胰腺癌分子分型及其潜在临床应用

邓艳 周婷 吴佳隆 杨丹丹 张小明

医学影像四川省重点实验室 川北医学院附属医院，南充 637000

【提要】 胰腺癌恶性程度高、预后差、发病率逐年上升。由于胰腺癌异质性的存在，一系列研究对胰腺癌进行了分子分型，以期能够为胰腺癌的临床治疗和预后提供更精准的帮助。本文就近年来胰腺癌分子分型、不同亚型的治疗及预后进行综述。

胰腺癌是一种恶性程度极高的消化道肿瘤，手术切除并辅助化疗是目前唯一可能治愈的方式，然而进展期胰腺癌由于发现时已有远处转移，往往失去了手术时机。目前，美国癌症联合会(American Joint Committee on Cancer, AJCC)的TNM分期是临床上用来指导胰腺癌治疗及评价胰腺癌患者术后生存率的唯一指标。但是由于肿瘤存在异质性，根据这种临床病理特征指导治疗使得胰腺癌患者预后差异较大。肿瘤异质性导致从单个肿瘤样本中提取的基因组被低估，是个体化治疗和生物标记发展技术面临的主要挑战[1]。传统的以吉西他滨或氟尿嘧啶等药物为基础的化疗虽有延长患者生存期的效果，但因为胰腺癌异质性而获益不理想。在肺癌和乳腺癌中，根据肿瘤分子亚型使用药物靶向治疗能够改善治疗效果并能提高患者的生存期[2-3]，这为肿瘤的精准医疗提供了依据。因此胰腺癌的分子分型将为临床上个体化精准靶向治疗胰腺癌患者带来新的希望。

一、胰腺癌分子分型及其生物学特点

近年来随着DNA、RNA等测序技术的应用，根据胰腺癌的基因表达对胰腺癌的分子分型研究取得了长足进展。Collisson等[4]通过选取来自不同研究的胰腺癌样本以及人和小鼠胰腺癌细胞系进行综合转录分析，从而根据特定的基因表达将胰腺癌分为经典型、类间充质型和外分泌样型。经典型中相关黏附基因、上皮细胞相关基因(GATA6、KRAS)高表达；类间充质型中间充质相关基因(TWIST1、 HK2、CAV1)高表达；外分泌样型中消化酶基因高表达。

胰腺癌为富间质肿瘤，根据存在间质成分致密程度可将其分为肿瘤内和肿瘤间异质性[5]。化疗中这些间质成分将限制化疗药物进入肿瘤细胞，对肿瘤化疗起抵抗作用，同时使肿瘤的基因分析产生局限性。Moffitt等[5]通过对145例原发性胰腺癌、61例转移性胰腺癌、17株胰腺癌细胞系、46例正常胰腺组织和88例邻近肿瘤的胰腺正常组织的基因进行分析，从肿瘤间质中提取了48个与胰腺癌发生相关的基因，将胰腺癌分成了正常型和活跃型；基于肿瘤上皮组织筛选了50个与胰腺癌发生相关的基因，并将其分成经典型和基底样型。根据生物信息分析得出，活跃型高表达巨噬细胞整合素因子(ITGAM)、趋化因子配体(CCL13、CCL18)、分泌蛋白(SPARC)、WNT通路(WNT2、WNT5A)、明胶酶B(MMP9)和基质溶素3(MMP11)基因；正常型中平滑肌肌动蛋白、波形蛋白和结蛋白相关基因(ACTA2)高表达；经典型与Collisson等[4]报道的经典型高表达基因几乎相同；基底样型中粘蛋白和角蛋白基因高表达。

Bailey等[6]对456例胰腺癌样本进行全基因测序分析，确定了与胰腺癌发生密切相关的32个突变基因及与突变相关的10条信号通路，即KRAS、TGF-β、WNT、NOTCH、ROBO/SLIT信号转导、G1/S转化、SWI-SNF、染色质修饰、DNA修复和RNA加工通路，将胰腺癌分成了鳞型、胰腺祖细胞型、免疫原型和内外分泌异常分化型。鳞型中TP53和KDM6A基因突变率高，该亚型突变基因涉及了炎症、缺氧反应、代谢重编程、TGF-β信号转导、MYC通路激活，TP63ΔN及其靶基因在该型表达上调。在胰腺癌早期胚胎发生过程中起重要作用的基因(PDX1、MNX1、HNF4G、HNF4A、HNF1B、HNF1A、FOXA2、FOXA3和HES1)在胰腺祖细胞型中高表达，此外该亚型富集TGFBR2基因的失活突变。内外分泌异常分化型突变基因主要涉及胰腺内外分泌功能相关基因(NR5A2、MIST1、RBPJL、INS、NEUROD1和MAFA)。免疫原型涉及与B细胞功能有关的畸变、抗原呈递、CD4和CD8抗体阳性的T细胞信号转导、Toll样受体信号转导相关基因及CTLA4、PD1的突变。

通过对不同分型的比较，发现Collisson分析的62个肿瘤细胞基因中有37个、Moffitt分析的50个肿瘤细胞基因中有32个包含在Bailey分析的707个肿瘤细胞基因中。Collisson有8个基因包含在Moffitt肿瘤细胞基因中[7]。无论是Collisson还是Bailey分析的基因与Moffitt分析的基质基因几乎没有交叉。研究者将不同分类亚型与临床病理资料对比发现，Moffitt肿瘤分类与患者年龄和肿瘤病理类型相关，Moffitt基质分型及Collisson、Bailey分型与肿瘤大小相关。这些分型均与肿瘤病理级别相关，可能是腺体细胞分化、有丝分裂指数和核不典型这些与肿瘤分子特征相关因素造成的，肿瘤病理分级对患者预后有较大影响。

