上尿路尿路上皮癌预后相关的基因组学研究进展

刘友圣，王 飞

（海南医学院附属海南医院，海南省人民医院泌尿外科， 海南 海口 570311）

上尿路尿路上皮癌（upper tract urothelial carcinoma，UTUC）与膀胱尿路上皮癌 （bladder urothelial carcinoma，BUC）同属尿路上皮癌，包括肾盂癌和输尿管癌，其中肾盂癌发病率大约为输尿管癌的两倍。据相关文献报导，UTUC 约占全部尿路上皮癌的5%～10%，国内发病率远高于西方国家［1］。UTUC 更常见于男性患者，男女比例大约为2∶1，年龄在70～90 岁之间发病率最高，且其发病因素较多，被认为与遗传性非息肉病性结直肠癌（Lynch 综合征）［2］、吸烟、职业性接触致癌芳香胺物质（联苯胺和β-萘）、马兜铃酸所致P53 基因特异性突变等有关［1，3］。与BUC 相比，UTUC 较为少见，但因其60%的肿瘤表现有侵袭力强的特点，患者总生存期（OS）较短，术后多数患者表现预后不良［1，4］。大量临床研究证明，早发现，早诊断，早治疗，能最大程度延长患者OS。近年来，随着靶向药物和免疫药物的面世，能使UTUC 患者获益的药物研究也越来越多。相对而言，其基础研究（基因相关性研究）的需求也越来越迫切。因此，需要筛查更多的UTUC 预后基因来指导临床治疗，使患者获益。

1 UTUC 预后相关因素研究进展

1.1 术前因素

目前已有研究表明年龄、性别、种族、吸烟、肿瘤原发灶所在部位以及手术是否延期等这些术前因 素 与UTUC 预 后 及 患 者 总 生 存 率 相 关［2，4］。其中，Behfae 等［5］通过回顾性 分 析520 例UTUC 患者的临床资料，发现体重指数（BMI）、肿瘤复发率、癌症特异性及是否行根治性肾输尿管切除术（RNU）均与患者总体生存率相关，通过影响体重指数来改善患者预后有部分指导意义。而Dalpiaz 等［6］对171例非转移性 UTUC 患者资料进行回顾性分析后提出，术前评估中性粒细胞-淋巴细胞比值（dNLR）较高的患者在UTUC 术后表现出更高的癌症特异性和总体死亡率，这提示dNLR 比值作为未来潜在的预测指标，存在部分研究价值。值得注意的是，近期有研究发现，全身免疫炎症指数（SII）与纤维蛋白原（FIB）联合评分可辅助判断UTUC 患者的预后［7］，但因其研究样本量较少，其结论可信度尚待确凿。该项术前检测方法因其安全性，新颖性的特点，也成为了近来的热点话题。综上，笔者认为，在UTUC 临床预测模型研究中，也可将BMI， dNLR比值，SII-FIB 联合评分等纳入研究标准，构建预后模型。

1.2 术后因素

肿瘤分期与分级是公认的影响UTUC 预后的主要因素。淋巴结转移、肿瘤侵犯淋巴管、术后病理标本切缘阳性等是肿瘤转移或复发的重要因素。其中，病理分级为高级别，临床分期为T2～T4 期，存在脉管淋巴结侵犯（LVI）均是影响UTUC 患者预后的独立危险因素［8］。

2 UTUC 的基因组学研究进展

随着UTUC 疾病在临床治疗上的改变，越来越多的研究集中在该病的分子层面。因此，探讨在UTUC 研究中的基因组学特点，有助于指导风险评估和今后的临床决策。目前，根据从UTUC 全基因组测序所得的结果上看，其最常见的基因组改变包括以下几类：FGFR3（成纤维细胞生长因子受体）；TP53/MDM2 抑癌基因；KMT2D/KDM6A（染色质修饰基因）及其他典型的肿瘤抑癌或原癌基因（CDKN2A/RAS）。当然，并非所有影响UTUC 的基因组改变都对患者预后及临床决策具有指导意义。根据UTUC 肿瘤发病因素的影响，可以将其基因组分为两大类：（1）常见型UTUC 基因组；（2）特殊类型UTUC 基因组。

