04.02 肝癌精準醫學之路：面臨的挑戰

單位：復旦大學附屬中山醫院復旦大學肝癌研究所

目前肝癌的臨床管理主要包括對高危人群的定期監測、早期發現、早期治療以及對肝癌患者的積極治療和隨訪。治療主要包括手術治療和局部治療。早期肝癌患者首選外科手術治療，術後5年生存率達50%～70%，但腫瘤復發轉移率也高達50%～80%。肝移植較肝葉切除具有複發率低及生存率高的優點，但供體短缺限制其在肝癌治療中的應用。肝動脈化療栓塞、射頻微波、酒精局部注射、放療、中醫藥以及索拉菲尼是多數中晚期肝癌和肝癌術後復發患者的主要治療方式，對延緩肝癌進展和延長生存期具有一定作用。隨著大數據時代的到來，精準醫學為肝癌的臨床管理注入新鮮血液，為肝癌研究提供新的思路。其旨在通過人類基因組數據及相關大數據平臺對疾病內在生物學特徵和臨床表型等進行整合，並依據整合結果對疾病亞型進行分子水平的細分，從而提供精準的診療方案，且在評估療效和預測預後等方面具有一定的優勢。但由於肝癌本身的基因組不穩定及高度異質性導致肝癌精準醫學實踐之路困難重重。本文通過闡述肝癌基因組不穩定及其異質性，探討肝癌液體活檢及靶向藥物研發所面臨的挑戰。

1.基因組不穩定性

基因組不穩定是癌症發生的重要分子基礎，有2種表現形式：有絲分裂缺陷相關染色體不穩定性（CIN）及DNA代謝缺陷相關微衛星不穩定性（MIN）。一般來說，CIN較MIN預後更差，因為CIN更易引起基因組的嚴重突變，如染色體碎裂、拷貝數異常等。多數肝癌細胞存在明顯的基因組不穩定性，且以CIN較為常見。染色體臂的缺失突變以及染色體臂獲得性突變，在肝癌中多次被報道。其中，4q及16q的缺失在乙肝相關性肝癌中發生頻率較高，染色體臂1p缺失在分化較好的肝癌細胞或不典型增生結節以及肝硬化結節中檢出率較高。CIN變異小鼠模型也證實，高程度CIN變異具有自發腫瘤傾向，如CIN相關基因Sgo1缺陷的小鼠易自發肝癌。

當代腫瘤學研究和基因深度測序等方法已確定多種癌症相關基因突變和表觀遺傳學錯配與癌症基因組不穩定性密切相關。在肝癌細胞中，這些基因主要涉及以下幾條信號通路：（1）原癌基因信號通路；（2）DNA損傷修復信號通路；（3）氧化應激途徑；（4）細胞週期；（5）免疫調節信號通路。其中，原癌基因信號通路異常主要發生於Wnt、Smad及表皮生長因子受體（EGFR）等信號通路相關基因，如Wnt通路中β-catenin基因CTNNB1（20%～40%）、Axin1（9%～13%）和Zic3（5%）基因，Smad通路中Wwp1（9%）基因，以及EGFR通路中Errfi1（5%）基因等。肝癌中這些基因通常發生功能獲得型突變，導致原癌基因信號通路活化，進而引起低級別CIN和基因組不穩定。肝癌中DNA損傷修復信號通路突變以TP53基因為代表，約35%～50%肝癌中含TP53突變。該基因在維持基因組穩定性中發揮重要作用，其功能缺失可引起中心體擴增、異倍體細胞繁殖以及染色體不穩定等，尤其當TP53突變合併抑癌蛋白pRb功能缺陷或紡錘體檢測點缺陷時，更易引起高級別CIN和基因組不穩定。其他肝癌細胞中常見突變基因還包括CDKN2A、TERT和MLL2等，參與細胞週期、氧化應激、免疫炎性反應等信號通路。除癌症相關基因異常外，乙型肝炎病毒（HBV）及丙型肝炎病毒（HCV）感染也是誘導基因組不穩定性發生的重要原因。其主要與以下3種途徑相關：（1）病毒蛋白直接干擾有絲分裂過程，引起CIN；（2）病毒基因整合至宿主基因組的特異位點，影響癌症相關基因的表達和功能；（3）持續性慢性炎性反應進一步加重肝癌基因組不穩定性。基因組不穩定是肝癌高度異質性、治療抵抗和腫瘤復發轉移的重要分子基礎，同時增加肝癌精準病理診斷分型和精準治療的難度。

2.肝癌異質性

肝癌異質性是精準醫學研究的重要內容之一。從病因上看，多數肝細胞性肝癌的發生與慢性肝病（包括肝炎病毒感染、酒精相關肝炎、非酒精性脂肪肝）、致癌物暴露（如黃麴黴素等）和遺傳等因素有關。慢性肝損傷導致肝細胞死亡、氧化應激、炎性反應、再生和纖維化等，在此不良環境中，引起DNA損傷，驅動基因發生突變，環境抵抗的優勢細胞克隆亞型存活並擴增，從而導致肝癌的發生。致病因素多變是不同患者間肝癌異質性的基礎。在肝癌進展過程中，微環境的變化進一步促進肝癌細胞發生變異，壓力選擇下，產生更多克隆亞型，導致肝細胞性肝癌在基因組學、形態學和腫瘤進展徵象等方面均表現出高度異質性。因此，肝癌異質性包括時間和空間異質性，時間異質性是指在肝癌進展過程中不同階段異質性的逐漸增加，空間異質性表現在肝癌內部不同區域的腫瘤細胞存在不同的特徵以及肝癌患者間的腫瘤生物學行為差異。

