肝細(xì)胞癌分子異質(zhì)性與臨床精準(zhǔn)治療

鄒 強(qiáng)， 王 軍， 文良志， 王 斌， 張 毅

1 陸軍軍醫(yī)大學(xué)大坪醫(yī)院 消化內(nèi)科， 重慶 400042; 2 重慶大學(xué)附屬腫瘤醫(yī)院 肝膽胰腫瘤科， 重慶 400042

肝細(xì)胞癌(HCC)是原發(fā)性肝癌中最常見(jiàn)組織學(xué)亞型，占原發(fā)性肝癌病例的75%～85%，是癌癥相關(guān)死亡第三大原因[1-2]。由于大部分HCC患者確診時(shí)已發(fā)展至中晚期，手術(shù)、消融等治療手段療效非常有限[3]，靶向治療藥物(包括一線(xiàn)藥物索拉非尼、樂(lè)伐替尼和二線(xiàn)藥物瑞格拉非尼、卡博替尼等)對(duì)晚期HCC的總體響應(yīng)率較低[4]。此外，雖然以免疫檢查點(diǎn)抑制劑為代表的免疫治療有望避免腫瘤分子異質(zhì)性問(wèn)題，但免疫微環(huán)境異質(zhì)性嚴(yán)重制約免疫檢查點(diǎn)抑制劑發(fā)揮作用，對(duì)HCC療效不盡如人意[5]。因此，亟需深入探索HCC發(fā)生發(fā)展機(jī)制，開(kāi)發(fā)治療新策略。近年來(lái)各種高通量組學(xué)技術(shù)飛速發(fā)展，極大加深了對(duì)HCC分子特征的認(rèn)識(shí)。本文深入分析基于HCC的基因組學(xué)、轉(zhuǎn)錄組學(xué)、代謝組學(xué)和蛋白質(zhì)組學(xué)以及免疫組學(xué)分子分型方法，對(duì)腫瘤精準(zhǔn)治療具有重要參考價(jià)值。

1 HCC的診斷和治療現(xiàn)狀

目前肝癌患者的診斷主要通過(guò)超聲、CT、核磁共振和病理檢查，根據(jù)相應(yīng)分期分級(jí)(TNM分級(jí)、Edmondson分級(jí)和BCLC分級(jí)等)進(jìn)行分層治療[6]。作為最常用的HCC治療預(yù)后評(píng)估系統(tǒng)，BCLC分級(jí)將患者分為5個(gè)級(jí)別，包括極早期(BCLC 0期)、早期(BCLC A期)、中期(BCLC B期)、中晚期(BCLC C 期)和晚期(BCLC D期)患者[7]。針對(duì)不同層級(jí)采取相應(yīng)治療手段的分級(jí)診療策略在過(guò)去幾十年間得到了快速發(fā)展，但HCC患者5年生存率依舊很低，其原因是傳統(tǒng)治療策略存在諸多不足，比如靶向治療藥物和免疫療法的效應(yīng)不確切，同一病理類(lèi)型和分期患者表現(xiàn)出迥異的治療反應(yīng)和臨床結(jié)局。因此，亟待探究HCC異質(zhì)性，實(shí)現(xiàn)更精確的診斷和分期，進(jìn)一步改善臨床療效。

2 HCC分子異質(zhì)性與靶向治療

近年來(lái)，隨著基因組、轉(zhuǎn)錄組、蛋白質(zhì)組、代謝組和免疫組等多組學(xué)技術(shù)蓬勃發(fā)展，HCC分子分型系統(tǒng)被發(fā)現(xiàn)和建立，HCC被分為增殖類(lèi)亞型和非增殖類(lèi)亞型[4,8-10](圖1)。在此基礎(chǔ)上，結(jié)合多組學(xué)特征可進(jìn)一步精細(xì)分型，發(fā)現(xiàn)具有不同分子特征及臨床預(yù)后的亞型。

圖1 2004—2020年間基于基因組、轉(zhuǎn)錄組、蛋白質(zhì)組、代謝特征和免疫特征研究發(fā)表的HCC分子亞型

2.1 基因組學(xué)分子分型 綜合基因拷貝數(shù)和表達(dá)譜變化，HCV感染相關(guān)HCC可分為5個(gè)亞型[11]： “Proliferation”增殖亞型、“CTNNB1”突變亞型、“Interferon-related”炎性亞型、“Polysomy of chromosome 7”亞型和“Unannotated”未定義亞型。其中，“Proliferation”增殖亞型富集IGF-IR磷酸化，IGF-IR抑制劑和單克隆抗體(A12)以及靶向藥物(雷帕霉素和依維莫司)有潛在療效?！癐FN-related”炎性亞型中IFN刺激基因顯著上調(diào)，提示該亞型抵抗IFN和利巴韋林治療。新亞型 “Polysomy of chromosome 7”含多條7號(hào)染色體，多個(gè)基因表達(dá)上調(diào)為HCC分子治療提供潛在靶點(diǎn)。通過(guò)評(píng)估術(shù)后患者基因拷貝數(shù)與臨床結(jié)局的關(guān)系，發(fā)現(xiàn)7號(hào)染色體擴(kuò)增與術(shù)后早期復(fù)發(fā)有關(guān)。