2.1 常见型UTUC 基因组

2.1.1 FGFR3-成纤维细胞生长因子受体3

2.1.1.1 FGFR3 在UTUC 中的表达差异 FGFR3（Fibroblast growth factor receptor 3）基因所编码的蛋白质属于成纤维细胞生长因子受体家族成员之一，为一种酪氨酸激酶受体，主要参与调节细胞的生长与分化、骨骼发育、血管生成等。其基因改变除了在UTUC 中表达，也在乳腺癌、结直肠癌、骨骼发育不良中有相关发现。

在UTUC 中，FGFR3 突变主要与低级别肿瘤和T1，T2 期（早期）肿瘤相关。具有该突变类型的患者，其肿瘤进展风险性低，侵袭性较弱，预后普遍较好。2012 年，Lyle 等［9］通过分离纯化肿瘤DNA，并使用RT-PCR（逆转录聚合酶链反应）评估FGFR3 突变率，在40%肿瘤组织中发现有FGFR3 突变，并得出该突变主要与低级别肿瘤、非侵袭性肿瘤相关。为了验证FGFR3 在UTUC 中的突变率，Sfakianos 等［10］通过分析83 名包含高级别和低级别UTUC 患者，发现FGFR3 突变率大约为54%，在高级别肿瘤中突变率大约为35.6%。而Audenet 等［11］在UTUC 和UCB 行肿瘤相关性分析中发现UTUC患者FGFR3 的突变频率大约为40%，P＜0.001。最 后，Robinson 等［12］通 过使 用WES 也 证 实 了FGFR3 突变的高患病率。近来，有研究表明，FGFR3在高级别肿瘤中的突变率有上升的趋势，结合低级别肿瘤中的高突变率，针对FGFR3 突变的靶向药物研究迫在眉睫。

2.1.1.2 FGFR3 点突变及基因融合 在FGFR3 基因突变中，突变位点的突变频率也不尽相同，部分患者甚至可能出现基因融合现象，其中最多见于FGFR3 基因的酪氨酸激酶编码域与TACC3 的编码域发生融合。Pal 等［13］采用免疫组化的形式对67例肿瘤组织进行全基因组分析，发现FGFR3 R248C 点突变率为50%，FGFR3 S249C 点突变率占37.5%，而FGFR3-TACC3 基因融合率高达12.5%。2018 年，美国哥伦比亚大学医学中心（CUMC）对FGFR3-TACC3 基因融合现象进行了一项机制研究，发现具有这种融合现象的肿瘤大部分在以线粒体功能激活为特征的转录亚群中，通过激活氧化磷酸化和线粒体合成，诱导对氧化代谢抑制剂的敏感性［14］。研究人员发现，这种基因融合是一种对FGFR 抑制剂敏感的致癌基因，依赖于线粒体功能激活。那么，使用FGFR 抑制剂治疗FGFR3-TACC3 基因融合型肿瘤或许能成为未来的向标。针对这项机制研究，笔者猜测，存在此类基因融合的肿瘤或许与铁死亡有关。关于基因融合现象，MOSS 团队在其研究中发现了一种新型的基因融合SH3KBP1-CNTNAP5。 SH3KBP1 也 被 称 为CIN85，可促进多种癌症进展，其中包括乳腺癌、结肠癌、头颈癌［15］。研究人员发现，这种新型的基因融合可能在信号受体的再循环或降解中充当一定作用。

2.1.1.3 FGFR3 突变的临床意义 类比于膀胱癌及乳腺癌，在高级别UTUC FGFR3 突变患者的肿瘤也发现了丰富的尿乳头亚型，这种亚型已经被证实与管腔基因表达和T 细胞特征缺失有一定关联，激活的FGFR 信号可能使癌细胞通过自主方式导致免疫细胞耗竭［12，15］。当然，激活的FGFR3 信号与免疫系统之间的相互作用机制导致T 细胞缺失的表达亚型尚未被具体描述，抑制FGFR3 信号是否可以使体内免疫系统激活也有待探究［16］。随着测序技术的更新迭代，越来越多的证据表明，FGFR3突变类型的UTUC 患者预后相对较好。通过基因检测、病理组织标本IHC（免疫组化）、FISH（荧光原位杂交）检测，发现不同表达亚型来指导临床治疗，可能使患者获益。

