【万象城AWC(中国)基因检测】胃癌基因检测:精细诊断与靶向药物治疗的需要
胃癌基因检测导读
根据《肿瘤发生的基因原因与靶向药物选择方法》,胃癌 (GC) 是一种复杂且异质性的疾病,具有显著的表型和遗传变异。传统的分类系统主要依赖于对临床病理特征和常规生物标志物的评估,可能无法捕捉个体胃癌 (GC) 的多样化临床过程。新一代测序、蛋白质组学和代谢组学等组学技术的最新进展,为分析胃癌 (GC) 中潜在的遗传变异和生物学事件给予了重要的见解。用于识别胃癌 (GC) 亚型的聚类策略可能为开发针对特定亚型的疗法给予新的工具,从而改善胃癌 (GC) 治疗和临床试验结果。然而,在临床实践中实施胃癌 (GC) 分子分类的可行性和治疗意义尚待解决。《胃癌基因检测:精细诊断与靶向药物治疗的需要》探讨了当前的分子分类,描述了临床相关分子特征的现状,分析了它们与传统胃癌 (GC) 分类的相关性,并讨论了潜在的临床应用。
胃癌基因检测:精细诊断与靶向药物治疗的需要关键词:
胃癌,聚类分类,异质性,治疗
1. 胃癌诊断与治疗的必备基础知识
胃癌是全球最常见的癌症之一。2020 年 GLOBOCAN 报告显示,胃癌在全球发病率和死亡率排名中分别位居第五和第四位。值得注意的是,东亚、东欧和南美洲的胃癌发病率和死亡率尤其高。胃癌是一种高度异质性的疾病,个体化治疗方法至关重要 。在胃癌开展的早期阶段,由于检测技术的限制,最常见的分类系统是基于形态的,包括世界卫生组织 (WHO) 分类系统(管状、乳头状、黏液性和低黏度)、Lauren 分类系统(弥漫型、肠型和混合型)和 Nakamura 分类系统(分化型和未分化型)。早期和晚期胃癌具有广泛的形态学差异,导致分类系统的数量不断增加。然而,仅仅依靠组织学分类不足以有效地对患者进行分层,进行个体化治疗,改善临床结果。
20 世纪 80 年代末,HER2和 VEGF等靶向分子的发现在胃癌治疗中发挥了重要作用,加上万象城AWC(中国)基因等组织不断推进胃癌基因检测在诊断与治疗中的应用,标志着胃癌靶向治疗时代的到来。与形态学分型相比,个体基因分型更精确,可以采用相应的药物进行基因靶向治疗。然而,随着实践的不断深入,针对单一分子通路进行治疗已逐渐显现出其局限性,包括应用患者人群规模、耐药性和副作用等。迫切需要全面阐明胃癌的分子特征,以发挥精准肿瘤学的潜力,提高患者生存率。
随着科技的进步,新一代测序(NGS)、代谢组学、蛋白质组学等组学技术在医学领域取得了重大突破,为理解胃癌的异质性给予了微观层面的直接证据。2011年,Shah等利用基因表达数据区分了具有流行病学和组织学差异的胃癌亚型,表现出良好的一致性,增进了对肿瘤生物学的理解。同年,Tan等顺利获得对37个胃癌细胞系的基因表达分析,确定了胃癌的两个主要固有亚型(G-INT和G-DIF),为后续临床基因组分型研究奠定了坚实的基础。各种组学方法的应用有助于更深入地分析胃癌详细的生物学特性,为个体化治疗和药物研发给予基础,提高癌症治疗的效果和患者生存率。本综述总结了胃癌 (GC) 组学分类的最新研究,阐明了其在诊断、预后和治疗反应预测以及药物设计中的潜在临床应用。
2. 基于簇的GC分子分类
在过去的十年中,基于聚类的胃癌分类研究取得了显著进展。迄今为止,已发表了 27 篇与胃癌患者样本聚类分类相关的文章,其中 14 篇对研究进行了进一步验证(表 I)。2014 年,癌症基因组图谱 (TCGA) 研究网络报告了一项里程碑式的研究,该研究涵盖了当时最全面的胃腺癌分子特征(16 )。随后,基于 TCGA 数据库召开了大量基于聚类的亚型研究。除 TCGA 研究外,2015 年亚洲癌症研究组 (ACRG) 召开的一项主要基因表达谱研究揭示了胃癌新的表达亚型。该分类方案与不同的分子改变、疾病进展和预后模式密切相关。越来越多的国家和地区,如新加坡、韩国和中国,开始了类似的研究。这些研究通常采用主流分类方法,如共识聚类、K 值聚类和非负矩阵分解等,对胃癌 (GC) 患者样本进行基于聚类的亚型分析。这一发现不仅与不同的基因组变异模式相关,而且与胃癌 (GC) 复发模式、预后和药物敏感性有关。
表一.胃癌分子分类的基本信息。
时间 | 来源/国家 | GC 的类型 | 样本数量 | 聚类方法 | 组名 | 验证队列(N) | (参考文献) |
---|---|---|---|---|---|---|---|
2013 | 新加坡 | GC(201) | 201 | CC | 间充质、增殖、代谢 | 墨尔本癌症中心 (80) | (3) |
2014 | 新加坡 | GC (60) | 60 | 转速测量模块 | 高、低 | / | (30) |
2014 | 美国、韩国、日本、加拿大、澳大利亚 | GC(295) | 295 | UC | EBV、MSI、GS、CIN | / | (16) |
2015 | 韩国 | GC (300) | 300 | 主成分分析 | MSI、MSS/EMT、MSS/TP53+、MSS/TP53− | TCGA队列;GSE15459 | ( 29 ) |
2017 | 韩国 | GC (65) | 65 | HC | 亚型1-4 | PMID:24816253 (100) | ( 31 ) |
2018 | 韩国 | GC(93) | 93 | UC | 议员、议员 | 延世大学世福兰斯医院(65);高新大学医学院(109);MDACC 队列(40);SMC 队列(432);ACRG 队列(300) | ( 32 ) |
2018 | 中国 | DGC (84) | 84 | CC | PX1-3 | / | ( 34 ) |
