子发病机制

髓母细胞瘤的发展由遗传变异、信号通路失调、表观遗传重编程、代谢重组及与肿瘤微环境的相互作用共同驱动。理解这些机制对于识别治疗靶点和指导药物重定位策略至关重要。

2.1 遗传变异与分子亚群

髓母细胞瘤根据驱动变异分为四个分子亚群。WNT肿瘤常携带CTNNB1变异，激活WNT/β-连环蛋白信号通路，预后通常良好。SHH肿瘤涉及PTCH1和SUFU变异，TP53变异与不良预后相关。Group 3肿瘤以MYC扩增和染色体碎裂为特征，具有侵袭性强、转移率高和生存率差的特点。Group 4肿瘤则表现出MYCN扩增和增强子劫持事件，其分子复杂性仍待深入解析。这些亚群特异性变异为精准治疗方法和药物重定位提供了依据。

2.2 致癌信号通路

关键失调的信号通路如SHH、PI3K/AKT/mTOR和MYC驱动的转录程序驱动肿瘤生长并介导治疗抵抗。PI3K/AKT/mTOR通路的激活促进增殖并对标准疗法产生耐药性，使其成为重定位抑制剂的靶点。MYC和NMYC扩增了代谢和干性相关通路，可被用于靶向治疗。

2.3 表观遗传与RNA水平调控

表观遗传重塑和RNA水平调控维持致癌信号和干性。DNA甲基化和组蛋白修饰可抑制肿瘤抑制基因，而非编码RNA则维持生存信号和 therapy 抵抗。表观遗传调节因子和RNA修饰酶成为新兴的药理学靶点。

2.4 肿瘤微环境与治疗抵抗

肿瘤微环境促进免疫逃逸、治疗抵抗和转移。SHH驱动肿瘤具有小胶质细胞介导的免疫抑制特征，Group 3肿瘤免疫学上呈“冷”态，而WNT肿瘤则表现出部分免疫激活。外泌体和细胞因子介导的通讯进一步支持肿瘤生存和扩散。靶向这些相互作用，包括血管生成和免疫检查点，是药物重定位的一个有前景的策略。

2.5 代谢重编程

代谢适应，包括有氧糖酵解、谷氨酰胺依赖和脂质代谢，支持肿瘤生长和治疗抵抗。侵袭性亚群中MYC驱动的代谢通路创造了可利用的脆弱性，可通过代谢抑制剂或重定位药物进行靶向。

2.6 癌症干细胞与适应性抵抗

癌症干细胞通过自我更新和在保护性微环境中的存活，导致复发和化疗抵抗。SHH、Group 3和Group 4肿瘤含有不同的干细胞群体，这些群体依赖于表观遗传和代谢适应。靶向干性相关通路可增强治疗持久性，并与药物重定位策略相关。

3 髓母细胞瘤的当前疗法

3.1 风险分层与当前标准疗法

风险分层在髓母细胞瘤管理中起着关键作用，指导平均风险和高风险患者的治疗。平均风险患者（无转移、大体全切且残留肿瘤≤1.5 cm2）通常接受最大安全切除术后，辅以23.4 Gy的颅脊髓照射（CSI）和54 Gy的瘤床加强照射。质子治疗是首选以限制晚期神经认知效应。放疗期间同步使用长春新碱，随后进行辅助多药化疗。高风险患者（转移性疾病或残留肿瘤>1.5 cm2）接受更高剂量的CSI（36-39.6 Gy）联合化疗。长期发病率的主要来源是CSI和全脑放疗暴露，其导致神经认知衰退、内分泌功能障碍和脑血管并发症。当前努力方向在于降低CSI剂量和缩小加强照射范围，并纳入生物靶向治疗以在维持生存的同时最小化治疗相关毒性。

