“精準醫學”模式下胰腺癌防治的探索與進展

雷洋洋（綜述） 王小林△（審校）

（1上海市影像醫學研究所 上海200032；2復旦大學附屬中山醫院介入治療科 上海200032）

隨著2015年美國精準醫學計劃的啟動以及生物信息學的迅猛發展，利用精準醫學模式治療腫瘤已經成為熱點。相比于傳統的個體化醫療，精準醫學能夠讓臨床醫生根據遺傳、生物標志物以及患者的癥狀和心理因素，通過結合大規模臨床數據對疾病表型進行深度挖掘與推導，從而制定相應的醫療計劃［1-2］。精準醫學作為生物研究的通用標簽一直專注于大數據在人群和個體之間的通用共享。隨著研究方向的不斷擴展，基于精準醫學概念發展起來的個體化醫學、藥物基因組學以及P4醫學［預測性（predictive）、預 防 性（preventive）、參 與 性（participatory）、個體化（personalized）］能夠全面捕捉當前生物醫學研究領域的各個方向進行更加科學、安全、高效、快速的診斷治療，從而避免出現過度醫療以及臨床資源的浪費［3］。

胰腺癌是一類惡性程度高、預后較差的消化系統腫瘤，5年生存率低于10%。隨著發病率的攀升，預計到2030年胰腺癌將成為美國癌癥相關死亡的第二大原因［4-5］。由于胰腺發育過程中轉錄因子和下游靶基因的差異表達導致胰腺癌的遺傳學特征較為復雜，因此不同類型的胰腺癌患者對治療方案也存在個體性差異［6］。隨著基礎研究與臨床研究的不斷深入，傳統的胰腺癌診治方法已經不能滿足疾病需求，應用精準醫學提高胰腺癌的早期診斷率，挖掘新的治療靶點已經成為亟待攻克的問題［7］。根據胰腺癌的基因、分子分型以及特殊的間質和腫瘤微環境特征選擇個體化的治療方案將為胰腺癌患者的精準治療提供新方向［8-9］。基于二代測序平臺開展的液體活檢技術以及基于分子分型和分子分期開展的個體化靶向治療、免疫治療已經從科學研究層面逐步轉化到臨床應用中［10-12］，這些技術以及治療方法的聯合應用將會使更多胰腺癌患者受益。