隨后，Schulze等[12]提出新的基因組分型MSig1～6。MSig1多有吸煙史，MSig2與HBV感染相關(guān)，二者C>A突變率高。MSig3常見(jiàn)CTNNB1突變。MSig4多有TP53和T>C突變。MSig5突變率低，而MSig6多發(fā)TERT和CTNNB1突變。各亞型以CTNNB1和TP53突變?yōu)橹鳎彝煌吠蛔兛煞植加诓煌瑏喰?，這種突變互作有助于預(yù)測(cè)靶向藥物療效。該研究確定了不同病因引起驅(qū)動(dòng)基因和通路變化情況，有助于確定靶向治療的獲益人群。Fujimoto等[13]研究也發(fā)現(xiàn)6個(gè)分子亞型：C1～C6。各亞型都有特異驅(qū)動(dòng)突變，具體如下：C1(ARID2、PBRM1突變)，C2(LRP1B、ARID1A、PTPRD、RB1、APOB突變)，C3(MACROD2突變)，C4(CTNNB1突變)，C5(CDKN2A突變)，C6(TP53突變)。上述基因組分子分型均發(fā)現(xiàn)常見(jiàn)驅(qū)動(dòng)突變，提示靶向抑制相應(yīng)的信號(hào)通路活性可能對(duì)各分子亞型具有治療價(jià)值。

2.2 轉(zhuǎn)錄組學(xué)分子分型 基于轉(zhuǎn)錄組學(xué)特征的分子分型對(duì)于臨床預(yù)后評(píng)估作用較大，比如根據(jù)HCC基因表達(dá)譜可分為Cluster A和Cluster B兩種亞型[14]。Cluster A中細(xì)胞增殖和抑制凋亡相關(guān)基因表達(dá)上調(diào)，預(yù)后差；Cluster B中泛素化和組蛋白修飾相關(guān)基因表達(dá)增加，預(yù)后較好。此外，PTMA和HIF1a抑制劑可延緩Cluster A和B腫瘤進(jìn)展，具有治療意義[15-16]。Cluster A中可分離出一種新亞型HB[17]，其干性標(biāo)志物表達(dá)增加，提示HB亞型的惡性特征，復(fù)發(fā)和死亡風(fēng)險(xiǎn)更高。

結(jié)合轉(zhuǎn)錄組與基因組譜征，可以將HCC分為具有不同生物學(xué)特性的分子亞型G1～G6[18]。G1和G2與HBV感染相關(guān)，AKT通路均被激活。G3～G6與HCV感染和過(guò)量飲酒有關(guān)，G3和G4分別發(fā)生TP53和TCF1突變，G5和G6 高CTNNB1突變率且WNT通路激活，預(yù)后好。這項(xiàng)研究還發(fā)現(xiàn)50%的腫瘤WNT或AKT通路激活，提示抑制這些信號(hào)通路可能會(huì)使相關(guān)患者獲益。

另外兩種分型系統(tǒng)則更加全面地整合HCC轉(zhuǎn)錄組信息，對(duì)探索靶向治療新策略具有借鑒意義。HCC可分為S1～S3三種分子亞型[19]。S1亞型富集惡性特征，早期復(fù)發(fā)和轉(zhuǎn)移風(fēng)險(xiǎn)高，與腫瘤遷徙和轉(zhuǎn)移密切相關(guān)的TGFβ和WNT信號(hào)通路高度激活，提示β-catenin抑制劑的潛在療效[20-22]。S2亞型AKT通路激活，AKT通路抑制劑對(duì)此亞型可能發(fā)揮作用。S3亞型腫瘤體積較小，預(yù)后好，可能適用于維甲酸類(lèi)藥物的分化治療[23]。此外，HCC也可分為高Notch活性和低Notch活性?xún)蓚€(gè)亞型[24]。約30% HCC的Notch活性較高，CTNNB1突變率低且預(yù)后較差，而低Notch活性HCC的CTNNB1突變率高且預(yù)后較好，因此新型Notch抑制劑在高Notch活性亞型中的治療價(jià)值有待進(jìn)一步探索。

