從精準(zhǔn)診斷到精準(zhǔn)化療
——精準(zhǔn)醫(yī)療時代新型腫瘤標(biāo)志分子研究進(jìn)展

高 鋒

（上海交通大學(xué)附屬第六人民醫(yī)院檢驗(yàn)科，上海 200233）

惡性腫瘤已成為威脅人類健康的主要疾病。世界衛(wèi)生組織國際癌癥研究機(jī)構(gòu)（the International Agency for Research on Cancer，IARC）發(fā)布的《2020年全球癌癥統(tǒng)計報告》顯示，2020年全球新診斷癌癥病例數(shù)和因癌癥死亡例數(shù)均繼續(xù)上升，其中有59.5%的新增癌癥病例和58.3%的癌癥死亡病例發(fā)生在亞洲[1]。與歐美國家相比，亞非國家的癌癥病死率比癌癥發(fā)病率高，我國的癌癥發(fā)病率為18.6%，但癌癥病死率＞25%[1]。我國居民死亡原因排名中，癌癥居第1位，且新發(fā)癌癥患者的絕對數(shù)量較大[1]。由此可見，我國的癌癥防控形勢十分嚴(yán)峻，癌癥診療水平跟歐美發(fā)達(dá)國家相比仍存在較大的差距，要實(shí)現(xiàn)健康中國目標(biāo)，需重視癌癥的早期診斷和精準(zhǔn)綜合診療研究。

2011年，美國國家科學(xué)院正式提出精準(zhǔn)醫(yī)學(xué)的概念，其宗旨是給予患者以個性化的精確治療?！熬珳?zhǔn)診療”是基于循證醫(yī)學(xué)模式發(fā)展而來的，以個體化醫(yī)療為基礎(chǔ)，融合了“精準(zhǔn)”的分子檢測和大數(shù)據(jù)科學(xué)指導(dǎo)下的生物信息學(xué)分析，采用基因組學(xué)、蛋白組學(xué)等方法特異性地判定腫瘤的發(fā)病機(jī)制，從而有針對性地選擇相應(yīng)的治療方式或藥物，最終實(shí)現(xiàn)腫瘤的精準(zhǔn)用藥[2-3]。然而，沒有精準(zhǔn)診斷、就沒有精準(zhǔn)治療。

精準(zhǔn)診斷的基礎(chǔ)是對腫瘤特征的深入認(rèn)識。近年來，學(xué)者們發(fā)現(xiàn)了表觀遺傳可塑[4]、克隆進(jìn)化[5]、腫瘤異質(zhì)性[6-7]等腫瘤的新特征，這些新的腫瘤分子特征的發(fā)現(xiàn)正改變著腫瘤診療的思路與策略，為腫瘤診療帶來了新的機(jī)遇和挑戰(zhàn)。高度異質(zhì)性和可塑性是腫瘤在特定微環(huán)境下自我適應(yīng)和進(jìn)化的結(jié)果，與腫瘤細(xì)胞的生長、侵襲、轉(zhuǎn)移、耐藥及患者預(yù)后等密切相關(guān)。同一患者體內(nèi)的腫瘤異質(zhì)性包括不同病灶間的異質(zhì)性和同一病灶內(nèi)不同細(xì)胞之間的異質(zhì)性[8]，在臨床治療過程中，腫瘤細(xì)胞表型可發(fā)生動態(tài)變化[9-10]，為臨床個體化治療帶來了巨大的挑戰(zhàn)。鑒別出腫瘤在特定時間和空間的個性化特征，對于準(zhǔn)確診斷和預(yù)后評估具有重要的臨床意義。

隨著腫瘤基因檢測技術(shù)的進(jìn)步，DNA突變、甲基化、循環(huán)腫瘤DNA（circulating tumor DNA，ctDNA）、循環(huán)腫瘤細(xì)胞（circulating tumor cell，CTC）的特異性生物標(biāo)志物、外泌體等新型腫瘤標(biāo)志分子正逐漸在腫瘤的輔助診斷、療效預(yù)測、復(fù)發(fā)和轉(zhuǎn)移監(jiān)測，以及預(yù)后判斷中發(fā)揮越來越重要的作用，在惡性腫瘤早期的復(fù)發(fā)風(fēng)險評估及晚期的精準(zhǔn)治療中也已取得了一些研究成果。

