精准医学在胃癌中的研究进展

徐向上，曹志新

华中科技大学同济医学院附属同济医院胃肠外科，湖北 武汉 430030

精准医学近些年越来越多地被提起，但是目前关于精准医学的准确定义尚未确定，大家普遍接受的是精准医学是一个基于深层分型而对疾病诊疗在各个阶段进行分类的过程，这涵盖了疾病的发生(遗传史、生活方式、其他关联疾病史)，分型(病理、分子分型)，临床表现，诊断(体格检查、物理检查、基因测序等检查)，治疗(精准手术、常规药物、靶向及免疫药物)，预后判断(个体化预判、基因对预后的判断)[3]。我们认为，精准医学也不应该仅仅限于分子生物学的诊断和靶向治疗，而应该包括疾病的发病机制、精确诊断、精确分型及分层、精准治疗(包含外科微创精细化治疗、内科各种靶向治疗、免疫治疗等)，它是涵盖整个疾病认知及处理的一种过程。近年来，基因、免疫相关研究以及物理学、光学的进步推动了精准医学在胃癌发病原因、流行病学、诊断、治疗等方面的快速发展，本文将着重从这些方面的进展进行综述。

一、精准医学在胃癌分型方面的进展

最被广泛接受的胃癌分型是基于WHO指南的分型，即腺癌、印戒细胞癌和未分化癌三类[4]。而Lauren分型也被广泛采用，分为肠型、弥漫型和混合/未分化类型[5]。由于分子生物学技术的发展以及分子测序的介入，依据胃癌分子特征进行的分类也逐渐开始，有影响力的主要是癌症基因组图谱(TCGA)和亚洲癌症研究小组(ACRG)的分类[6-7]，TCGA的分类主要基于外显子组测序、DNA拷贝分析、DNA甲基化、mRNA和微小核糖核酸(miRNA)表达这些先进平台的大数据，它将胃癌分为四个亚型:EB病毒阳性型(EBV+)、微卫星不稳定型(MSI)、染色体不稳定型(CIN)和基因稳定型(GS)。而ACRG基于分析肿瘤的微卫星不稳定性以及TP53的表达突变情况则将胃癌分为MSI、微卫星稳定伴有活跃的TP53型(MSS/TP53+)、微卫星稳定伴有不活跃的TP53型(MSS/TP53-)和上皮-间质转化(EMT)特征的微卫星稳定型(MSS/EMT)四种类型。TCGA和ACRG两个系统的分型对于胃癌的后续靶向治疗、判断病人的预后和复发的指导意义更大一些。比如MSI亚型预后较好，复发趋势较低，MSS/TP53+和MSS/TP53-亚型预后中等，而MSS/EMT亚型复发率高，生存率低。

二、精准医学在胃癌发病原因及发病机制方面的进展

关于胃癌的发病原因及机制的研究众多，目前比较明确的是，同胃癌发病最相关的是幽门螺杆菌(Hp)的感染，Hp在胃黏膜上皮从炎症到恶性转化过程中起到非常重要的推动作用，它参与这一过程的一系列分子生物学改变，比如DNA的高度甲基化以及众多关键基因的突变，如APC基因、TP53基因突变、KRAS基因的扩增激活等。

在胃癌具体的发病机制方面，大量的研究正在开展或者已经获得了很多有意义的结果。比如，研究证实EB病毒相关型胃癌主要发生于胃底和胃体[8]，在这些肿瘤中，CDKN2A启动子中已被证明存在DNA的高度甲基化；80%的EBV+亚型胃癌PIK3CA、JAK2、CD274分子和PD-L2的扩增突变[9]，基于此机制研究的JAK2抑制剂和PD-L1/2拮抗剂应作为EBV+肿瘤的治疗获得了初步的良好结果；而染色体不稳定CIN类型的肿瘤几乎占胃癌的一半，并常见于胃-食管交界处，CDH1、CTNNA1和RB1的染色体缺失和TP53突变(71%)在这一亚型肿瘤中很常见。

