腫瘤異質(zhì)性在原發(fā)性肝癌中的研究進(jìn)展

趙喜君 楊寧

作者單位：200438 上海 海軍軍醫(yī)大學(xué)第三附屬醫(yī)院肝外五科

癌癥是由于基因組和遺傳不穩(wěn)定性造成的無(wú)限增殖的惡性組織?，F(xiàn)代腫瘤研究進(jìn)展表明,癌細(xì)胞存在生物學(xué)現(xiàn)象中的突變、選擇、適應(yīng)、轉(zhuǎn)移等情況,且存在差異,稱之為腫瘤異質(zhì)性。原發(fā)性肝癌(PLC)是最常見的消化道惡性腫瘤之一,發(fā)病人數(shù)體量龐大,且具有極高的發(fā)病率和致死率[1]。但與其他腫瘤(比如乳腺癌、結(jié)直腸惡性腫瘤、肺癌)相比,肝癌的治療方案非常有限,且大部分患者確診PLC時(shí)腫瘤已進(jìn)展為中晚期,手術(shù)、介入、消融治療效果并不理想,只能予以非手術(shù)治療(如靶向藥物治療和免疫檢查點(diǎn)抑制劑治療)。然而靶向治療藥物(包括一線治療藥物樂伐替尼、索拉非尼以及二線治療藥物瑞格非尼、卡博替尼等)對(duì)晚期PLC的總體響應(yīng)率較低[2]。

目前研究認(rèn)為,PLC具有的高度異質(zhì)性(tumor heterogeneity)是其尚不能被“征服”的主要原因之一[3]。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療效不佳[4-5]。因此,亟需深入探索HCC的發(fā)生發(fā)展機(jī)制,進(jìn)而探討針對(duì)PLC治療的新策略。

PLC的異質(zhì)性主要表現(xiàn)為腫瘤細(xì)胞在腫瘤發(fā)生和進(jìn)化過程中會(huì)形成具有不同分子特征和功能差異的細(xì)胞團(tuán)。目前認(rèn)為腫瘤及其腫瘤微環(huán)境(TME)都具有異質(zhì)性,且這種異質(zhì)性是造成腫瘤致死、免疫和靶向治療失敗以及耐藥的關(guān)鍵因素[6-7]。因此準(zhǔn)確評(píng)估PLC腫瘤細(xì)胞及其微環(huán)境的異質(zhì)性特點(diǎn)對(duì)于開發(fā)有效的治療方法和延長(zhǎng)患者預(yù)后具有極其重要的意義。

一、腫瘤細(xì)胞的異質(zhì)性

腫瘤細(xì)胞的異質(zhì)性是指腫瘤病灶中存在著不同的遺傳基因組和亞克隆細(xì)胞,這也是腫瘤區(qū)別于正常組織的重要特征之一[8]。腫瘤的異質(zhì)性既包含腫瘤間異質(zhì)性,又包含腫瘤內(nèi)異質(zhì)性,二者相互區(qū)別,緊密聯(lián)系[9]。不同腫瘤患者由于基因型之間存在的差異,即不同腫瘤患者的同一種病理分型的腫瘤之間的基因表型差異被稱為腫瘤間異質(zhì)性;同一患者同一腫瘤病灶中,具有獨(dú)特基因組的腫瘤細(xì)胞亞群可能存在的腫瘤在不同區(qū)域隨時(shí)間推移出現(xiàn)不同分化結(jié)果的被稱為腫瘤內(nèi)異質(zhì)性[9]。肝癌的異質(zhì)性是多層次、多水平、多維度的。PLC既存在個(gè)體腫瘤間異質(zhì)性,也存在同一個(gè)患者個(gè)體的腫瘤內(nèi)異質(zhì)性,后者按照觀察到的病灶數(shù)量不同又可分為單灶腫瘤異質(zhì)性和多灶腫瘤異質(zhì)性。在表現(xiàn)型水平上,混合型肝癌的單個(gè)病灶內(nèi)部,肉眼即可分辨出兩種組織類型,顯微鏡下還能觀察到不同分化程度以及不同區(qū)域?qū)?yīng)不同局部免疫浸潤(rùn)水平的腫瘤細(xì)胞。既往研究進(jìn)展也使得人們意識(shí)到腫瘤異質(zhì)性不僅僅指示的是腫瘤的一種獨(dú)特的組織形態(tài)特點(diǎn),還涉及到了遺傳、表觀、轉(zhuǎn)錄組、蛋白質(zhì)組、修飾蛋白質(zhì)組和腫瘤微環(huán)境等多方面內(nèi)容[10]。已有多項(xiàng)研究表明,PLC細(xì)胞的高度異質(zhì)性與臨床不良預(yù)后顯著相關(guān)。其中腫瘤內(nèi)異質(zhì)性有助于腫瘤生長(zhǎng)、轉(zhuǎn)移、復(fù)發(fā)和產(chǎn)生耐藥性,對(duì)肝癌的診療和預(yù)后造成重大的挑戰(zhàn)和影響[11]。腫瘤異質(zhì)性提示PLC診療中可能存在“單次活檢所得到的遺傳特征和微環(huán)境信息”的不足,這對(duì)研究個(gè)體腫瘤發(fā)展、降低抗藥性及實(shí)現(xiàn)真正意義上的個(gè)體化治療具有重要的理論和實(shí)踐意義。