胰腺癌的液體活檢技術在胰腺癌的診斷和治療過程中由于腫瘤存在異質性，單個活檢樣本僅能提供腫瘤組織在有限的時間和空間信息，這種異質性對于實時監測疾病進展和轉移具有一定的局限性［13］。而由Sorrells在1974年提出的液體活檢技術能夠通過無創的方式檢測生物標志物，包括循環腫瘤細胞（circulating tumor cell，CTC）、游離DNA（cell-free DNA，cfDNA）、外泌體、miRNA等，從而快速獲取腫瘤的相關信息。因其宏觀地反映了腫瘤患者體內多腫瘤細胞亞群的信息片段，因此在胰腺癌的診斷、治療過程中通過實時動態監測其表達水平的改變，對于疾病早期的篩查診斷、預后、微小殘留病灶檢測及晚期復發轉移可以提供個體化的指導和治療，并且極大程度改善了胰腺癌細針穿刺活檢中因為腫瘤異質性和組織采樣造成的診斷失誤［14-16］。糖類抗原19-9（carbohydrate antigen19-9，CA19-9）作為診斷胰腺癌常用的血清標志物在慢性胰腺炎、阻塞性黃疸等良性病變中也會出現表達水平的異常改變，因此常常需要進行聯合檢測。Zhang等［17］研究人員發現單獨檢測22例胰腺癌患者的CTC其敏感性和特異性分別為68.18%和94.87%（AUC=0.858 4，95%CI：0.744 3～0.972 4，檢測臨界值為2個細胞/3.75 mL），胰腺癌的檢出率為68.18%（15/22），而在30例健康人群和6例胰腺良性疾病的對照組中CTC的檢測則為陰性。聯合檢測CA19-9和CTC能將胰腺癌的檢出率提升至77.3%（17/22）。對未能檢測到CTC的患者來說，cfDNA則具有一定的診斷價值。檢測胰腺導管腺癌患者外周血中的cfDNA發現其總載量明顯高于胰腺神經內分泌腫瘤和慢性胰腺炎患者外周血中總載量，并且胰腺導管腺癌患者外周血中cfDNA含量也會隨著病情發展出現改變［18-19］。Oliver等［20］對18例胰腺癌和8例膽管癌患者的腫瘤活檢組織以及cfDNA中存在的54個相關基因進行測序發現，利用cfDNA能夠檢測到腫瘤組織中90.3%的突變基因（排除9例測序失敗的患者，95%CI：73.1%～97.5%）。對腫瘤組織中出現的5個突變基因柯爾斯頓肉瘤病毒癌基因同源基因（V-Ki-ras2 Kirsten ratsarcoma viral oncogene homolog，KRAS）、腫瘤蛋白P53基因（tumor protein P53，TP53）、WNT信號通路的APC調節器（APC regulator of WNT signaling pathway，APC）、F框/WD40域蛋白基因7（F-box and WD repeat domain containing 7，FBXW7）和SMAD家 族4基 因（SMAD family member 4，SMAD4）進行cfDNA基 因水平檢 測發現，平均靈敏度為92.3%，特異性為100%，診斷準確率為96.7%。除檢測到基因突變外，cfDNA表達水平的變化也與腫瘤標記物的動態變化水平密切相關（R=0.93），對于無法安全有效獲取腫瘤活檢組織的胰腺癌患者而言，選擇cfDNA進行檢測則更為安全高效。另外有研究報道，外泌體中的微RNA（microRNA，miRNA）也能為胰腺癌早期診斷提供潛在的判斷依據。Takuma等［21］通過二代測序的方法分析發現，胰腺中重度導管不典型增生以及胰腺癌患者血清外泌體中的miR-191、miR-21、miR-451a表達水平較正常人顯著增高，推測這3種miRNA可能是胰腺癌早期診斷的生物標志物。

除了提高診斷的靈敏度和特異度以外，液體活檢技術還能評估胰腺癌的預后。Poruk等［22］通過檢測胰腺癌患者外周血中的CTC發現，細胞角蛋白、CD133和CD44與生存率顯著相關（P＜0.01）。當細胞角蛋白和CD133表達陽性而CD44表達陰性時通常提示患者生存率較低（P=0.055）。多變量分析也發現循環腫瘤DNA（circulating tumor DNA，ctDNA）在晚期胰腺癌患者中作為獨立預后的標志物能夠用來預測患者的生存期，血液中檢測到ctDNA的患者總生存率明顯低于無ctDNA的患者［22］。

