加强基于胃癌分子分型的抗癌药物选用和新药研发

刘 莎，李 娅，王 斌，陈东风

中国人民解放军陆军军医大学特色医学中心消化内科，重庆 400042

胃癌是发病率最高的恶性肿瘤之一，世界范围内每年新发胃癌近100万例，因胃癌致死约73万例。胃癌发病具有显著的地域特征，高发区域主要集中在东亚国家[1]。根据国家癌症中心发布2018年全国最新癌症报告，2014年我国胃癌新发病例为41.05万，居恶性肿瘤第2位；死亡病例为29.8万，居恶性肿瘤第3位，严重威胁我国人民的生命健康[2]。我国大部分胃癌患者临床疗效差，生存期短，亟需开发抗癌新药，改善预后。科学高效的抗癌新药研发和临床试验依赖于精准的肿瘤分子分型，目前国际上本领域正在经历着翻天覆地的快速发展。本文简要回顾胃癌组织形态学和分子分型体系，分析分子分型对胃癌新药研发的指导价值与不足，提出若干尚待解决的科学问题。

1 胃癌组织形态学分型

目前临床常用的胃癌分型体系主要依据大体和组织形态学特征，包括Borrmann分型、Lauren分型和WHO分型等。

Borrmann分型适用于进展期胃癌，根据肿瘤在黏膜面的大体形态和胃壁内浸润方式，分为Ⅰ型(结节蕈伞型)、Ⅱ型(局部溃疡型)、Ⅲ型(浸润溃疡型)、Ⅳ型(弥漫浸润型)。临床上以Ⅲ型及Ⅱ型胃癌最多见，Ⅳ型约10%，Ⅰ型最少见。Borrmann分型与胃癌组织学类型有一定的联系。分化较高的乳头状、乳头管状或管状腺癌多为Ⅰ/Ⅱ型，生长较缓慢，转移较晚，预后较好；分化较低的腺癌、未分化癌及印戒细胞癌往往呈Ⅲ/Ⅳ型，生长迅速，较早转移，预后差。

Lauren分型将胃癌分为肠型和弥漫型，二者具有不同的病理形态、流行病学和生物学行为特征。肠型胃癌多见于老年男性，起源于胃黏膜肠上皮化生和慢性萎缩性胃炎，具有明显的腺管结构，发病率较高，预后较好。弥漫型胃癌多见于年轻女性，不形成腺管结构，癌细胞呈弥漫性生长，分化差，淋巴结转移和远处转移率高，预后较差。

WHO分型是我国最常用的临床病理分型方法，包括乳头状腺癌、管状腺癌、黏液腺癌、印戒细胞癌、小细胞癌、未分化癌等。这些分型体系可判断肿瘤组织起源和分化程度等，提示生物学行为特点和疾病预后。

值得重视的是，我国胃癌患者确诊时多属于进展期，失去手术机会，化学药物治疗、分子靶向治疗和免疫治疗是胃癌患者的重要治疗手段，上述胃癌组织形态学分型体系对抗癌新药研发的指导意义较为有限。

2 胃癌分子分型

胃癌的发生、发展依赖多个关键基因突变，激活重要信号通路，驱动胃黏膜上皮细胞发生多阶段的转化癌变过程，因此胃癌在分子表达谱、恶性生物学特征和临床表现等方面具有高度异质性，这也决定了组织形态学分型无法有效地指导药物开发。科学合理的抗癌新药研发依赖于深入分析不同分子亚型肿瘤的驱动基因，客观评估重要生物标志物和分子靶标[1]。近年来深度测序技术和生物信息学的迅猛发展，已建立胃癌分子分型新体系，为胃癌新药研发和临床研究带来了革命性突破。

2.1癌症基因组图谱(TCGA)分型胃癌的TCGA分型是人类癌症基因组计划于2014年对胃癌相关数据的总结报道[3]，纳入295例未接受过放化疗的胃癌患者，除44例来自越南，31例来自韩国，其余220例均为欧美人群。该研究整合分析了体细胞拷贝数阵列、全外显子序列、DNA甲基化程度阵列、mRNA表达谱、microRNA表达谱和蛋白组学特征，分为4个亚型： EBV阳性亚型(Epstein-Barr virus positive)、微卫星不稳定亚型( microsatellite unstable, MSI)、基因组稳定亚型(genomically stable，GS)和染色体不稳定亚型(chromosomal instability，CIN)。

2.1.1 EBV阳性亚型：EBV阳性亚型多发于胃底和胃体，约占9%，多见于男性。其典型特点是高水平CpG 岛甲基化(100%)、PI3K通路激活(80%的PIK3CA突变)和PD-L 1/2表达。此外，EBV阳性亚型还发生ARID1A(55%)和BCOR(23%)突变，以及JAK2、CD274和PDCD1LG2基因扩增。JAK2基因编码一种受体酪氨酸激酶，其过度激活促进细胞异常增殖。CD274和PDCD1LG2基因则分别编码免疫抑制蛋白PD-L1和PD-L2。

