Ⅰ期結(jié)直腸癌轉(zhuǎn)移基因突變特征及臨床特征分析

李 娟 白 瑞 潘月龍

結(jié)直腸癌是一種常見的惡性腫瘤，在所有惡性腫瘤中發(fā)病數(shù)居第三位[1-2]。隨著結(jié)直腸癌篩查的發(fā)展，T1/T2 結(jié)直腸癌的發(fā)現(xiàn)比例提高，但確診為結(jié)直腸癌的患者大約50%～60%發(fā)生轉(zhuǎn)移[3]，肝臟為最常見的轉(zhuǎn)移器官[4-6]。Yaeger 等[7]在2018 年通過測序平臺MSK-IMPACT 341、IMPACT 410、IMPACT 468 對1134 個結(jié)直腸癌（CRC）樣本（1099 患者）進(jìn)行了前瞻性靶向測序，確定APC 內(nèi)含子區(qū)域的剪接改變、96%的結(jié)直腸癌增加了致癌性WNT 途徑改變等。紀(jì)念斯隆凱特琳癌癥研究中心（MSK）的癌癥基因檢測分析平臺（MSK-IMPACTTM）是一種基于二代測序（NGS panel）的雜交捕獲技術(shù)，可快速檢測與癌癥相關(guān)的468 個獨(dú)特基因上的所有蛋白質(zhì)編碼突變、拷貝數(shù)變異、啟動子突變以及結(jié)構(gòu)重排，不同于常規(guī)檢測，MSK-IMPACTTM 適用于任何腫瘤類型。本研究借MSKCC 數(shù)據(jù)發(fā)掘Ⅰ期結(jié)直腸癌轉(zhuǎn)移的基因突變特征及臨床特征，發(fā)現(xiàn)較小的腫瘤可能存在較大的轉(zhuǎn)移潛能，影響預(yù)后。

1 研究方法

使用cBioPortal 數(shù)據(jù)庫，該數(shù)據(jù)庫是由紀(jì)念斯隆凱特琳癌癥研究中心（MSK）開發(fā)的一款集數(shù)據(jù)挖掘、數(shù)據(jù)整合及可視化等多功能于一體的綜合性開放網(wǎng)絡(luò)平臺，是經(jīng)過專業(yè)雜志Cancer Discovery 認(rèn)可的數(shù)據(jù)分析工具，通過其可視化功能查看結(jié)直腸癌及Ⅰ期結(jié)直腸癌轉(zhuǎn)移組相應(yīng)的基因突變內(nèi)容。

從cBioPortal 數(shù)據(jù)庫下載結(jié)直腸癌及Ⅰ期結(jié)直腸癌轉(zhuǎn)移組相關(guān)的基因突變數(shù)據(jù)。

使用R 語言3.6.1 中maftools 工具對下載數(shù)據(jù)進(jìn)行再分析。

2 結(jié)果

2.1 整體CRC-2017-MSK 數(shù)據(jù)觀 從整體數(shù)據(jù)來看，結(jié)腸腺瘤樣息肉（Adenomatous Polyposis Coli，APC）基因突變最為明顯，為76%，其次是TP53、KRAS，分別為73%、44%，BRAF 突變在這個整體數(shù)據(jù)中的比例約是11%。既往研究發(fā)現(xiàn)，不同的BRAF突變可能與生存率有著明顯的關(guān)聯(lián)，其中BRAF V600E 突變與預(yù)后較差有關(guān)[8]。見圖1。

圖1 整體CRC-2017-MSK 基因突變數(shù)據(jù)

2.2 Ⅰ期腫瘤（T1/T2N0）的數(shù)據(jù)庫分析

2.2.1 初始診斷為Ⅰ期結(jié)直腸癌患者（包含有轉(zhuǎn)移和無轉(zhuǎn)移）基因測序數(shù)據(jù)特征。從數(shù)據(jù)來看，TP53 基因突變最為明顯，為68%，其次是APC、KRAS，分別為65%、28%，但在初始診斷為Ⅰ期患者中APC、TP53、KRAS 基因突變比例相對于結(jié)直腸癌整體數(shù)據(jù)而言均偏低（整體數(shù)據(jù)分別為76%、73%、44%）。見圖2。

圖2 Ⅰ期腫瘤（T1/T2N0）的數(shù)據(jù)庫分析

2.2.2 初始診斷為Ⅰ期結(jié)直腸癌患者（包含有轉(zhuǎn)移和無轉(zhuǎn)移）臨床數(shù)據(jù)特征匯總 Ⅰ期發(fā)生轉(zhuǎn)移與未發(fā)生轉(zhuǎn)移相比，在分子亞型及性別方面均有顯著差異，Ⅰ期結(jié)直腸癌，女性患者較男性患者更容易發(fā)生轉(zhuǎn)移，分子亞型方面Ⅰ期發(fā)生轉(zhuǎn)移者均為微衛(wèi)星穩(wěn)定型（MSS），微衛(wèi)星不穩(wěn)定型（MSI）無一例發(fā)生轉(zhuǎn)移。見表1。

表1 初始診斷為Ⅰ期結(jié)直腸癌患者（包含有轉(zhuǎn)移和無轉(zhuǎn)移）臨床數(shù)據(jù)特征匯總[例（%）]

