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胃癌的分子分型及精准治疗

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[摘要]胃癌具有高度的异质性,准确分类是胃癌诊断、治疗和判定预后的必要条件。传统的组织病理学分型对临床工作的指导意义十分有限。近年来,随着分子生物组学和转录组学研究的发展,胃癌基因组特征、基因表达谱和蛋白质组学等有关信息被全面了解,从分子水平重新认识胃癌。现有的胃癌分子分型可归类为新加坡基因分型、癌症和肿瘤基因组谱(CancerGenomeAtlas,TCGA)和亚洲癌症基因组织(AsianCancerResearchGroup,ACRG)等分型。然而,分子分型指导精准治疗在临床上的应用还很有限,实现分子分型的临床应用来实现胃癌的精准分子治疗是未来努力的方向,本文将对胃癌的分子分型与精准治疗研究进展作一综述。

[关键词]胃癌;分子分型;精准治疗

胃癌是世界上最常见的恶性肿瘤,也是癌症相关死亡的第2大病因[1]。事实上,胃癌也是全世界第5大常见癌症,每年男性的发病率为18/10万,女性的发病率为9/10万[2]。准确分类是胃癌诊断、治疗和判定预后的必要条件。胃癌根据解剖学来源可分为Borrmann分类和Siewert分类;根据组织结构分为WHO分类和Lauren’s分类;根据疾病程度又分为早期与晚期。近年来,随着癌症基因组和转录组学的迅速发展,研究者已能够全面地了解胃癌的基因组特征、基因表达谱和蛋白质组学信息,并开始将其归类为“分子”亚型,从理论上更好地反映了胃癌的生物学行为。尽管还处于初级阶段,但是新的胃癌分类方法仍然有希望促进临床试验更精准的设计,靶向治疗剂量更优化的分配以及更好的改善患者预后,进而帮助患者和临床医师。

1胃癌的分子分型

1.1基于基因组表达的分型

新加坡研究人员在2013年对胃癌的分型进行首次尝试[3]。基于基因组表达,确定了3种主要类型,即增殖型、代谢型和间质型。2014年癌症和肿瘤基因组谱(CancerGenomeAtlas,TCGA)研究组则根据6种不同的分子生物学方法将胃癌分为4个亚型[4]:染色体不稳定(chromosomalinstability,CIN)型、微卫星不稳定(microsatelliteunstable,MSI)型、基因稳定(genomicallystable,GS)型和EBV阳性(Epstein-Barrviruspositive,EBV+)型。

1.2基于间充质和微卫星分型

2015年亚洲癌症研究组(AsianCancerResearchGroup,ACRG)也提出了一种新的分子分型[5],将胃癌分为微卫星稳定/上皮-间质转化(microsatellitestable/epithelial-mesenchymaltransition,MSS/EMT)型、微卫星不稳定(microsatelliteunstable,MSI)型、微卫星稳定/肿瘤蛋白53活性(microsatellitestable/tumorprotein53active,MSS/TP53+)型和微卫星稳定肿瘤蛋白53非活性(microsatellitestable/tumorproteininactive,MSS/TP53-)型。以上分型是目前为止关于胃癌的分子分型最新的研究进展。TCGA是一项具有里程碑意义的研究,该研究通过联合来自不同平台的数据,综合报道了胃癌相关基因变异性,并且充分显示了每种分子亚型独特的基因组特征,开启了胃癌分子分型的新时代。这种基于分子数据谱的分型,较传统组织系统分类可提供更准确的疗效和预测信息。本文将对TCGA的分子分型与精准治疗研究进展作一综述。