2.1.2 MSI：MSI好发于胃窦或幽门，约占21%，多见于女性和老年人。这种亚型具有MLH1基因启动子超甲基化沉默和较高的突变率。MLH1表达缺失引起DNA错配修复系统(MMR)缺陷，导致DNA高突变率，激活下游多种癌基因，如PIK3CA、ERBB3、ERBB2和表皮生长因子受体(EGFR)等，进而促进胃癌的发生。

2.1.3 GS：GS多属Lauren弥漫型(73%)，约占20%，初诊年龄偏低。这种亚型多有CDH1突变(37%)、RHOA突变或CLDN18-ARHGAP基因融合。有趣的是，CLDN18-ARHGAP融合与RHOA突变相互独立存在，在GS亚型发生率为62%。这些基因突变通过3种机制赋予细胞弥漫型胃癌的特性。第一，CDH1突变导致E-cadherin表达缺失，细胞发生EMT，增强运动侵袭能力。第二，RHOA突变是GS亚型的典型突变，活化态的RHOA作用于多个下游效应因子，促进细胞收缩移动，导致肿瘤细胞呈分散性生长和侵袭转移；RHOA也可激活STAT3通路促进肿瘤发生。第三，RHGAP作为GTP酶活化蛋白(GTPase-activating protein，GAP)，能激活RHOA进而增强细胞移动。

2.1.4 CIN：CIN多属Lauren肠型，约占50%，常发生于胃-食管交界处和贲门。该亚型多有TP53突变(71%)，导致染色体多倍体性，引起酪氨酸激酶受体(receptor tyrosine kinases，RTK)和细胞周期调节基因(CCNE1、CCND1和CDK6)频繁扩增，促进肿瘤发生。

5个灰岩样孔容和孔比表面积有明显的差异性:YT-1-2孔容主要为微米孔孔容，同时孔比表面积主要分布在亚微米孔、微米孔；YT-2-1基质孔隙度高，纳米孔与微米孔孔容大，孔比表面积主要分布在微米孔；YT-7-1孔容主要分布在微米孔，孔比表面积主要分布在和亚微米孔；YT-8-1与YT-8-2孔容主要分布在亚微米孔与微米孔，孔比表面积主要分布在亚微米孔与微米孔。

2.2亚洲癌症研究组织(ACRG)分型胃癌ACRG分型纳入300例患者来自韩国，采用主要组分分析法，进行基因表达分析、全基因组测序和拷贝数分析，于2015年提出将胃癌分为4个分子亚型：MSI、微卫星稳定/上皮间质转化亚型(microsatellite stable/epithelial-to-mesenchymal transition，MSS/EMT)、微卫星稳定/p53活性亚型(MSS/p53+)、微卫星稳定/p53失活亚型(MSS/p53-)[4]。

2.2.1 MSI：ACRG-MSI亚型与TCGA-MSI亚型类似，也多位于胃窦，约占22.6%，多属肠型。其遗传学特征为大量基因突变，累及KRAS(23.3%)、PI3K-PTEN-mTOR(42.0%)、ALK(16.3%)及ARID1A(44.2%)等。该亚型也发生MLH1表达缺失，但与TCGA-MSI亚型不同之处在于MLH1启动子不发生甲基化。根治术后复发率低(22%)，在4个亚型中预后最好。

2.2.2 MSS/EMT：MSS/EMT约占15.3%，多为弥漫型。该亚型CDH1表达缺失，相对于其他两种MSS亚型，基因突变较少，呈低分化腺癌和印戒细胞癌，放化疗效果不佳，预后最差。

2.2.3 MSS/p53-：MSS/p53-也好发于胃窦，约占35.7%，多为分化良好的管状腺癌。该亚型TP53基因突变频率最高(60%)，其他基因突变率低。其他局灶性扩增基因累及ERBB2、EGFR、CCNE1、CCND1、MDM2、ROBO2、GATA6和MYC等癌基因或抑癌基因。预后介于MSS/EMT和MSS/p53+亚型之间。

2.2.4 MSS/p53+：MSS/p53+好发于胃体，约占26.4%，弥漫型与肠型比例相当，EBV感染率较高。该亚型具有p53功能活性，但APC、ARID1A、KRAS、PIK3CA和SMAD4等基因突变率较高，预后较好。

总之，TCGA与ACRG分型有相似之处，均含有基因突变负荷重、预后最好的MSI亚型。两个分型的其他3个亚型存在相互重叠，ACRG亚型中都包括TCGA的GS亚型和CIN亚型。ACRG分型初步体现了疾病转归过程，不同亚型的生存期和复发率差异较大，研究样本均取自亚洲人群，对我国胃癌新药研发的指导意义较大。