2.2.3 進(jìn)一步分析23 例Ⅰ期轉(zhuǎn)移患者與17 例非轉(zhuǎn)移患者基因突變特征，我們不難發(fā)現(xiàn)Ⅰ期發(fā)生轉(zhuǎn)移的患者中TP53 和APC 突變的比例均高于未發(fā)生轉(zhuǎn)移的患者。Ⅰ期發(fā)生轉(zhuǎn)移患者TP53 突變最明顯，占比78%，其次為APC、KRAS 突變，分別占比70%、26%。Ⅰ期未發(fā)生轉(zhuǎn)移患者APC 突變最明顯，占比59%，其次為TP53、ARID1A 突變,分別占比53%、35%，KRAS 突變占比29%。見圖3-4。

圖3 23 例Ⅰ期轉(zhuǎn)移患者基因突變數(shù)據(jù)分析

3 討論

經(jīng)典結(jié)直腸癌發(fā)生是一個不斷積累Wnt、P53、RAS 等信號通路上突變的過程。APC 基因是Wnt/βcatenin 信號通路負(fù)向調(diào)節(jié)的關(guān)鍵因子，APC 失活是結(jié)直腸癌發(fā)生的早期分子事件。70%～80%的散發(fā)性結(jié)直腸癌存在APC 缺失或突變，產(chǎn)生截短型APC 蛋白，激活Wnt/β-catenin 信號通路，在細(xì)胞遷移、染色體分離和轉(zhuǎn)錄調(diào)節(jié)等方面具有多樣性作用。APC 可以通過與DNA 直接相互作用從而抑制DNA 復(fù)制來負(fù)調(diào)控細(xì)胞周期[9]。研究還發(fā)現(xiàn)，APC 可以通過調(diào)節(jié)與之相關(guān)的長鏈非編碼RNA（Long noncoding RNAs，lncRNAs）的表達(dá)，減少外泌體產(chǎn)生，調(diào)節(jié)細(xì)胞增殖、侵襲以及血管生成，從而抑制結(jié)直腸癌的發(fā)生[10]。

P53 是一種腫瘤抑制基因，50%以上的惡性腫瘤中會出現(xiàn)該基因的突變。TP53 是人類惡性腫瘤中最常見的突變基因，其編碼的蛋白是P53 蛋白。既往研究發(fā)現(xiàn)，不同大小的腫瘤中TP53 陽性表達(dá)率存在明顯差異，TP53 的高表達(dá)和腫瘤的高侵襲性有關(guān)。不同淋巴轉(zhuǎn)移分組TP53 陽性表達(dá)率也存在明顯差異，TP53 高表達(dá)與腫瘤的轉(zhuǎn)移能力關(guān)系密切，可作為預(yù)測結(jié)直腸癌預(yù)后的指標(biāo)。在這部分患者中，對于轉(zhuǎn)移和非轉(zhuǎn)移差異基因突變篩選出來的基因，TP53 突變在轉(zhuǎn)移性結(jié)直腸癌中占比更多。

圖4 17 例Ⅰ期非轉(zhuǎn)移患者基因突變數(shù)據(jù)分析

結(jié)直腸癌中轉(zhuǎn)移患者TP53 突變比例較高，無轉(zhuǎn)移 的 病 灶 中 ARID1A，F(xiàn)BXW7，PTCH1，AMER1，CTNNB1，F(xiàn)AT1，MLL2，NOTCH3，MLL，PTPRS，ZFHX3均有較高比例突變。ARID1A 是維持KRAS 突變CRC 細(xì)胞MEK/ERK 途徑的癌癥相關(guān)下游靶標(biāo)表達(dá)所必需的，因此，在Ⅰ期非轉(zhuǎn)移患者KRAS 突變比例較高的背景下，ARID1A 的丟失對增殖具有抑制作用[11]。ARID1A 丟失在原發(fā)性結(jié)直腸癌腫瘤中并不少見，并且與結(jié)直腸癌患者總生存期更差相關(guān)[12]。

Ras 基因家族中與人類腫瘤發(fā)生相關(guān)的基因有三種，分別是：KRAS、HRAS 和NRAS，其中KRAS 在腫瘤中作用最大。當(dāng)KRAS 基因表達(dá)異常時，則導(dǎo)致細(xì)胞內(nèi)信號傳導(dǎo)紊亂，從而使細(xì)胞不斷生長，細(xì)胞無限增殖，最終發(fā)生癌變。KRAS 突變是結(jié)直腸癌肝轉(zhuǎn)移患者接受肝切除術(shù)的預(yù)后因素，應(yīng)在評估肝切除術(shù)時考慮[13]。與未突變的患者相比，具有KRAS 突變的mCRC 患者對西妥昔單抗高度耐藥[14-15]。KRAS 突變與右側(cè)結(jié)腸腫瘤相關(guān)，而NRAS 突變與不良預(yù)后、左側(cè)原發(fā)腫瘤和女性性別相關(guān)[16]。與野生型患者相比，NRAS 突變患者的OS 短[17]。NRAS 外顯子2、3、4突變也被證明是抗EGFR 治療的陰性預(yù)測因素[18]。

本研究借助現(xiàn)有的MSKCC 數(shù)據(jù)進(jìn)行挖掘，突變特征分析，發(fā)現(xiàn)了Ⅰ期結(jié)腸癌可能存在的突變分子特征，為進(jìn)一步開展早期腫瘤轉(zhuǎn)移的臨床和基礎(chǔ)研究，提供了理論依據(jù)，為未來的轉(zhuǎn)化醫(yī)學(xué)研究提供了一個方向。