胃癌分子分型的研究進展

肖恒華 寧文鋒

[摘要] 胃癌是一種高度異質性疾病，“一刀切”的治療方法已難以取得令人滿意的治療結果。隨著分子檢測技術的飛速發展，胃癌的研究已進入分子水平。研究者們從遺傳、表觀遺傳和分子特征等方面進一步闡釋了胃癌的發病機制，鑒定出了新的分子亞型，為臨床的個體化治療帶來了極大的希望。但在臨床中應用還十分有限，將其早日應用于臨床是未來努力的方向。

[關鍵詞] 胃癌；分子分型；分子機制；個體化治療；綜述

[中圖分類號] R735 [文獻標識碼] A [文章編號] 1673-9701（2018）06-0164-05

[Abstract] Gastric cancer is a highly heterogeneous disease， the "one-size-fits-all" therapeutic approach had moke it difficult to achieve satisfactory results. With the dramatic development of molecular detection technology， gastric cancer research has entered the molecular level. Researchers have further elucidated the pathogenesis of gastric cancer from the aspects of genetics， epigenetic and molecular features， and have identified new molecular subtypes， which brings great hope for clinical individualized treatment. However， their clinical application is still very limited， and its early application in clinical practice is the direction of future efforts.

[Key words] Gastric cancer； Molecular classification； Molecular mechanisms； Individualized treatment； Review

胃癌是最常見的惡性腫瘤之一，在全球發病率居惡性腫瘤的第五位，死亡率居惡性腫瘤的第三位[1]，我國每年新增病例數和死亡人口均超過了全球的40%[2]，大多數患者發現時已為不可切除的局部晚期或有全身性轉移，預后較差，嚴重危害了人們的健康和生命。胃癌的發生及進展十分復雜，是一個涉及到多基因改變、多通路、多階段的過程。傳統的組織病理學分型因為主觀判別的影響、同類型癌可能存在差異、不能發現早期癌變以及缺乏分子水平的科學依據等有其嚴重的局限性，對臨床治療的指導性日漸弱化。近年來，隨著基因芯片和下一代測序技術的迅猛發展，胃癌分子分型的概念悄然而生，以各種分子為依據建立的分型可以展現出獨特的基因組特征，能夠彌補組織病理學分型的不足及導向重要生物標志物和潛在分子新靶標的發現，從而為胃癌的臨床治療與預后提供更精準的幫助。

1 Shah分型

Shah等[3]將一個含有785個基因和36個原發性胃腺癌的基因表達譜數據集（作為訓練集）用于分類學習，把胃癌分為3種亞型：彌漫型（diffuse，D）、近端非彌漫型（proximal non-diffuse，PND）和遠端非彌漫型（distal non-diffuse，DND）。在另一個獨立驗證集中，85%以上的樣本被正確分型。Bittoni等[4]進一步研究了248例晚期胃癌患者，其中D型（占45.2%），PND型（占11.2%），DND型（占43.6%）。所有患者均接受基于氟尿嘧啶的二聯（氟尿嘧啶+鉑類衍生物）或三聯化療方案（氟尿嘧啶+鉑類衍生物+蒽環類/紫杉烷類/絲裂霉素C），在223例可觀測療效的患者中，對一線化療的總體有效率（response rate，RR）為29.6%，其中PND的有效率最高（RR=46.1%），DND次之（RR=34.3%），D型最差（RR=20.4%）（P=0.015）。此外，相比于PND型（mPFS=7.2個月）和DND型（mPFS=5.9個月），D型（mPFS=4.2個月）PFS（P=0.011）和OS（P=0.022）均較短。這項研究表明不同的胃癌亞型可能對化療具有不同的敏感性，未來的臨床試驗應該考慮到這些差異。盡管該分型沒有針對臨床治療這一塊進行深層次的相關性分型，但這一分型是以Laurens分型為代表的傳統組織病理學分型的一大進步，表明了胃癌存在不同亞型及遺傳的多樣性，獨特的分子驅動基因可能存在于區分每種亞型的特定通路中，每種亞型應該都有特定的生物標志物和治療靶點，加深了我們對胃癌的認識。