肿瘤标志物常被用于确定临床阶段、评估治疗反应和预测治疗后复发的风险。甲胎蛋白(AFP)、癌胚抗原(CEA)、癌抗原(CA)125和CA19-9在临床实践中经常使用。CEA被认为是胃肠肿瘤肝转移的一个危险评估因素，并且在几乎所有晚期胃癌中可以观察到CEA升高[10]。CA19-9是一种常用于胃癌的标志物，尽管它也存在于其他肿瘤中，但是结合其他肿瘤标志物，CA19-9可以提供更多的信息来预测胃癌复发[11]。HER2是第一个可用于胃癌治疗靶点的标志物，HER2属于表皮生长因子受体(EGFR)家族，研究发现EGFR在胃癌过度表达并与肿瘤分化差、血管侵犯和较短的生存期有关[12]。

在许多肿瘤中，TP53突变被证明与预后不良相关。但是在胃癌中，TP53的状态和病人预后之间的关系尚未明确。在胃癌中TP53突变似乎是支持参与各种信号通路的基因表达的辅助因子；并且其异常激活导致高增殖和转移以及耐药的产生。AURKA和MDM2是TP53的负调节因子，AURKA被证明在胃癌中被扩增和过表达，其通过MDM2调节TP53的泛素化而促进肿瘤生长和细胞存活[13]。DNA损伤修复也参与到胃癌的发生发展中，PARPs是参与基本损伤修复途径的蛋白质，许多研究发现不同肿瘤中PARPs出现上调，包括胃癌，PARP1在胃癌中的高表达与肿瘤侵袭和不良预后有关[14]。基质金属蛋白酶(MMP)与肿瘤的转移相关，在胃癌中研究也甚多，目前已经证明与胃癌预后比较相关的是MMP9和MMP15[15]。

5) 制定合理的绕行路线：杨庄路上左转车辆的目的方向有2个，一个是进入杨庄东街之后在杨庄东街与阜石路交叉口右转进入阜石路，另一个是进入杨庄东街之后沿杨庄东街直行向北，对于这两种行车目的，应该给出对新进口禁左之后的绕行路线，以满足设置禁左的需要.

循环肿瘤细胞(CTCs)被证明可以识别转移的早期阶段，常被用来判断原发性肿瘤手术后病人获益与否[16]，CTCs具有干细胞样或EMT细胞的特征，因此可以用来评估肿瘤分期和预测复发。在判断肿瘤的复发及转移方面，循环DNA(非细胞性的,cfDNA)被证明比CTCs更敏感，这些游离DNA可以来源于正常细胞和癌细胞，循环存在于血液中[17]。来源于原发肿瘤或转移瘤的循环肿瘤DNA(ctDNA)，同样被证明能够用于胃癌的术后评估和复发转移的判断[18]。

miRNA是小的非编码核糖核酸，具备调节基因表达的作用，很多研究证明了其在胃癌增殖、分化和细胞侵袭过程中发挥作用，循环的miRNA可作为诊断胃癌复发的非侵入性生物标志物[19]。而非编码核糖核酸(lncRNA)也被证明参与胃癌的发生、转移并且与预后密切相关，成为潜在的干预靶点和判断预后的标志[20]。然而，这些最新的基础研究需要进一步的临床研究来确定其实际临床价值。

胃癌免疫相关的研究已经进行了很多年，免疫检查点在胃癌发生、转移以及耐药方面的作用逐渐被证实，免疫检查点分子的激活可以抑制淋巴细胞对肿瘤细胞的杀灭，从而使肿瘤细胞得以逃离生存[21]。这些机制的研究已被认可，因此，免疫检查点的相关进展在近些年主要集中在临床使用价值的评估方面。

三、精准医学在胃癌诊断方面的进展

随着内窥镜的出现，胃癌的诊断有了长足的进步，内窥镜不仅可以直视肿瘤的位置及形态，而且可以通过组织病检进行定性。近年来，内窥镜检查有了革命性的发展，向精准、快速方向发展。染色内镜的出现提高了早癌和癌前病变的检出率，但是这种基于染料的方法既耗时又需要经验，促使不依赖于染色的内窥镜——数字彩色内窥镜的出现，最常见的是可变光谱成像颜色增强技术(FICE)，窄带成像技术(NBI)和I-Scan技术，这些技术重要的优势之一是使用白光内窥镜视图可以在短时间内生成类似彩色内窥镜的图像。