2.1.2 TP53

2.1.2.1 TP53 在UTUC 中 的 表 达 差 异 TP53 是一种抑癌基因，该基因所编码的抑癌蛋白包含DNA结合、转录激活等功能，这种蛋白能调节靶基因的表达，从而诱导细胞周期停滞、衰老、凋亡、DNA 修复。TP53 的基因突变与多种癌症有关，在所有恶性肿瘤中，超过50%的肿瘤可以出现该类型的基因突变［17］。当然，TP53 基因突变在UTUC 中也可见。相较与FGFR3，TP53 的突变多见于高级别肿瘤，且具有更高的基因组不稳定性［15］。MOSS 通过测序发现，TP53 的突变率大约为22.2%，在高级别肿瘤中，其突变 率大约为33.4%［15］。Lee［18］通过对31 例肿瘤样本进行全基因组测序，发现TP53 的突变率竟高达70.9%，这可能与其样本中大多数为高级别肿瘤有关。

2.1.2.2 TP53 突变的临床意义 针对TP53 突变对UTUC 患者的预后影响，早在2013 年，一篇结合7项研究成果的Meta 分析指出，TP53 过表达可能是影响UTUC 患者预 后的重 要因素［19］。Lee 等［20］也通过分析12 例UTUC 患者的P53 蛋白表达情况，发现p53 表达与血清肌酐水平显著相关（P=0.005），且p53 是无进展恶性肿瘤（危险比=3.74，P=0.025）和肿瘤特异性生存（危险比=5.87，P=0.030）的独立预测因子。这说明TP53 可作为预测肿瘤预后的一项指标。有意义的是，Chen 通过比较TP53 突变类型与IHC 的关系中发现，TP53 突变类型与P53IHC 染色显著相关。并且，他发现TP53 突变同时增加了UTUC 膀胱复发和转移的风险，这预示着TP53 可能成为预测UTUC 患者复发转移的潜在生物标志物［21］。在后续发表的文章中，笔者发现TP53 突变的患者可能更受益于化疗或免疫治疗［16］。

2.1.3 染色质修饰基因

2.1.3.1 染色质修饰基因在UTUC 中的表达差异KMT2D、KDM6A 和CREBBP 均属于染色 质修饰基因，其中KMT2D 编码的蛋白质属于组蛋白甲基转移酶，KDM6A 编码的蛋白质属于组蛋白去甲基酶，CREBBP 编码的蛋白质属于组蛋白乙酰转移酶。大多数研究表明，染色质修饰物的突变在低级别UTUC 和高级别UTUC 之间均常见，并且似乎没 有 差 异［10］。Sfakianos 等［10］在 其 研 究 中 发 现，KMT2D 的突变率大约为35%，KDM6A 的突变率大约为34%，CREBBP 突变率较低，约为16%，且更常见于低级别肿瘤。Audenet 等［11］在其实验中发现KMT2D 的突变率大约为37%，KDM6A 的突变率大约为32%，与前者的实验结果相差无几。遗憾的是，在染色质修饰物的研究中，导致发生UTUC 的突变通路和机制研究还有较大的缺陷。

2.1.3.2 染色质修饰基因突变的临床意义 关于染色质修饰基因的探讨，KMT2D 的改变及其蛋白表达可能与UTUC 发病位置、肿瘤多灶性有关［22］。与正常样本相比，UTUC 患者的KDM6A 表达水平显著较低，其表达水平下降与UTUC 分级及患者生存时间显著相关，这提示KDM6A 可能成为患者预后不良的有用预后因素［23］。遗憾的是，关于CREBBP的相关研究在国内外研究领域暂无进展。

2.1.4 HRAS

HRAS 基因所编码的蛋白为HRAS 蛋白，属于一种小GTP 酶。其主要信号通路与细胞增殖、血管生成及免疫有关。Sfakianos 等［10］在其实验中发现，HRAS 的突变率大约为10%。Yang 等［24］通过对31例UTUC 患者及81 例UCB 患者肿瘤样本进行测序，发现在UTUC 肿瘤中，HRAS 的突变率大约为22.0%，明显高于UCB 的3.7%。Audenet 等［11］在其实验中也发现，临床分期＜pT2 期的患者，HRAS 在UTUC 中的改变频率明显增高，大约为17%。这些研究并未提及HRAS 基因突变对UTUC 患者预后产生的影响，也并未归纳HRAS 在高级别肿瘤和低级别肿瘤之间的差异性，但考虑到其在UTUC 肿瘤中突变率较高的因素，我们可以对这种基因展开后续研究。