胰腺癌的靶向治療

胰腺癌的不同分子亞型Peter等［23］利用基因組整合分析技術發現胰腺癌存在4種亞型，鱗狀細胞亞型（squamous），胰腺祖細胞亞型（pancreatic progenitor），免疫源性亞型（immunogenic）和與組織病理學相關的異常分化的內分泌與外分泌亞型（aberrantly differentiated endocrine exocrine，ADEX）。不同的亞型與特定的組織學特征相關。鱗狀細胞亞型涉及的基因網絡改變主要與炎癥、缺氧反應、代謝重編程、轉化生長因子-β（transforming growth factor-β，TGF-β）信 號 轉 導、MYC途 徑 激 活、TP63ΔN及其靶基因表達上調相關。胰腺祖細胞亞型與涉及轉錄網絡中的轉錄因子胰腺十二指腸同源盒1（pancreatic and duodenal homeobox 1，PDX1）、運動神經元與胰腺同源盒1（motor neuron and pancreas homeobox 1，MNX1）、肝 細 胞 核 因 子4γ（hepatocyte nuclear factor 4 gamma，HNF4γ）、肝細胞 核 因 子4α（hepatocyte nuclear factor 4 alpha，HNF4α）、肝 細 胞 核 因 子1β（hepatocyte nuclear factor 1beta，HNF1B）、肝細胞核因子1α（hepatocyte nuclear factor 1alpha，HNF1A）、叉頭盒基因A2（forkhead box A2，FOXA2），叉頭盒基因A3（forkhead box A3，FOXA3）和hes家族堿性螺旋-環-螺旋家族轉錄因子1（hes family bHLH transcription factor 1，HES1）的改變相關。免疫源性亞型與B細胞信號轉導途徑、抗原呈遞、CD4+T細胞、CD8+T細胞和Toll樣受體信號轉導途徑的異常改變相關。而ADEX亞型則與轉錄因子A型核受體亞家族5蛋白2（nuclear receptor subfamily 5 group A member 2，NR5A2）、免疫球蛋白κJ區的重組信號結合蛋白（recombination signal binding protein for immunoglobulin kappa J region like，RBPJL）、螺旋-環-螺旋家族a15（basic helix-loophelix family member a15，MIST1）的表達上調相關，并且ADEX亞型腫瘤細胞的甲基化模式與正常胰腺組織甲基化模式相比也存在差異［23］。不同胰腺癌亞型的生存率及遺傳學特性存在差異，針對這些差異尋找更有效的治療靶點將推動精準醫療在胰腺癌診斷與治療中的應用。

導致胰腺癌的常見突變基因胰腺癌的異質性較強，其遺傳學標志包括基因的突變、堿基的易位和插入/缺失以及非整倍體的產生。識別腫瘤異質性的潛在特征已經成為癌癥研究的一個焦點，并且認為這是確定個性化治療策略的關鍵起點。對胰腺癌患者的全外顯子以及與癌癥相關的關鍵基因選定內含子測序表明KRAS、細胞周期蛋白依賴性激酶抑制劑2A（cyclin dependent kinase inhibitor 2A，CDKN2A）、SMAD4以及TP53是胰腺癌患者中突變率較高的基因。另外，細胞周期相關的基因例 如 細 胞 周 期 蛋 白D1（cyclin D1，CCND1）、CCND2和CCND3，周期蛋白依賴性激酶4（cyclindependent kinase4，CDK4）和CDK6，DNA修復基因例如乳腺癌易感基因1（breast cancer susceptibility gene 1，BRCA1）和BRCA2，共濟失調毛細血管擴張突變基因（ataxia telangiectasia-mutated gene，ATM）也出現了改變［24］。

胰腺癌與相關治療靶點

KRAS利用基因工程小鼠模型已經證實KRAS突變與胰腺上皮內瘤變的形成有關，KRAS突變能夠通過RAF/MEK/ERK和PI3K/AKT/mTOR等經典信號通路促進胰腺癌的發生發展［25］。另外有研究發現，KRASG12D突變能夠激活胰腺癌腫瘤細胞的MEK/ERK通路，促進IL-10及TGF-β表達，從 而 招 募 調 節 性T細 胞（regulatory T cell，Treg），導致胰腺癌腫瘤細胞微環境的免疫抑制［26］。目前針對KRAS下游分子例如RAS效應器（effector of Ras，RAF）、絲 裂 原 活 化 蛋 白 激 酶（mitogen-activated protein kinase，MEK）、磷脂酰肌醇3激酶（phosphatidylinositol 3-kinase，PI3K）的抑制劑并未產生明顯的臨床效益，但是聯合使用這些分子抑制劑與RTK抑制劑將會產生良好的抗腫瘤效果［27］。KRAS突變的胰腺癌患者其生存率明顯依賴體內重新編程的代謝過程（包括自噬和溶酶體降解等），對這些異常的腫瘤代謝過程進行干擾已經成為治療KRAS突變型胰腺癌的新策略。溶酶體作為體內參與分解代謝的中心細胞器介導一系列生物學過程（包括細胞的清除及分泌），對于營養物質的感知以及代謝過程。溶酶體的酸化對于參與分解代謝過程的酸性水解酶活性至關重要，抑制溶酶體的酸化過程可能對提高KRAS突變型胰腺癌患者生存率具有積極作用［28］。

