——聲明：僅供醫療專業人士參考
//編者按
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腫瘤是一類異質性的疾病，包括空間異質性（相同腫瘤不同區域基因與表型不同）與時間異質性（原初腫瘤與次生腫瘤基因與表型不同）。腫瘤異質性的基因結構與形態表現取決於遺傳與環境的相互作用，也是腫瘤耐藥和難以攻克的重要原因。為此，91360智慧病理網邀請上海胸科醫院韓昱晨主任來談談腫瘤的異質性在肺癌中的表現及研究進展。
專家簡介
韓昱晨/教授
醫學博士、博士生導師
上海市胸科醫院病理科主任醫師，主任
國際肺癌聯盟（IASLC）病理委員會委員
中華醫學會病理學分會胸部學組委員、中國研究型醫院學會病理學分會胸肺科學組副主任委員、中國醫療保健國際交流促進會病理專業委員會常委、上海市醫學會分子診斷專科分會委員、上海市醫學會病理分會委員、上海市臨床病理質量控制中心分子病理工作組專家、《中華病理學雜誌》通訊編委
Diagnostic Pathology, Molecular Carcinogenesis, Molecular Cancer等審稿人
主持國家自然科學基金面上項目2項
日本慶應大學醫學部病理系世川獎學金
美國匹茲堡大學醫學部病理系博士後
「與癌共舞」-- 腫瘤的異質性（肺癌篇）
精準醫學的藥物發現和開發方法是針對特定疾病靶標確定和開發高選擇性的藥物，從而達到精準治療的目的。藥物的療效、毒性和藥物組合的高度選擇性與腫瘤的異質性息息相關，對腫瘤異質性的理解是確立最佳精準治療方案的基礎。肺癌的異質性可能是治療敏感性差異和獲得性耐藥的原因，故肺癌的治療策略應多角度考慮體細胞基因變異的異質性以及基因組的不穩定性。本文介紹肺癌異質性的相關研究進展。
1. 腫瘤異質性模型及在肺癌中的相關研究
1.1 腫瘤幹細胞模型
腫瘤幹細胞（CSCs）模型提出，在腫瘤中只有部分細胞是導致腫瘤發生的，這部分具有自我複製（self-renew）以及具有多細胞分化能力的細胞被稱作腫瘤幹細胞。腫瘤幹細胞擁有的自我複製能力保證它可以無限增殖，導致腫瘤的發生；腫瘤幹細胞還具有向不同細胞分化的能力。有關肺癌腫瘤微環境的研究顯示，在肺癌存在腫瘤幹細胞CSCs起源於單個細胞DNA損傷事件和致癌突變積累介導的細胞轉化，進而影響著微環境中成纖維母細胞CAFs的特性（圖1）[1]。
圖1 肺癌中CSCs和CAFs的起源示意圖
1.2 克隆進化模型
克隆進化模型認為腫瘤最早起源於單個發生了關鍵突變的細胞，隨著腫瘤細胞的生長分裂，它會獲得新的突變，這些突變使腫瘤產生了不同的亞克隆，並且這些不同的亞克隆具有分裂和再一次發生突變的能力，在腫瘤微環境選擇作用下，具有生長優勢的克隆被選擇出來，並逐漸成為主效克隆。隨著二代測序(NGS)平臺的發展，我們有可能對腫瘤不同區域進行足夠解析度的剖析，在包括非小細胞肺癌等多種腫瘤中，構建以細胞分化為基礎的系統發育樹。此外，新的液體活檢技術也促進了對不同時間點的突變進行追蹤，以確定它們是克隆事件還是亞克隆事件。「樹幹」突變是存在於所有腫瘤細胞和腫瘤區域的克隆性突變，表明其在腫瘤的早期潛在作用推動腫瘤形成。「分支」突變是只存在於一小部分腫瘤細胞中的晚期亞克隆事件，並可能出現在離散腫瘤位置的亞群中，最終體現為不同解剖部位基因表達和突變情況的異質性（圖2）[2]。
圖2 肺癌系統發育樹分析示意圖
2. 肺癌主要驅動基因的異質性研究
2.1 EGFR
研究證明，EGFR突變陽性的肺癌是複雜的和高度異質的。因此，背景基因組變異驅動的克隆擴增存在很高的耐藥風險，導致潛在的難以治療的腫瘤，即使初始治療前，這種突變僅存在非常少的腫瘤細胞中（圖3）。越來越多的證據表明，EGFR突變陽性的NSCLC在基因上是異質的，並經歷克隆進化。在EGFR突變陽性腫瘤中可能存在幾種不同類型特異性EGFR突變，在一代TKIs藥物的選擇壓力下，大部分細胞對EGFR-TKIs高度敏感，而T790M陽性的細胞大量擴增。部分發生了複合突變的細胞也產生對一代TKI的耐藥。在作用靶點相對廣譜的二代TKIs藥物的作用下，部分複合突變的細胞也得到抑制[2]。