2019 | 英国、德国 | 电动气枪 (107) | 107 | Mclust算法 | 第1-3组 | OCCAMS队列(158);BELFAST队列(63);ACRG队列(300);新加坡队列(191) | ( 56 ) |
2019 | 韩国 | EOGC(80) | 80 | CC | 亚型1-4 | TCGA队列(268);ACRG队列(306);新加坡队列(192) | ( 33 ) |
2019 | 中国 | DGC (83) | 83 | CC | Ph1-3 | / | ( 35 ) |
2021 | TCGA-STAD | GC (375) | 375 | HC | L1-3 | / | (17) |
2021 | TCGA-STAD、ACRG-STAD、GSE84437 | GC(1148) | 1,148 | CC | 管理学博士、教育学硕士、管理学硕士 | / | (18) |
2021 | TCGA-STAD | GC (375) | 375 | CC | 胆固醇生成型、糖酵解型、混合型、静止型 | / | (19) |
2021 | 中国 | GC (70) | 70 | NMF | 亚型1-4 | 浙江大学 (23) | ( 36 ) |
2021 | TCGA-STAD | GC(243) | 243 | 十大经典聚类算法 | CS1-2 | GSE62254;GSE26253;GSE15459;GSE84437 | ( 28 ) |
2021 | TCGA-STAD | GC (375) | 375 | CC | C1-2 | / | (20) |
2021 | TCGA-STAD | GC (371) | 371 | NMF | C1-2 | GSE62254 (300); GSE15459 (192); GSE84437 (433); 天津 (90) | (21) |
2021 | GSE84433 | GC (357) | 357 | NMF | 亚型1-3 | GSE84426 (76) | ( 40 ) |
2022 | 德国 | GC (362) | 362 | K均值 | T1-3;S1-3 | VARIANZ队列(42) | ( 39 ) |
2022 | TCGA-STAD,GSE13861,GSE26899,GSE26901,GSE57303,ACRG-STAD,GSE15459,GSE34942,GSE84426,GSE8443 | GC(1673) | 1,673 | HC | 缺氧簇-高、缺氧簇-中、缺氧簇-低 | / | (22) |
2022 | TCGA-STAD、GSE84437、GSE62254 | GC(996) | 996 | CC | IS1-3 | / | (23) |
2022 | TCGA-STAD | GC (443) | 443 | K均值 | C1-3 | GSE84437 (433); 中国 (20) | ( 24 ) |
2023 | 中国 | 电动气枪 (103) | 103 | NMF | SI、S-II、S-III | / | ( 37 ) |
2023 | TCGA-STAD | GC (323) | 323 | CC | 组1(ARID1A+类型)、组2(TP53+类型)、组3(CDH1 +类型) | GSE26253 (432);ACRG 队列 (300);GSE26899 (93);GSE13861 (65);GSE26901 (109) | ( 25 ) |
2023 | TCGA-STAD | GC (348) | 348 | NMF | NMF1-3 | GSE84437 (433); GSE26253 (432) | ( 26 ) |
2023 | 中国 | GC(196) | 196 | CC | DGC 簇 1-3、IGC 簇 1-3/DGC TF 簇 1-2、IGC TF 簇 1-2/DGC 磷酸化蛋白质组簇 1-3、IGC 磷酸化蛋白质组簇 1-3 | / | ( 38 ) |
2023 | TCGA-STAD | GC (350) | 350 | CC | 集群1-2 | GSE62254;GSE15459;GSE57303;GSE34942;GSE84437;GSE26942;GSE29272;GSE28541;GSE13861 | ( 27 ) |
3. TCGA和ACRG分类
TCGA 数据库根据以下特征将胃腺癌分为四种亚型:Epstein-Barr 病毒 (EBV; 8.8%)、微卫星不稳定性 (MSI; 21.7%)、基因组稳定 (GS; 19.7%) 和染色体不稳定性 (CIN; 49.8%) 。EBV 阳性肿瘤表现出磷脂酰肌醇 3-激酶 (PIK3CA) 和富含 AT 的相互作用结构域蛋白 1A (ARID1A) 的复发性突变,以及极端 DNA 高甲基化和程序性死亡配体 1/2 (PD-L1/2) 的过表达。还观察到Janus 激活激酶 2 (JAK2) 和 Erb-B2 受体酪氨酸激酶 2 (ERBB2) 的扩增。 MSI 肿瘤的特征是错配修复缺陷,在老年患者(中位年龄 72 岁)和女性患者(56%)中比在男性(早期)患者中更常见。MSI-high胃癌 (GC) 的 PD-L1 表达率也较高。GS 亚型的体细胞拷贝数变异 (SCNA) 较低,富含弥漫性组织学变异,并且存在 Ras 同源物家族成员 A (RHOA) 和 E-钙粘蛋白 (CDH1) 突变。CIN 肿瘤更常见于胃食管连接处/贲门部,并表现出明显的非二倍体性和受体酪氨酸激酶-Ras (RTK/Ras) 的局灶性扩增。CIN 肿瘤中 TP53 突变的频率也很高(图 1)。
