從精準診斷到精準化療
——精準醫療時代新型腫瘤標志分子研究進展

高 鋒

（上海交通大學附屬第六人民醫院檢驗科，上海 200233）

惡性腫瘤已成為威脅人類健康的主要疾病。世界衛生組織國際癌癥研究機構（the International Agency for Research on Cancer，IARC）發布的《2020年全球癌癥統計報告》顯示，2020年全球新診斷癌癥病例數和因癌癥死亡例數均繼續上升，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病率高，我國的癌癥發病率為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，且新發癌癥患者的絕對數量較大[1]。由此可見，我國的癌癥防控形勢十分嚴峻，癌癥診療水平跟歐美發達國家相比仍存在較大的差距，要實現健康中國目標，需重視癌癥的早期診斷和精準綜合診療研究。

2011年，美國國家科學院正式提出精準醫學的概念，其宗旨是給予患者以個性化的精確治療。“精準診療”是基于循證醫學模式發展而來的，以個體化醫療為基礎，融合了“精準”的分子檢測和大數據科學指導下的生物信息學分析，采用基因組學、蛋白組學等方法特異性地判定腫瘤的發病機制，從而有針對性地選擇相應的治療方式或藥物，最終實現腫瘤的精準用藥[2-3]。然而，沒有精準診斷、就沒有精準治療。

精準診斷的基礎是對腫瘤特征的深入認識。近年來，學者們發現了表觀遺傳可塑[4]、克隆進化[5]、腫瘤異質性[6-7]等腫瘤的新特征，這些新的腫瘤分子特征的發現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遇和挑戰。高度異質性和可塑性是腫瘤在特定微環境下自我適應和進化的結果，與腫瘤細胞的生長、侵襲、轉移、耐藥及患者預后等密切相關。同一患者體內的腫瘤異質性包括不同病灶間的異質性和同一病灶內不同細胞之間的異質性[8]，在臨床治療過程中，腫瘤細胞表型可發生動態變化[9-10]，為臨床個體化治療帶來了巨大的挑戰。鑒別出腫瘤在特定時間和空間的個性化特征，對于準確診斷和預后評估具有重要的臨床意義。

隨著腫瘤基因檢測技術的進步，DNA突變、甲基化、循環腫瘤DNA（circulating tumor DNA，ctDNA）、循環腫瘤細胞（circulating tumor cell，CTC）的特異性生物標志物、外泌體等新型腫瘤標志分子正逐漸在腫瘤的輔助診斷、療效預測、復發和轉移監測，以及預后判斷中發揮越來越重要的作用，在惡性腫瘤早期的復發風險評估及晚期的精準治療中也已取得了一些研究成果。

1 分子分型與精準治療

對新型腫瘤標志分子進行檢測，根據基因表達譜的特征可將腫瘤分為不同亞型，對制定相對精準的治療策略大有助益。例如：乳腺癌的分子分型有助于實現精準診斷，指導精準治療，是現階段制確定治療方案的基礎。根據雌激素受體（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）和增殖細胞核抗原Ki-67的表達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過表達型和基底樣型。不同的分子分型預后不同，相應的治療手段也不同[4]。Luminal A型術后以內分泌治療為主，而Luminal B型多需要化療聯合內分泌治療。有研究發現，有40%的ER+/HER-2-晚期乳腺癌患者伴有PIK3CA突變，其導致的磷脂酰肌醇3-激酶（phosphoinositide 3-kinase，PI3K）通路活化可促進內分泌耐藥的發生，與患者預后不佳密切相關[11-12]。針對PIK3CA突變的抑制劑Alpelisib有良好的體內抑瘤效果，有可能成為伴PIK3CA突變患者在內分泌耐藥或復發轉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的靶向治療聯合化療。三陰性乳腺癌（triple negative breast cancer，TNBC）的治療目前仍是以術后化療為主，新的治療藥物仍在研發中。近年來，隨著對TNBC分子特征認識的逐漸深入，按基因表達譜可進一步將TNBC分為6個亞型[2]：Basal like-1和Basal like-2型、免疫調節型、間質型、間質干細胞型和雄激素依賴型，分別表現出不同的化療敏感性和預后。基于不同的分子亞型分類，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DNA損傷治療等，這些都是精準治療的研究熱點。