2分子精准靶向治疗

2.1CIN型胃癌及精准治疗

CIN型胃癌约占胃癌的50%[6],这种类型的胃癌主要发生在食管-胃贲门交界处。CIN型胃癌的特征在于体细胞内细胞遗传学水平突变,尤其涉及控制有丝分裂检查点的基因座,因此在癌症形成中起着管家基因的作用。CIN型胃癌中由于一些染色体区域中DNA拷贝数的改变和结构异常,从而导致整个染色体发生不可逆的易位、扩增或缺失(非整倍体)而使基因丧失异质性[7]。此外,该分型胃癌中致癌基因途径主要表现为受体酪氨酸激酶(receptortyrosinekinase,RTK)/大鼠肉瘤基因(ratsarcoma,RAS)/丝裂原活化蛋白激酶(mitogen-activateproteinkinase,MAPK)信号转导通路中相关基因的扩增,其中异常扩增的基因包括人表皮生长因子受体2(humanepidermalgrowthfactorreceptor2,HER2)、表皮生长因子受体(epidermalgrowthfactorreceptor,EGFR)、原癌基因c-Met和血管内皮生长因子(vascularendothelialgrowthfactor,VEGF)等。

2.1.1HER2基因原癌基因

HER2是酪氨酸激酶活性的表皮细胞生长因子(epidermalgrowthfactor,EGF)受体家族的成员。已知HER2表达阳性可以根据原发肿瘤位置以及胃癌的组织类型而变化。事实上,在胃食管交界处的肿瘤中,超过30%的肿瘤出现HER2基因过度表达或扩增,而胃组织中只有不到20%的肿瘤是HER2基因表达阳性的。此外,肠型和弥漫型胃癌中HER2基因的阳性表达率分别为34%和6%[8],差异较大。HER2基因在细胞的分化、增殖、运动和信号转导过程中起着关键的作用。化疗联合曲妥珠单抗(trastuzumab)靶向治疗HER2基因阳性表达的转移性胃癌已成为一个新的治疗标准[3,9-10]。2009年,美国临床肿瘤学会(AmericanSocietyofClinicalOncology,ASCO)的会议上报道了曲妥珠单抗在HER2基因阳性表达晚期胃癌患者治疗中的疗效及2018注册送白菜网站性。ToGA试验第一次证实,靶向药物曲妥珠单抗联合化疗可显著改善HER2基因阳性表达晚期胃癌患者的生存期,这对胃癌分子诊断和靶向治疗具有里程碑式的意义[11]。基于ToGA试验的研究结果,同时对其他抗HER2的药物也进行了评估。拉帕替尼是一类同时抑制EGFR和HER2表达的酪氨酸激酶抑制剂,一项Ⅲ期LoGic临床研究[12]评估了奥沙利铂和卡培他滨联合拉帕替尼或安慰剂一线治疗HER2阳性表达晚期胃癌或胃食管交界癌患者的疗效,结果显示实验组较安慰剂组无明显总生存期(overallsurvival,OS)获益[12.2个月vs10.5个月;风险比(hazardratio,HR)=0.91,95%可信区间(confidenceinterval,CI):0.73~1.12;P=0.35],但是进一步行亚组分析显示,亚裔组及年龄<60岁组患者OS有明显提高[(16.5个月vs10.9个月,HR=0.91)和(12.9个月vs9个月,HR=0.69)]。

2.1.2EGFR基因

EGFR同属于RTK,在胃癌的发生和进展中起关键作用。已有报道,EGFR在24%~27%的胃癌中高表达[13]。尽管在结直肠癌中已广泛使用抗EGFR的单克隆抗体作为靶向药物应用于临床治疗且疗效显著,但尚未证实其在胃癌中的功效。BIRKMAN等[14]收集了220例胃癌样本,结果发现EGFR基因在32.7%的样本中过表达,在14.1%的患者中发生基因组扩增;该研究还显示,EGFR基因扩增与肿瘤侵袭相关。EGFR高表达者肿瘤复发时间短(22个月vs57个月,P=0.026;HR=1.73,95%CI:1.06~2.83),患者生存期降低(29个月vs57个月,P=0.033;HR=1.67,95%CI:1.04~2.69)。因此,在今后的研究中应按照EGFR基因扩增再行细致的分层设计,进而评估抗针对EGFR基因药物在胃癌患者中的临床疗效。