图 1.TCGA 和 ACRG 胃癌亚型的关键特征。该图展示了 TCGA 和 ACRG 研究中 8 个胃癌亚型的一些显著特征。连接线展示了 TCGA 胃癌数据集中 ACRG 亚型与 TCGA 胃癌亚型的分布情况。TCGA,癌症基因组图谱;ACRG,亚洲癌症研究组;EBV,爱泼斯坦-巴尔病毒;GS,基因组稳定;CIN,染色体不稳定性;MSI,微卫星不稳定性;MSS/EMT,微卫星稳定/上皮间质转化;MSS/TP53 +,微卫星稳定/上皮/TP53 完整;MSS/TP53-,微卫星稳定/上皮/TP53 缺失。
ACRG 进行的另一项主要基因表达谱研究报道了 4 种胃癌 (GC) 表达亚型,即 MSI (22.7%)、微卫星稳定/上皮间质转化 (MSS/EMT; 15.3%)、微卫星稳定/上皮/TP53 缺失 (MSS/TP53 - ; 35.7%) 和微卫星稳定/上皮/TP53 完整 (MSS/TP53 + ; 26.3%)。MSI 亚型主要发生在胃窦 (75%),通常表现为肠道亚型 (>60%)。大多数此类病例在早期诊断 (>50%),并表现出高频率的 MLH1 RNA 表达缺失和 DNA 甲基化升高。多项研究证实,该亚型与 KRAS(23.3%)、ARID1A(44.2%)、PI3K-PTEN-mTOR 通路(42%)和 ALK(16.3%)等基因高突变有关。大量研究结果表明,MSI 与肿瘤浸润淋巴细胞(TIL)和 PD-L1 水平 之间存在显著相关性。MSS/EMT 亚型多见于较年轻的晚期患者(III/IV 期),通常表现为弥漫性 Lauren 亚型 (>80%);这些病例包括大量印戒细胞癌,并表现出 CDH1 表达的缺失。 MSS/TP53 +亚型EBV感染率较高,PIK3CA、ARID1A、SMAD4、APC和KRAS基因突变率高于其他亚型。MSS/TP53-亚型TP53基因突变率最高(60%),且ERBB2、上皮生长因子受体(EGFR)、CCND1、MDM2、CCNE1、GATA6、ROBO2和MYC等基因多态性局灶性扩增。MSI亚型与预后良好相关,而MSS/EMT胃癌与预后不良相关(图1 )。
TCGA 和 ACRG分类表现出一些相似性 (图 1 )。 两个分类都包含 MSI 亚型,TCGA GS、EBV 和 CIN 亚型分别对应于 ACRG MSS/EMT、MSS/TP53 +和 MSS/TP53 −亚型。 然而,也存在许多差异,主要在分子机制、驱动基因和预后关联方面:i) TCGA 数据集中所有 ACRG 亚型均包含归类为 TCGA GS 和 CIN 亚型的肿瘤;ii) RHOA 和 CDH1 突变在 TCGA GS 亚组中很常见,但在 ACRG MSS/EMT 亚组中并不普遍,而 RHOA 突变在 ACRG MSS/TP53 +和 MSS/TP53- 亚型中更常见; iii) TCGA 分类与预后的相关性比 ACRG 分类与预后的相关性弱得多。
4. 基因组/转录组分类
NGS 技术的广泛应用有助于了基因组学和转录组学的快速开展。这显著增强了对胃癌 (GC) 生物学的理解,为肿瘤细胞、正常细胞及其微环境之间的复杂相互作用给予了新的见解。基因组亚型和转录组亚型本质上是相互关联的。关于基因组/转录组聚集亚型的研究共计 16 项研究(表 II),其中四项研究对亚型进行了描述性表征。这些研究涵盖各个方面,但主要集中于 EMT、代谢特征和免疫特征。下面就这些方面进行总结。
表二:基于基因组/转录组聚类研究的胃癌亚型特征。
排序类型(基础) | 组名(N) | 生存 | 组织学 | TCGA | 临床/免疫 | 分子发现 | (参考文献) |
---|---|---|---|---|---|---|---|
转录组(DEG) | 间充质 (60) | 漫反射(58.2) | CD44高表达和CD24低表达 | (3) | |||
增生性 (93) | 肠道(73.6) |
特征为与细胞周期相关的基因组 高GI、TP53突变DNA低甲基化 |
|||||
代谢(48) | 肠道(53.6) | 速射电镜 | |||||
转录组(DEG) | 亚型 1 (11) | miR-202/CACNA1E/II型糖尿病 | ( 31 ) | ||||
亚型 2 (29) | miR-338/CCL21/NF-κB信号传导 | ||||||
亚型 3 (13) | miR-146B/PSMD3/蛋白酶体 | ||||||
亚型 4 (12) | miR-34A (C)/VCL/粘着斑 | ||||||
转录组(DEG) | 间充质 | 不好 | 漫反射(61.9) | 高基因组完整性;MSS | ( 33 ) | ||
表型/MP (27) |
完整的 MLH1 活性 高 驱动 EMT 和 IGF1/IGF1R 通路激活的信号通路 |
||||||
上皮 | 好的 | 基因组完整性低 | |||||
表型/EP (66) | 所有 SFRP 的统一下调 | ||||||
转录组(DEG) | 第 1 组(28) | 不好 |
富含参与细胞周转的通路, CTSE 和膜性 CLDN18 评分高 |
( 56 ) | |||
第 2 组 (39) | 富含代谢过程 | ||||||
第 3 组(40) | 好的 |
富含免疫反应途径, IDO1 阳性免疫细胞和 IP10 表达较高 |
|||||
转录组(肿瘤特异性 lncRNA) | L1(171) | 好的 | 肠 | 微星 | LINC01614 高表达 ARID1A、PIK3CA、KMT2B、KRAS 和 FBXW7 突变 | (17) | |
L2(104) | 扩散 | EB病毒;GS | CDH1突变 | ||||
L3(100) | 不好 | 肠 | 宫颈上皮内瘤变 | 存在 TP53 突变 低甲基化 致癌 lncRNA 过度表达 | |||