SDC1（syndecan-1）在早期癌前病變（pancreatic intraepithelial neoplasias，PanINs）、腫瘤鄰近病變區域及晚期胰腺癌中SDC1均有表達。和正常胰腺組織相比胰腺癌中的SDC1表達量顯著增加，進一步研究發現在胰腺炎早期或癌前病變時細胞膜表面上就已出現SDC1的富集，這一現象可能是由炎癥反應或致癌信號所致。SDC1對于維持胰腺癌細胞上的巨胞飲至關重要，腫瘤細胞能夠通過巨胞飲攝取胞外蛋白質以及脂類代謝產物作為營養來源，阻斷巨胞飲能夠阻礙腫瘤的生長，從而起到治療腫瘤的作用。Yao等［29］研究人員同時發現具有致癌性的KRAS突變基因能夠驅動SDC1在細胞膜定位從而誘導巨胞飲作用導致胰腺癌進一步發展。通過靶向干擾SDC1表達切斷腫瘤細胞的能量供應可能是未來治療胰腺癌的關鍵方案之一。

BRCA1/2 BRCA1和BRCA2能夠通過同源重組的方式促進DNA損傷修復從而維持基因組的穩定性與完整性。在損傷信號反應的上游，BRCA1還能招募修復酶并且發揮細胞周期檢查點調節器的作用，若BRCA1或BRCA2突變造成DNA損傷修復功能下降或缺失將會導致染色體片段發生缺失、易位。多聚腺苷二磷酸核糖聚合酶1（poly ADP-ribose polymerase，PARP）作為真核細胞中的蛋白質翻譯后修飾酶，能夠識別DNA損傷，從而促進修復。在胰腺癌患者中4%～7%攜帶BRCA1或BRCA2突 變［30-32］。這 些 患 者 主 要 依 賴PARP進 行DNA單鏈的損傷修復，針對胰腺癌的Ⅲ期POLO試驗表明PARP抑制劑奧拉帕尼（olaparib）對攜帶遺傳性BRCA1和/或BRCA2突變的患者具有一定的療效，使用奧拉帕尼抑制PARP后，腫瘤細胞產生的DNA損傷無法得到修復，最終死亡。臨床研究表明奧拉帕尼能讓這部分患者的病情進展以及死亡風險下降47%［33］。

胰腺癌的免疫治療胰腺癌的免疫治療尚處于早期階段，導致胰腺癌免疫治療效果欠佳的因素之一是其特殊的免疫微環境。因淋巴細胞浸潤減少，髓樣細胞功能異常、腫瘤抗原暴露率低、微環境中大量基質形成的免疫屏障使胰腺癌的免疫治療研究困難重重［34］。但是一部分胰腺癌患者卻表現出高效應的T細胞浸潤，并且生存期也明顯延長，因此免疫治療對于這部分胰腺癌患者仍然具備研究前景。隨著對胰腺癌免疫微環境認識的不斷深入，個體化以及多靶點的精準聯合免疫治療已經成為未來治療胰腺癌的突破熱點。

目前較為公認的免疫治療方法包括免疫檢查點抑制劑（immune checkpoint inhibitors，ICIs）、嵌合抗原受體T細胞免疫療法（chimeric antigen receptor T-cell immunotherapy，CAR-T）以及個性化腫瘤疫苗［35-37］。腫瘤細胞能夠激活體內免疫抑制功能不同的免疫檢查點途徑，針對免疫檢查點的單克隆抗體能夠為治療腫瘤提供巨大突破［30］。研究發現在活化T細胞以及調節性T細胞表面存在程序性細胞死亡蛋白1（programmed cell death protein 1，PD-1）表達，其配體程序性死亡配體1（programmed cell death 1 ligand 1，PD-L1）主要分布于腫瘤細胞表面。PD-1和PD-L1結合后能夠使腫瘤細胞發生免疫逃逸，針對PD-1/PD-L1的免疫治療顯示出巨大潛力。但是PD-1/PD-L1的治療效率較低，一些腫瘤患者對其敏感性不高并且伴隨一系列不良反應的發生，因此急需探索其他新的治療靶點［38］。研究發現P21活化蛋白激酶4（p-21 activated protein kinase 4，PAK4）作為一類進化上較為保守的絲氨酸/蘇氨酸蛋白激酶，能夠阻止T細胞進入腫瘤［39］。針對拷貝數變化分析發現，在胰腺導管腺癌患者中存在大量PAK4基因擴增，進一步研究發現PAK4激酶與腫瘤的遷移侵襲密切相關。PAK4激酶的靶向藥物能夠幫殺傷性T細胞攻破腫瘤防線，從而提升免疫治療效果，泛PAK4抑制劑對胰腺癌的治療具有一定效果［40］。