激光共聚焦显微内镜(CLE)则使用激光作为光源[22]，通过放置在内窥镜顶部的微型显微镜对黏膜进行检查，能够同时对病变内部进行组织学诊断，促使内窥镜检查显著进步。这项技术催生了光学活检的概念，多种新型内窥镜技术的使用显著提高了对组织病理学诊断预测的准确率，然而，如何对这些新系统产生的图像进行解释尚未达成共识，目前最被接受的是Kudo Pit的分类模式。新内窥镜系统的使用显著提高了癌前病变和早癌的诊断率，包括美国胃肠内窥镜学会等全球多个重要胃肠协会均建议使用这些新的内窥镜技术来检测胃肠道病变。

传统的组织活检一直发展应用至今，近些年随着分子生物学的快速发展，出现了液体活检技术[23]，即从恶性肿瘤病人的生物体液中对肿瘤衍生生物标志物进行分析的技术。外周血是液体活检方法的主要样本，但液体活检可以对尿液、胸水、腹水和脑脊液进行检测。因为受限于低肿瘤负荷，液体活检在早癌诊断中意义不大，但是在癌症筛查、最小残留疾病的检测、药物选择、监测复发和对药物的反应(包括耐药性)方面优势突出。液体活检的研究主要集中在CTCs、ctDNA、cfDNA或RNA以及肿瘤外泌体等方面。

四、精准医学在胃癌外科治疗方面的进展

精准医学是一个普遍的概念，因此不限于基因检测和靶向治疗。外科手术是局部胃癌最有效的治疗方法，并且通常是治愈性的，但肿瘤切除不充分和淋巴结清扫不彻底会导致肿瘤复发，因此外科的精准治疗非常重要。

日本医生在分析了数千例早期胃癌病人的数据后发现，早癌很少出现淋巴结转移。因此，早期胃癌的内窥镜切除得以开展，息肉切除术技术的改进和优质内镜器械的引入促进了内镜下黏膜切除术(EMR)以及黏膜下剥离术(ESD)的发展，并且已经被证实是安全有效的，这种微创的办法能以最小的代价阻断肿瘤的进展、切除早癌，相比外科手术可以降低并发症的发生和治疗费用，是精准医学在外科手术的发展趋势。但是，因为有一小部分早癌病人存在淋巴结转移，其在胃癌的应用仍存在一定争议，术前的精准超声内镜被认为是进行评估的主要可信手段。

微创外科在胃癌治疗中发展迅速，从2D腹腔镜到3D腹腔镜以及机器人手术的迅速开展，极大地促进了胃癌在微创外科的进展。随着高清2D腹腔镜以及3D腹腔镜的出现、外科医生经验的增加，腹腔镜微创手术相对于开腹手术的优势明显，在腹腔镜特别是3D腹腔镜下，可以更好地辨认胃周边的组织器官、区分血管和淋巴系统，腹腔镜下的胃癌手术变成了无出血或微出血手术，清晰的手术视野也有利于淋巴结清扫的稳定性，特别是在脾门、肝门-腹腔干等位置的淋巴结清扫显示出了明显的优势。李国新联合国内多中心的RCT研究证明了腹腔镜相对于传统开腹手术在D2胃癌根治中不会增加手术并发症，是可行的[24]。得益于3D腹腔镜高清、立体、高放大倍数的优势，各种全新的理论或者技术不断出现，并应用于胃癌领域，如我院龚建平等提出的膜解剖理论以及手术在胃癌中的使用，不仅提升了手术操作的精确性、淋巴结清扫的彻底性，减少手术并发症的发生，而且也带来了病人预后的改善(长期随访结果待发表)[25]；黄昌明等学者提出的脾门清扫步骤大大降低了术中出血的风险并提高了淋巴结清扫的彻底性[26]；全腔镜吻合技术在胃癌手术的使用进一步降低了手术带来的创伤，正在进行的中韩联合KCLASS07临床研究比较全腔镜下远端胃癌根治和腹腔镜辅助胃癌根治的结果值得期待。