转录组(与免疫、DNA修复、致癌和基质特征相关的 15 条通路) | 免疫剥夺/ImD | 肠 | 宫颈上皮内瘤变 | 免疫浸润低 | DNA损伤修复活性高、肿瘤非整倍体水平高、ITH高、TMB高、TP53突变频繁 | (18) | |
基质富集/StE | 不好 | 扩散 | GS | 晚期肿瘤比例较高;基质特征高 |
DNA损伤修复活性低 低 ITH 高 EMT |
||
免疫丰富/ImE | 好的 | 肠 | MSI;EBV | 免疫浸润高 |
高 DNA 损伤修复活性;高 TMB 高 PD-L1 表达;ARID1A 突变 |
||
转录组(23 个糖酵解基因和 20 个胆固醇基因) | 胆固醇生成 (53) | 不好 | TP53 和 MYC 异常扩增 | (19) | |||
糖酵解 (47) | PDCD1 和 CTLA4 表达较高 | ||||||
混合(110) | MPC1/2 高表达 | ||||||
静止 (122) | |||||||
外显子组(基于突变特征、拷贝数变异、新抗原、克隆性和必需基因组改变) | 亚型 1 (22) | 肠道(72.7) | 宫颈上皮内瘤变 (90.9) | 肝转移倾向 | 复发性 TP53 突变和 ERBB2 扩增高 TMB/TNB;肿瘤内异质性 | ( 36 ) | |
亚型 2 (16) | 肠道(62.5) | 宫颈上皮内瘤变(50); | 老年患者 | 频繁的 TP53、LRP1B 和 SYNE1 突变 | |||
GS(50) | 高TMB/TNB | ||||||
亚型 3 (12) | 弥漫/混合(66.7) | GS | 腹膜转移倾向 | ARID1A 频繁缺失 | |||
亚型 4 (20) | 好的 | 漫射/混合 (70) | GS | 腹膜转移倾向 | ARID1A 突变特征 1 显性 | ||
转录组(代谢相关 lncRNA 调控因子) | C1(299) | EB病毒;MSI | 免疫浸润高 | 富含干扰素-γ反应、干扰素-α反应和炎症反应 ARID1A、AHNAK2、PIK3CA 和 ZBTB20 突变 | (20) | ||
C2(67) | 富含胆汁酸代谢;TP53 突变高 CNV | ||||||
转录组(免疫 DEG) | C1(175) | 不好 | 扩散 | 老年患者;免疫休息 | 富含上皮间质转化、血管生成和紫外线反应 BNC2、CDH1 和 CTNNB1 突变 | (21) | |
C2(196) | 好的 | 肠 | 富含 MYC 靶点、氧化磷酸化和 E2F 靶点;APC、NBEA、PIC3CA、XIRP2、RNF43、SMAD4、TP53、KRAS 和 BNCA 中的高 TMB 突变 | ||||
转录组(重要基因) | 亚型 1 (171) | HLADQA1、HLA-DPA1 和 TRIM22 表达较高 | ( 40 ) | ||||
亚型 2 (103) | 不好 | 高基质特征 | 高 SPARC、COL3A1 和 CCN 表达 | ||||
亚型 3 (83) | 好的 | 免疫浸润高 | FGL2 和 DLGAP1-AS5 表达较高 | ||||
转录组(m6A相关缺氧通路DEG) | 缺氧簇高(279) | 不好 | 免疫力高 晚期肿瘤浸润比例较高 | 富含基质和转移性激活途径,例如 EMT、血管生成、肌肉生成、刺猬信号和顺利获得 NFkB 的 TNFa 信号 | (22) | ||
缺氧簇培养基(657) | |||||||
低氧簇 (378) | 好的 | 富含与 MYC 靶标 V2、MYC 靶标 V1、E2F 靶标和 G2 M 检查点相关的信号通路 | |||||
转录组(TIME 相关特征基因) | IS1(369) | 不好 | Notch、Hippo、Wnt、TGF-β和PI3K表达较高 | (23) | |||
IS2(324) | 富含细胞周期通路 | ||||||
IS3(303) | 好的 | 免疫浸润高 | 富含免疫相关致癌途径 | ||||
转录组(预后衰老相关基因) | C1(143) | 好的 | EB病毒;MSI | 高TMB | ( 24 ) | ||
C2(117) | GS | 免疫浸润高 | 低 TMB 和 SCNA 上调免疫激活途径和基质激活途径 高 MHC 分子和大多数趋化因子(受体)表达 | ||||
C3 (91) | 宫颈上皮内瘤变 | 高SCNA | |||||
转录组(代谢相关基因) | NMF1(135) | 好的 | TMB 高;TTN、MUC16 和 TP53 突变 链式突变和独特突变发生率高 | ( 26 ) | |||
NMF2 (98) | TTN、TP53 和 LRP1B 突变 | ||||||
NMF3 (115) | 不好 | TP53、TTN 和 MUC16 驱动基因突变:CNBD1 | |||||
转录组(代谢相关基因) | 簇1(164) | 不好 | GS | 免疫浸润高 | 低甲基化;激活多种细胞间通讯相关信号通路 | ( 27 ) | |
集群 2 (186) | 好的 | 微星 | 高代谢特征;高TMB;激活核苷酸加工和修复相关途径 |
N,数量;TCGA,癌症基因组图谱;DEG,差异表达基因;GI,基因组不稳定性;SPEM,表达解痉多肽的化生;miR,miRNA;CACNA1E,钙电压门控通道亚基α1;CCL21,CC基序趋化因子配体21;PSMD3,蛋白酶体26S亚基,非ATPase 3;VCL,粘着斑蛋白;MSS,微卫星稳定性;IGF1,胰岛素样生长因子1;EBV,爱泼斯坦-巴尔病毒;GS,基因组稳定;CIN,染色体不稳定性;MSI,微卫星不稳定性;ITH,肿瘤内异质性;EMT,上皮-间质转化;TMB,肿瘤突变负担;MPC1/2,线粒体丙酮酸载体1和2; TNB,肿瘤新抗原负担;CNV,拷贝数变异;TIME,肿瘤免疫微环境;SCNA,体细胞拷贝数变异。