2.3 代謝組學(xué)分子分型 代謝紊亂是惡性腫瘤的重要特征之一[25]，干預(yù)其代謝異常可能是腫瘤治療的新思路。HCC可分為4個(gè)代謝組學(xué)分子亞型：“ECM-type”“STEM-type”“Perivenous-type”(PV)和“Periportal-type”(PP)[26]。PV亞型富集肝靜脈周?chē)渭?xì)胞特征(如常發(fā)生脂肪酸和膽鹽代謝)，預(yù)后差；PP亞型富集門(mén)靜脈周?chē)渭?xì)胞特征(如多發(fā)生糖異生、氨基酸分解代謝，表達(dá)HNF4A誘導(dǎo)基因)，預(yù)后好且復(fù)發(fā)率低；“ECM-type”亞型涉及細(xì)胞外基質(zhì)重塑和上皮間充質(zhì)轉(zhuǎn)換；而“STEM-type”亞型易發(fā)生轉(zhuǎn)移，生存率低。值得一提的是，PP亞型術(shù)后早期復(fù)發(fā)風(fēng)險(xiǎn)低，預(yù)后好，可能更多地受益于肝移植手術(shù)。

另外一種基于代謝特征的分子分型也可指導(dǎo)臨床診治。Yang等[27]研究發(fā)現(xiàn)3種代謝組分子亞型：C1～C3。C1代謝活性強(qiáng)，主要涉及氨基酸代謝紊亂，可能為耐藥患者提供替代治療切入點(diǎn)，其臨床證據(jù)之一是代謝藥物甲福明二甲雙胍，可顯著抑制肝癌生長(zhǎng)并延長(zhǎng)患者生存期[28]。C2與免疫紊亂相關(guān)，可能是CTLA4抑制劑和卡博替尼治療的候選人群[29-31]。目前未發(fā)現(xiàn)C3獨(dú)特分子特征，針對(duì)C3患者的治療策略較少?？傊?，這種代謝分型為腫瘤代謝治療提供了新靶點(diǎn)和新見(jiàn)解。

2.4 蛋白質(zhì)組學(xué)分子分型 近年來(lái)高通量蛋白組學(xué)技術(shù)快速發(fā)展，開(kāi)啟腫瘤分子分型的新維度，也帶來(lái)腫瘤精準(zhǔn)治療的新契機(jī)?；诟呔鹊鞍捉M數(shù)據(jù)，HCC可分為三種分子亞型：S-Ⅰ、S-Ⅱ和S-Ⅲ[32]。S-Ⅰ亞型肝功能相關(guān)蛋白上調(diào)，具有肝細(xì)胞樣特征；而S-Ⅱ和S-Ⅲ亞型增殖相關(guān)蛋白上調(diào)。S-Ⅲ亞型多條促癌信號(hào)通路高度激活，惡性程度最高，總生存期最短，采用美國(guó)食品藥品監(jiān)督管理局批準(zhǔn)藥物或正在臨床試驗(yàn)的候選藥物靶向該亞型特征蛋白可能具有潛在的治療效果。比如，S-Ⅲ亞型依賴(lài)其高表達(dá)的甾醇?；D(zhuǎn)移酶1(SOAT1)催化脂肪酸膽固醇酯合成和HCC進(jìn)展，提示SOAT1抑制劑可能對(duì)S-Ⅲ亞型具有治療價(jià)值。

另外一項(xiàng)研究也將HBV相關(guān)HCC分為3個(gè)亞型：S-Mb、S-Pf和S-Me[33]。S-Mb代謝相關(guān)蛋白表達(dá)上調(diào)；S-Pf增殖相關(guān)蛋白上調(diào)，患者總生存期最短；S-Me免疫、炎癥相關(guān)蛋白表達(dá)降低。S-Me和S-Pf高表達(dá)PYCR2，患者惡性程度高，預(yù)后差；但高表達(dá)ADH1A的患者血清AFP水平低，預(yù)后較好。這項(xiàng)研究發(fā)現(xiàn)2個(gè)預(yù)后標(biāo)志物：PYCR2和ADH1A，對(duì)HCC患者預(yù)后評(píng)估意義重大。

2.5 免疫組學(xué)分子分型 近年來(lái)腫瘤免疫治療取得重大臨床進(jìn)展，但免疫治療的個(gè)體應(yīng)答效率差異極大，亟需建立免疫分子分型系統(tǒng)，指導(dǎo)臨床治療。Sia等[34]發(fā)現(xiàn)約25% HCC高表達(dá)PD-1和PD-L1，定義為“免疫亞型”，包括免疫激活和免疫抑制兩種亞型。免疫激活亞型富集T淋巴細(xì)胞、自然殺傷細(xì)胞和IFN信號(hào)，對(duì)PD-1抑制劑敏感。免疫抑制亞型則富集耗竭T淋巴細(xì)胞、M2巨噬細(xì)胞，其原因可能是高度激活TGFβ信號(hào)通路，因此TGFβ抑制劑(galunisertib)有望增加免疫抑制亞型對(duì)免疫檢查點(diǎn)抑制劑的臨床療效。