2.1.3原癌基因

c-Met肝细胞生长因子受体(hepatocytegrowthfactorreceptor,HGFR)是原癌基因c-Met的编码蛋白又称MET,是肝细胞生长因子(hepatocytegrowthfactor,HGF)的细胞表面受体,也属于RTK家族成员。在8%的CIN型胃癌中可以观察到MET的表达[15],研究提示MET与肿瘤的恶性程度相关。事实上,HGF/c-Met信号通路参与了肿瘤的生长、侵袭、抗细胞凋亡和上皮-间质转化[16]。在有MET表达的胃癌患者中给予针对c-Met基因的单克隆抗体利妥珠单抗治疗,结果并没有改善患者的总体生存时间(11.0个月vs11.3个月,HR=0.82,P=0.24)[17]。2016年的ASCO会议上报道了一种特异性针对MET激酶的抑制剂AMG337[18]。在一项AMG337(口服)的测试中,51例患者接受治疗,其中10例为c-Met基因扩增型胃癌,观察发现有4例为部分缓解(最长持续时间52周),1例为完全缓解(持续100周)。在研究结束时,最大耐受剂量为300mg。虽然取得了一定的疗效,但由于不良反应较大,在治疗早期即被中断。尽管有这些阴性结果,但是c-Met基因作为新型疗法的潜在分子靶标的意义并没有消失,上述研究提示只要患者和药物剂量达到最佳的状态时还是可能达到预期效果的。

2.1.4VEGF和VEGFR2基因

CIN型胃癌中还可以观察到VEGF基因的改变,VEGF是癌细胞生长和转移所必需的细胞因子,具有促进血管增殖和形成的作用[19]。AVAGAST试验是一项针对贝伐单抗用于胃癌治疗的Ⅲ期临床随机试验,试验分为2组,化疗联合贝伐单抗和化疗联合安慰剂组,经比较贝伐单抗组患者的无进展生存(progression-freesurvival,PFS)时间明显延长(6.7个月vs5.3个月,P=0.004),病情得到缓解(缓解率37%vs9%),OS期有所延长(12.1个月vs10.1个月)但差异无学意义(P>0.05)[20]。雷莫芦单抗是一种人源化单克隆抗体,能与VEGFR2特异性结合,从而抑制肿瘤新生血管形成。一项国际性、随机的Ⅲ期临床试验(REGARD试验)中,共设雷莫芦单抗单药组和安慰剂组用于观察二线治疗晚期胃癌的疗效;结果显示,与安慰剂组相比较,雷莫卢单抗组患者的中位生存期明显延长(5.2个月vs3.8个月,P=0.047)[21-22]。可见,抗血管生成策略在胃癌治疗中具有一定的疗效,但其在一线治疗中的作用尚不清楚,有待进一步研究探讨。