二、腫瘤免疫微環(huán)境的異質(zhì)性

肝癌克隆演化過程中不斷影響著腫瘤免疫微環(huán)境[12]。伴隨腫瘤基因組異質(zhì)性演化,腫瘤抗原譜也呈現(xiàn)出動(dòng)態(tài)變化[13]。肝癌亞克隆與微環(huán)境相互作用最終形成免疫抑制性微環(huán)境。腫瘤免疫微環(huán)境(TIME)是腫瘤在環(huán)境選擇壓力下形成異質(zhì)性的重要因素[10],肝癌克隆演化是腫瘤細(xì)胞與免疫微環(huán)境共同進(jìn)化的過程。隨著腫瘤克隆的異質(zhì)性不斷增強(qiáng),微環(huán)境也不斷發(fā)生著演變。很多研究者從肝癌增殖微環(huán)境入手展開對(duì)肝癌腫瘤異質(zhì)性的研究,這在一定程度上提升了人們對(duì)肝癌發(fā)生、轉(zhuǎn)移、復(fù)發(fā)機(jī)制的認(rèn)識(shí)程度和防治水平。腫瘤細(xì)胞與微環(huán)境相互作用,異質(zhì)性不斷演化:異質(zhì)性增高促進(jìn)腫瘤發(fā)生免疫逃逸,進(jìn)而導(dǎo)致腫瘤不斷進(jìn)展及出現(xiàn)治療耐藥。腫瘤干細(xì)胞理論也認(rèn)為腫瘤惡性增殖是細(xì)胞微環(huán)境、致癌劑以及遺傳因素相互作用于腫瘤干細(xì)胞,并引起生長(zhǎng)分化調(diào)控途徑中某些分子遺傳學(xué)突變從而造成表達(dá)異常的結(jié)節(jié)。Aizarani等最新研究結(jié)果也強(qiáng)調(diào),異?；驉夯母伟┰鲋澄h(huán)境是影響肝癌干細(xì)胞分化異常的關(guān)鍵[14]。