二、胰腺癌分子分型与治疗

吉西他滨作为胰腺癌患者的一线化疗药物，研究证实类间充质型对吉西他滨化疗更敏感，而经典型对厄洛替尼效果更好[6]。不同分子亚型的胰腺癌对吉西他滨、奥沙利铂、多西他赛、5-FU、SN-38等化疗药物有不同的敏感性，通过转录分析得出，鳞型、类间充质型、基质活跃型比内外分泌异常分化型和Collisson与Moffitt中的经典型对吉西他滨更具有抵抗作用。鳞型、类间充质型、基底样型对奥沙利铂和5-FU更敏感。胰腺祖细胞型、经典型和鳞型对多西他赛具有抵抗作用。胰腺祖细胞型、外分泌样型及Moffitt中的经典型对SN-38具有抵抗作用。基质分型中的正常型和活跃型对上述化疗药物的敏感性没有表现出差异[8]。免疫组织化学标记物使得现已经明确的分子分型能够更有效地用于临床实践。研究证实具有KRT81阳性标记的亚型如类间充质型、基底样型和鳞型对FOLFIRINOX化疗方案(奥沙利铂+伊立替康+氟尿嘧啶+亚叶酸钙)效果不敏感，然而HNF1A阳性的亚型如经典型、外分泌样型和内外分泌异常分化型对FOLFIRINOX化疗方案比吉西他滨的治疗效果更优[9]。MYC基因与胰腺癌细胞增殖、分化和代谢相关，高表达MYC的患者比低表达MYC的患者对溴结构域抑制剂更敏感[10]。通过对不同亚型基因表达分析得出鳞型、类间充质型和基底样型中MYC高表达，意味着这些亚型可能比内外分泌异常分化型、外分泌样型和经典型这些MYC表达较低的亚型对溴结构域抑制剂更敏感。近来研究者提出达沙替尼(靶向SRC原癌基因)、匹马塞匹(靶向丝裂原活化蛋白激酶激酶1/2)联合吉西他滨对胰腺癌鳞型的效果更优[11]。不同亚型的胰腺癌对不同化疗药物的敏感性不同，这对个体化治疗有较好的临床指导意义。

免疫检查点抑制剂的应用正在改变目前的治疗模式，阻断免疫检测点可以加强抗肿瘤免疫反应。抗程序性细胞死亡蛋白-1(PD1)和其配体-1(PDL1)在黑色素瘤及肾癌、肺癌、前列腺癌和膀胱癌治疗中取得一定进展[12-14]，而单用免疫检测点抑制剂对胰腺癌的治疗效果不佳，可能与胰腺癌含丰富基质有关。胰腺癌基质通过限制血液流向血管、阻止药物输送和阻断免疫反应，在抵抗肿瘤治疗中发挥重要作用。研究表明，胰腺癌肿瘤基质在调节肿瘤发生、发展和转移过程中起着重要作用[15-17]，因此只针对肿瘤细胞的靶向治疗效果欠佳，联合肿瘤基质治疗或许能够提高化疗效果，减轻患者的免疫抑制。几种基质靶向药物正在进入临床发展阶段，其中纳米紫杉醇临床前景较大，研究数据表明纳米紫杉醇和吉西他滨的联合化疗可以改善患者总体生存率[18-19]。靶向基质药物的使用是成功实施免疫治疗所必需的[20]，这为胰腺癌治疗研究奠定了重要基础。

三、胰腺癌不同亚型及预后

研究证明，分子亚型是影响胰腺癌预后的因素，胰腺癌不同分子亚型的预后不同。Collisson分型中经典型的预后最好，类间充质型预后最差[4]，但这种分型预测胰腺癌预后价值不高[7]。Moffitt分型中基质活跃型比正常型的预后差，肿瘤基底样型比经典型的预后差[5]。研究证实，肿瘤亚型和基质亚型的预后是可以叠加的，肿瘤细胞经典型和正常基质型患者的预后最好，肿瘤基底样型和基质活跃型患者的预后最差[5]。Bailey分型中鳞型的预后最差[6]。经过多因素分析，目前Bailey分型对评价胰腺癌预后的意义最显著，而Collison分型评价预后的效果不佳[7]。由于肿瘤异质性，根据AJCC的TNM指导胰腺癌治疗预后差异较大，基因表达位点的检测可能有助于预测胰腺癌患者的预后。基因表达谱分析是识别早期肿瘤预后标志较有前景且较为成功的高通量分子检测方法。在胰腺癌中发现的一些和预后相关的基因位点[4,6,21]，例如KRAS、CDKN2A/P16、SMAD4和TP53等，但需要进一步证实。一项研究发现了25个基因与胰腺癌患者术后的总体生存率相关[22]。对短期生存组(术后生存时间短于1年)的胰腺癌患者的样本基因分析发现GPR87、KRT13、RAC2、NAMPT、C16orf74、DHRS9、HIST2H2BF、TREM2、ZDHHC20、ADGRG6、APBB1IP和CD180表达上调，EGR3、EPHA7、MACROD2、RASGEF1A、SYNM、S100A1、WNK2、RAMP2、SOCS2、COL28A1、B4GALT6、PLCB4和 MTURN表达降低。分析相关基因的突变通路发现预后差的基因涉及转移、局部炎症反应和细胞增殖通路，预后好的基因涉及胰腺代谢和突触连接通路。

总之，不同亚型胰腺癌具有不同的生物学特征、治疗方法和预后，因此鉴定胰腺癌不同的亚型为实现个体化治疗和管理提供了依据，为未来药物的开发、临床治疗决策及预后进展带来了新的希望，为精准化的个体治疗奠定了基础，但这些复杂的分子分型如何能够用更简单、有效和可重复的方法分析，同时高效地应用于临床治疗，是接下来奋斗的目标。

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