2 Tan分型

Tan等[5]分析了37個胃癌細胞系的基因表達譜數據，鑒定出基因腸型（genomic intestinal，G-INT）和基因彌散型（genomic diffuse，G-DIF）兩個內在亞型，并篩選了171個差異基因，G-INT型中上調的基因主要在與碳水化合物、蛋白質代謝（FUT2）和細胞粘附（LGALS4，CDH17）有關的通路上富集，而G-DIF型則富集在細胞增殖（AURKB）和脂肪酸代謝（ELOVL5）相關通路上，兩種亞型有高度獨特的基因表達模式和生物學通路相關聯，CDH17可作為獨立的預后因子和潛在治療靶點得到了一些學者的支持[6-7]。進一步對521例胃癌患者分析表明，G-INT型對5-氟尿嘧啶和奧沙利鉑敏感，而G-DIF型對順鉑較為敏感，G-INT型患者接受5-FU為輔助的化療的生存期長于G-DIF型患者（P=0.06），其預后明顯好于G-DIF型（P=0.001）。該分型也與Laurens分型（一致性為64%）及腫瘤分級有部分聯系。Tan分型在一定程度上考慮了與臨床治療的相關性，代表著胃癌分子分型的又一進步。

3 新加坡基因分型

2013年Lei等[8]將248例胃癌基因表達譜作為研究對象，把胃癌分成了增值型、間充質型和代謝型3種亞型。這3種亞型的生物學特性存在差異，對化療反應也各異，在增值型中普遍存在TP53突變、高度的基因組不穩定以及DNA低甲基化，并可能與E2F、MYC及RAS等致癌通路的高活性相關，細胞周期抑制劑或許有效；間充質型胃癌中N-鈣粘蛋白高表達和E-鈣粘蛋白低表達，與p53、NF-kB、TGF-β、VEGF、mTOR、hedgehog等信號通路密切相關，具有腫瘤干細胞特性，因此，PI3K-AKT-mTOR通路抑制劑對間充質型的治療效果比較好；而代謝型對5-Fu更為敏感，患者術后是否接受5-Fu化療的生存期差異明顯。代謝型胃癌的表達特征也在結腸癌中觀察到[9]，目前正在進行前瞻性試驗以評估根據其基因表達譜預測胃癌患者化療的可行性[10]。該分型為臨床工作者針對不同亞型的患者擬定更具針對性的療法提供了極大的幫助，并進一步拓展了胃癌分子分型及其療效預測的研究空間，為后續研究奠定了基礎。