三、腫瘤的時(shí)空異質(zhì)性

腫瘤免疫微環(huán)境是一個(gè)高度復(fù)雜的生態(tài)系統(tǒng),腫瘤細(xì)胞與免疫細(xì)胞在時(shí)間、空間維度動(dòng)態(tài)互相作用,產(chǎn)生時(shí)空異質(zhì)性(spatiotemporal heterogeneity),即在腫瘤內(nèi)部不同部位、腫瘤演化不同時(shí)期、治療的不同節(jié)點(diǎn),腫瘤異質(zhì)性存在顯著差異。在腫瘤時(shí)空演化的動(dòng)態(tài)過程中,腫瘤的內(nèi)在因素及微環(huán)境的外在因素也會(huì)緊密相互作用,造成腫瘤基因組和表觀組的改變[15],顯著影響腫瘤浸潤(rùn)淋巴細(xì)胞的豐度和活性[1],而免疫浸潤(rùn)反過來(lái)也會(huì)影響腫瘤增殖潛能與克隆組成,抗原呈遞、趨化因子、免疫代謝等相關(guān)機(jī)制參與了免疫微環(huán)境異質(zhì)性的時(shí)空調(diào)控。對(duì)于患者個(gè)體而言,腫瘤的時(shí)空異質(zhì)性有三大特征:時(shí)間異質(zhì)性、空間異質(zhì)性、免疫細(xì)胞的多樣性和可塑性。適度的異質(zhì)性有利于腫瘤的時(shí)空演化,腫瘤的異質(zhì)性過低會(huì)導(dǎo)致微生態(tài)可塑性和適應(yīng)性不足,而異質(zhì)性過高又會(huì)影響腫瘤生存和微環(huán)境整體功能,因此明確腫瘤的時(shí)空異質(zhì)性的調(diào)控機(jī)制至關(guān)重要,深入了解并把握腫瘤微環(huán)境的時(shí)空異質(zhì)性特征將對(duì)腫瘤臨床診療具有重要指導(dǎo)作用[16]。

四、腫瘤的功能異質(zhì)性與免疫功能評(píng)估

以往對(duì)于腫瘤異質(zhì)性研究多將重點(diǎn)聚焦于基因遺傳和表觀遺傳異質(zhì)性,盡管這些理論在一定程度上反映了腫瘤異質(zhì)性演進(jìn)的生命史,但研究表明功能異質(zhì)性才是直接影響臨床預(yù)后的決定因素?！肮δ墚愘|(zhì)性”的概念最早在2018年被提出,用于整合有關(guān)基因組、非基因組、干性和TME的異質(zhì)性信息。轉(zhuǎn)錄組學(xué)和蛋白質(zhì)組學(xué)分析被率先用于描述功能異質(zhì)性。功能異質(zhì)性中TME起著關(guān)鍵性的作用。免疫療法的突破使得肝癌的局部免疫受到了越來(lái)越多的關(guān)注。多重免疫組化染色首先用于研究實(shí)體瘤中的腫瘤浸潤(rùn)免疫細(xì)胞(TIC)[13]。TIC的密度、分布和組成可以很好地體現(xiàn)腫瘤免疫微環(huán)境并與腫瘤分化相關(guān),這同時(shí)也揭示了腫瘤功能表型與免疫細(xì)胞浸潤(rùn)的協(xié)調(diào)性。以往研究開發(fā)了許多算法來(lái)測(cè)定免疫浸潤(rùn)的組成并極大地?cái)U(kuò)展了免疫功能評(píng)估的有效性,研究發(fā)現(xiàn)不同分區(qū)的肝癌細(xì)胞具有不同的免疫原性,并以不同的方式逃避免疫監(jiān)控,如免疫細(xì)胞浸潤(rùn)減少、白細(xì)胞抗原雜合性喪失、T細(xì)胞受體克隆性降低和免疫編輯等[17]。這表明在肝癌中,腫瘤與局部免疫的共同進(jìn)化是相當(dāng)普遍的,這也部分解釋了肝癌中免疫檢查點(diǎn)抑制劑單一療法有限的應(yīng)答率。