1 分子分型與精準(zhǔn)治療

對新型腫瘤標(biāo)志分子進(jìn)行檢測，根據(jù)基因表達(dá)譜的特征可將腫瘤分為不同亞型，對制定相對精準(zhǔn)的治療策略大有助益。例如：乳腺癌的分子分型有助于實(shí)現(xiàn)精準(zhǔn)診斷，指導(dǎo)精準(zhǔn)治療，是現(xiàn)階段制確定治療方案的基礎(chǔ)。根據(jù)雌激素受體（estrogen receptor，ER）、孕激素受體（progesterone receptor，PR）、人表皮生長因子受體2（human epidermal growth factor receptor 2，HER-2）和增殖細(xì)胞核抗原Ki-67的表達(dá)情況可將乳腺癌分為4個亞型[1]，分別為Luminal A型、Luminal B型、HER-2過表達(dá)型和基底樣型。不同的分子分型預(yù)后不同，相應(yīng)的治療手段也不同[4]。Luminal A型術(shù)后以內(nèi)分泌治療為主，而Luminal B型多需要化療聯(lián)合內(nèi)分泌治療。有研究發(fā)現(xiàn)，有40%的ER+/HER-2-晚期乳腺癌患者伴有PIK3CA突變，其導(dǎo)致的磷脂酰肌醇3-激酶（phosphoinositide 3-kinase，PI3K）通路活化可促進(jìn)內(nèi)分泌耐藥的發(fā)生，與患者預(yù)后不佳密切相關(guān)[11-12]。針對PIK3CA突變的抑制劑Alpelisib有良好的體內(nèi)抑瘤效果，有可能成為伴PIK3CA突變患者在內(nèi)分泌耐藥或復(fù)發(fā)轉(zhuǎn)移后的良好治療方案。HER-2陽性患者的治療策略多為抗HER-2的靶向治療聯(lián)合化療。三陰性乳腺癌（triple negative breast cancer，TNBC）的治療目前仍是以術(shù)后化療為主，新的治療藥物仍在研發(fā)中。近年來，隨著對TNBC分子特征認(rèn)識的逐漸深入，按基因表達(dá)譜可進(jìn)一步將TNBC分為6個亞型[2]：Basal like-1和Basal like-2型、免疫調(diào)節(jié)型、間質(zhì)型、間質(zhì)干細(xì)胞型和雄激素依賴型，分別表現(xiàn)出不同的化療敏感性和預(yù)后?；诓煌姆肿觼喰头诸?，可選擇不同的治療方案，如免疫治療、抗雄激素治療、小分子激酶抑制劑治療、修復(fù)DNA損傷治療等，這些都是精準(zhǔn)治療的研究熱點(diǎn)。

2 表觀遺傳學(xué)與精準(zhǔn)診療

腫瘤的表觀遺傳學(xué)變化，即DNA和組蛋白修飾等的變化可引起基因表達(dá)異常，并導(dǎo)致腫瘤的發(fā)生。監(jiān)測表觀遺傳學(xué)的改變，可用于腫瘤的風(fēng)險評估、療效預(yù)測等，是精準(zhǔn)診療不可或缺的組成部分。表觀遺傳可塑是腫瘤的標(biāo)志性特征之一，表現(xiàn)為染色質(zhì)重構(gòu)、組蛋白修飾和DNA甲基化3種形式。染色質(zhì)構(gòu)象相關(guān)蛋白的基因突變可通過全基因組檢測技術(shù)進(jìn)行檢測，由此產(chǎn)生了一種新的腫瘤治療策略——重構(gòu)染色質(zhì)[13-14]，可通過“關(guān)閉”特定的異常基因而達(dá)到治療效果。組蛋白變體、伴侶、修飾劑和異染色質(zhì)等均可影響細(xì)胞特征及其可塑性?；蚣谆腔虮碛^遺傳學(xué)修飾的一種重要方式。腫瘤組織的DNA甲基化水平與腫瘤發(fā)生風(fēng)險密切相關(guān)，是理想的腫瘤風(fēng)險預(yù)測標(biāo)志物，已廣泛應(yīng)用于臨床診療[15]。DNA甲基化作為生物標(biāo)志物已廣泛用于結(jié)直腸癌[16]、肝癌[17]、乳腺癌[18-19]等的診療。有研究發(fā)現(xiàn)，體液中游離核酸甲基化在腫瘤發(fā)生早期即可發(fā)生微量變化[20-21]，可用于腫瘤早期輔助診斷及預(yù)后判斷。隨著高通量測序、數(shù)字聚合酶鏈反應(yīng)、微流控芯片等技術(shù)的發(fā)展和應(yīng)用，DNA甲基化及游離核酸甲基化將在未來腫瘤診斷及治療監(jiān)測中發(fā)揮更重要的作用。