免疫微環(huán)境在決定腫瘤免疫治療效果中發(fā)揮重要作用，Kurebayashi等[35]分析HCC免疫微環(huán)境，發(fā)現(xiàn)3種分子亞型：高免疫、中等免疫和低免疫亞型。其中，高免疫亞型B淋巴細(xì)胞、漿細(xì)胞和T淋巴細(xì)胞浸潤(rùn)增加，CD8+T淋巴細(xì)胞和腫瘤細(xì)胞中PD-1/PD-L1表達(dá)上調(diào)，整體療效和預(yù)后較好。Kim等[36]進(jìn)一步將高表達(dá)PD-1的CD8+T淋巴細(xì)胞群分為2個(gè)亞型：“高表達(dá)PD-1”和“低表達(dá)PD-1”，“高表達(dá)PD-1”亞型表達(dá)多種免疫檢查點(diǎn)受體， PD-1+CD8+T淋巴細(xì)胞較多，PD-1抑制劑療效較好。

此外，還可根據(jù)HCC免疫微環(huán)境功能狀態(tài)分為免疫正常型、免疫缺陷型和免疫抑制型[37]。免疫正常型可聯(lián)合使用T淋巴細(xì)胞反應(yīng)激活劑(如IL-12、CpG寡核苷酸)和免疫檢查點(diǎn)抑制劑進(jìn)行治療；免疫缺陷型對(duì)免疫檢查點(diǎn)抑制劑不敏感，需要腫瘤血管生成抑制劑(如使用小劑量索拉非尼或貝伐單抗)促進(jìn)T淋巴細(xì)胞浸潤(rùn)；對(duì)于免疫抑制型，免疫檢查點(diǎn)抑制劑也有可能維持或促進(jìn)T淋巴細(xì)胞浸潤(rùn)，發(fā)揮抗腫瘤效應(yīng)?？傊?，基于免疫組學(xué)的分子分型為選擇HCC免疫治療提供了精準(zhǔn)指導(dǎo)方案。

3 基于分子分型進(jìn)行HCC精準(zhǔn)治療的機(jī)遇與挑戰(zhàn)

多組學(xué)測(cè)序技術(shù)突飛猛進(jìn)，揭示HCC的多種分子亞型。不同分子亞型決定靶向和免疫治療效果，已逐漸開(kāi)始影響臨床決策，加速HCC精準(zhǔn)治療進(jìn)程。比如，Ⅱ期臨床研究[38]發(fā)現(xiàn)，RAS突變晚期HCC患者對(duì)雷馬替尼和索拉非尼聯(lián)合治療臨床反應(yīng)最好，為RAS突變型HCC的靶向治療提供理論依據(jù)。攜帶TSC1/2基因突變的HCC侵襲性強(qiáng)，但對(duì)雷帕霉素單藥治療響應(yīng)較好[39]。此外，類(lèi)FMS酪氨酸激酶3是索拉非尼療效預(yù)測(cè)的生物標(biāo)志物[40]，索拉非尼可有效緩解類(lèi)FMS酪氨酸激酶3高表達(dá)HCC患者的腫瘤進(jìn)展。

雖然分子分型為HCC精準(zhǔn)治療帶來(lái)新契機(jī)，但廣泛臨床推廣的時(shí)機(jī)尚未成熟。首先，目前尚缺乏大規(guī)模、前瞻性臨床試驗(yàn)證明這些分子分型系統(tǒng)的有效性。其次，許多分子亞型對(duì)應(yīng)的分子靶向藥物仍然極為缺乏，限制了分子分型系統(tǒng)的臨床推廣。然而，基于患者分子亞型給予相應(yīng)治療是大勢(shì)所趨，也是HCC個(gè)體化精準(zhǔn)治療的關(guān)鍵依據(jù)。隨著靶向和免疫治療藥物研發(fā)的快速進(jìn)展，相信在不久的將來(lái)，臨床醫(yī)生有望依據(jù)HCC分子異質(zhì)性制定個(gè)體化精準(zhǔn)治療方案，延長(zhǎng)患者生存期，改善臨床預(yù)后，極大地推進(jìn)腫瘤精準(zhǔn)醫(yī)療的歷史進(jìn)程。

利益沖突聲明：所有作者均聲明不存在利益沖突。

作者貢獻(xiàn)聲明：鄒強(qiáng)負(fù)責(zé)擬定寫(xiě)作思路，文獻(xiàn)搜集和分析，撰寫(xiě)論文并繪圖；王軍、文良志參與文獻(xiàn)搜集，指導(dǎo)撰寫(xiě)文章，修改論文；王斌、張毅負(fù)責(zé)擬定寫(xiě)作主題，修改論文并最后定稿。