3 基于胃癌分子分型的抗癌新策略

3.1基于TCGA分型

3.1.1 EBV阳性亚型：研究显示，EBV阳性亚型胃癌组织免疫细胞浸润较多，肿瘤细胞高表达免疫抑制蛋白PD-L1和PD-L2，提示免疫治疗可能对该亚型有效。最新临床试验进一步证实，免疫检查点抑制剂PD-1抗体对EBV阳性亚型转移性胃癌总体有效率达100%[5]。此外， EBV阳性亚型胃癌中占80%，均有PI3K通路激活，提示靶向PI3K-mTOR通路是值得期待的胃癌治疗新方向。目前多种实体瘤临床研究发现， PI3K-mTOR通路抑制剂已经显示出良好的临床安全性和抗癌效果[6]。我们最近在《Nature》杂志发表论文，报道了新型泛素化修饰调控mTOR激活和肿瘤发生的重要作用，发现去泛素化酶OTUD7B是维持肿瘤细胞PI3K-mTOR激活的关键调控因子[7]，因此，OTUD7B小分子抑制剂有望成为胃癌的新药靶点。

3.1.2 MSI亚型：MSI亚型对常规化疗药物敏感性较差。由于该亚型存在严重的DNA MMR系统缺陷，可能对靶向MMR系统缺陷的抗叶酸类抗代谢药[8]和免疫检查点抑制剂反应性较好，值得在临床试验中进行评估。更重要的是，MSI亚型肿瘤突变负荷重，肿瘤新抗原多，肿瘤组织浸润淋巴细胞较多，免疫治疗可能是一种理想疗法[9]。新近研究发现，免疫检查点抑制剂PD-1抗体对MSI亚型的胃癌[10-11]和结直肠癌[12]等均显示出较好的临床疗效。对于MSI高(MSI-H)的转移性胃癌，PD-1抗体总体有效率达85.7%。

3.1.3 GS亚型：RHOA突变是GS亚型的典型特点，激活的RHOA 和RHGAP26是一种GTP酶活化蛋白，靶向二者有望抑制细胞收缩和移动，控制肿瘤侵袭、转移[13-14]，改善预后可为未来研究开发药物提供新思路。

3.1.4 染色体不稳定亚型(CIN)：CIN亚型有多种RTKs基因扩增，如EGFR、ERBB2、MET、VEGFA等，这些RTKs均有靶向药物可供选择。靶向EGFR扩增激活可以尝试第一代(易瑞沙、特罗凯、凯美纳等)、第二代(阿法替尼和达克替尼)及第三代(奥希替尼和艾维替尼)EGFR-RTK靶向药物[15-16]。靶向VEGFR2的ramucirumab(雷莫芦单抗)目前已被FDA批准用于VEGFR2高表达的CIN亚型胃癌，并显示出一定临床疗效[17-19]。此外，众多异常激活的细胞周期素依赖激酶也是潜在治疗靶点[20]。

3.2基于ACRG分型

3.2.1 MSI亚型：MSI亚型中KRAS突变目前尚缺乏有效的靶向手段。如前所述，针对免疫检查点PD1/PD-L1抑制剂[5, 10-11]和PI3K-mTOR信号通路抑制剂[6-7, 21]可能对MSI亚型具有较好的抗癌疗效，值得开展临床试验验证。

3.2.2 MSS/EMT亚型：该型患者均较年轻，临床预后差，治疗意义大，但是该亚型基因突变较少，可供选择的靶点较少。研究表明，EMT发生过程由Snail、Slug、Twist和Zebl/2四种转录因子调控，而转化生长因子-β(TGF-β)信号激活这些转录因子中发挥重要作用[22-24]，因此TGF-β信号通路有望作为MSS/EMT亚型的治疗新靶点。

3.2.3 MSS/p53-亚型：该亚型多存在TP53基因突变，其他基因突变率低。目前对于突变型p53的靶向治疗进展非常滞后，最近有临床前研究发现，化合物APR246可逆转突变型p53空间构象，使其恢复野生型p53蛋白功能，在白血病、黑色素瘤、结直肠癌和前列腺癌的临床前研究中显示出较好的抗癌效果[25-26]，后续仍需大量研究探讨APR246是否对MSS/p53-亚型胃癌也可发挥治疗作用。

3.2.4 MSS/p53+亚型：该亚型APC、ARID1A、KRAS、PIK3CA和SMAD4等基因突变率较高，分别靶向这些突变基因下游信号通路的抑制剂[6, 22, 27-29]，有望在该亚型胃癌临床研究中展示出一定的治疗效果。

综上所述，胃癌分子分型体系为抗癌新药研发带来前所未有的机遇与挑战，我们可以根据不同亚型的靶分子表达水平，有针对性地开发分子靶向和免疫治疗新药。免疫检查点抑制剂已被证明对MSI亚型和EBV阳性胃癌具有较好的临床疗效，有望带来胃癌治疗的革命性突破。PI3K-mTOR信号通路和各种异常激活RTKs是CIN亚型和MSS/p53+亚型值得研究的新药靶点。然而，MSS/EMT亚型和MSS/p53-亚型的新药开发仍存在较大障碍，我们仍需综合运用遗传学、表观遗传学、蛋白组学及代谢组学等多种手段，深入研究这些胃癌亚型的发生、发展分子基础，寻找干预新靶点，从而开发有效的抗癌新药，改善患者临床预后。