总共有 5 篇文章讨论了不同亚型间 EMT 通路的差异,其中 2 篇文章对它们进行了特征性命名。2013 年,Lei等将胃腺癌患者分为三大亚型,其中间充质亚型在癌症干细胞通路中表现出高活性。Oh等认为内在亚型中的间充质表型 (MP) 亚型表现出与 Tan等分类的基因组弥漫 (G-DIF) 肿瘤类似的临床和分子特征。ACRG 的研究也得出了类似的结论。此外,MSS/EMT 亚型(ACRG 分类)被认为是 MP 亚型的一个子集,两者都被认为与不良预后相关。 Li等报道,富含基质(StE)亚型与 Oh等的 MP 亚型具有相似的特征,包括高基因组稳定性、明显的 EMT 特征、对标准化疗耐药及预后不良。Ning等提示,在 MSS/EMT 亚型(ACRG 分类)肿瘤中,高缺氧状态与高 m6A 甲基化呈正相关。先前的研究表明,EMT 显著增强癌细胞的运动和扩散,在肿瘤进展中起着核心作用 。此外,Oh等报道 MP 组患者胰岛素样生长因子 1(IGF1)/IGF1 受体(IGF1R)通路激活度较高,该通路被认为是许多癌症的重要治疗靶点。多项研究已在富集EMT特征的群体中发现了免疫抑制特征。先前研究报道,EMT和TGF相关信号通路的激活导致T细胞向肿瘤的运输减弱,从而降低了肿瘤细胞的细胞毒性。
细胞能量代谢紊乱是癌细胞的核心特征之一 。Lei等人报告称,他们研究中分类的代谢亚型与表达解痉多肽的化生相关的途径之间存在显著相关性,该化生被认为是胃腺癌开展的中间步骤。Bornschein等人根据差异表达基因将胃食管连接处 (GEJ) 腺癌分为三组,并揭示了基质增强和预后不良亚组(第 1 组)中脂肪酸代谢途径的富集。先前的研究表明,脂肪组织可以在肥胖患者中创造促炎微环境,导致基质激活,与更具侵袭性的肿瘤行为和不良预后有关 ( 68-70 ) 。巴雷特食管的存在与第 1 组的指定密切相关。第 2 组以代谢途径为特征,这些途径通常在肠道和肝胆系统中活跃。共有 4 项研究对 TCGA 数据集进行了分析,根据代谢相关基因将亚型分类。Zhu等根据糖酵解相关基因和胆固醇相关基因的表达将 TCGA 样本分为四种亚型,并发现胆固醇亚型中 MYC 和 TP53 的异常扩增。MYC 表达上调与胃癌 (GC) 细胞系中更具侵袭性的表型相关。MYC 扩增是癌症中 MYC 突变的常见机制。据报道,GC 患者血浆样本中存在 MYC 扩增。糖酵解亚组的细胞毒性 T 淋巴细胞相关抗原 4(CTLA-4)和 PDCD1 表达增加。 Li等报道,TP53突变率较高的C2亚型在胆汁酸代谢中富集。Tao等报道,簇2不仅表现出多种代谢途径的激活,还表现出核苷酸加工和修复相关途径的激活以及更高的肿瘤突变负荷(TMB)。这与胃癌患者预后改善相关。
肿瘤组织和细胞存在不同程度的代谢失调和免疫功能障碍。Li等将GC患者不仅分为StE亚型,还分为免疫剥夺(ImD)和免疫丰富(ImE)亚型。ImD和ImE亚型与Oh等的上皮表型(EP)有几个共同的特征,例如基因组不稳定性高、DNA损伤修复活性增强以及对标准化疗的敏感性。然而,Li等的分类可以捕捉到EP内的肿瘤内异质性,包括显著不同的肿瘤免疫微环境、体细胞突变和SCNA模式、对化疗和免疫治疗的反应以及临床结果。ImD和ImE亚型均有较高的TMB,但它们的免疫浸润水平差异很大。主要原因可能是 ImD 中 SCNAs 出现频率较高,从而抑制了抗肿瘤免疫反应。同样,Wu等人 使用 TCGA 数据集根据免疫相关基因将主要类型分为 C1 和 C2。C1 亚型表现出免疫静止、EMT 和血管生成通路活性。相比之下,C2 亚型主要表现出 MYC 靶点、氧化磷酸化和 E2F 靶点通路的富集,同时 TMB 较高。TMB 可作为预测免疫治疗反应的指标,TMB 高的患者的临床结果得到改善。一些研究报告称,高 TMB 与胃癌 (GC) 患者的预后良好相关。值得注意的是,Tao等分类的簇1尽管免疫细胞富集,但预后较差,这与先前的研究结果相矛盾。Tao等认为,这种差异可能是由于簇1中免疫细胞的先天免疫和记忆细胞状态,以及存在各种具有免疫抑制作用的免疫细胞。
此外,许多分类研究同时关注其自身的分子分类与传统 Lauren 分类以及经典 TCGA 分类之间的相关性。研究发现,根据 Lauren 分类,弥漫型亚型主要与 EMT 特征、基因组稳定性和晚期 GC相关。肠道亚型常见于具有MSI 、TP53突变或高TMB的患者。
5. 蛋白质组学分类
蛋白质组学技术主要依赖于液相色谱-串联质谱法,在癌症研究中日益受到关注。它们用于鉴定和定量分析癌症中受调控的蛋白质及其翻译后修饰。这些技术还有助于阐明其与拷贝数变异、表观遗传沉默和微小RNA (miRNA) 表达改变之间的关联。近年来,针对各种癌症的多项蛋白质组学研究重新发现了许多顺利获得基因表达识别的相同亚型,并提出了新的疾病分类。
