胃癌分子分型的研究进展

肖恒华 宁文锋

[摘要] 胃癌是一种高度异质性疾病，“一刀切”的治疗方法已难以取得令人满意的治疗结果。随着分子检测技术的飞速发展，胃癌的研究已进入分子水平。研究者们从遗传、表观遗传和分子特征等方面进一步阐释了胃癌的发病机制，鉴定出了新的分子亚型，为临床的个体化治疗带来了极大的希望。但在临床中应用还十分有限，将其早日应用于临床是未来努力的方向。

[关键词] 胃癌；分子分型；分子机制；个体化治疗；综述

[中图分类号] R735 [文献标识码] A [文章编号] 1673-9701（2018）06-0164-05

[Abstract] Gastric cancer is a highly heterogeneous disease， the "one-size-fits-all" therapeutic approach had moke it difficult to achieve satisfactory results. With the dramatic development of molecular detection technology， gastric cancer research has entered the molecular level. Researchers have further elucidated the pathogenesis of gastric cancer from the aspects of genetics， epigenetic and molecular features， and have identified new molecular subtypes， which brings great hope for clinical individualized treatment. However， their clinical application is still very limited， and its early application in clinical practice is the direction of future efforts.

[Key words] Gastric cancer； Molecular classification； Molecular mechanisms； Individualized treatment； Review

胃癌是最常见的恶性肿瘤之一，在全球发病率居恶性肿瘤的第五位，死亡率居恶性肿瘤的第三位[1]，我国每年新增病例数和死亡人口均超过了全球的40%[2]，大多数患者发现时已为不可切除的局部晚期或有全身性转移，预后较差，严重危害了人们的健康和生命。胃癌的发生及进展十分复杂，是一个涉及到多基因改变、多通路、多阶段的过程。传统的组织病理学分型因为主观判别的影响、同类型癌可能存在差异、不能发现早期癌变以及缺乏分子水平的科学依据等有其严重的局限性，对临床治疗的指导性日渐弱化。近年来，随着基因芯片和下一代测序技术的迅猛发展，胃癌分子分型的概念悄然而生，以各种分子为依据建立的分型可以展現出独特的基因组特征，能够弥补组织病理学分型的不足及导向重要生物标志物和潜在分子新靶标的发现，从而为胃癌的临床治疗与预后提供更精准的帮助。

1 Shah分型

Shah等[3]将一个含有785个基因和36个原发性胃腺癌的基因表达谱数据集（作为训练集）用于分类学习，把胃癌分为3种亚型：弥漫型（diffuse，D）、近端非弥漫型（proximal non-diffuse，PND）和远端非弥漫型（distal non-diffuse，DND）。在另一个独立验证集中，85%以上的样本被正确分型。Bittoni等[4]进一步研究了248例晚期胃癌患者，其中D型（占45.2%），PND型（占11.2%），DND型（占43.6%）。所有患者均接受基于氟尿嘧啶的二联（氟尿嘧啶+铂类衍生物）或三联化疗方案（氟尿嘧啶+铂类衍生物+蒽环类/紫杉烷类/丝裂霉素C），在223例可观测疗效的患者中，对一线化疗的总体有效率（response rate，RR）为29.6%，其中PND的有效率最高（RR=46.1%），DND次之（RR=34.3%），D型最差（RR=20.4%）（P=0.015）。此外，相比于PND型（mPFS=7.2个月）和DND型（mPFS=5.9个月），D型（mPFS=4.2个月）PFS（P=0.011）和OS（P=0.022）均较短。这项研究表明不同的胃癌亚型可能对化疗具有不同的敏感性，未来的临床试验应该考虑到这些差异。尽管该分型没有针对临床治疗这一块进行深层次的相关性分型，但这一分型是以Laurens分型为代表的传统组织病理学分型的一大进步，表明了胃癌存在不同亚型及遗传的多样性，独特的分子驱动基因可能存在于区分每种亚型的特定通路中，每种亚型应该都有特定的生物标志物和治疗靶点，加深了我们对胃癌的认识。