圖3 EGFR突變陽性的NSCLC的異質性以及獲得性耐藥的機制示意圖
Taniguchi等對同一腫瘤病灶內的 EGFR突變異質性進行了深入研究， 選取 21例具有EGFR突變，術後復發後僅接受吉非替尼治療的NSCLC患者標本進行分析，採用顯微切割技術對每例腫瘤標本選取50～60個位點進行EGFR突變檢測21例患者中有15例患者的腫瘤組織標本全部由EGFR突變細胞組成，其餘6例患者的腫瘤組織標本僅有部分細胞存在EGFR突變，部分EGFR突變患者的無PFS和OS均明顯少於全部突變者，提示腫瘤組織內EGFR突變的異質性是影響靶向治療效果的重要因素[3]。
Chang等採用測序法對56例NSCLC患者原發灶和淋巴結轉移灶中EGFR的突變狀態進行檢測，發現原發灶和淋巴結轉移灶EGFR突變異質性達到28.6% (16 /56)，說明NSCLC中EGFR基因在原發灶和轉移灶中存在不同程度的異質性，同一患者不同病灶之間EGFR突變異質性可能導致EGFR-TKIs治療出現差異性反應[4]。
2.2 PD-L1
一項納入了1398例NSCLC病例的關於PD-L1的研究結果顯示，在不同的活檢部位，PD-L1的表達體現出時間異質性。在原發灶以及不同部位的轉移灶中檢測PD-L1的表達。發現在肝、腎轉移灶中PD-L1的表達較高，而在腦及骨轉移灶中的PD-L1的表達較低。而淋巴結轉移灶中的表達水平與原發灶最為一致。（圖4）[5]。
圖4不同NSCLC及轉移灶活檢PD-L1的TPS分層差異 *p
2.3 其他基因
一項肺鱗癌的研究結果表明，採用全外顯子測序技術對肺癌腫瘤組織和相應癌旁組織測序, 用COSMIC腫瘤資料庫比較分析統計出肺癌可能致病基因；用雷射顯微切割技術提取五個不同部位腫瘤細胞，通過巢式PCR擴增和一代測序驗證基因分型，發現了這例肺癌病人的7個高頻突變基因：LPHN2、TP53、MYH2、TGM2、C10orf137、MS4A3和EP300。這些基因在10×鏡下和20×鏡下經顯微切割的肺癌組織的5個不同部位上的基因分型不同，證實肺癌腫瘤細胞在相關驅動基因的變異層面上的異質性[6]。
3. 針對肺癌異質性的治療策略研究
從多樣性的肺癌異質性的原因及表現形式出發，可以採取不同的針對異質性的治療策略，圖5總結了肺癌的可塑性和異質性在臨床治療，特別是在靶向治療的耐藥性方面的策略和應用方向[7]。
圖5 肺癌的異質性及相關治療機制總結
大量的研究發現肺癌治療前後發生了組織病理類型的改變，如從肺腺癌（ADC）轉變為肺鱗癌（SCC），從非小細胞肺癌（NSCLC）到小細胞肺癌（SCLC）的轉化。可以採用TKI (針對EGFR突變)和ROS誘導劑(針對LKB1突變)進行聯合治療。此外，EMT是一類特殊的表型改變，幹預EMT過程是抑制某些耐藥的一種有效途徑。
除了組織學的轉變，近期研究結果逐漸揭示，肺癌細胞的治療壓力下的克隆進化、基因改變和異常激活是耐藥的重要分子機制。這類異質性需要採取靶向藥物輪換用藥、替代或聯合使用策略。基於異質性的存在，對於EGFR-TKIs治療後緩慢進展的患者，適當延長EGFR-TKIs的治療時間，或者在化療基礎上合併 EGFR-TKIs治療，或者化療後再次選擇EGFR-TKIs治療都將是可行的選擇。
針對肺癌腫瘤內的異質性如肺癌幹細胞樣性質的獲得，除聯合治療策略之外，全反式維甲酸(ATRA)是一種有效靶向腫瘤幹細胞的治療方法。有研究報導ATRA能逆轉NSCLC富集幹細胞樣細胞介導的EGFR-TKI耐受。Moro等人發現使用ATRA和順式維甲酸幾個治療循環可穩定減輕肺抽搐和肺損傷[8]。ATRA在肺癌之外的其他腫瘤中也被報導能靶向腫瘤的幹細胞樣性質。此外，組蛋白脫乙醯酶抑制劑Senistein及C-藻藍蛋白被報導能夠增強ATRA的藥效並抑制腫瘤的轉移[9]。
參考文獻