另外，針對胰腺癌的腫瘤疫苗作為免疫治療的方式之一，因其耐受性好、毒性低以及靶向性高已經逐漸進入研發階段，目前研究較多的有多肽/基因疫苗及細胞疫苗［41］。個體化多肽疫苗是指能夠根據患者自身的遺傳基因結構以及功能差異篩選出與人類白細胞抗原A1亞型（HLA-A1）匹配的多肽制成疫苗，該疫苗可通過激發腫瘤患者體內的特異性免疫應答從而延長生存時間。目前已經開展一系列關于多肽疫苗的臨床研究［42］，包括KRAS肽疫苗［43］、端粒酶多肽疫苗等［44-45］。細胞疫苗則包括腫瘤細胞疫苗及樹突狀細胞疫苗，其中樹突狀細胞疫苗能通過增加樹突狀細胞表面的CD40、CD80、CD83以及CD86等，從而增強抗原提呈作用并刺激T細胞活化殺傷腫瘤細胞，臨床上將吉西他濱與樹突狀細胞疫苗聯合使用，能夠明顯增強T細胞免疫反應以及全身化療作用［46-48］。

結語以基因檢測作為指導的精準醫學是未來治療胰腺癌的重要方向。通過多維度評估腫瘤基因組特征是實現胰腺癌從“異病同治”到“同病異治”精準治療模式轉變的前提。利用液體活檢技術能夠指導胰腺癌的早期篩查、預后監測以及分型，從而輔助臨床合理選擇治療方案避免過度無效的治療措施。另外，基于大數據和二代基因測序技術發現的特異性腫瘤生物標志分子在促進胰腺癌靶向治療、免疫治療以及聯合治療的發展方面也將為患者個體化治療帶來更多選擇。精準醫學的治療模式在胰腺癌的防治領域中依然存在巨大挑戰：（1）疾病診斷過程中產生大量的測序數據對科研工作者的分析及信息處理能力提出了更高的要求，如何將這些數據與腫瘤的發生發展以及預后等信息進行整合，并闡明其中的規律是當前科研工作者所面臨的挑戰之一；（2）疾病本身的復雜性與異質性為以個體化醫療為基礎的精準醫學帶來挑戰；（3）我國生物信息學研究起步較晚以及信息網絡建設的滯后限制了精準醫學模式的發展；（4）相關醫學倫理問題需要進一步完善，嚴防個人信息在互聯網上泄露與濫用。腫瘤患者在進行基因檢測時可能面臨遺傳咨詢、數據使用等問題，積極應對并解決臨床倫理挑戰才能促進精準醫學的良性發展。胰腺癌作為一個多基因突變所致的復雜疾病，加之其免疫微環境抑制造成的治療困難，只有科學把握精準醫療帶來的機遇，努力實現基礎研究與治療藥物的研發以及臨床治療模式的科學轉換，才能精準識別患者之間存在的個體異質性，幫助醫務工作者針對不同疾病亞型、不同遺傳背景來源的患者制定獨特的治療方案。

作者貢獻聲明雷洋洋文獻收集和分析，論文構思和撰寫。王小林論文修訂、審閱和指導。

利益沖突聲明所有作者均聲明不存在利益沖突。