2 Tan分型

Tan等[5]分析了37个胃癌细胞系的基因表达谱数据，鉴定出基因肠型（genomic intestinal，G-INT）和基因弥散型（genomic diffuse，G-DIF）两个内在亚型，并筛选了171个差异基因，G-INT型中上调的基因主要在与碳水化合物、蛋白质代谢（FUT2）和细胞粘附（LGALS4，CDH17）有关的通路上富集，而G-DIF型则富集在细胞增殖（AURKB）和脂肪酸代谢（ELOVL5）相关通路上，两种亚型有高度独特的基因表达模式和生物学通路相关联，CDH17可作为独立的预后因子和潜在治疗靶点得到了一些学者的支持[6-7]。进一步对521例胃癌患者分析表明，G-INT型对5-氟尿嘧啶和奥沙利铂敏感，而G-DIF型对顺铂较为敏感，G-INT型患者接受5-FU为辅助的化疗的生存期长于G-DIF型患者（P=0.06），其预后明显好于G-DIF型（P=0.001）。该分型也与Laurens分型（一致性为64%）及肿瘤分级有部分联系。Tan分型在一定程度上考虑了与临床治疗的相关性，代表着胃癌分子分型的又一进步。

3 新加坡基因分型

2013年Lei等[8]将248例胃癌基因表达谱作为研究对象，把胃癌分成了增值型、间充质型和代谢型3种亚型。这3种亚型的生物学特性存在差异，对化疗反应也各异，在增值型中普遍存在TP53突变、高度的基因组不稳定以及DNA低甲基化，并可能与E2F、MYC及RAS等致癌通路的高活性相关，细胞周期抑制剂或许有效；间充质型胃癌中N-钙粘蛋白高表达和E-钙粘蛋白低表达，与p53、NF-kB、TGF-β、VEGF、mTOR、hedgehog等信号通路密切相关，具有肿瘤干细胞特性，因此，PI3K-AKT-mTOR通路抑制剂对间充质型的治疗效果比较好；而代谢型对5-Fu更为敏感，患者术后是否接受5-Fu化疗的生存期差异明显。代谢型胃癌的表达特征也在结肠癌中观察到[9]，目前正在进行前瞻性试验以评估根据其基因表达谱预测胃癌患者化疗的可行性[10]。该分型为临床工作者针对不同亚型的患者拟定更具针对性的疗法提供了极大的帮助，并进一步拓展了胃癌分子分型及其疗效预测的研究空间，为后续研究奠定了基础。