2.2基于MSI型胃癌及分子精准靶向治疗

MSI型在胃癌中约占15%~30%,多数表现为肠型胃癌,好发于胃的远端,女性多发,与年龄相关[4,23-24]。MSI型胃癌主要是由于微卫星在DNA复制时插入或缺失而造成的遗传改变。这种改变可能是由DNA错配修复基因1(mutlhomolog1,MLH1)或错配修复基因2(mutshomolog2,MSH2)之间的突变引起的DNA错配修复(mismatchrepair,MMR)的功能障碍而引发的。此外,由于2个等位基因MMR基因失活,约15%的结直肠癌也表现为MSI亚型[25]。MLH1基因启动子区域的超甲基化引起错配修复基因缺失是MSI型胃癌发生的主要机制[26]。MSI型胃癌缺乏靶向基因的扩增,但由于DNA修复机制异常往往导致DNA高突变,激活致癌信号如磷脂酰肌醇3-激酶催化亚单位α(phosphatidylinositol3-kinasecatalyticalpha,PIK3CA)、Erb-B2、Erb-B3和EGFR等基因的突变[4]。然而,PIK3CA、Erb-B2和Erb-B3和EGFR等基因的突变在MSI型胃癌中的作用至今尚未确定。奥拉帕尼(olaparib)是一种口服的针对多聚ADP核糖聚合酶(poly-ADP-ribosepolymerase,PARP)的抑制剂,其利用DNA修复途径的缺陷,优先杀死癌细胞。研究表明,奥拉帕尼联合紫杉醇治疗比单用紫杉醇治疗转移性或复发性胃癌更有效。尽管试验未达到其主要终点延长PFS时间[奥拉帕尼联合紫杉醇和紫杉醇单药组的中位PFS分别为3.01个月vs3.55个月(HR=0.80,P>0.05)],但奥拉帕尼延长了低表达毛细血管扩张性共济失调症患者的生存期[27]。研究显示,肿瘤免疫药物在MSI表型肿瘤的治疗中越来越重要,尤其对错配修复基因缺失癌症患者的疗效更好。LE等[28]在一项测试特异性抗程序性死亡受体1(programmedcelldeath-1,PD-1)的靶向药物派姆单抗(pembrolizumab)对结肠癌晚期转移患者的有效性Ⅱ期临床试验中发现,错配修复基因缺失患者的客观反应率和PFS率分别为40%和78%,MMR患者为0%和11%,错配修复基因缺失患者的中位PFS时间和生存期均比MMR肿瘤队列延长,分别为2.2个月和5.0个月。有研究报道,通过MSI分型还可以预测免疫检查点抑制剂的疗效[29]。MURO等[30]在最近报道的有关pembrolizumab在胃癌中疗效的结果提示,41%患者的肿瘤突变负荷(作为一种PD-1抗体治疗效果评估的最新标志物)降低。一项纳武单抗(nivolumab)(另一种针对PD-1的单抗靶向药物)单用或nivolumab联合伊匹单抗(ipilimumab)[一种针对细胞毒性T淋巴细胞相关抗原-4(cytotoxicTlymphocyte-associatedantigen-4,cTLA-4)的单抗靶向药物]Ⅱ期临床试验正在招募患者,以观察MSI型胃肠系统恶性肿瘤免疫检查点抑制剂的疗效[31]。另外,使用影响MSI型肿瘤发生的预防性疫苗已被证实可以延缓错配修复基因缺失患者胃肠系统肿瘤的发生。接种多肽疫苗可以为MSI高表达肿瘤新辅助治疗提供一个思路,但这些仍有待证实[32]

2.3GS型胃癌与分子精准靶向治疗

GS型胃癌约占20%,男女发病率相同。GS型主要表现为体细胞基因组的突变,包括E-钙黏蛋白基因1(E-cadheringene1,CDH1)、人第1号染色体上编码富含AT结构域能和DNA相互作用蛋白的基因AT丰富结合域1A(AT-richinteractivedomaincontainingprotein1A,ARID1A)和Ras同源基因家族,成员A(Rashomologgenefamily,memberA,RhoA)基因[4]。目前关于基于该类基因的靶向精准治疗分子总结如下。

2.3.1CDH1基因

CDH1基因位于人染色体16q22.1上,编码E-钙黏蛋白,属于钙依赖性细胞黏附分子的钙黏素超家族。胃癌中常发现CDH1基因失活突变,尤其在遗传弥漫性胃癌中[33];CDH1基因启动子区域的甲基化则常见于散发性胃癌中[34];在上皮肿瘤发生的过程中,CDH1基因编码的E-黏钙蛋白表达水平明显下调[35]。由此提示,CDH1基因可能为一种抑癌基因。LI等[36]报道,在弥漫型胃癌中,CDH1基因突变患者的生存期明显缩短。在TCGA关于CDH1基因的分析中,GS亚型(37%的病例)中体细胞高度突变。由此提示,CDH1基因在探索预后及其作为胃癌治疗靶点中的潜力值得进一步关注。2.3.2ARID1A基因在GS型胃癌中发现,ARID1A基因存在失活突变。ARID1A基因位于人染色体1p35.3上,一种编码富含AT结构域,能和DNA相互作用的蛋白,具有参与染色体重塑、DNA修复、分化和发育的功能[37],能抑制肿瘤细胞的增殖。WANG等[38]在胃癌的研究中发现,ARID1A表达低的患者预后较差,在胃癌细胞中沉默ARID1A基因表达可导致细胞增殖能力增强[39]。ZHANG等[40]则在非小细胞肺癌中同样发现,ARID1A低表达者的临床分期较差;在非小细胞肺癌细胞系中用siRNA的方法干扰ARID1A基因的表达后,肿瘤增殖加快。同样,XIE等[41]在直肠癌细胞系中也得到了相似的结果。这些结果都提示,ARID1A基因有抑制肿瘤细胞增殖的能力,是一个抑癌基因。ARID1A基因的临床价值应该得到重视。