3.2 亚群特异性靶向治疗

为解决传统治疗的局限性，针对每个MB亚群独特分子特征的亚群特异性靶向治疗正在开发中。对于SHH驱动的MB，SMO抑制剂如维莫德吉和格拉德吉在携带PTCH1变异的病例中显示出50%的缓解率，但常因TP53或SUFU变异产生耐药。靶向GLI1/2的药物如三氧化二砷和GANT-61在I期试验中显示出前景，但毒性问题限制了其应用。对于Group 3肿瘤，MYC扩增是关键治疗靶点，MYC抑制剂如MYCi975的临床前研究显示出潜力，但血脑屏障穿透仍是挑战。CDK4/6抑制剂如瑞博西利联合吉西他滨正在I期试验中研究，但血液学毒性仍是关注点。在Group 4中，EZH2抑制剂如他泽司他在携带KDM6A变异的肿瘤中显示出前景。靶向PRDM6和OTX2也在研究中，CDK9抑制剂和OTX2小干扰RNA纳米颗粒在临床前显示出潜力，但递送和脱靶效应目前限制了其应用。WNT驱动的MB以低复发率为特征，已探索靶向β-连环蛋白/TCF信号的治疗，如PORCN抑制剂LGK974在I期试验中疗效有限。抗DKK1单克隆抗体如DKN-01仍处于临床前阶段，可能需要联合策略才能有效。其他方法包括用索诺利西靶向PI3K/mTOR通路和使用SMO抑制剂正在评估中，但高血糖等问题存在限制。这些靶向治疗旨在改善结局并减少治疗相关毒性，但药物耐药、有限的BBB穿透和治疗相关不良反应等挑战继续阻碍其广泛临床应用，促使人们探索互补的免疫疗法和先进递送策略。

3.3 新兴免疫疗法

在靶向方法的基础上，新兴免疫疗法有望在MB治疗中提高特异性并减少系统性毒性。检查点抑制剂如帕博利珠单抗在早期试验中疗效有限；然而，纳武利尤单抗和伊匹木单抗联合放疗的策略正在研究中以改善免疫激活。嵌合抗原受体T细胞（CAR-T）疗法，包括GD2-CAR-T和B7-H3-CAR-T，正在针对复发性MB进行I期试验，后者经过工程化改造以改善CNS穿透。溶瘤病毒如DNX-2401正在对复发性肿瘤进行I期试验评估，显示出肿瘤选择性靶向的潜力。先进的检查点策略，包括用MBG453抑制TIM-3和用瑞拉利单抗阻断LAG-3，计划用于儿科试验以解决T细胞耗竭问题，特别是在Group 3 MB中。为克服BBB限制，正在测试通过鞘内给药局部递送PD-L1纳米抗体。CAR-T平台正在发展，包括双靶向双特异性CAR（例如B7-H3+GD2）以防止抗原逃逸，以及装甲CAR-T分泌白细胞介素-15/白细胞介素-21以在免疫抑制性肿瘤环境中增强持久性。中枢神经系统优化的CAR-T设计，如CXCR4过表达的CAR-T，在临床前研究中显示出向软脑膜转移灶迁移的能力改善。溶瘤病毒创新，包括肿瘤选择性病毒如Delta-24-RGD和HSV-1 G207，经过工程化改造以增强对CNS肿瘤的免疫反应，而microRNA控制的病毒提供CNS特异性复制以保护外周组织。双特异性抗体，包括B7-H3 x CD3 T细胞衔接器，在I期研究中显示出对脑脊液（CSF）清除的早期前景，而PD-1/TIGIT双特异性抗体的双重检查点抑制在临床前模型中显示出优越的活性。靶向新抗原如EGFRvIII的疫苗策略以及利用CMV抗原模拟的树突状细胞疫苗正处于早期研究阶段，显示出免疫激活潜力。此外，髓系靶向方法，包括CSF1R抑制和CD47阻断，旨在重编程肿瘤相关巨噬细胞（TAM）以支持抗肿瘤免疫。这些免疫疗法代表了MB治疗中一个快速发展的领域，旨在补充靶向治疗，同时解决耐药和复发挑战。