肝癌細胞基因組不穩定性是肝癌具有高度異質性的重要原因。不同於其他惡性腫瘤如乳腺癌或肺癌等具有多個決定腫瘤行為的遺傳變異標誌分子，肝癌細胞基因變異譜範圍廣，缺乏明確的遺傳變異特徵。COSMIC數據庫提供的肝癌組織高頻突變基因如圖1所示，除TERT、TP53和CTNNB1突變頻率較高外，其他基因的突變率相對較低，均＜10%。肝癌組織中甲基化異常基因已發現多達數千個，且在肝癌發生早期甚至在肝細胞不典型增生時期，DNA甲基化異常即可出現，並隨著肝癌發展和異質性增加，DNA甲基化異常程度也進一步增加。突變基因及表觀遺傳變異基因的數目之多、範圍之廣增加了肝癌精準分子病理診斷的複雜性，提升了靶向治療研究的難度，是肝癌精準醫學研究面臨的最大挑戰。

3.肝癌液體活檢的難度

液體活檢是指檢測血液或體液分泌物中的腫瘤相關分子標誌。目前研究較多的檢測內容包括循環腫瘤DNA（ctDNA）及循環腫瘤細胞（CTCs）。ctDNA及CTCs來源於原發腫瘤DNA或腫瘤細胞的釋放入血，因此能反映原發腫瘤的情況。與傳統組織病理活檢比較，液體活檢具有非侵入性、易操作性和可動態監測等優點，克服了空間和時間異質性的極限。可以通過檢測ctDNA及CTCs的分子特徵分析癌症的基因組信息，對癌症進行精準的分子病理診斷，並提供靶向治療指導。液體活檢的連續取樣功能有助於肝癌高危人群的早期診斷，治療反應的實時監測，耐藥評估，以及提前預測腫瘤的轉移復發。如TP53基因突變是肝癌組織中最常見的突變，249T位點是TP53基因突變熱點，該突變已證實能在肝癌患者外周循環和尿液DNA中檢測到。研究顯示，在嚴重的肝硬化患者外周循環DNA中也能檢測到TP53249T突變，肝硬化是肝癌的癌前病變。這項結果提示，TP53249T突變可能在肝癌發生早期或癌前病變階段就已出現並釋放至外周循環中，進一步研究有望對這部分ctDNA檢測陽性（TP53249T突變）的肝硬化患者進行更為密切的影像學及甲胎蛋白隨訪，以期對早期病灶進行積極處理。儘管液體活檢顯現出巨大優勢，但由於肝癌異質性的存在，液體活檢也僅能反映部分原發腫瘤的情況，且肝癌本身缺乏明確的遺傳變異標誌性分子，患者循環中CTCs及ctDNA的濃度低，這些因素限制了液體活檢在肝癌臨床上的應用。以TP53249T突變為例，ctDNA中發現該突變也與結腸癌和乳腺癌等其他類型腫瘤有關，因此，循環DNA中發現該位點突變表明，患者體內可能有腫瘤存在，但特異性太低，對肝癌的診斷僅具有提示意義。

4.靶向藥物研發的困境

肝癌對傳統化療藥物不敏感。索拉菲尼是目前唯一被FDA批准用於晚期肝細胞性肝癌治療的分子靶向藥物。該藥物是一個多激酶抑制劑，其作用靶點主要包括血管內皮生長因子受體（VEGFR）、血小板源生長因子受體（PDGFR）和KIT等。但索拉菲尼的臨床試驗結果不盡如人意，與安慰劑比較，其僅能延長晚期肝細胞癌患者2～3個月的生存期。且在索拉菲尼治療過程中，部分患者一開始對治療有反應但很快產生耐藥，而對索拉菲尼治療失敗的患者進行二線藥物的臨床試驗也多以失敗告終。

肝癌精準醫學研究的重要內容之一是根據基因和表觀特徵將異質性的肝癌細分成不同亞型，並制定精準的治療方案。隨著腫瘤靶向藥物研究的深入，其他類型腫瘤信號通路抑制劑治療肝癌的臨床試驗相繼展開，如抗血管生成分子製劑、c-Met抑制劑、mTOR抑制劑、MEK抑制劑和免疫調節劑等。一項MEK抑制劑聯合索拉菲尼治療中晚期肝癌的Ⅱ期臨床試驗結果顯示，兩藥聯用與單用索拉菲尼比較並不能延長肝癌患者總生存期，但4例（4/69）肝癌患者ctDNA中存在KRAS、NRAS突變，其中3例經refametinib治療後腫瘤得到明顯緩解，提示依據精準的肝癌分子遺傳學分型進行臨床試驗，儘量減少不同肝癌患者之間的異質性，可提高精準治療療效，有望促進靶向製劑的研發效率。然而，肝癌具有高度異質性，目前未發現明確的標誌性遺傳變異分子，TERT、TP53和CTNNB1等基因突變，儘管在肝癌中已被證實為高頻突變基因，但仍未明確其在肝癌進展過程中發揮“驅動基因”還是“路過基因”作用，限制了肝癌精準靶向藥物臨床試驗的開展。

5.結語

肝癌精準醫學研究面臨最大的挑戰是肝癌基因組不穩定性，導致肝癌的高度異質性。由於肝癌缺乏明確的生物標誌基因，精準醫學很難對肝癌進行分子病理水平的精準診斷和治療，從而影響肝癌液體活檢技術的應用和分子靶向藥物的研發。因此肝癌精準醫學研究任重而道遠。但隨著大數據計算工具和雲計算等手段的不斷進步，對肝癌基因分子水平異質性的認識程度也會日益增加，未來肝癌精準醫學在肝癌臨床管理中的重要性也將日益突出。

節選自：《實用腫瘤雜誌》2018年第33卷第1期