为了精确手术切除范围而产生了荧光腹腔镜胃癌手术，这得益于吲哚菁绿(ICG)荧光成像系统[27]，术前ICG的标记可以辅助术者术中判断切除范围选择更合适的术式；而术中ICG的注射可以评估消化道重建的血供情况，从而减少吻合口瘘的发生，研究表明使用ICG也可以提高淋巴结检出率。

机器人胃癌手术在一些大的医学中心广泛开展，有优势也存在劣势，其具备和3D腹腔镜一样的高清晰度、立体纵深感，又可以避免人手颤抖所带来的副损伤，使操作更精细准确，但是因为缺乏直接触感反馈，手术时间会延长，同时因为开机成本过高，治疗费用也增加不少。

在腹腔镜胃癌手术大力开展的同时，消化道重建技术也在悄然改变，在传统的Billroth Ⅰ和BillrothⅡ以及Roux-en-Y吻合方式的基础上演变而来的三角法吻合(Delta吻合)、重叠法吻合(Overlap法)、Billroth Ⅱ加Braun吻合、Uncut Roux-en-Y吻合在远端胃癌手术的使用和Orvil法管型吻合器吻合、Overlap吻合及π吻合直线切割器吻合在全胃切除术中的使用主要是适应完全腹腔镜手术而出现的。而这些吻合方式的使用并没有明显增加出血及吻合口瘘的风险，因此是可行的。虽然日本的一些研究依然认为腹腔镜近端胃切除术适应于上部胃癌的治疗，但是因为近端胃术后的严重反流限制了其进一步的发展，人们通过改进各种吻合法试图避免或者降低反流的发生，这些吻合方式的远期效果正在评估中。

腹腔镜微创手术的进步又推动了加速术后康复(ERAS)的快速发展[28]，ERAS需要多学科协作，通过外科、麻醉、护理、心理以及营养等学科通力协作，优化围手术期的临床路径，以减少手术病人的心理生理创伤应激反应为目的，进而减少手术应激反应和手术并发症、缩短住院时间，促进病人康复。ERAS在胃癌中的推广离不开外科手术的精细化和微创化，因此腹腔镜微创手术的快速发展是ERAS的推动器，而ERAS在胃癌中的推广也逐渐改变了胃癌病人围手术期的管理方式。江志伟团队10余年的研究发现ERAS在胃癌病人中的使用是可行的[29]，可以显著加速病人恢复、减少并发症、缩短住院时间，因此是值得大力推广的。

五、精准医学在胃癌内科治疗方面的进展

精准医学在胃癌内科治疗方面的进展主要得益于分子生物学以及免疫学的研究，目前主要治疗进展包括靶向药物的使用和临床试验的推进，以及化疗或者靶向治疗耐药的对策寻找。截至目前，在靶向治疗方面的进展主要如下。

1.表皮生长因子受体(EGFR)信号途径 研究表明EGFR信号通路在胃癌中被激活，EGFR过度表达与胃癌病人的总生存期(OS)降低密切相关[30]。因此，有大量针对EGFR通路的药物(包括抗体或者小分子抑制剂)出现并进行了临床试验，并有药物进入临床使用。曲妥珠单抗(trastuzumab)成为治疗晚期胃癌的唯一靶向治疗，源于其在晚期胃癌临床试验中可以明确延长OS，并且其机制是明确作用于HER2基因的[31]。其他针对HER2的药物，如帕妥珠单抗(pertuzumab)和拉帕替尼(lapatinib)，已用于晚期胃癌HER2过度表达病人的临床试验，用于靶向EGFR的其他单克隆抗体包括西妥昔单抗(cetuximab)和帕尼妥珠单抗(nimotuzumab)也进入了多项临床试验，但是结果显示，抗EGFR抗体不能为接受化疗作为一线治疗的晚期胃癌病人提供进一步的益处[32]。