4 TCGA分型

建立一種實用有效的胃癌分子分型并識別出不同亞型的失調通路和潛在驅動基因是癌癥基因組圖譜（the cancer genome atlas，TCGA）工作的一部分，研究者們使用6個分子平臺（體細胞拷貝數芯片、全外顯子測序、mRNA和miRNA測序、DNA甲基化芯片以及反相蛋白質芯片）整合分析了295例原發性胃腺癌的組織和血液標本，把胃癌分為4種亞型：EBV感染型（EBV+）、微衛星不穩定型（MSI）、基因組穩定型（GS）和染色體不穩定型（CIN）[11]。這一分子分型表現出不同的臨床和基因組特征：（1）EBV+型（約占8%）好發于賁門和胃底，男性多見，與殘胃癌和淋巴細胞浸潤相關[12，13]。EBV+型全基因組高度甲基化[14，15]，比如豐富CpG島甲基化表型（CIMP）、p16INK4A啟動子超甲基化等，表現出TP53突變缺失以及高頻的PIK3CA、BCOR、ARID1A突變，并在JAK2、PDL1/2、ERBB2位點上擴增和IL12介導的免疫相關信號通路上富集，因此針對PIK3和抑制免疫檢驗點可能產生重要的靶點。（2）MSI型（約占22%）預后相對于其他3型更好，在年齡超過60歲的女性中多見，好發部位為胃竇或幽門[16]。編碼DNA錯配修復蛋白的MLH1的沉默被認為是微衛星不穩定的主要原因，其DNA超甲基化含有PIK3CA、PTEN、erbB3、KRAS等的高頻突變；MSI型由于通常缺少靶向基因擴增，其治療策略可以是甲基化抑制劑，而PIK3CA高頻突變主要定位于激酶和螺旋結構域，這可能代表PI3K抑制劑的作用靶點；另外，MSI型顯示出MHC I類基因中的常見改變，可能暗示向免疫系統的細胞呈遞腫瘤抗原。（3）GS型（約占20%）中彌漫型腺癌居多，好發于胃竇或幽門，首診年齡較小。其特征是RHO家族GTP酶活化蛋白基因融合現象（CLDN18與Arhgap6或Arhgap26融合）或CDH1、RHOA突變，且RHOA突變與融合體之間是互斥的，在GS亞型中，兩者共約占30%的病例。RHOA突變發生在熱點上，這些熱點集中在對RhoA與其效應物相互作用的重要功能域上，有研究[17]表明熱點突變體在RhoA介導的信號傳導中有缺陷，這可能導致了彌漫型胃癌缺乏細胞粘附并發生侵襲性生長，故RHOA可能是預后不良的彌漫型胃癌的一個潛在靶點。進一步功能分析顯示，CLDN18-Arhgap26融合體通過減少細胞-細胞和細胞-細胞外基質粘附以及通過增加細胞侵入來損害上皮完整性[18]，主要在細胞粘附和血管生成相關信號通路上富集。（4）CIN型（約占50%）涉及有絲分裂過程中DNA向子細胞的不均勻分布，并導致細胞分裂過程中染色體的丟失或增加[19]，在賁門和EGJ處多發。該型具有非常高的TP53突變頻率（約71%）和受體酪氨酸激酶（RTKs）基因擴增（如ErbB-1、HER2、CD332和MET等）。此外，細胞周期調控基因E1（CCNE1）、細胞周期蛋白D1（CCND1）和細胞周期蛋白依賴性激酶6（CDK6）的頻繁擴增也引起了注意[20，21]，這些基因擴增導致癌細胞過生長，因此可能成為潛在靶點。總的來說，TCGA分型突出了胃癌的異質性和基因組學特征，是NGS（next generation sequencing）應用于胃癌分子機制研究的里程碑，為臨床試驗中不同胃癌人群的分組和靶向藥物篩選提供了指導。但由于缺乏足夠的臨床隨訪數據，并未涉及各亞型與療效及預后的關系，且標本大多數取自歐美患者，對東亞這一胃癌高發區的指導價值有限。