有 4 项研究基于蛋白质组亚型对胃癌 (GC) 进行分子分类,所有研究均针对中国人群(表 III)。Ge等根据肿瘤和正常组织之间基因产物的显著差异表达,将北京肿瘤医院 84 例弥漫型胃癌 (GC) (DGC) 患者分为 PX1-3 亚型。PX1 和 PX2 亚型表现出整个细胞周期的失调,PX2 亚型还表现出 EMT 促进。PX3 亚型富含免疫相关蛋白和药物靶点蛋白,例如 TMEM173 (STING)、CD276、CD40、FCGR1A、ARG1、SIRPA、NT5E 和 IDO1。PI3K -AKT、CXCR4 和粘着斑通路的 DNA 突变在 PX3 亚型中富集。晚期胃癌的预后分析中,PX1型胃癌患者预后最好,PX3型胃癌患者预后最差,这可能与免疫调节蛋白的异常富集有关。随后,本组织进行了磷酸化蛋白的蛋白质组学分析,将83例DGC患者分为Ph1-3亚型。Ph1亚型预后最好,富含TILs和基质细胞。已证实肿瘤内和基质TIL水平升高与各种癌症的预后改善相关 。Ph1亚型还表现出rRNA加工和RNA聚合酶II启动子活性上调。Ph2亚型主要表现为DNA代谢和修复过程上调,伴随胃酸分泌等胃基本功能的丧失。 Ph3亚型表现为染色体分离上调,细胞间相互作用和通讯丧失。此外,与之前的蛋白质组学亚型相比,Ph1亚组包含一些被分配到PX2和PX3组的患者,但这些患者的总生存期(OS)优于原来的PX2和PX3组,这表明基于磷酸化蛋白质组学数据的亚型分析可能更准确。
表三:基于蛋白质组聚类研究的胃癌亚型特征。
排序类型(基础) | 组名(N) | 生存 | 临床/免疫 | 分子发现 | (参考文献) |
---|---|---|---|---|---|
蛋白质组(DEP) | PX1(16) | 好的 | 富含细胞周期相关蛋白 | ( 34 ) | |
PX2(34) | 富含细胞周期相关和 EMT 过程蛋白 | ||||
PX3 (34) | 不好 | 富含免疫反应蛋白 CXCR4、PI3K-AKT 和粘着斑通路突变 TMEM173 (STING)、ARG1、NT5E、CD40、IDO1、SIRPA、CD276 和 FCGR1A 表达较高 | |||
磷酸化蛋白质组(差异表达的磷酸化位点) | Ph1(22) | 好的 | 较年轻(<50 岁);早期(II 期)肿瘤内 TIL 和间充质细胞含量较高 | 上调rRNA加工和RNA聚合酶II启动子活性 | ( 35 ) |
Ph2 (33) | 年龄较大(>50 岁);晚期(III-IV 期) | DNA代谢过程和DNA修复上调,同时失去胃的基本功能,包括胃酸分泌 | |||
Ph3 (28) | 年龄较大(>50 岁);晚期(III-IV 期) | 染色体分离上调,细胞间相互作用和通讯基本丧失 | |||
蛋白质组、磷酸化蛋白质组和 TF 活性 | DGC (83) | 差(ARID1A 突变) | 免疫浸润高 | 富含免疫系统、补体级联、ECM 组织和细胞迁移蛋白潜在靶点:CDK4/6 | ( 38 ) |
IGC (102) | 良好(ARID1A 突变) | 富含 DNA 损伤、ERBB 信号、代谢和 VEGF 信号通路蛋白 潜在靶点:ATM/ATR | |||
蛋白质组(差异表达的上调蛋白质) | DGC 集群 1 (23) | 好的 | 以细胞周期和 DNA 复制为特征,上调 S 期特征蛋白 | ||
DGC 集群 2 (28) | 以 ECM 组织、胶原蛋白形成和生物合成为特征 | ||||
DGC 集群 3 (28) | 多种免疫反应相关蛋白以及调节中性粒细胞脱颗粒和补体级联的蛋白质的过度表达 | ||||
IGC 第一组 (18) | 好的 | 多种免疫反应相关蛋白以及调节中性粒细胞脱颗粒和补体级联的蛋白质的过度表达 | |||
IGC 第 2 组 (49) | 以 ECM 组织、胶原形成和生物合成为特征;基质评分高 | ||||
IGC 第 3 组(25 个) | 不好 |
以细胞周期和 DNA 复制为特征, 上调 G2M 相变特征蛋白 |
|||
TF 活性(在 >50% 的患者中检测到) | DGC TF 簇 1 (40) | 好的 | 主要 TFs:MLX 和 SMARCC1;参与 RNA 剪接和 DNA 复制的 SWI/SNF 复合物 | ||
DGC TF 簇 2 (43) | 不好 | 淋巴管侵犯 (75.6) 窦 (46.7) | 主要 TFs:NFKB1、RELA 和 IRF2;NFKB 复合物参与免疫反应、CAM 翻译和细胞迁移 | ||
IGC TF 簇 1 (42) | 好的 | 早期 | 主要 TFs:NFKB2;参与 Rho 蛋白信号转导和血小板活化的 NFKB 复合物 | ||
IGC TF 簇 2 (60) | 不好 | 主要 TFs:SMARCE1 和 TFAP4;参与翻译和细胞周期进程的 SWI/SNF 复合物 | |||
磷酸化蛋白质组(在 >50% 的患者中检测到) | DGC磷酸化蛋白质组簇1(27) | 以 RNA 剪接、细胞周期、DNA 修复和 RHO GTPase 循环为特征 | |||
DGC磷酸化蛋白质组簇2(37) | 以细胞骨架组织为特征 | ||||
DGC 磷酸化蛋白质组簇 3 (16) | 以钙粘蛋白结合和细胞粘附分子结合为特征 | ||||
IGC磷酸化蛋白质组簇1(27) | 以细胞骨架组织和肌动蛋白细胞骨架组织为特征 | ||||
IGC磷酸化蛋白质组簇2(26) | 以 RNA 剪接和 DNA 修复为特征 | ||||
IGC磷酸化蛋白质组簇3(30) | 以细胞周期为特征 | ||||
蛋白质组(DEP) | S-I (40) | 不好 | 年龄较大(75%≥65);西沃特II型 | LEPR 基因突变;CSMD1 和 ANKRD36C 基因突变明显共现,IKBKB 和 PRKDC 激酶富集 | ( 37 ) |
S-II (23) | 免疫浸润低 | NCKAP1基因突变;特征蛋白:FBXO44;MUC4与CPED1基因突变明显共现;HIPK2激酶富集;蛋白激酶靶点:CSNK2A1 | |||
S-III (40) | 好的 | Siewert III型 | WIZ 中的突变;RYR2 和 TTN 中的互斥突变 FAT4 和 PRKDC 基因表现出显著的突变共现 CHEK2 和 AURKB 激酶的富集 “G2M 检查点”标志的高整合蛋白质丰度 “胰腺 β 细胞”的低整合蛋白质丰度 |
