基于中醫(yī)整體觀念探討泛癌圖譜計劃*

趙雯宇，司富春，王文彬，宋雪杰

1.河南中醫(yī)藥大學(xué)，河南 鄭州 450046；2.河南省中醫(yī)方證信號傳導(dǎo)重點實驗室/河南省中醫(yī)方證信號傳導(dǎo)國際聯(lián)合實驗室，河南 鄭州 450046

癌癥本質(zhì)上是一種隨著體細(xì)胞突變積累而進(jìn)化、發(fā)展的基因疾病，這一點已經(jīng)在全世界達(dá)成了共識［1-2］。人體內(nèi)關(guān)鍵基因突變的積累，改變了細(xì)胞增殖、分化和死亡的正常程序，導(dǎo)致癌癥發(fā)生［3］。癌癥基因組圖譜（the cancer genome atlas，TCGA）計劃自2005年啟動以來，已成為全世界最全面的癌癥基因組數(shù)據(jù)庫，通過分析33種最常見癌癥類型的11 000多種腫瘤樣本，對腫瘤在人體中如何產(chǎn)生、于何處產(chǎn)生和為何產(chǎn)生提供了獨特、全面、深入的研究數(shù)據(jù)［4］。隨著研究的不斷深入，發(fā)現(xiàn)不同類型、不同組織起源的腫瘤存在一定的共性，而源于同一組織的腫瘤又存在基因改變的差異。為了分析不同類型、不同組織起源腫瘤的共性和差異，TCGA于2012年10月在加利福尼亞州圣克魯茲舉行的會議上發(fā)起了泛癌圖譜計劃［5］。泛癌圖譜計劃的研究模式和研究內(nèi)容是對TCGA數(shù)據(jù)的整合、升華，與中醫(yī)整體觀念有一定契合之處。本文對泛癌圖譜計劃的研究進(jìn)展進(jìn)行綜述，并對其研究模式和研究內(nèi)容與中醫(yī)整體觀念的關(guān)系進(jìn)行探討，以期為癌癥的中西醫(yī)研究思路和方法提供參考。

1 泛癌圖譜計劃研究進(jìn)展

在全世界近半個世紀(jì)的“抗癌戰(zhàn)爭”中，癌癥治療已取得了重大進(jìn)展。隨著基因測序技術(shù)的高速發(fā)展，人們識別了大量的癌基因及抑癌基因［6-9］，發(fā)現(xiàn)了癌癥易感性增加的種族變異［10］。目前，研究在識別驅(qū)動基因突變、評估其耐藥性、疾病亞型分型、預(yù)后和微小殘留疾病檢測方面已經(jīng)取得了顯著成果［11-15］。

TCGA項目經(jīng)過十幾年的研究，發(fā)現(xiàn)了一些普遍規(guī)律［16］。有學(xué)者應(yīng)用新一代測序儀和全基因組測序技術(shù)對特定的腫瘤類型進(jìn)行基因組學(xué)、轉(zhuǎn)錄組學(xué)、蛋白組學(xué)分析，發(fā)現(xiàn)了新的腫瘤標(biāo)記物［17-22］，一些標(biāo)志物已經(jīng)在臨床廣泛應(yīng)用［19，23-24］。有研究證實，發(fā)生在同一器官的癌癥臨床表現(xiàn)不同，而不同器官的癌癥亦存在著共同特征，如導(dǎo)管乳腺癌雖然發(fā)生在同一個器官，但卻是不同疾病的集合，其主要亞型（如luminal A、luminal B、HER2、基底樣）在臨床上的處理方式差異較大。使用免疫檢查點程序性死亡配體1（programmed death-ligand 1，PD-L1）抑制劑進(jìn)行免疫治療是惡性黑色素瘤和肺癌的新型治療方法，而PD-L1的表達(dá)也可能是食管癌和胃癌免疫治療療效的主要預(yù)后因素和預(yù)測性生物標(biāo)志物［25-26］。DNA測序發(fā)現(xiàn)了一系列已知的和新型的周期性基因組畸變，包括突變、放大、缺失、易位、融合和其他結(jié)構(gòu)變異，其中關(guān)鍵基因的融合在腫瘤的發(fā)生發(fā)展過程中起著重要作用［3，27-28］。同時，基因組重排和染色體碎裂也為研究提供了腫瘤基因組進(jìn)化的新范式，讓我們以更廣闊的視野認(rèn)識和研究腫瘤［29-31］。雖然研究發(fā)現(xiàn)了一些癌癥相關(guān)的一般性規(guī)律，但受腫瘤類型因素的影響，多數(shù)關(guān)于癌癥分子、病理和臨床性質(zhì)的研究都受到限制［32］。泛癌圖譜計劃實現(xiàn)了從單個腫瘤類型的分子描述到跨越不同腫瘤類型的分子分析［5］，揭示了一種新的腫瘤類型聚類方法，基于分子相似性進(jìn)行腫瘤分組。整合聚類進(jìn)一步強(qiáng)調(diào)了細(xì)胞起源模式的主導(dǎo)作用，組織學(xué)或解剖學(xué)相關(guān)的癌癥類型之間的分子相似性為泛癌分析提供了基礎(chǔ)，如泛胃腸道癌、泛婦科癌、泛腎癌、泛鱗狀癌及與干細(xì)胞特征相關(guān)的癌癥［33-37］。泛癌研究在癌癥易感性變異、致癌通路共現(xiàn)與互斥、生物調(diào)控網(wǎng)絡(luò)紊亂、病毒感染對癌癥的影響等方面都取得了一定的進(jìn)展，現(xiàn)綜述如下。