5 ACRG分型

2015年4月亞洲癌癥研究組（the asian cancer research group，ACRG）通過對來自亞洲的300例全胃或次全胃切除的原發性胃癌樣本進行分析，提出了一種新的分類，把胃癌分成MSI型（約23%）、MSS/EMT型（約15%）、MSS/TP53+型（約26%）和MSS/TP53-型（約36%）[22]。MSI型好發于胃竇（75%），大部分為腸型（60%），多早期被診斷，患者總體預后在四種亞型中最好且復發率最低，特征是MLH1表達缺失，涉及PI3K-PTEN-mTOR通路的關鍵基因和ARID1A、p21等基因在該型中高頻突變。MSS/EMT型主要是年輕患者，晚期彌漫型居多，好發于胃體，預后最差，復發率最高（64%發生腹膜種植），該型CDH1表達缺失且突變率較其他MSS群體低（P<0.001）。MSS/TP53+型EB感染發病率較高，預后較好，它的特點是高頻的APC、ARID1A、p21、PIK3CA和Smad4基因突變。MSS/TP53-型特征是存在TP53突變，其整體預后要明顯低于MSS/TP53+型。MLH1不僅與DNA錯配修復的其他成分相互作用，還與細胞周期、信號和凋亡分子相互作用，這些相互作用的失調與癌癥的易感性有關，此外，胃癌對奧沙利鉑耐藥與MLH1的甲基化存在相關性已被證實[23]。PTEN表達的喪失和mTOR的高表達與胃癌發生及進展相關[24]。E-鈣粘蛋白是由CDH1基因編碼的一種跨膜糖蛋白，在細胞之間粘附的形成和維護中起著關鍵作用，且E-鈣粘蛋白與Wnt通路、Rho GTPases和NF-κB通路等息息相關，其失活導致了相關的信號傳導途徑的功能障礙，并促進EMT過程和腫瘤進展[25]。一項研究顯示E-鈣粘蛋白異常表達與腫瘤分級和區域淋巴結轉移之間有很強的相關性[26]，在診斷時確定CDH1突變可以預測癌癥是否會對治療產生反應，因此可以幫助為特定患者選擇更合適的治療方法[27]。p53是一種作為轉錄因子的核蛋白，其功能是保持基因組的穩定性，由定位于17p13.1的TP53基因編碼[28]，導致TP53功能受損的機制通常是LOH和突變[29]。已經報道了p53過度表達與胃癌大小之間的相關性[30]，但p53過度表達與淋巴結轉移和生存期短是否關聯仍然存在爭議，因為在一些研究中已有報道，但在其他研究中沒有報道。有研究表明，TP53在不同的亞型中突變率差異很大[31]，這增強了根據其活性情況將MSS獨立分成兩型的說服力。TCGA和ACRG分型有相似之處，但也存在差異，兩者均鑒定出以高頻突變和最佳預后為特征的MSI亞型，其他3型部分重疊，但TCGA的GS型和CIN型在所有ACRG亞型都存在，另外根據CDH1和RHOA突變頻率的不同，TCGA的GS型也不等同于ACRG的MSS/EMT型。這一分型考慮到了與臨床表現的相關性，發現了不同亞型的生存時間和復發率存在顯著性差異，與TCGA分型相比，取得了較好的與疾病轉歸相關聯的結果，具有較大的臨床指導意義，且樣本來源于亞洲人群，將為我國胃癌的診斷和治療帶來新的突破。

6 其他分型

通過對解剖位置不同的胃癌組織進行全外顯子（78例）和全基因組測序（2例），我國Chen等[32]將胃癌分為高克隆型（high-clonality，HiC）和低克隆型（low-clonality，LoC），HiC型存在高頻的C>G轉變、TP53突變，生存期也顯著縮短，而LoC型以ARID1A突變增多為特性，確診年齡比HiC小，但存活時間長于HiC。

日本G-Project委員會旨在提出一種新的TNM-G分類，其中包含G-因子，該分類用于評估可能影響結果的相關分子的表達。Sawada等[33]基于文獻檢索結果并考慮已知分子功能，納入p53、VEGF（VEGF-A和VEGF-C）、MMP-7、HER-2、Reg4等8種標志物作為候選G因子對210例II、III期胃癌進行分析，最終篩選出p53和MMP-7，根據其表達情況分成三組：G0組（兩個分子均為陰性，n=69），G1組（兩個分子均為陽性，n=97）和G2組（兩個分子均為陽性，n=44）。在所有210例胃癌病例中，G2病例的復發率（59%）顯著高于G0病例的38%（P=0.047），但Ⅲ期患者中三組無統計學意義。

7 結語

胃癌是一種由多種基因突變和表觀遺傳異常所驅動的高度異質性疾病，當前可選擇的化療藥物少，靶向藥物滯后，其治療仍處于瓶頸期。得益于基因組學快速發展，胃癌的研究進入了新時代，胃癌分子分型的產生，為臨床上早期診斷、預后判斷和個體化治療提供了理論依據，并促進了相關靶點干預及臨床研究的開展。但目前尚無公認的胃癌分子分型，現有研究多停留在基礎研究階段，存在研究樣本量少、東西方群體差異以及分子特征尚不全面等諸多挑戰，需要不斷完善，因此，在臨床上應用還十分有限。建立一個特異性強、精準度高的分子分型系統仍需要積累大量的分子生物學研究結果和大樣本的臨床隨訪數據，未來的研究應著手從功能與臨床應用的角度，結合腫瘤微環境及后生環境等方面進一步明確胃癌的本質，從而真正實現以分子分型為指導的胃癌個體化治療。

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