N,数量;EMT,上皮间质转化;TIL,肿瘤浸润淋巴细胞;DGC,弥漫型胃癌;IGC,肠型胃癌;TF,转录因子;DEP,差异表达蛋白;CSNK2A1,酪蛋白激酶II亚基α
Shi等报道ARID1A突变对DGC和肠型GC(IGC)的预后意义相反,DGC的预后较差,而IGC的预后较好。因此,基于多层次蛋白质组学数据比较DGC和IGC具有重要意义。Shi等基于蛋白质组学、磷酸化蛋白质组学、转录因子(TF)活性分析和肿瘤微环境中不同细胞类型的相对丰度,对196例中国DGC和IGC患者进行了分子分型(表Ⅲ)。对差异上调蛋白进行聚类分析,发现DGC簇1和IGC簇3的特点是细胞周期相关蛋白(如CDK6和CDK1/2)和DNA复制相关蛋白(如AHCTF1和ORCS3)的富集。许多免疫反应相关蛋白(如IDO1、ICAM1和CD163)以及调节中性粒细胞脱颗粒和补体级联的蛋白质(如C5、IL 16和FCER1G)在DGC簇3和IGC簇1中过表达。DGC簇1预后良好但对化疗不敏感,而IGC簇3预后不良但对化疗敏感,表明具有相似蛋白质表达谱的两组之间的临床结果存在显著差异。ATM / ATR是参与DNA错配修复的关键激酶,可能是DGC治疗的潜在靶点。IGC的潜在靶点是CDK4 / 6。先前研究表明,CDK4 / 6抑制剂不仅能诱导肿瘤细胞周期停滞,还能增强抗肿瘤免疫。基于TF活性的亚型证明了TFs SMARCC1和NFKB1在DGC和IGC中的重要性。接受辅助化疗的 IGC 中 SMARCC1 活性高或 DGC 中 NFKB1 活性低的患者预后良好。据报道,NFKB 复合物在免疫反应、细胞增殖/死亡和炎症以及其他功能中起着至关重要的作用。相反,SWI/SNF 复合物与 IGC TF 簇 2 中的翻译和细胞周期进程有关,而与 DGC TF 簇 1 中的 RNA 剪接和 DNA 复制有关。磷酸化蛋白质组亚型与蛋白质组亚型之间存在相关性。根据肿瘤微环境中不同细胞类型相对丰度的亚型,DGC 和 IGC 之间的预后差异在富含基质成分的免疫簇 3 中发生逆转。
食管胃连接处腺癌 (AEG) 的发病率逐年增加,且预后较差。Li等根据蛋白质组聚类分析对 103 例 AEG 肿瘤样本进行了分类。Siewert II 型患者中 SI 亚型更丰富,而 Siewert III 型患者中 S-III 亚型更常见。S-III 亚组预后最好,其次是 S-II 亚组,SI 亚组预后最差。在 SI 亚型中发现了最常见的瘦素受体 (LEPR) 以及 CSMD1 和 ANKRD36C 基因的显著共现。LEPR 是瘦素的受体,而瘦素是一种主要由脂肪组织分泌的蛋白质激素。已发现 LEPR 基因型与多种癌症风险相关,包括食管鳞状细胞癌、乳腺癌和胃癌 (GC) 。在 S-III 亚型中发现的 RYR2 和 TTN 突变是互斥的,而 FAT4 和 PRKDC 基因表现出明显的共突变关系。RYR2 基因在类固醇代谢中起着至关重要的作用,可以降低患乳腺癌的风险。在 S-II 亚型中,发现了 MUC4 和 CPED1 基因的特定共现突变,其中 NCKAP1 突变最为常见。此外,在 SI 和 S-III 亚型中,CDK1/2 与其磷酸化底物之间存在明显相关性。此外,研究发现 CSNK2A1 与 S-II 亚型中 Occludin S408 的磷酸化显著相关,CSNK2A1 可能是 S-II 亚型的靶点。此外,已证明 CSNK2A1 顺利获得磷酸化各种蛋白质(包括 SIRT)参与肿瘤发生。Li等发现并证实 S-II 亚型的特征蛋白 FBXO44 可在体内外促进肿瘤进展和转移。最近的研究表明 FBXO44 是人类癌症中 DNA 复制偶联重复序列的关键抑制剂。
6. DNA甲基化、代谢组学和多组学分类
自1925年在细菌中发现5-甲基胞嘧啶以来,DNA甲基化研究逐渐取得进展,DNA甲基化分析作为一种新兴工具,成为提高病理诊断准确性的辅助手段。2014年,Lei等根据768个癌症相关基因中1421个CpG位点的甲基化状态,将患者分为低甲基化(L)和高甲基化(H)亚组,女性患者高甲基化与GC的MSI相关,H组高甲基化的CpG位点更多位于CpG岛,并以Polycomb占据为特征。
代谢组学涉及检查生物体液、细胞和组织中存在的代谢物,并广泛用于识别生物标志物。Wang等人对 362 例胃癌 (GC) 患者进行了空间代谢组学研究,并确定了三种肿瘤 (T1-3) 和三种基质 (S1-3) 特异性亚型,它们具有不同的组织代谢模式。肿瘤特异性 T1 亚型与 CD3、CD8、FOXP3、MIB1 和 HER2 表达呈正相关,而与 MMR 状态呈负相关。T1 亚型表现出 45 条显著上调的代谢途径,包括 13 条与碳水化合物代谢相关和 10 条与氨基酸代谢相关。值得注意的是,核苷酸代谢以及抗坏血酸和柠檬酸代谢仅在 T1 中上调。在最近的一项关于银屑病的研究中,抗坏血酸和柠檬酸代谢的上调被证明可以增强 Treg 的免疫抑制。相反,肿瘤特异性亚型 T2 表现出 HER2、MIB1、CD3 和 FOXP3 下调,但 MMR 状态率很高。此外,还发现了 17 条显著上调的代谢途径,其中 7 条与碳水化合物代谢相关,4 条与氨基酸代谢相关。此外,这种亚型的预后不良。肿瘤特异性亚型 T3 被证明与生物素代谢和细胞质 DNA 传感途径有关。cGAS-STING 通路被确定为先天免疫和病毒防御中的重要 DNA 传感机制。cGAS-STING 信号通路还在促进肿瘤转移中发挥作用,并且该通路的慢性激活可能会反而诱导免疫抑制性肿瘤微环境。 T1 和 S3、T2 和 S2 以及 T3 和 S1 之间观察到亚型相似性。