1.1 癌癥易感性變異泛癌計劃已經(jīng)開展了迄今為止規(guī)模最大的癌癥易感性變異調(diào)查，在33種常見癌癥類型的10 000多例樣本中，約8%的患者存在共計853種致病性或疑似致病性的生殖細(xì)胞變異［38］。這種變異存在于患者體內(nèi)的每個細(xì)胞中，能夠促進(jìn)癌癥進(jìn)展，并且在多種癌癥類型中常見，此發(fā)現(xiàn)或許有助于解釋癌癥遺傳性［39］，如抑癌基因乳腺癌易感基因（breastcancer susceptibilitygene，BRCA）1、BRCA2的變異常與乳腺癌、卵巢癌相關(guān)［40］，但研究亦證實這些基因發(fā)生的罕見變異或與胰腺癌相關(guān)［41］。

1.2 致癌通路共現(xiàn)與互斥在不同的腫瘤類型和個體腫瘤樣本中，發(fā)生改變的基因和通路存在相當(dāng)大的差異。研究者利用TCGA數(shù)據(jù)庫的9 125個腫瘤樣品的體細(xì)胞突變、拷貝數(shù)變化、mRNA表達(dá)、基因融合和DNA甲基化數(shù)據(jù)，分析了10種經(jīng)典信號通路──細(xì)胞周期、Hippo、Myc、Notch、Nrf2、磷脂酰肌醇-3激酶（phosphatidylinositol-3-kinases，PI3K）/蛋白激酶B（protein kinase B，Akt）、受體酪氨酸激酶（receptor tyrosine kinases，RTK）-RAS、轉(zhuǎn)化生長因子-β（transforming growth factor-β，TGF-β）、p53和Wnt/β-catenin中的體細(xì)胞變化模式，并將這些癌癥類型分為64種亞型［42］?；跀?shù)據(jù)結(jié)果，總結(jié)出33種癌癥類型的突變模式，并鑒定出突變的共現(xiàn)性和互斥性模式。研究表明，89%的腫瘤至少存在一種通路改變，至少57%的腫瘤能夠得到一種有效的靶向藥物治療，30%的腫瘤有多靶點改變。識別不同類型癌癥之間和通路內(nèi)復(fù)發(fā)、共發(fā)或互斥的關(guān)系，有助于闡明致癌通路改變的功能相關(guān)機(jī)制，提示了聯(lián)合治療的可能性，為臨床治療方案提供依據(jù)。