2.3.3RhoA基因

Rho(Rashomologgenefamily)蛋白属于小G蛋白超家族的亚家族成员,具有GTP酶活性[42]。当小G蛋白超家族的A家族成员RHOA处于GTP结合的活化状态时,RhoA通过作用于Rho激酶1(Rho-associated,coiled-coilcontainingproteinkinase1,ROCK1)、效应分子(mammalianDiaphanousrelatedprotein,mDia)和蛋白激酶N(proteinkinaseN,PKN)在内的多种效应物来调节肌动蛋白-肌球蛋白依赖的细胞收缩和移动[43],并能激活信号转导与转录激活因子3(signaltransducerandactivatoroftranscription3,STAT3)以促进肿瘤发生[44]。RHOA基因突变位点聚集在RHOA与ROCK1等效应因子相接触的两个相邻的氨基末端区域,同时RHOA基因突变能改变下游信号调节,导致肿瘤呈分散性生长并使细胞缺乏黏附性[4]。RHOA基因突变有染色体间的闭合蛋白18(claudin-18,CLDN18)基因和RhoGTP酶激活蛋白26(RhoGTPaseactivatingprotein26,ARHGAP26)基因易位。ARHGAP26又名GRAF(GTPaseregularassociatedwithfocaladhesionkinase)是一种RhoGTP酶活性蛋白,能使RHOGTP酶转化为GDP,增强细胞移动[45]。CLDN18是细胞中紧密连接黏附结构的一个组成部分[46]。YAO等[47]发现,CLDN18-ARHGAP26融合基因在胃上皮细胞中的表达可导致细胞发生上皮-间质转化。最近的一项试验探讨了EOX方案[表柔比星(epirubicin)+奥沙利铂(oxaliplatin)+希罗达(xeloda)]联合IMAB362(一种针对CLDN18.2的嵌合IgG1抗体)或未联合IMAB362治疗晚期胃癌和胃食管交界腺癌的疗效,与单独用EOX化疗方案相比,IMAB362联合EOX明显延长了患者的PFS期(中位时间5.7个月vs7.9个月)和OS期(中位时间8.7个月vs12.5个月)。CLDN18-ARHGAP基因融合体与RHOA基因突变互相排斥;在GS亚型中,30%的病例有RHOA基因或CLDN18-ARHGAP基因改变[4]。认识到这些突变基因以及基因的融合现象,研制抑制RhoGTP酶信号的药物将是研究人员未来努力的方向。