2.2 特殊类型的UTUC 基因组

2.2.1 与林奇综合征相关的UTUC 基因组

2.2.1.1 LS-UTUC 的临床特征 林奇综合征（Lynch Syndrome）属于遗传性疾病，是一种常染色体显性遗传的癌症易感综合征，因错配修复（MMR）基因MLH1、MSH2、MSH6、和PMS2 发生种系突变，可导致结直肠癌、子宫内膜癌、上尿路尿路上皮癌和其他癌症的风险增加［25］。在林奇综合征患者中，UTUC 是继结肠癌和子宫内膜癌之后的第三常见恶性肿瘤［26］。林奇综合征患者发生UTUC 的风险比一般人群高22 倍，中位发病年龄比散发型UTUC 患者大约早10～15 年［27］。在临床中患者多以女性为主，男女比例大约0.95/1，平均年龄约在55～60 岁之间。其中，输尿管肿瘤发病率较高，约占51%左右，且大部分病人既往有恶性肿瘤家族史［28］。

2.2.1.2 LS-UTUC 的分子机制 关于LS-UTUC在分子机制中的特征，是因为林奇综合征患者其MMR 基因会发生种系突变。因MMR 基因参与DNA 错配修复，其突变或失活均会导致DNA 碱基配对发生错误。而存在DNA 错配修复功能缺陷（dMMR）的癌症包含众多的突变，这些突变被定义为 具 有 微 卫 星 不 稳 定 性（MSI），因 此，MSI 是dMMR 的 标 志［29］。可 以 通 过 检 测MMR 蛋 白 表 达情况来判断并识别出MSI/dMMR［29］。根据样本中微卫星的丰满程度，肿瘤可以被分为MSI 高，MSI低，MSI 稳定3 种类型。当UTUC 患者其MMR 基因发生种系突变时，那么这类患者患有LS 的风险会增加。

2.2.1.3 LS-UTUC 在基因层面中的表达差异 那么，林奇综合征相关UTUC（LS-UTUC）患者与散发型UTUC 患者在基因突变特征，以及患者预后方面是否有差异呢。Donahu 等［30］通过对17 例已证实的与林奇综合征相关UTUC（LS-UTUC）患者进行靶向测序，并将结果与82 例散发型UTUC 患者的测序结果做对比，发现LS-UTUC 单个肿瘤的突变中位数显著高于散发型UTUC（58：6；P＜.001），且KMT2D、CREBBP、ARID1A 或DNA 损伤和修复基因的改变频率显著增高，NOTCH1、NOTCH3、RB1、CDKN1B 的基因改变几乎只存在于LSUTUC 中。有趣的是，FGFR3 R248C 点突变在LSUTUC 中被高度富集，这可能作为筛查LS-UTUC患者的一个潜在生物标记物。

2.2.1.4 LS-UTUC 的预后情况 而关于LSUTUC 患者预后的相关分析，Therkildsen 在其研究中给出了答案。患有UC 的林奇综合征患者，其10年生存率大约为50%，而在具有MMR 突变特征的患者中，MSI 对总生存率没有显著影响［31］。在治疗方面，Hollande 等［32］认为辅助化疗对已行根治性肾输尿管切除术后的LS-UTUC 患者疗效可能更好。并且，在2015 年，Le 等［33］发现LS-UTUC 患者可能会从抗PD-1 治疗中获得更大受益，这对于LSUTUC 患者的个性化治疗具有直接的临床意义。但是，大多数研究数据表明，没有单一的指标可以识别所有具有MMR 缺陷特征的UTUC 肿瘤。因此，我们需要通过基因检测，MSIsensor 评分，以及肿瘤突变特征分析来综合评估，筛查出具有MMR缺陷特征的UTUC 患者，以便实施个体化精准医疗。通过全外显子测序（WES）技术来评估MSI 和检测dMMR 可能是筛查LS-UTUC 的未来［34］。