1.3 生物調(diào)控網(wǎng)絡(luò)紊亂每個細(xì)胞組分的生物學(xué)功能都是由類似“俄羅斯套娃”樣的多級基因調(diào)控層次控制的，包括轉(zhuǎn)錄因子-啟動子相互作用、增強(qiáng)子激活、DNA甲基化、miRNA介導(dǎo)的調(diào)控、翻譯和翻譯后修飾［43-45］。研究發(fā)現(xiàn)，在癌癥細(xì)胞中，調(diào)控網(wǎng)絡(luò)常被共同導(dǎo)致癌癥表型的分子畸變重新連接［46-47］。在調(diào)控網(wǎng)絡(luò)中，增強(qiáng)子作為一類重要的非編碼DNA調(diào)控元件，與目標(biāo)啟動子相互作用，共同調(diào)節(jié)下游基因，在細(xì)胞的致瘤過程中也發(fā)揮著重要作用［48］。目前已經(jīng)有研究者開展了超級增強(qiáng)子的泛癌分析及增強(qiáng)子在癌癥中的作用研究，發(fā)現(xiàn)除了作為預(yù)后生物標(biāo)志物外，增強(qiáng)子還可以作為治療療效的預(yù)測標(biāo)志物［49］。研究者運(yùn)用新的計算方法推斷因果增強(qiáng)因子-基因的相互作用［50］，在增強(qiáng)子表達(dá)的泛癌分析中，發(fā)現(xiàn)并驗證了PD-L1下游140 kb的增強(qiáng)子，結(jié)果發(fā)現(xiàn)了核因子-κB（nuclear factor kappa-B，NF-κB）介導(dǎo)的激活PD-L1的增強(qiáng)子-啟動子交互模型，這一研究成果肯定了增強(qiáng)子調(diào)節(jié)關(guān)鍵治療靶點的潛在方式及臨床意義。

1.4 病毒感染對癌癥的影響據(jù)估計，在人類癌癥病例中，病毒感染占10%～15%［51］。眾所周知，人類乳頭瘤病毒（human papilloma virus，HPV）、乙型肝炎病毒（hepatitis B virus，HBV）和EB病毒（epstein-barr virus，EBV）等都是與癌癥相關(guān)的病原體［52-54］。泛癌圖譜計劃調(diào)查了23種癌癥類型、6 813個腫瘤樣本和559個相鄰正常樣本，對不同癌癥類型的病毒感染、病毒基因表達(dá)、病毒整合和病毒變異進(jìn)行了研究［55］。發(fā)現(xiàn)在食管癌、喉癌、胃癌和直腸腺癌等頭頸部癌癥和胃腸道相關(guān)癌癥中，人類皰疹病毒高表達(dá)，在腦低級別膠質(zhì)瘤中發(fā)現(xiàn)了HPV表達(dá)。值得注意的是，除了病毒基因表達(dá)外，在肝癌和子宮頸癌中還發(fā)現(xiàn)了病毒整合，HBV和HPV均需要宿主驅(qū)動基因的改變來啟動和發(fā)展癌癥。

2 泛癌圖譜計劃與中醫(yī)整體觀念的關(guān)系

癌癥作為世界疑難疾病之一，其發(fā)病機(jī)制錯綜復(fù)雜。中西醫(yī)均認(rèn)為，人體是一個有機(jī)整體，任何腫瘤都是機(jī)體整體功能失調(diào)在局部的反映［56-57］。多種癌癥之間復(fù)雜的機(jī)制聯(lián)系恰恰說明了人體自身的整體性。對于腫瘤的形成，國醫(yī)大師周仲瑛教授的“癌毒”理論認(rèn)為，癌毒留結(jié)為腫瘤發(fā)病之根，癌毒一旦留結(jié)，阻礙經(jīng)絡(luò)氣機(jī)運(yùn)行，津液失于正常輸布則留結(jié)為痰，血液不能正常運(yùn)行則停留為瘀，癌毒與痰瘀搏結(jié)，形成腫塊［58］。目前，現(xiàn)代醫(yī)學(xué)對于腫瘤的診斷和治療多停留在局部，泛癌研究模式的轉(zhuǎn)變表明現(xiàn)代醫(yī)學(xué)對于癌癥的研究方法正在更新。