2.4EBV+型胃癌

EBV+型胃癌大约占9%[4],与不同的流行病学和临床病理学特征有关。BAE等[48]通过一项荟萃分析发现,EBV感染与胃癌发生风险之间存在较强的相关性,可能使胃癌发生的风险增加10倍(95%CI:5.89~17.29)。MURPHY等[49]通过荟萃分析发现,EBV+型胃癌发病率为8.7%(95%CI:7.5%~10.0%),其中,美洲的发病率为9.9%(95%CI:7.9%~12.3%),亚洲为8.3%(95%CI:6.9%~9.9%),欧洲为9.2%(95%CI:5.4%~15.7%)。长期多盐饮食、吸烟和咖啡可能是导致EBV+型胃癌发生的危险因素[50-51]。EBV+型胃癌多发于男性,肠型胃癌中多见,肿瘤多发生于近端胃和残胃。此外,男性患病率近乎是女性的2倍[51],并好发于老年人,平均发病年龄为50~68岁[52]。EBV+型胃癌另一个重要的组织学特征就是炎性细胞浸润,特别是CD4+或CD8+T细胞的浸润[53]。同时,可伴有大量的B细胞、浆细胞或中性粒细胞的浸润[54]。KIM等[55]观察到与EBV阴性(EBVnegative,EBV-)型胃癌不同,EBV+型胃癌预后较好,这可能有赖于人体感染EBV后的免疫反应,但其机制尚不明确。根据TCGA的研究报道,PD-1在EBV+型胃癌中频繁扩增,提示了该类胃癌的高免疫原性。PD-1及其配体程序性死亡受体配体1(programmedcelldeath-ligand1,PD-L1)或PD-L2是一对负性共刺激因子,可以在肿瘤发生和进展过程中,抑制T细胞的分化和相关功能。PD-1阻滞剂已在多种肿瘤治疗中取得较好的疗效[56],同时检测PD-1和PD-L1蛋白的表达可能用来预测肿瘤的预后。DERKS等[57]对PD-L1在EBV+型胃癌中的潜在作用进行了研究,发现在32例EBV+型胃癌中,50%(16/32)的肿瘤细胞和94%(30/32)肿瘤浸润免疫细胞中有PD-L1蛋白的表达;相比之下,EBV-型胃癌则表现出较低的PD-L1表达,仅有10%肿瘤细胞和39%的肿瘤浸润免疫细胞中有PD-L1蛋白的表达(P<0.001)。因此,评估肿瘤细胞和肿瘤浸润免疫细胞中生物标志物的表达,对于预测EBV+型胃癌患者长期生存和靶向药物的疗效有一定意义。除PDL-1和PDL-2表达与EBV+型胃癌有相关性外,PIK3CA基因突变,DNA超甲基化和Janus激酶2(Januskinase2,JAK2)基因突变也与EBV+型胃癌有相关性[4]。在一项大型回顾性研究中,分析了855个胃癌样本中PIK3CA、JAK2、PD-L1和PD-L2蛋白表达水平和预后价值。其中只有59个样本是EBV+的,PIK3CA和PDL-2在EBV+型胃癌中的表达水平明显高于EBV-型胃癌患者,但未发现PIK3CA、JAK2、PD-L1和PD-L2的预后价值。同时,在EBV+型胃癌和EBV-型胃癌病例之间没有观察到JAK2、PD-L1或PD-L2表达的差异。此外PIK3CA、JAK2、PD-L1或PD-L2的表达与任何临床病理特征均无显着相关性,这可能是由于EBV感染的病例数相对较少,因此这些突变的预后价值仍不确定[58]。

3结论

胃癌分型中,虽然新的分子分类的出现已经淡化了“一刀切”的时代,但基于对肿瘤生物学更深刻认识的基础上已经确立了一个更现代的临床治疗方法,即精准医学。目前,上述对于胃癌的分类是迄今为止所取得的最新进展,开启了胃癌分子分型的新时代。随着胃癌分子分型研究的不断深入和扩展,分子靶向治疗有望为患者带来新的治疗选择。TCGA的努力为精确医学铺平了道路,为生物靶向和个体化诊疗奠定了基础。尽管当前胃癌分子分型在临床应用方面十分有限,但其在个性化诊疗方面的巨大潜力不容忽视。未来的研究应从临床应用方面,研究目前已获得的数据,结合患者自身和肿瘤微环境等方面进一步阐明胃癌的本质,从分子水平重新认识疾病,相信未来的肿瘤治疗送体验机无需申请应该是分子分型指导的个体化精准治疗。

作者:周洪靖;刘爱群

分子科学学报责任编辑:张雨    阅读:人次
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