2.2.2 与马兜铃酸（AA）相关的UTUC 基因组

2.2.2.1 AA-UTUC 的临床特征 马兜铃酸（Aristolochic acids，AA）是马兜铃属植物中提取的一种化学物质，具备一定肝毒性和肾毒性。长期摄入含有AA 的草药或植物是AA 肾病（AA nephropathy，AAN）和上尿路尿路上皮癌（UTUC）的主要危险因素之一。自1992 年，Vanherweghem 通过对布鲁塞尔肾脏病研究中心进行流行病学调查发现，一些来自比利时的女性患者在服用含有中草药的减肥药后，其肾功能迅速发生恶化，随后研究人员发现这种特殊类型的纤维化肾间质肾炎与这种中草药之间有一定关系［35］。在后续研究报导中，巴尔干地方性肾病（BEN）也被发现与AA 有关。尽管大多数国家因其肾毒性和致癌性而禁止使用含有AA 的相关产品，但在我国及一些亚洲国家，含有AA 的中草药及相关产品仍在使用，因此，在亚洲人群中，患有AAN 和UTUC 的风险会有所增加。

2.2.2.2 AA-UTUC 在基因层面的差异表达 近年来，随着AA 和BEN 的研究不断深入，AA-UTUC的发病机制及其基因组研究越发精益。与散发型UTUC 基因组相比，AA-UTUC 基因表达存在明显差异性。Hoang 发现，AA-UTUC 基因组具有更高的突变负荷，其肿瘤样本中大约72%的突变为A：T向T：A 转位，且主要在非转录链上表达。而剪切位点的突变也在AA-UTUC 发病机制中有重要作用［36］。同时，AA 衍生的DNA 化合物能导致典型的全基因组突变，这种DNA 化合物是诊断AA 相关肾病的重要特异性生物标志物［37］。而Poon 通过对流行病学观察发现，AA-UTUC 患者似乎比非AAUTUC 患者更加年轻化，且AA-UTUC 患者对侧肿瘤复发率更高［38］。在对AA-UTUC 基因组突变的后续探索中，Castells 等［39］设计了一种新型的测序方法-LC-WES（低覆盖全外显子测序）-用于AA 突变检测。他发现，与非AA-UTUC 突变基因组相比，TP53 是最常见的突变基因，其突变率大约为46%（肿瘤样本：17/37），其所有突变均为A＞T 转位。其中15 个肿瘤样本发现KMT2D 突变，且具有不同突变类型，这应该与高突变负荷及基因组不稳定性增高有关。

2.2.2.3 AA-UTUC 的预后情况 对于AA-UTUC患者的预后影响，Lu 等［40］提出了一些新的观点。研究人员通过对90 例UTUC 样本进行全基因组测序，基于SNV 数量的差异采取分层聚类法证实了两种主要亚型：AA Sig 亚型和No-AA Sig 亚型。其中AA Sig 亚型的数量明显高于No-AA Sig 亚型，并且AA Sig 亚型与含AA 的草药摄入、女性患者、肾功能差、多灶性肿瘤、较低的T 分期显著相关。他们认为，与No-AA Sig 亚型相比，AA Sig 亚型在癌症特异性生存（CSS）方面和无转移生存（MFS）方面均表现出更好的结果。对于晚期患者，在临床上以顺铂为基础的化疗依然是首选的治疗方法，但也可能会受到来自AA 肾病的影响［41］。也正因为免疫检查点抑制剂对高突变负荷的肿瘤具有更强的抗肿瘤作用，免疫检查点抑制剂成为了AA-UTUC 晚期患者的选择目标［42］。

3 讨论

总之，UTUC 作为一种具有多基因诱导的恶性肿瘤，早筛查、早诊断、早预防，甚至是早期治疗对于其预后具有重要的临床意义。现阶段，虽然肿瘤本身的分期及分级仍是最重要的影响因素，但是对于已行基因检测的患者，其基因突变类型对于后续的治疗及其预后具有更准确的临床指导意义。

作者贡献度说明：

刘友圣：主要进行文献查找，翻阅，记录，写作等工作；；王飞：文章整体把控，文章内容审校等。

所有作者声明不存在利益冲突关系。