2.1 癌癥易感性與先天稟賦基于整體觀念對癌癥進(jìn)行辨識是尋找癌癥易感因素的核心，人體自身的整體性及與外界環(huán)境的統(tǒng)一性認(rèn)識是癌癥存在易感性的理論基礎(chǔ)。中醫(yī)基于六淫七情、飲食內(nèi)傷、生活環(huán)境及稟賦體質(zhì)對疾病的預(yù)警已經(jīng)充分證明了此觀點的科學(xué)性［59］。從中醫(yī)理論上講，生殖細(xì)胞與先天稟賦密切相關(guān)，而先天稟賦與外環(huán)境又存在統(tǒng)一性?！鹅`樞·天年》云：“人之始生……以母為基，以父為楯?！敝嗅t(yī)學(xué)把人出生前從父母所獲得的一切統(tǒng)稱為先天稟賦，先天稟賦的狀況與父母生殖之精的質(zhì)量密切相關(guān)［60］。癌癥的遺傳性和易感性取決于先天稟賦的優(yōu)劣。稟賦是自身體質(zhì)的基礎(chǔ)，父母體質(zhì)強(qiáng)壯，則子代體質(zhì)大多強(qiáng)壯，反之亦然。正如張景岳認(rèn)為：“以人之稟賦言，則先天強(qiáng)厚者多壽，先天薄弱者多夭；后天培養(yǎng)者，壽者更壽，后天斫削者，夭者更夭?！爆F(xiàn)代研究已經(jīng)證實，基因可根據(jù)體內(nèi)外環(huán)境的變化作出適應(yīng)性反應(yīng)，而生殖細(xì)胞的突變?nèi)绻軌蛟缙诟深A(yù)，或許會降低子代患病的概率。

2.2 生物調(diào)控網(wǎng)絡(luò)與五行理論五行理論是中醫(yī)學(xué)的哲學(xué)基礎(chǔ)，是中醫(yī)學(xué)理論體系的重要組成部分，亦是中醫(yī)學(xué)整體觀念的自然演化［61］。中醫(yī)學(xué)以五行的生克乘侮規(guī)律來闡釋人體的生理功能、病理變化及其與外在環(huán)境的相互關(guān)系，從而指導(dǎo)臨床診斷和治療。人體細(xì)胞的生物學(xué)功能由多水平基因多層次進(jìn)行調(diào)控，這個復(fù)雜的調(diào)控網(wǎng)絡(luò)就相當(dāng)于中醫(yī)的五行生克制化圖，調(diào)控的過程在某種程度上與中醫(yī)五行生克規(guī)律類似，是中醫(yī)五行生克關(guān)系在微觀層面的體現(xiàn)。五行對應(yīng)五臟，五臟不和，內(nèi)環(huán)境失于調(diào)控，則陰陽氣血逆亂。王永炎院士認(rèn)為，氣亂、血涌成壅、痰結(jié)、毒踞是癌癥的共性發(fā)病病機(jī)和基本病理因素［62］。隨著病程和病機(jī)的演變，癌邪具有不斷增殖、耗傷營養(yǎng)、流竄生長、阻礙氣機(jī)、破壞臟腑經(jīng)絡(luò)等惡劣行為［63］。五行生克關(guān)系推動和維持事物的正常生長、發(fā)展和變化，正如《類經(jīng)圖翼》中所云：“造化之機(jī)不可無生，亦不可無制，無生而發(fā)育無由，無制則亢而為害?！比羧梭w細(xì)胞各調(diào)控層次和調(diào)控部件能夠遵循各自的規(guī)律，各司其職，既相互作用，又相互影響，人體細(xì)胞就能夠正常生長、發(fā)育、成熟、分化，癌癥也就不會發(fā)生。