4 TCGA分型

建立一种实用有效的胃癌分子分型并识别出不同亚型的失调通路和潜在驱动基因是癌症基因组图谱（the cancer genome atlas，TCGA）工作的一部分，研究者们使用6个分子平台（体细胞拷贝数芯片、全外显子测序、mRNA和miRNA测序、DNA甲基化芯片以及反相蛋白质芯片）整合分析了295例原发性胃腺癌的组织和血液标本，把胃癌分为4种亚型：EBV感染型（EBV+）、微卫星不稳定型（MSI）、基因组稳定型（GS）和染色体不稳定型（CIN）[11]。这一分子分型表现出不同的临床和基因组特征：（1）EBV+型（约占8%）好发于贲门和胃底，男性多见，与残胃癌和淋巴细胞浸润相关[12，13]。EBV+型全基因组高度甲基化[14，15]，比如丰富CpG岛甲基化表型（CIMP）、p16INK4A启动子超甲基化等，表现出TP53突变缺失以及高频的PIK3CA、BCOR、ARID1A突变，并在JAK2、PDL1/2、ERBB2位点上扩增和IL12介导的免疫相关信号通路上富集，因此针对PIK3和抑制免疫检验点可能产生重要的靶点。（2）MSI型（约占22%）预后相对于其他3型更好，在年龄超过60岁的女性中多见，好发部位为胃窦或幽门[16]。编码DNA错配修复蛋白的MLH1的沉默被认为是微卫星不稳定的主要原因，其DNA超甲基化含有PIK3CA、PTEN、erbB3、KRAS等的高频突变；MSI型由于通常缺少靶向基因扩增，其治疗策略可以是甲基化抑制剂，而PIK3CA高频突变主要定位于激酶和螺旋结构域，这可能代表PI3K抑制剂的作用靶点；另外，MSI型显示出MHC I类基因中的常见改变，可能暗示向免疫系统的细胞呈递肿瘤抗原。（3）GS型（约占20%）中弥漫型腺癌居多，好发于胃窦或幽门，首诊年龄较小。其特征是RHO家族GTP酶活化蛋白基因融合现象（CLDN18与Arhgap6或Arhgap26融合）或CDH1、RHOA突变，且RHOA突变与融合体之间是互斥的，在GS亚型中，两者共约占30%的病例。RHOA突变发生在热点上，这些热点集中在对RhoA与其效应物相互作用的重要功能域上，有研究[17]表明热点突变体在RhoA介导的信号传导中有缺陷，这可能导致了弥漫型胃癌缺乏细胞粘附并发生侵袭性生长，故RHOA可能是预后不良的弥漫型胃癌的一个潜在靶点。进一步功能分析显示，CLDN18-Arhgap26融合体通过减少细胞-细胞和细胞-细胞外基质粘附以及通过增加细胞侵入来损害上皮完整性[18]，主要在细胞粘附和血管生成相关信号通路上富集。（4）CIN型（约占50%）涉及有丝分裂过程中DNA向子细胞的不均匀分布，并导致细胞分裂过程中染色体的丢失或增加[19]，在贲门和EGJ处多发。该型具有非常高的TP53突变频率（约71%）和受体酪氨酸激酶（RTKs）基因扩增（如ErbB-1、HER2、CD332和MET等）。此外，細胞周期调控基因E1（CCNE1）、细胞周期蛋白D1（CCND1）和细胞周期蛋白依赖性激酶6（CDK6）的频繁扩增也引起了注意[20，21]，这些基因扩增导致癌细胞过生长，因此可能成为潜在靶点。总的来说，TCGA分型突出了胃癌的异质性和基因组学特征，是NGS（next generation sequencing）应用于胃癌分子机制研究的里程碑，为临床试验中不同胃癌人群的分组和靶向药物筛选提供了指导。但由于缺乏足够的临床随访数据，并未涉及各亚型与疗效及预后的关系，且标本大多数取自欧美患者，对东亚这一胃癌高发区的指导价值有限。

5 ACRG分型

2015年4月亚洲癌症研究组（the asian cancer research group，ACRG）通过对来自亚洲的300例全胃或次全胃切除的原发性胃癌样本进行分析，提出了一种新的分类，把胃癌分成MSI型（约23%）、MSS/EMT型（约15%）、MSS/TP53+型（约26%）和MSS/TP53-型（约36%）[22]。MSI型好发于胃窦（75%），大部分为肠型（60%），多早期被诊断，患者总体预后在四种亚型中最好且复发率最低，特征是MLH1表达缺失，涉及PI3K-PTEN-mTOR通路的关键基因和ARID1A、p21等基因在该型中高频突变。MSS/EMT型主要是年轻患者，晚期弥漫型居多，好发于胃体，预后最差，复发率最高（64%发生腹膜种植），该型CDH1表达缺失且突变率较其他MSS群体低（P<0.001）。MSS/TP53+型EB感染发病率较高，预后较好，它的特点是高频的APC、ARID1A、p21、PIK3CA和Smad4基因突变。MSS/TP53-型特征是存在TP53突变，其整体预后要明显低于MSS/TP53+型。MLH1不仅与DNA错配修复的其他成分相互作用，还与细胞周期、信号和凋亡分子相互作用，这些相互作用的失调与癌症的易感性有关，此外，胃癌对奥沙利铂耐药与MLH1的甲基化存在相关性已被证实[23]。PTEN表达的丧失和mTOR的高表达与胃癌发生及进展相关[24]。E-钙粘蛋白是由CDH1基因编码的一种跨膜糖蛋白，在细胞之间粘附的形成和维护中起着关键作用，且E-钙粘蛋白与Wnt通路、Rho GTPases和NF-κB通路等息息相关，其失活导致了相关的信号传导途径的功能障碍，并促进EMT过程和肿瘤进展[25]。一项研究显示E-钙粘蛋白异常表达与肿瘤分级和区域淋巴结转移之间有很强的相关性[26]，在诊断时确定CDH1突变可以预测癌症是否会对治疗产生反应，因此可以帮助为特定患者选择更合适的治疗方法[27]。p53是一种作为转录因子的核蛋白，其功能是保持基因组的稳定性，由定位于17p13.1的TP53基因编码[28]，导致TP53功能受损的机制通常是LOH和突变[29]。已经报道了p53过度表达与胃癌大小之间的相关性[30]，但p53过度表达与淋巴结转移和生存期短是否关联仍然存在争议，因为在一些研究中已有报道，但在其他研究中没有报道。有研究表明，TP53在不同的亚型中突变率差异很大[31]，这增强了根据其活性情况将MSS独立分成两型的说服力。TCGA和ACRG分型有相似之处，但也存在差异，两者均鉴定出以高频突变和最佳预后为特征的MSI亚型，其他3型部分重叠，但TCGA的GS型和CIN型在所有ACRG亚型都存在，另外根据CDH1和RHOA突变频率的不同，TCGA的GS型也不等同于ACRG的MSS/EMT型。这一分型考虑到了与临床表现的相关性，发现了不同亚型的生存时间和复发率存在显著性差异，与TCGA分型相比，取得了较好的与疾病转归相关联的结果，具有较大的临床指导意义，且样本来源于亚洲人群，将为我国胃癌的诊断和治疗带来新的突破。