2.PI3K/Akt/mTOR信号途径 PI3K/Akt/mTOR途径的基因异常调控已在胃癌中频繁被发现，mTOR被发现在60%的胃癌中被激活。BKM120是一种泛PI3K抑制剂，单独或与其他药物联合使用，已成功进入治疗三阴性转移性乳腺癌(NCT01629615)、复发性胶质母细胞瘤(NCT01870726)、转移性去势抵抗性前列腺癌(NCT01634061)和胃癌(NCT01576666)的二期和三期临床试验，在胃癌中的临床试验还在进行中。一些Akt的抑制剂或者抗体也进行了临床试验，但是结果并不令人满意。mTOR作为PI3K/Akt信号途径的终末作用因子，也被非常重视，针对mTOR的抑制剂也有很多临床试验，比如依维莫司RAD001是一种具有抗肿瘤活性的mTOR抑制剂，目前正在进行一期和二期的胃癌临床试验。目前在该信号通路的临床研究尚未取得令人特别满意的结果或者尚在临床试验进行中[33]。

3.肝细胞生长因子(HGF)/MET信号途径 在肠型胃癌中观察到MET高表达，MET阳性是胃癌中OS的一个预后不良的因素，因此科学家们设计研发了很多针对HGF和MET的药物并开始了临床试验。rilotumumab(AMG102)是一种HGF单克隆抗体，可阻断HGF与其受体MET之间的结合，但是在多个临床试验中表现出不同的结果，并且因为安全性评估在二期临床中被暂时叫停；RCT临床研究评估了MET单克隆抗体(onartuzumab)与mFOLFOX6联合治疗转移性HER2阴性和MET阳性胃癌病人的疗效，联合使用时没有产生令人满意的结果[34]。因此HGF/MET通路在胃癌治疗中的作用需要持续探讨。

4.血管内皮生长因子/血管内皮生长因子受体(VEGF/VEGFR)信号途径 VEGF/VEGFR信号途径在多种肿瘤中具有重要作用，当然也包括胃癌，针对这一通路的靶向治疗也有多种药物出现。贝伐单抗(bevacizumab)是一种抗VEGF的人源化单克隆抗体，抑制VEGF/VEGFR信号通路联合Capox方案化疗可以延长转移性胃癌的生存期；雷莫芦单抗(ramucirumab)是一种对VEGFR2特异的人源化单克隆抗体，在2014年已经被美国FDA批准为晚期胃癌及食管胃结合部癌的治疗；阿帕替尼(apatinib)作为血管生成抑制剂已经被我国批准为胃癌晚期的靶向治疗药物，其联合多西紫杉醇治疗晚期胃癌比单用使病人获益更多[35]。

5.TP53信号途径 TP53作为抑癌基因，其突变是很多肿瘤发生及进展的标志性事件，在治疗方面追求的目标是能否恢复野生型TP53功能的分子，APR-246是一种正在进行一期和二期临床试验验证的药物，目前结果尚不得而知；由于TP53的突变逆转是非常困难的，识别TP53依赖的靶点可能为替代靶向治疗提供新的机会，例如AZD1775这样一种WEE1抑制剂，针对TP53通过WEE1调控DNA损伤修复的机制，来达到治疗胃癌的目的，目前正在联合紫杉醇治疗TP53突变的胃癌；另外通过调节TP53的调控蛋白AURKA和MDM2的研究取得了不错效果，但是多项临床研究尚在进行中[36]。

6.聚腺苷二磷酸核糖聚合酶(PARP)途径 PARP通路对DNA损伤修复起重要作用，PARP抑制剂通过防止单链DNA断裂和诱导肿瘤细胞死亡而起作用。在体外，胃癌细胞系特别是那些ATM表达水平低的细胞系对奥拉帕尼(olaparib)的作用敏感，在多项临床研究中也证实了奥拉帕尼在复发和转移性胃癌中的作用，但也只有在特异人群(ATM阴性或者低水平人群)疗效更值得肯定,目前关于奥拉帕尼联合FOLFIRI方案的使用正在一期临床试验中，将为今后的晚期胃癌提供一定的治疗依据[37]。