3 液體活檢在腫瘤精準(zhǔn)診療中的應(yīng)用

液體活檢是指非侵入式的體液檢測，作為臨床檢驗(yàn)新技術(shù)，可檢測體液中的CTC、ctDNA碎片和外泌體等，是腫瘤診斷和輔助診療的突破性檢測技術(shù)，目前已逐步開始應(yīng)用于臨床。液體活檢因取樣方式靈活、安全、無創(chuàng)、便捷，且可動態(tài)監(jiān)測等優(yōu)勢而備受矚目，其主要檢測目標(biāo)是基因突變、表觀遺傳學(xué)變化和基因差異表達(dá)，目前已被用于腫瘤早期篩查、轉(zhuǎn)移和復(fù)發(fā)風(fēng)險預(yù)測、預(yù)后判斷、療效和耐藥的動態(tài)監(jiān)控等領(lǐng)域?？捎糜谝后w活檢的樣本包括血液、尿液、唾液、腦脊液、精液等所有體液，其中對血液的活檢進(jìn)展迅速，已有多項技術(shù)獲得批準(zhǔn)并應(yīng)用于臨床，如檢測血漿ctDNA中的PIK3CA突變可在指導(dǎo)乳腺癌患者使用Alpelisib治療中發(fā)揮重要預(yù)測作用[22]；檢測7種微小RNA（microRNA，miRNA）可用于肝細(xì)胞肝癌的動態(tài)監(jiān)測和療效評估[23]。液體活檢技術(shù)是臨床診治的發(fā)展方向，能夠幫助臨床在腫瘤的早診斷、早治療方面實(shí)現(xiàn)突破，同時能夠指導(dǎo)臨床制定個性化治療方案，實(shí)現(xiàn)真正的個體化精準(zhǔn)診療。

4 精準(zhǔn)化療

精準(zhǔn)化療需要基于患者分子特征篩選最安全有效的治療藥物。腫瘤細(xì)胞的異質(zhì)性與其對藥物的敏感性密切相關(guān)，因此腫瘤細(xì)胞呈現(xiàn)的特異性生物標(biāo)志對抗腫瘤藥物的療效和不良反應(yīng)的預(yù)測、患者預(yù)后具有重要意義。檢測腫瘤相關(guān)基因的表達(dá)水平和多態(tài)性可預(yù)測化療藥物療效、不良反應(yīng)和患者預(yù)后，可實(shí)現(xiàn)腫瘤的精準(zhǔn)化療。目前已發(fā)現(xiàn)多個腫瘤相關(guān)基因在預(yù)測化療藥物的療效、不良反應(yīng)和臨床預(yù)后中具有一定的臨床價值。p53和鼠雙微體2（murine double minute 2，MDM2）基因多態(tài)性可作為非小細(xì)胞肺癌（nonsmall cell lung cancer，NSCLC）患者和肉瘤患者對鉑類藥物不良反應(yīng)的預(yù)測指標(biāo)[24-26]。BRCA1預(yù)測在軟組織肉瘤患者對曲貝替定的治療反應(yīng)中有重要的臨床價值[27]。WISP1多態(tài)性可預(yù)測肺癌患者對鉑類藥物的敏感性及不良反應(yīng)[28]。ERCC1基因和XRCC1基因可預(yù)測直腸癌、胃癌、膀胱上皮腫瘤的預(yù)后，亦可預(yù)測肺癌和卵巢癌患者對鉑類藥物的敏感性[29]。PARP2基因rs878156位點(diǎn)多態(tài)性可預(yù)測乳腺癌患者使用蒽環(huán)類化療藥物的療效和預(yù)后。谷胱甘肽S轉(zhuǎn)移酶基因多態(tài)性可以預(yù)測乳腺癌患者對化療藥物的敏感性[30]。雖然精準(zhǔn)化療領(lǐng)域的研究已取得一定的進(jìn)展，但目前仍缺乏有效的療效預(yù)測指標(biāo)來精確評估腫瘤患者對治療的反應(yīng)，聯(lián)合檢測多個化療相關(guān)基因或可提高預(yù)測的準(zhǔn)確性。精準(zhǔn)化療是未來腫瘤化療的方向，尋找更敏感、準(zhǔn)確的療效預(yù)測指標(biāo)，指導(dǎo)臨床化療藥物選擇任重道遠(yuǎn)。

5 未來方向

目前，我們對腫瘤的認(rèn)識仍然所知有限。但是，腫瘤新特征的發(fā)現(xiàn)正在逐漸開啟新的腫瘤診療模式，包括腫瘤表觀遺傳治療、進(jìn)化治療、精準(zhǔn)治療等，這些新治療模式與傳統(tǒng)治療模式的聯(lián)合將是未來腫瘤治療的發(fā)展方向。圍繞腫瘤異質(zhì)性和可塑性的研究將成為突破精準(zhǔn)醫(yī)療瓶頸的關(guān)鍵點(diǎn)。隨著對腫瘤異質(zhì)性的深入研究，我們認(rèn)為，腫瘤診斷應(yīng)包括以下幾個方面：對腫瘤進(jìn)行多層次分型，指導(dǎo)個體化治療方案的制定；在治療前預(yù)測藥物反應(yīng)和預(yù)后；監(jiān)測疾病演化，發(fā)現(xiàn)微量殘存的腫瘤細(xì)胞及CTC，預(yù)測復(fù)發(fā)和轉(zhuǎn)移。相信在不久的將來，會有更多的新型腫瘤標(biāo)志分子被應(yīng)用于臨床，為腫瘤的精準(zhǔn)診斷和精準(zhǔn)化療提供新的方法，給腫瘤患者帶來新的希望。