3.4 新型药物递送策略

虽然新兴疗法扩展了治疗可能性，但有效穿过血脑屏障的递送仍然是MB管理中的关键挑战。新型药物递送策略旨在改善药物对CNS的可及性，同时最小化系统性毒性。受体介导的转胞吞策略，如紫杉醇与靶向LRP1的Angiopep-2偶联，已在II期试验中探索，但一些候选药物如GRN1005因疗效有限而中止。使用白细胞载体（如中性粒细胞递送多柔比星）的“特洛伊木马”方法仍处于临床前开发阶段。聚焦超声利用微泡暂时性破坏BBB，已与卡铂联合用于复发性肿瘤的I期试验评估。对流增强递送通过直接导管输注绕过BBB，拓扑替康和IL-13-PE38QQR等药物已在I期试验中测试。用于持续释放药物到CSF的鞘内纳米凝胶仍处于临床前阶段，而可植入 wafer，如Gliadel?，已超适应症用于复发性MB的局部治疗。先进的纳米颗粒平台提供精确的靶向递送。金纳米颗粒已在临床前模型中探索用于放射增敏和药物递送，而细胞外囊泡和树枝状聚合物分别能够递送小干扰RNA和甲氨蝶呤，显示出BBB穿透和控释能力。刺激响应性递送系统，包括pH敏感脂质体和MMP激活的纳米颗粒，能够在酸性或酶丰富的微环境中实现肿瘤选择性药物释放。由肿瘤细胞内谷胱甘肽触发的氧化还原响应性纳米颗粒正在探索用于紫杉醇递送。细胞递送载体，包括具有肿瘤归巢能力的神经干细胞和巨噬细胞载体，正在临床前研究中被探索用于递送溶瘤腺病毒和组蛋白去乙酰化酶抑制剂。这些先进的递送策略通过增强CNS穿透、精确性和安全性，对于将新型靶向和免疫治疗药物转化为MB的有效治疗至关重要。

4 髓母细胞瘤管理中的新兴技术

新兴技术的最新进展正在重塑MB管理的格局，涵盖诊断、监测、治疗开发和手术干预，以改善患者结局。

4.1 液体活检与分子监测

液体活检技术正在成为MB微创分子监测的宝贵工具，有助于疾病状态评估、微小残留病检测和个性化治疗指导。基于脑脊液的循环肿瘤DNA分析能够以高灵敏度实现早期复发检测和微小残留病监测，特别是对于MYC扩增等改变。外泌体RNA分析支持实时评估治疗反应，并有助于分子亚群分类，包括识别SHH驱动肿瘤中的GLI1剪接变体。此外，对CSF来源的核酸进行表观遗传指纹分析，利用最少的样本量提供对亚群特异性变异（如Group 4中的KDM6A改变）的见解。总之，这些进展凸显了液体活检在增强精准诊断和实现治疗期间动态疾病监测方面的潜力。

4.2 人工智能解决方案

在分子监测进展的基础上，人工智能（AI）技术通过实现更准确、高效的诊断和治疗计划，正在改变MB护理。基于影像组学的AI平台利用磁共振成像数据高精度分类分子亚群，可能减少侵入性活检的需要。药物协同算法分析大型数据集以识别有效的治疗组合，改善患者来源异种移植模型中的反应，并支持靶向治疗方案的设计。在病理学中，AI驱动工具标准化免疫组织化学评分（如TP53），增强风险分层的可靠性，特别是在SHH亚群中。这些AI驱动的解决方案有助于精确的、数据驱动的临床决策，并显示出在MB管理中常规临床整合的潜力。

4.3 基因编辑与表观遗传工具

为了补充诊断和规划方面的进展，基因编辑和表观遗传调控策略正在扩展MB研究的治疗可能性。通过脂质纳米颗粒递送的CRISPR-Cas9在静脉给药临床前研究中，对Group 3肿瘤的MYC敲除实现了约80%的编辑效率。使用AAV9载体的碱基编辑方法已在体外证明了在SHH驱动MB中纠正TP53 R175H变体的概念验证。此外，靶向DNMT3A的PROTAC（利用招募 cereblon 的小分子降解DNA甲基转移酶）正在通过先导化合物优化阶段。这些基因编辑和表观遗传技术具有直接修改MB遗传驱动因子和表观遗传调节因子的潜力，为靶向和精确的治疗干预铺平道路。