7.免疫检查点相关研究 免疫检查点信号通路是近年来非常热门的肿瘤治疗干预靶点。派姆单抗(K药，pembrolizumab)是美国FDA批准的第一种用于治疗晚期或转移性胃癌的免疫检查点抑制剂，研究证明在程序性死亡因子配体1(PD-L1)阳性的病人中，使用派姆单抗治疗的总有效率高于PD-L1阴性的病人，PD-L1表达水平和MSI可能是预测派姆单抗疗效的生物标志物，虽然单用派姆单抗同化疗相比未显出明显优势，但是多项联合化疗的方案正在临床试验中，并有望获得不错的效果；临床试验证明CTLA4的单克隆抗体ipilimab显示出可以延长化疗耐药的胃癌病人OS，这项结果是令人鼓舞的，有希望成为临床治疗的选择[38]。这些治疗为晚期胃癌病人带来了一定的希望。

六、总结

精准医学是通过最新生物技术和精密仪器的应用协助以实现准确的诊断和治疗。胃癌的发生与一系列环境和遗传因素有关。尽管在药物开发方面的知识和进展越来越多，但由于诊断较晚以及肿瘤内和肿瘤间的极端异质性，胃癌病人的预后较差。胃癌的异质性主要与遗传和表观遗传的改变有关，但也与微环境和肿瘤内细胞克隆的存在有关，因此病人之间和同一肿瘤内部都存在差异。所以新的分类，如TCGA和ACRG基于分子图谱，都分出了4种胃癌亚型，而每种亚型都有特定的遗传改变，胃癌的分子分类有助于治疗的个体化和精准化。

Hp是消化性溃疡和大多数胃癌发病的主要原因。根除Hp感染可治疗胃炎和消化性溃疡，是预防胃癌的一种手段，但是如何克服耐药依然是一个未解的难题。

内窥镜检查在胃癌的诊断中起重要作用。得益于光学物理技术的发展，产生了新的、更复杂的系统，使得早期胃癌能够早期诊断。超声内镜有助于胃癌的TNM分期，具有较高的诊断价值。内窥镜检查也可以用于早期胃癌的治疗或用于晚期病例的姑息治疗。在早期胃癌中，EMR与传统手术切除术效果相似。外科手术特别是微创手术的发展，推动了精准医学在胃癌治疗中的重大发展，特别是3D腹腔镜以及机器人手术的加入和开展，更加速了胃癌外科的理论和实践的进展。膜解剖手术以“零出血”、减少癌泄露、提高病人生存期获得了极大关注和认可。各种新式的吻合方式为全腔镜下的消化道重建带来了革新，也促进了加速康复在胃癌外科的快速发展。从已有的资料和经验可以预期的是腹腔镜微创手术将带给胃癌病人很大的获益，不仅仅体现在围手术期的恢复，也终将体现在病人的远期预后。

手术切除辅以顺铂、5-FU、紫杉醇或伊立替康化疗，仍然是晚期胃癌最有效的治疗方法。靶向治疗利用小分子或单克隆抗体对胃癌进行干预，这些小分子或抗体可以作用于能够改变增殖、分化和细胞侵袭所涉及的分子途径的特定分子，起到抑制肿瘤的作用。基于晚期/转移性胃癌病人的三期临床试验，曲妥珠单抗(抗HER2)和帕尼单抗(抗VEGFR2)已被批准为这些病人的一线和二线治疗。最近，免疫检查点的治疗作用可喜，派姆单抗获得了FDA批准用于胃癌的治疗[39]。目前已经可以通过研究生物标志物如CTCs、ctDNA、miRNAs和lncRNAs等来预测对各种治疗的反应和耐药现象。精准医学在胃癌各领域均迅速发展，必将为胃癌的诊疗及预后带来巨大改变。