18F-FDG PET/CT代谢参数与非小细胞肺癌常见基因突变类型的相关性研究进展

高才良，刘徽婷，邹桥，乐暾

(重庆大学附属三峡医院，1.PET-CT中心；2.消化内科，重庆 万州 404000)

目前非小细胞肺癌(non-small cell lung cancer，NSCLC)的发病率及死亡率均位居恶性肿瘤之首位[1]，其主要病理类型包括腺癌、鳞癌、大细胞癌等组织细胞类型，占所有肺癌的85%以上，其5年生存率约为16%[2]。随着对肿瘤分子生物学特性和基因水平研究的深入，靶向药物研发与应用推动着NSCLC治疗的不断进步，患者预后得到明显改善[3]。因此，早期诊治对NSCLC患者至关重要。近年研究发现正电子发射断层显像/X线计算机体层显像(PET/CT)代谢参数在肿瘤的预后、分子水平的预测等方面展现出广阔的应用前景。18F-氟代-2-脱氧葡萄糖(18F-fluoro-2-deoxy-glucose，18F-FDG)作为一种葡萄糖结构的类似物，是临床上使用最为广泛的PET/CT示踪剂[4]，其摄取特点与肿瘤分子生物学特性密切相关，因此18F-FDG PET/CT已成为研究肺恶性肿瘤生物学行为的一个有效监测方法。

1 18F-FDG PET/CT代谢参数

PET/CT是一种集代谢成像和解剖成像于一体的多模态成像技术，可以通过相关参数的测量来实现肿瘤组织代谢情况的定量分析，标准摄取值(standerized uptake value，SUV)、病灶组织的代谢体积(metabolic tumor volume，MTV)及病灶糖酵解总量(total lesion glycolysis，TLG)等参数是18F-FDG PET/CT主要的代谢参数。可以提供SUV、SUL、MTV、TLG等多种代谢和体积参数。

SUV作为PET/CT显像中最常用的半定量参数指标，代表的是单位体积内组织摄取显像剂的放射性活度与全身组织平均放射性活度的一个比值。因为可重复性好等原因使得最大SUV(maximum SUV，SUVmax)最为常用，通常被用来鉴别肿瘤的良恶性。但是随着越来越多的深入研究，TLG和MTV也受到关注，并逐步的在临床中得以应用。它们主要反映的是病灶组织的代谢负荷。MTV被定义为病灶组织中代谢水平等于或高于一个具体的或者相对的SUV阈值的全部像素的体积，即反映的是肿瘤组织中具有较高代谢活性的肿瘤的真实体积。常采用的阈值有SUVmax=2.5、40% SUVmax、50% SUVmax和背景SUV(SUV bgd)+20%[SUVmax-SUV峰值(SUV peak)]等，其中以SUVmax为2.5计算MTV最常采用。目前尚未得出一个公认的最佳SUV阈值来反映肿瘤组织的真实体积。而TLG则是在MTV的基础上提出的另一个代谢参数指标，它是一个综合参数，等于SUV mean与MTV的乘积，表示肿瘤组织葡萄糖代谢的总量。TLG更加的接近反映肿瘤组织负荷，它可同时体现肿瘤代谢的活性与肿瘤代谢的体积[5]。

2 NSCLC常见基因突变类型及临床特点

肺癌发生在支气管粘膜上皮组织，以NSCLC最常见，占85%以上[2]，是目前我国发病率及死亡率位居首位的恶性肿瘤[1]。近十年来，随着基因组学的快速发展证实NSCLC的发生与某些致癌基因的突变有着密切的相关性，尤其是一些关键致癌基因。常见突变类型有表皮生长因子受体(epidermal growth factor receptor，EGFR)突变、渐变性淋巴瘤激酶(anaplastic lymphoma kinase，ALK)突变、Kirsten大鼠肉瘤病毒癌基因(Kirsten rat sarcoma viral oncogene，KRAS)突变、BRAF 突变、ROS1 突变等，以 EGFR突变、KRAS 突变和 ALK 突变最常见[6]。同时，随着研究的深入，发现NSCLC基因突变患者的一些临床特点。