4.4 类器官模型

源自患者肿瘤、异种移植瘤或诱导多能干细胞的类器官已成为儿科脑肿瘤的强大模型，其提供的生物学保真度水平超越了传统的二维培养。患者和异种移植来源的类器官保留了其亲本肿瘤的遗传变异、组织病理学和分子特征，包括SHH突变和MYC扩增等标志性驱动因子。这使得它们对于研究MB的肿瘤发生、进展和治疗反应特别有价值。重要的是，患者来源类器官允许直接研究患者特异性突变和药物敏感性，而异种移植来源类器官增加了在体内环境中模拟肿瘤生长和宿主-肿瘤相互作用的能力。除了忠实地重现肿瘤生物学外，这些模型还扩展了实验可能性。类器官为测试常规化疗和针对SHH、PI3K/AKT和MAPK等通路的新型靶向治疗提供了平台，同时也能识别耐药机制。它们在谱系追踪中的应用加深了对癌症干细胞行为的理解，癌症干细胞是复发和治疗抵抗的关键介质。共培养方法通过纳入基质、免疫和内皮成分进一步丰富了这些模型，从而能够研究影响药物反应和免疫逃逸的肿瘤-微环境相互作用。类似地，将类器官植入免疫缺陷小鼠支持体内测定，在生理相关系统中揭示肿瘤生长动态和治疗结果。最近的创新凸显了这些方法的转化潜力。例如，将SHH MB细胞与小脑类器官共培养已证明SHH通路的相互激活，驱动侵袭性和 therapy 抵抗等恶性特征。同样，人诱导多能干细胞衍生的肿瘤类器官能够模拟复发并评估新的治疗策略，如显示出抑制肿瘤复发前景的OLIG2抑制剂CT-179。总之，这些模型代表了MB精准医学的关键一步。然而，挑战依然存在，包括类器官生成方案的变异性、高通量药物筛选的可扩展性有限，以及系统性免疫相互作用重现不完全。解决这些局限性对于将类器官系统的前景完全转化为临床可操作的见解至关重要。

4.5 成像与手术创新

alongside 分子和治疗进展，成像和手术创新正在增强MB管理中的肿瘤检测和手术精度。5-ALA荧光术中应用改善了肿瘤边缘的可视化，提高了大体全切率，III期试验正在进行中。拉曼光谱目前处于原型测试阶段，可在术中5分钟内实现实时亚群识别，可能促进术中决策。超极化磁共振成像处于I期研究阶段，提供乳酸和丙酮酸水平的代谢成像，用于早期治疗反应评估。这些创新共同提高了手术准确性，并提供对肿瘤生物学的实时洞察，支持患者更好的结局。

4.6 临床试验范式

临床试验范式的创新正在进一步加速MB的药物测试和治疗个性化。中枢神经系统药物加速计划使用BBB穿透评分优先考虑CNS活性先导药物，如儿科临床前测试联盟所证明。使用三维生物打印模型创建患者特异性TME能够在2周内快速筛选超过20种药物组合，可能取代传统的患者来源异种移植模型。此外，利用AI模拟治疗结果的数字孪生试验正在进行中，为优化治疗（如个体化CSI剂量）提供预测，试点阶段正在圣裘德进行。这些新颖的范式旨在加速有效个性化治疗的发展，增强MB疗法的转化路径。

5 药物重定位在髓母细胞瘤治疗中的潜力

药物重定位通过利用现有安全性数据以更低成本（通常比开发新疗法低60-80%）实现更快的临床转化，为MB治疗提供了巨大前景。许多已批准用于CNS的重定位药物能够穿透BBB，使其适合用于脑肿瘤如MB。然而，挑战包括儿科给药的药代动力学数据有限和专利相关障碍可能阻碍广泛的临床采用。尽管存在这些局限性，药物重定位仍然是加速MB有效治疗开发的一个宝贵策略。

5.1 按亚群划分的有前景的重定位药物

针对WNT亚群，氯硝柳胺、地高辛和扑蛲灵等重定位药物正在研究其靶向肿瘤发生关键通路的潜力。氯硝柳胺最初是驱虫药，可抑制WNT/β-连环蛋白信号、阻断STAT3并诱导线粒体应激，在I期试验中显示出减少转移扩散和增强放射敏感性的前景。地高辛是一种强心苷，可 destabilize MYC信使RNA并抑制Na+/K+-ATP酶，从而减少氧化磷酸化，其临床前数据支持用于切除后残留肿瘤细胞。扑蛲灵是一种抗寄生虫药，可激活CK1a以降解β-连环蛋白并破坏WNT转录复合物，显示出与氯硝柳胺的潜在协同作用，但仍处于临床前阶段。这些药物为WNT激活亚群内的辅助治疗提供了机会，旨在改善其通常良好的预后。