[1] Cristina Alguacil-Nú ez, Inés Ferrer-Ortiz, Elena García-Verdú，et.al，Current perspectives on the crosstalk between lung cancer stem cells and cancer-associated fibroblasts，Crit Rev Oncol Hematol. 2018 May;125:102-110.
[2] Shinji Kohsaka, Mark Petronczki, Flavio Solca et.al, Tumor clonality and resistance mechanisms in EGFR mutation-positive non-small-cell lung cancer: implications for therapeutic sequencing,Future Oncol,2019 Feb;15(6):637-652.
[3] Taniguchi K，Okami J，Kodama K，et al． Intratumor heterogeneity of epidermal growth factor receptor mutations in lung cancer and its correlation to the response to gefitinib, Cancer Sci，2008，99(5) :929- 935．
[4] Chang Y L，Wu C T，Shih J Y，et al．Comparison of p53 and epidermal growth factor receptor gene status between primary tumors and lymph node metastases in non-small cell lung cancers,Ann Surg Oncol，2011，18(2): 543- 550．
[5] Lingzhi Hong, Marcelo V Negrao, Seyedeh S Dibaj,Programmed Death-Ligand 1 Heterogeneity and Its Impact on Benefit From Immune Checkpoint Inhibitors in NSCLC,J Thorac Oncol. 2020 Sep;15(9):1449-1459.
[6] 胡國梅，病理組織大切片技術在肺癌的臨床分析，吉林醫學，2015，36（8）:1575
[7] Yingjiao Xue, Shenda Hou, Hongbin Ji, et.al, Evolution from genetics to phenotype: reinterpretation of NSCLC plasticity, heterogeneity, and drug resistance, Protein Cell, 2017 Mar;8(3):178-190.
[8] Moro M, Bertolini G, Pastorino U, et.al, Combination treatment with all-trans retinoic acid prevents cisplatin-induced enrichment of CD133+ tumor-initiating cells and revealsheterogeneity of cancer stem cell compartment in lung cancer.J Thorac Oncol, 2015 10:1027-1036
[9] Zhou RJ, Yang XQ, Wang D, et.al, Anti-tumor effects of all-trans retinoic acid are enhanced by genistein. Cell Biochem Biophys,2012,62:177-184
CN-65566