2.3 病毒感染致癌與六淫外襲腫瘤的發(fā)生除氣、血、痰、食等的聚結(jié)外，更有致癌之“毒”。周仲瑛教授認(rèn)為，癌毒是導(dǎo)致腫瘤發(fā)生的一種特異性致病因子，既是致病因素，也是病理產(chǎn)物［58］。宋楊士瀛亦指出：“癌者……毒根深藏，穿孔透里?！彪S著對癌癥認(rèn)識的不斷深入，外邪侵襲在癌毒產(chǎn)生過程中發(fā)揮的作用也不可忽視。六淫外襲，由肌膚、皮毛、孔竅漸入肌肉、流竄經(jīng)絡(luò)，進(jìn)而侵及血脈，或蘊(yùn)結(jié)成痰，或致氣滯血瘀，從而形成痰毒、瘀毒，變生癌毒［64］。現(xiàn)代醫(yī)學(xué)研究已經(jīng)證實，HPV、EB病毒、HBV與宮頸癌、口咽癌與肝癌密切相關(guān)［65-66］，多環(huán)芳烴、芳香胺、偶氮染料類等化學(xué)性致癌因素，電離輻射、長期陽光暴曬等物理性致癌因素［67］，均可用六淫外襲變生瘤毒來解釋。人體不但是一個有機(jī)的整體，還與自然環(huán)境息息相關(guān)，泛癌圖譜計劃關(guān)于病毒感染在癌癥發(fā)生發(fā)展中的作用研究與中醫(yī)整體觀念中外感因素對于疾病的影響觀點不謀而合，《黃帝內(nèi)經(jīng)》所云“虛邪賊風(fēng)，避之有時”，就強(qiáng)調(diào)了抵御外邪在防病養(yǎng)生方面的重要性。

3 小結(jié)與展望

癌癥是具有高度異質(zhì)性的疾病，需要關(guān)注癌癥的特性，并探索眾多癌癥的一般規(guī)律，泛癌計劃正是基于基因組學(xué)和蛋白組學(xué)從不同的癌癥數(shù)據(jù)中尋找共性［68-69］。從中醫(yī)理論上講，癌癥研究要求我們遵從“整體觀念”，不管從各個臟腑、組織、經(jīng)絡(luò)的宏觀角度，還是從基因、蛋白的分子角度，都不能將局部的病變與人體其他部位割裂開來，更不能以偏概全，用某一個或某幾個基因及通路的改變作為判斷疾病復(fù)雜機(jī)制的依據(jù)。

泛癌研究從單個腫瘤類型的分子描述到跨越不同腫瘤類型的分子分析，本質(zhì)上是對癌癥認(rèn)識的不斷提升。從對癌癥的易感性認(rèn)識、探究病毒感染對癌癥的影響，到發(fā)現(xiàn)癌癥發(fā)生發(fā)展過程中生物調(diào)控網(wǎng)絡(luò)的紊亂，泛癌的最新研究結(jié)果也充分說明了整體觀念在認(rèn)識和研究人體生理、病理方面以及對于疾病診斷和治療的重要作用［70］?；谥嗅t(yī)整體觀念，追求“生理-心理-社會-道德”的完美健康狀態(tài)，既要遵從中醫(yī)“治未病”思想，運(yùn)用綜合調(diào)理方法維系人體的陰陽平衡，調(diào)養(yǎng)正氣，提高身體素質(zhì)和對外環(huán)境的適應(yīng)能力，也要遵守現(xiàn)代預(yù)防醫(yī)學(xué)的三級預(yù)防理念，針對特定病因進(jìn)行干預(yù)，探求疾病的發(fā)生發(fā)展規(guī)律，分析環(huán)境中主要致病因素對健康的影響，提供醫(yī)學(xué)評估，趨利避害，達(dá)到促進(jìn)健康和預(yù)防疾病的目的［71］。

中醫(yī)防治癌癥的優(yōu)勢在于整體調(diào)控，辨證論治。整體平衡狀態(tài)的維持在于元氣的旺盛，元氣旺盛就要求顧護(hù)腎之先天，調(diào)養(yǎng)脾之后天，辨證治療要求因人而異調(diào)整五臟的偏倚。TCGA數(shù)據(jù)大多來自原發(fā)腫瘤，而臨床患者通常會死于轉(zhuǎn)移，故探討癌前病變、首要病變、轉(zhuǎn)移性腫瘤與藥物治療敏感性或耐藥性的關(guān)系將是今后研究的主要方向。目前我們能做的就是基于中醫(yī)理論和最新研究成果，利用中醫(yī)的方法做好易感人群的綜合調(diào)理，預(yù)防癌前病變，及時發(fā)現(xiàn)首要病變；探討轉(zhuǎn)移性腫瘤的中醫(yī)病機(jī)，篩選針對化療耐藥和增敏的藥物并積極探討其作用機(jī)制，發(fā)掘更好的腫瘤研究方法，不斷驗證其可行性和科學(xué)性，以期為未來癌癥研究和臨床決策提供參考。