2 表觀遺傳學與精準診療

腫瘤的表觀遺傳學變化，即DNA和組蛋白修飾等的變化可引起基因表達異常，并導致腫瘤的發生。監測表觀遺傳學的改變，可用于腫瘤的風險評估、療效預測等，是精準診療不可或缺的組成部分。表觀遺傳可塑是腫瘤的標志性特征之一，表現為染色質重構、組蛋白修飾和DNA甲基化3種形式。染色質構象相關蛋白的基因突變可通過全基因組檢測技術進行檢測，由此產生了一種新的腫瘤治療策略——重構染色質[13-14]，可通過“關閉”特定的異常基因而達到治療效果。組蛋白變體、伴侶、修飾劑和異染色質等均可影響細胞特征及其可塑性。基因甲基化是基因表觀遺傳學修飾的一種重要方式。腫瘤組織的DNA甲基化水平與腫瘤發生風險密切相關，是理想的腫瘤風險預測標志物，已廣泛應用于臨床診療[15]。DNA甲基化作為生物標志物已廣泛用于結直腸癌[16]、肝癌[17]、乳腺癌[18-19]等的診療。有研究發現，體液中游離核酸甲基化在腫瘤發生早期即可發生微量變化[20-21]，可用于腫瘤早期輔助診斷及預后判斷。隨著高通量測序、數字聚合酶鏈反應、微流控芯片等技術的發展和應用，DNA甲基化及游離核酸甲基化將在未來腫瘤診斷及治療監測中發揮更重要的作用。

3 液體活檢在腫瘤精準診療中的應用

液體活檢是指非侵入式的體液檢測，作為臨床檢驗新技術，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，目前已逐步開始應用于臨床。液體活檢因取樣方式靈活、安全、無創、便捷，且可動態監測等優勢而備受矚目，其主要檢測目標是基因突變、表觀遺傳學變化和基因差異表達，目前已被用于腫瘤早期篩查、轉移和復發風險預測、預后判斷、療效和耐藥的動態監控等領域。可用于液體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展迅速，已有多項技術獲得批準并應用于臨床，如檢測血漿ctDNA中的PIK3CA突變可在指導乳腺癌患者使用Alpelisib治療中發揮重要預測作用[22]；檢測7種微小RNA（microRNA，miRNA）可用于肝細胞肝癌的動態監測和療效評估[23]。液體活檢技術是臨床診治的發展方向，能夠幫助臨床在腫瘤的早診斷、早治療方面實現突破，同時能夠指導臨床制定個性化治療方案，實現真正的個體化精準診療。

4 精準化療

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

5 未來方向

目前，我們對腫瘤的認識仍然所知有限。但是，腫瘤新特征的發現正在逐漸開啟新的腫瘤診療模式，包括腫瘤表觀遺傳治療、進化治療、精準治療等，這些新治療模式與傳統治療模式的聯合將是未來腫瘤治療的發展方向。圍繞腫瘤異質性和可塑性的研究將成為突破精準醫療瓶頸的關鍵點。隨著對腫瘤異質性的深入研究，我們認為，腫瘤診斷應包括以下幾個方面：對腫瘤進行多層次分型，指導個體化治療方案的制定；在治療前預測藥物反應和預后；監測疾病演化，發現微量殘存的腫瘤細胞及CTC，預測復發和轉移。相信在不久的將來，會有更多的新型腫瘤標志分子被應用于臨床，為腫瘤的精準診斷和精準化療提供新的方法，給腫瘤患者帶來新的希望。