近年我們對(duì)肝癌的評(píng)估主要靠幾個(gè)分級(jí)(Child分級(jí),巴塞羅那分期等),根據(jù)等級(jí)評(píng)估確定肝癌診療手段,后又發(fā)現(xiàn)微血管癌栓(MVI)分級(jí)可以指導(dǎo)患者術(shù)后的治療。但我們?cè)谂R床工作研究中發(fā)現(xiàn),部分小肝癌患者經(jīng)過規(guī)則性手術(shù)切除后,腫瘤在短時(shí)間內(nèi)復(fù)發(fā)。而部分腫瘤體積較大患者經(jīng)過規(guī)則性手術(shù)切除后,可保持較長(zhǎng)的無(wú)瘤生存時(shí)間,這與腫瘤異質(zhì)性密不可分。基于目前研究,各種分期和手術(shù)后病理的MVI分級(jí)來(lái)指導(dǎo)術(shù)后治療還不夠,需要結(jié)合基因檢測(cè)來(lái)判斷患者是否是高危人群,進(jìn)而選擇合適的術(shù)后抗復(fù)發(fā)治療,例如靶向治療和免疫治療。隨著研究方法的不斷進(jìn)步,原發(fā)性肝癌診治應(yīng)利用對(duì)時(shí)空異質(zhì)性解析逐漸深入,基于個(gè)體免疫微環(huán)境動(dòng)態(tài)特征,建立個(gè)體化免疫治療(personalized immunotherapy)新策略,從而使更多的腫瘤患者獲益。

五、總結(jié)

腫瘤異質(zhì)性是肝癌發(fā)生發(fā)展和臨床診療中無(wú)法避免的關(guān)鍵問題,盡管近年來(lái)已經(jīng)對(duì)異質(zhì)性有了一定的了解,但針對(duì)肝癌異質(zhì)性的靶向和免疫治療領(lǐng)域仍處于起步階段。雖然當(dāng)前用腫瘤異質(zhì)性學(xué)說來(lái)解釋治療耐受性以及肝癌的局部復(fù)發(fā)和遠(yuǎn)處轉(zhuǎn)移已經(jīng)得到學(xué)界的廣泛認(rèn)同,但有關(guān)腫瘤異質(zhì)性的形成機(jī)制及原因仍然存在較多的爭(zhēng)議,腫瘤異質(zhì)性的復(fù)雜性依然是值得學(xué)界關(guān)注和探討的重點(diǎn)問題[18]。腫瘤干細(xì)胞亞群分化潛能是關(guān)系腫瘤異質(zhì)性特點(diǎn)以及程度的重要因素[19]。張文峰等[20]的研究指出,腫瘤肝細(xì)胞(CSC)在腫瘤分化表現(xiàn)轉(zhuǎn)錄后修飾以及表觀遺傳差異是腫瘤異質(zhì)性產(chǎn)生的主要機(jī)制之一,且不同的肝癌肝細(xì)胞亞群會(huì)表現(xiàn)出不同的藥物耐受性,它們?cè)谀[瘤增殖、惡化、復(fù)發(fā)過程中依然可以保持有序分化潛能?；诖?檢測(cè)外周循環(huán)特定的肝癌干細(xì)胞亞群是原發(fā)性肝癌早期臨床診斷以及檢測(cè)腫瘤復(fù)發(fā)的預(yù)測(cè)手段。有關(guān)腫瘤異質(zhì)性與肝癌干細(xì)胞亞群有序分化的研究,為肝癌臨床診治中通過針對(duì)特定標(biāo)志物的CSC使用分子靶向治療、抑制其自我更新和生存信號(hào)通路提供了科學(xué)的理論支撐[12]。肝癌細(xì)胞克隆和相關(guān)的生態(tài)系統(tǒng)在空間上不同,并且會(huì)隨時(shí)間動(dòng)態(tài)變化,這就給肝癌診治帶來(lái)了許多挑戰(zhàn),因此在未來(lái)研究以及臨床診療時(shí),一方面要立足于通過多組科學(xué)數(shù)據(jù)分析建立起HCC基因進(jìn)化與免疫逃逸之間的系統(tǒng)關(guān)系,另一方面也要注意對(duì)腫瘤異質(zhì)性改變進(jìn)行縱向檢測(cè)以獲取更為清晰的克隆進(jìn)化軌跡,更好地為HCC患者提供預(yù)后解決方案。

利益沖突聲明：所有作者均聲明不存在利益沖突。