6 其他分型

通過对解剖位置不同的胃癌组织进行全外显子（78例）和全基因组测序（2例），我国Chen等[32]将胃癌分为高克隆型（high-clonality，HiC）和低克隆型（low-clonality，LoC），HiC型存在高频的C>G转变、TP53突变，生存期也显著缩短，而LoC型以ARID1A突变增多为特性，确诊年龄比HiC小，但存活时间长于HiC。

日本G-Project委员会旨在提出一种新的TNM-G分类，其中包含G-因子，该分类用于评估可能影响结果的相关分子的表达。Sawada等[33]基于文献检索结果并考虑已知分子功能，纳入p53、VEGF（VEGF-A和VEGF-C）、MMP-7、HER-2、Reg4等8种标志物作为候选G因子对210例II、III期胃癌进行分析，最终筛选出p53和MMP-7，根据其表达情况分成三组：G0组（两个分子均为阴性，n=69），G1组（两个分子均为阳性，n=97）和G2组（两个分子均为阳性，n=44）。在所有210例胃癌病例中，G2病例的复发率（59%）显著高于G0病例的38%（P=0.047），但Ⅲ期患者中三组无统计学意义。

7 结语

胃癌是一种由多种基因突变和表观遗传异常所驱动的高度异质性疾病，当前可选择的化疗药物少，靶向药物滞后，其治疗仍处于瓶颈期。得益于基因组学快速发展，胃癌的研究进入了新时代，胃癌分子分型的产生，为临床上早期诊断、预后判断和个体化治疗提供了理论依据，并促进了相关靶点干预及临床研究的开展。但目前尚无公认的胃癌分子分型，现有研究多停留在基础研究阶段，存在研究样本量少、东西方群体差异以及分子特征尚不全面等诸多挑战，需要不断完善，因此，在临床上应用还十分有限。建立一个特异性强、精准度高的分子分型系统仍需要积累大量的分子生物学研究结果和大样本的临床随访数据，未来的研究应着手从功能与临床应用的角度，结合肿瘤微环境及后生环境等方面进一步明确胃癌的本质，从而真正实现以分子分型为指导的胃癌个体化治疗。

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[10] Wei Peng Yong，MRCP，MB ChB.A study of genomic-guided "standard-of-care" chemotherapy for in advanced gastric cancer patients （3G）. Clinical Trials.gov，https：//www.clinicaltrials.gov/ct2/show/NCT01100801.