结直肠癌的分子分型对临床个体化治疗至关重要

结直肠癌的分子分型对临床个体化治疗至关重要

结直肠癌不是单纯的一个病，而是一组高度异质性疾病，相似临床病理特征的肿瘤对治疗的反应和预后可能显著不同[1]。肿瘤的TNM 分期是区分差异最重要的方式，根据肿瘤浸润肠壁的深度、淋巴结累及以及远处转移的情况，能将结直肠癌患者分为Ⅰ~Ⅳ期。Ⅰ期患者的5年生存率约93%，Ⅱ期80%，Ⅲ期60%，Ⅳ期8.1%[2]。就Ⅱ期和Ⅲ期患者而言，Ⅱ期有20%的患者会复发，而Ⅲ期有些患者仅通过手术能治愈，已知的预后标志物不能区分高危险的Ⅱ期和低风险的Ⅲ期[3]。对于Ⅳ期转移性患者而言，过去20年，比起单药氟尿嘧啶（5-FU）年代，患者的生存期已经提高了近1倍，新的细胞毒药物和靶向药物将晚期结直肠癌患者的总体生存时间提高到了30~40月[4,5]。但是，绝大多数患者都会发生原发或继发耐药而导致死亡，治疗效果仍不尽人意。因此，在TNM的基础上增加危险评估、或者基于分子进行结直肠癌的分型非常必要。本文分别就结直肠癌发生发展的关键通路与分子分型、基于高通量检测的分子亚型以及临床常规应用的分子标志物进行讨论。

一、结直肠癌发生发展关键通路与分子分型

对结直肠癌的发生发展机制进行深入研究，利于从源头上对结直肠癌进行亚型分类，也有利于后续预防和治疗药物的研发。目前认为，主要导致结直肠癌基因组不稳定的通路至少有3个：（1）染色体不稳定通路（CIN）：最常见，特点是多染色体（多倍体）或者结构性染色体异常，细胞的核型不一致[6]。通常出现抑癌基因位点杂合性丢失（LOH）或者染色体重排。另外，CIN肿瘤有突出的特异性癌基因突变累积，如APC、KRAS、PIK3CA、BRAF、SMAD4和TP53等，从而激活结直肠癌癌变的关键通路，不过，是CIN提供了发生这些突变累积的环境，还是反过来，这些突变累积导致了CIN还不得而知[7]。（2）微卫星不稳定通路（MSI）：微卫星是DNA上一些1~6个碱基对的重复序列，由于DNA的错配修复基因（MMR）功能障碍（dMMR）使DNA多聚酶不能有效地与DNA结合，导致这些序列区

域容易发生累积突变，碱基的插入或者缺失导致移位突变，蛋白表达截断形成新蛋白，常见上百处的短序列异常的累积，这种表型多见于右半结肠、黏液腺癌和伴有大量淋巴细胞浸润。除了作为Lynch综合征的特征外，MSI还可在15%的散发性结直肠癌中见到，源于表观遗传学改变，通常是MMR基因（多是MLH1）启动子区域的高甲基化导致的沉默[8]。（3）DNA中CpG岛广泛甲基化，也称为CpG岛甲基化通路（CIMP）[9]。很多散发性MSI结肠癌同时也是CIMP阳性，肿瘤通常位于右半结肠（40%），BRAF突变几乎只在MSI和CIMP 阳性的结直肠癌中发生。这3个通路并不是互相排斥的，所以不少肿瘤有多通路的特征。根据常规病理特征、分子标志物和临床特征，Jass等[10]将结直肠癌分成5种亚型：（1）CIMP-H/MSI-H/BRAF突变；（2）CIMP-H/MSI-L、MSS/BRAF突变；（3）CIMP-L/MSS、MSI-L/KRAS突变；（4）CIMP-N/MSS；（5）HNPCC。

二、基于高通量技术的分子分型

高通量组学技术的发展，使全面系统了解肿瘤不同亚型成为可能，各种组学技术包括全基因组测序、全外显子测序、全转录子测序、表观遗传组学和蛋白组学，都已经应用到结直肠癌中[11]。这个领域代表性项目即是癌症基因组联盟（TCGA）项目，2012年，TCGA项目发表了276例结直肠癌患者的全基因情况，包括外显子测序、DNA拷贝数、启动子甲基化、mRNA和miRNA表达[12]。不少研究以mRNA表达谱的不同来区分结直肠癌的分子亚型。Salazar等[13]用无监管层次聚类分析方法比较了188例Ⅰ~Ⅳ期结直肠癌患者，发现1个18个基因表达的组合（ColoPrint）可以有效地区分高危险Ⅱ期的患者。Budinska等[14]根据1113个基因表达的特征、常规临床特征、已知的分子标志物和大体类型，将结直肠癌分为5个亚型，即为表面隐窝样（A）、下隐窝样（B）、高CIMP样（C）、间质样（D）和混合型（E），每种亚型均有特异的基因表达，且预后各不相同；基因和基因模块簇如染色体20q、上皮间质转移增殖、上皮间质转移（EMT）、免疫反应和基因表达在这几个亚型中均不一样（A和B少有EMT基因模块，C型高表达免疫相关簇）；另外，MSI、BRAF、肿瘤部位、黏

液组织学和P53表达也与特定的表型相关，D型BRAF高突变，C型MSI和BRAF突变，黏液和右半结肠，而KRAS突变在各个亚型中均有，因此认为，KRAS突变的结直肠癌异质性很大；从生存而言，C和D型患者预后差、生存期短，而A和B型患者预后好。De Sousa等[15]应用非监测聚类分析了1100例结肠癌的基因表达谱，分了3种亚型，与前述的3个癌变通路相似，一个是CIN即为CCS1，另一个是MSI CCS2，第3种类型MSS，有CIMP表现却没有基因突变，可能源于锯齿通路，高表达基质重建基因和上皮间质转化基因，预后差。Sadanandam等[16]则通过分析1290例结直肠癌患者，根据结肠隐窝的不同细胞来源定义了5个亚型：（1）杯状细胞样型，表现为杯状细胞特异性基因高表达；（2）肠黏膜细胞型，肠黏膜细胞相关基因高表达；（3）干细胞型，WNT通路基因高表达，干细胞、肌上皮和间质基因的高表达，分化基因低表达；（4）炎症型，细胞介质和干扰素相关基因高表达；（5）移行扩增型，不同程度的干细胞和WNT相关基因表达。杯状细胞型和移行扩增型预后好，提示可能不需要术后化疗。移行扩增型根据对西妥昔单抗的反应，还可以继续分为两种亚型，即西妥昔单抗敏感型和西妥昔单抗不敏感型。另外，干细胞型和炎症型对FOLFIRI化疗方案（氟尿嘧啶加伊立替康）敏感。然而，肿瘤相关基因组异常对蛋白的影响不能完全从DNA和RNA的水平检测来预测，因此，蛋白质组学的研究也很重要。Zhang等[17]分析了TCGA样本中95例患者的蛋白组学，将结直肠癌亚型分为5类，其中两类与MSI/CIMP重叠，但有不同的突变，预后不同。

不同的研究团队所采用的检测平台和分析方法均不一样，可重复性低，挑战是如何将这些发现转化成大量可重复的结直肠癌分型系统，并最终能提高临床治疗效果及指导靶向治疗。不过，结直肠癌亚型联盟（CRCSC）在Sage Bionetworks协助下已经通过系统性聚类的工具将这些高通量数据汇总分析，已经在主要研究者和临床医生间达成共识[18]。

三、临床上常规应用的分子标志物

1．MSI：