EGFR又被称ERBB1、HER1，其突变位置多位于18-21外显子[7]，是最早被发现的I型受体酪氨酸激酶(receptor tyrosine kinases，RTK)，作为第一个在NSCLC中发现的致癌基因，突变的EGFR与其配体的结合便可激活下游的信号通路，从而促使肿瘤细胞的不断增殖生长。EGFR作为亚裔肺癌人群中最常见的突变基因，突变率可达约40%[8]。尤其多见于那些不吸烟的女性肺腺癌患者[9]，乳头状、微乳头状肿瘤以及有腺泡、贴壁的肿瘤常常比实体类的肿瘤更容易发生 EGFR的突变，少见于粘液腺癌[10]。

RAS家族编码的鸟苷三磷酸(GTPases)的水解酶可激活多种信号通路，在组织细胞的增殖、凋亡、分化中发挥着非常重要的作用。KRAS作为RAS家族中最重要的成员之一，NSCLC的KRAS突变率为15%～30%，约97%的突变为点突变，发生于第2外显子12或13密码子[11]。KRAS一旦发生了突变，就会失去GTP水解酶的活性，进而持续活化，促使细胞持续增殖而癌变[12]。对于 KRAS 的突变，除了与患者的性别和吸烟史有关外，年龄、以及肿瘤体积也是重要的预测因素。往往年龄越大或者肿瘤体积越大就越容易发生KRAS突变。KRAS 突变常见于男性、吸烟、实性肿瘤及粘液腺癌中[13]。

ALK基因参与形成的融合基因与多种肿瘤的发生有关。Soda等[14]于2007年在NSCLC中发现了 EML4-ALK融合基因，从而定义了一个新的NSCLC亚型。因为融合基因的嵌合产物可导致ALK酪氨酸激酶的过度表达，从而激活转导通路(主要包括Ras-Raf-MEK-MAPK通路、P13K-AKT通路和JAK-STAT通路)，进而影响肿瘤细胞的增殖分化。3%～7%的NSCLC有ALK基因的重排[15]。与 ALK 突变相关的因素包括不吸烟的患者、年轻的患者、实性肿瘤患者、低分化的肿瘤患者，以及印戒细胞癌患者[16]。

EGFR突变、KRAS突变、ALK突变等作为互相排斥的基因突变，一般的来说双基因突变常常很少见，双基因类型突变的发生原因可能是肿瘤在靶向药物治疗的过程中产生了基因耐药现象[13]。

3 18F-FDG PET/CT代谢参数与NSCLC基因突变类型的相关性

肿瘤细胞对18F-FDG 的摄取与肿瘤细胞的侵袭性、增殖活性、倍增时间、以及分化程度等组织生物学特性密切相关。因此18F-FDG PET-CT显像通过代谢活性参数的变化从细胞层面反映肿瘤组织的早期改变，使其成为研究肿瘤生物学行为的可行方法[17]，并可对其进行诊断及疗效评估。但目前18F-FDG PET/CT相关代谢参数与 EGFR、ALK、KRAS 等常见驱动基因突变类型之间的关系仍然没有统一的结论。

3.1 18F-FDG PET/CT代谢参数与EGFR突变的相关性

NSCLC最易发生的为EGFR突变，所以相关研究也主要关注于 EGFR突变。目前已有大量关于18F-FDG PET/CT显像与非小细胞肺癌EGFR基因突变相关性的研究[18-19]。认为18F-FDG的摄取程度越高，EGFR 基因突变的可能性也就越大。如：Kanmaz等[20]发现高SUVmax(16.7±7.9)与肺腺癌EGFR突变存有正相关性(P=0.02)；Huang 等[21]的研究发现，亚洲晚期肺腺癌患者SUVmax≥9.5 的 EGFR 基因突变率更高(P=0.005)。然而也有部分研究者认为，18F-FDG摄取程度越低，EGFR突变的可能性越大。如：Na等[22]研究发现，SUVmax越小，发生EGFR 基因突变的可能性越大，低 SUVmax(≤9.2)是 EGFR 基因突变的独立预测因子(P=0.025)；Gu等[23]也发现低SUVmax(SUVmax<9.0)与EGFR突变具有正相关性，且多变量分析提示低SUVmax(SUVmax<9.0)可以作为一种预测EGFR基因突变的独立因子；Lv等[24]将SUVmax值为7作为判断 EGFR 突变与否的临界值，认为葡萄糖代谢活性越低越倾向于 EGFR 突变。但是，也有部分研究[25-26]表明，SUVmax与非小细胞肺癌EGFR的突变并无相关性。Putora等[27]研究显示，SUVmax与 EGFR 基因的突变状态之间并无相关性。且SUVmax不是 EGFR 基因突变的独立预测因子[28-29]。