在SHH激活亚群中，对SMO抑制剂的耐药性仍然是重大的治疗挑战。几种重定位药物正在评估中，以靶向肿瘤进展机制并克服耐药性。伊曲康唑是一种抗真菌药，可抑制非经典SMO信号、促进GLI1降解并阻断血管内皮生长因子（VEGF）介导的血管生成，I期试验正在探索其作为维莫德吉耐药肿瘤的挽救疗法。三氧化二砷用于急性髓系白血病，可诱导GLI1/2泛素化、产生活性氧（ROS）并通过降解早幼粒细胞白血病蛋白（PML）促进凋亡，II期数据支持其与SMO抑制剂联合用于TP53野生型肿瘤的疗效。他莫昔芬是一种选择性雌激素受体调节剂，可抑制PKCδ、阻断非经典SHH激活并调节雌激素受体，在携带SUFU变异的肿瘤中显示出临床前潜力。氟西汀是一种选择性5-羟色胺再摄取抑制剂（SSRI），通过抑制HDAC6 destabilize MYC、增强自噬并降低癌症干细胞活力，在临床前模型中与BET抑制剂联用显示出协同作用。总之，这些药物为改善SHH亚群内的治疗结局提供了策略。

Group 3 MB以MYC扩增为特征，迫切需要有效疗法。正在探索的重定位药物包括多西环素、氯喹、普萘洛尔和金诺芬。多西环素是一种抗生素，可抑制线粒体翻译并抑制MYC表达，其临床试验计划于2024年进行。氯喹是一种抗疟药，可破坏自噬和溶酶体功能，使肿瘤对放疗敏感，正处于I期评估阶段。普萘洛尔是一种β受体阻滞剂，可抑制VEGF和缺氧诱导因子-1α（HIF-1α），提供抗转移作用，回顾性分析支持其应用。金诺芬用于类风湿关节炎，通过抑制硫氧还蛋白还原酶诱导铁死亡，并在I期研究中显示出免疫调节特性。此外，多西环素与BET抑制剂联用在临床前模型中显示出协同的MYC抑制作用，突出了这一高危亚群的潜在治疗途径。

在Group 4 MB中，药物重定位侧重于靶向表观遗传和代谢失调。丙戊酸是一种抗癫痫药，可抑制HDAC、促进放射增敏和细胞分化，并在II期研究中显示与化疗联用可改善无事件生存期。二甲双胍广泛用于糖尿病管理，靶向线粒体复合物I、诱导能量应激并激活AMPK，其临床前证据支持其在解决KDM6A相关代谢异常中的作用。肼屈嗪是一种抗高血压药，可诱导DNA去甲基化、重新激活PRDM6并在临床前研究中降低化疗耐药性。这些药物与Group 4 MB的机制脆弱性相一致，丙戊酸和放疗等组合显示出增强治疗效力的潜力。

几种具有跨MB亚群多靶点活性的重定位药物正在研究中。氯沙坦是一种抗高血压药，可抑制转化生长因子-β（TGF-β）、减少纤维化并正常化肿瘤血管，在临床前模型中改善药物递送。阿托伐他汀用于高脂血症，通过抑制HMG-CoA阻断RAS/RAF信号，显示出抗血管生成作用，可能减少软脑膜播散。双硫仑用于酒精依赖治疗，通过抑制ALDH产生活性氧并诱导铜依赖性凋亡，具有靶向缺氧肿瘤区域的潜力。这些药物提供了多靶点治疗策略，具有增强跨MB亚型治疗效果的潜力。

6 研究空白与未来展望

髓母细胞瘤是高度异质性的肿瘤，具有不同的亚群（WNT、SHH、Group 3、Group 4），每个亚群由独特的遗传和表观遗传景观定义。尽管在亚群特征描述方面取得了进展，但遗传变异、表观遗传修饰和肿瘤行为之间的相互作用仍未完全理解，限制了有效靶向疗法的发展。推进该领域需要识别亚群特异性分子标记以实现精确诊断和个性化治疗，同时更深入地研究克隆进化，特别是在Group 3等高危亚群中，以理解驱动 therapy 抵抗和疾病进展的机制。

虽然当前涉及手术、化疗和放疗的治疗改善了生存率，但它们仍受神经毒性、复发和耐药性的限制，特别是在侵袭性亚型中。理解导致 therapy 抵抗的机制，包括DNA修复通路、表观遗传重编程和癌症干细胞群体的持续存在，将至关重要。此外，探索肿瘤微环境（TME）在支持免疫逃逸和治疗抵抗中的作用，可能通过靶向TME的免疫抑制成分发现治疗干预机会。

基于对TME的这些见解，疾病建模的最新进展引入了人诱导多能干细胞衍生的小脑类器官和患者来源的MB类器官，它们在体外高度重现了肿瘤异质性、亚群特异性分子