另外，SUVmax还受到感兴趣区(region of interest，ROI) 区域划定、部分容积效应、患者自身血糖水平等客观因素的影响[30-31]。因而，研究者越来越关注MTV和TLG，MTV和TLG的优势主要在于反映肿瘤组织的代谢负荷。有研究[32]显示MTV与EGFR突变呈负相关性，且相较于SUVmax，MTV对EGFR突变具有更好的预测价值。Kim等[33]发现TLG是预测 NSCLC患者 EGFR-TKI治疗预后的关键因子。丁重阳等[34]研究发现，相对于SUVmax和MTV，TLG对肺腺癌 EGFR基因突变的预测价值更高；且进行了多因素分析发现，TLG可作为EGFR基因突变的独立预测因子，而SUVmax不是。

3.2 18F-FDG PET/CT代谢参数与ALK重排的相关性

随着基因耐药的出现，其他基因的突变也越来越受到重视。一方面，有研究者认为，18F-FDG的摄取与非小细胞肺癌 ALK 重排有关。如：Putora等[18]研究显示，ALK 基因突变状态与 SUVmax呈显著相关(P<0.008)，且 ALK 阳性组的中位 SUVmax值高于ALK 阴性组(P=0.022)； Choi等[35]研究结果也表明，ALK重排阳性组的SUVmax值高于EGFR阳性组、以及EGFR和ALK阴性组(P<0.01)。另外，Jeong等[36]的研究不仅得出了与前面研究较为一致的结果，并进一步的进行了多因素分析发现，发现高 SUVmax可作为 ALK 重排的独立预测因子(P=0.01)。同样，亦有研究者认为，NSCLC原发肿瘤的 SUVmax与ALK 的突变状态无相关性。如：Lv等[24]的研究就显示ALK表达阳性的NSCLC患者虽淋巴结转移的最大标准摄取值(nSUVmax)较高，但原发肿瘤的最大标准摄取值(pSUVmax)和远处转移灶的最大标准摄取值(mSUVmax)始终与 ALK 突变状态无关，且进行了多因素分析后发现SUVmax差异无统计意义，亦不是独立预测因子。

3.3 18F-FDG PET/CT代谢参数与KRAS突变的相关性

虽然18F-FDG PET/CT代谢参数与 KRAS 突变相关性的研究相对较少。但也有研究显示NSCLC患者FDG的摄取与KRAS的突变有一定的相关性。如：Caicedo等[25]研究发现，相对于EGFR基因突变，KRAS基因突变患者具有更高的18F-FDG摄取值。同样，也有部分研究者认为 PET/CT 的代谢参数与 KRAS 基因的突变无相关性。如：Minamimoto等[28]的研究就显示出SUVmax、MTV和TLG等均与KRAS基因的突变没有相关性。Lee等[29]也发现SUVmax与NSCLC 患者 KRAS 基因突变没有相关性。且Takamochi等[37]认为任何PET代谢参数均无法预测KRAS突变。

4 结论

较多的研究发现18F-FDG PET/CT代谢参数与NSCLC常见基因突变类型具有一定的相关性(正相关或负相关)，但亦有研究发现两者间并无相关性，原因可能有多方面因素，如缺乏统一的测量标准、大多数研究的样本量相差较大、样本的纳入标准等，众多原因导致研究结果存在差异或结论不一。同时，研究多集中于 EGFR 基因突变，而其他突变基因的类型(ALK重排、KRAS突变等)研究相对较少。因SUVmax可重复性好等原因使得其最为常用，但其仅能反映肿瘤内部代谢最活跃的部分组织，并不能代表整个肿瘤的恶性程度或生物学特性。另外，影响因素众多(如空腹时间的长短、血糖水平、重建算法、以及 ROI 的选取等)，均可造成各研究结果不一，且差异较大。故目前尚未制定出最佳的SUVmax临界值来预测常见致癌驱动基因的突变。TLG和MTV在反映肿瘤负荷和侵袭性方面展现出更可靠的应用价值，并在多种类型的恶性肿瘤中取得了良好的预测指标，但多为单中心的回顾性分析，预测模式并未成熟。相信，随着影像学技术的不断发展，随着肿瘤影像学及分子生物学等方面的研究不断深入，更多成熟、标准化预测模式的建立，18F-FDG PET/CT代谢参数与NSCLC常见的基因突变类型相关性将得以进一步明确，18F-FDG PET/CT将为NSCLC 的临床决策制定发挥越来越重要的作用。