整合的单细胞基因组学、表观基因组学、转录组学、蛋白质组学和/或代谢组学分析正在重塑我们对健康和疾病中细胞生物学的理解。人们已经对各种癌症进行了基于多组学数据的分子分类。Hu等人根据与预后相关的 mRNA、长非编码 RNA、miRNA 和 DNA 甲基化 CpG 位点的数据,将胃癌 (GC) 样本分为 CS1 和 CS2 亚型。在预后良好的 CS1 亚型中富集的主要通路参与激活细胞外相关生物过程,包括 EMT、细胞粘附组织、对生长因子的反应和细胞基质粘附途径。促进 EMT 的 SMOC2 在 CS1 亚型中显着上调。 CS2亚型预后不良,主要富集于与细胞周期相关的通路,包括G1/S特异性转录、G2M检查点、E2F靶点、DNA复制和修复生物过程。CS2亚组患者表现出激活的程序性死亡-1 (PD-1)信号,这与CS2患者中发现的大多数EBV和MSI亚型相关。
Mun等对 80 例早发性胃癌(EOGC)的配对肿瘤和癌旁正常组织进行了蛋白质组学分析,将其分为 4 种亚型(亚型 1~4)。每种亚型都表现出不同的基因和蛋白质特征。亚型 1 主要参与与细胞增殖相关的过程;亚型 2 主要与免疫反应过程有关;亚型 3 主要参与代谢相关的过程;亚型 4 主要参与侵袭相关的过程。值得注意的是,预后更好的亚型 2 显示 CXCR5 及其下游 G 蛋白(GNAI3、GNB3-5 和 GNG4)的突变可顺利获得与这些途径中的磷酸化蛋白(吞噬体中的 NCF2/4 和 CYBA/B,以及 T 细胞信号转导中的 CD8A、CD247、LCK 和 PLCG)相互作用来调节抗原呈递细胞的吞噬体活性和 T 细胞的 TCR 信号转导。相反,预后较差的亚型 4 表明,主要由 RHOA 和 RAC1 信号调节的肌动蛋白细胞骨架的活性可能受到其上游通路中两个基因 PLK4 和 NEK3 突变的影响,顺利获得与参与肌动蛋白细胞骨架调节的磷酸化蛋白质(RHOA 或 RAC1 信号中的 MSN、PPP1R12B/C、MYLK、ACTN4、VCL、PXN、PAK4 和 ARHGEF7)的关联。
Li等使用多元 Cox 回归模型从 mRNA、miRNA 和 DNA 甲基化数据集中识别关键特征,将患者分为三种亚型。亚型 1 和 3 的肿瘤主要位于胃窦,而亚型 2 的肿瘤主要位于贲门。亚型 1(ARID1A +型)的特征包括高 ARID1A 和 PIK3CA 突变,这与良好的预后相关,主要对应于之前报道的 EBV、MSI 和 EP 亚型。ARID1A 在多个调控过程中起关键作用,包括 PI3K/AKT/mTOR 通路的调节、类固醇受体的调控、DNA 损伤检查点以及 p53 和 KRAS 靶点的调控,对致癌或抑癌基因表达的调控有重要意义。 2 型肿瘤(TP53 +型)具有高度复发性的 TP53 突变,与预后不良相关,并且主要对应于之前报道的 CIN 和 EP 亚型(83%)。3 型肿瘤(CDH1 +型)具有较高的 CDH1 和载脂蛋白 (APO) A1 突变,并且与预后不良相关;这种类型主要对应于之前报道的 GS 和 MP 亚型(72%)。CDH1 是遗传性弥漫性胃癌 (GC) 综合征的基础 。APO A1 是血浆高密度脂蛋白中的主要载脂蛋白,对多种疾病有治疗潜力。详细信息见表IV。
表 IV.基于 DNA 甲基化/代谢组学/多组学聚类研究的胃癌亚型特征。
排序类型(基础) | 组名(N) | 生存 | TCGA | 临床/免疫 | 分子发现 | (参考文献) |
---|---|---|---|---|---|---|
DNA甲基化分析(肿瘤特异性CpG甲基化位点) |
L/低甲基化 (17) H/高甲基化 (43) |
女性(36%) | 高甲基化的 CpG 位点更常位于 CpG 岛,并标记为多梳占据 SEZ6L、FLT4 和 ALK CpG 位点,差异最大 | (3) | ||
空间代谢组学(肿瘤/基质区域中的差异代谢产物) | T1/HER2+MIB+CD3+(161)/S3/HER2+MIB+CD3+FOXP3+(164) | 好的 | 早期病理 UICC 分期 高 TIL | 与HER2、MIB1、DEFA-1、CD3、CD8、FOXP3呈正相关,与MMR、pEGFR呈负相关;核苷酸代谢丰富;核苷酸代谢、抗坏血酸和醛糖酸代谢上调 | ( 39 ) | |
T2/HER2+ MIB+CD3+ (55)/S2/HER2-MIB-CD3− (50) | 不好 | 晚期病理 UICC 分期 低 TIL | 与 HER2、MIB1、CD3、FOXP3 呈负相关,但与 MMR 呈正相关 | |||
T3/pEGFR+ (131)/S1/FOXP3− (125) | 与 pEGFR 呈正相关,与生物素代谢和细胞质 DNA 传感途径有关 | |||||
转录组、DNA甲基化(OS相关mRNA、LncRNA、miRNA、DNA甲基化CpG位点和突变基因) | CS1(131) | 不好 | 宫颈上皮内瘤变 (71.5) | 白人患者;年轻 | 富含细胞外相关生物过程的激活,包括 EMT、细胞粘附组织、细胞成分形态发生、对生长因子的反应和细胞基质粘附途径高 SMOC2 表达 | ( 28 ) |
CS2(112) | 好的 | EB病毒;MSI | 富含细胞周期,包括 G2M 检查点、细胞周期、E2F 靶点、G1/S 特异性转录、DNA 复制和修复生物过程高 TMB;高免疫激活特征评分 TTN、MUC16 和 ARID1A 突变 | |||
蛋白质组、基因组(mRNA) | 亚型1 | 细胞增殖相关过程:细胞周期和 DNA 复制、RNA 加工、翻译和蛋白质降解 | ( 33 ) | |||
亚型2 | 好的 | EB病毒;MSI | 免疫反应相关过程:抗原呈递、BCR/TNF/Toll 样受体信号传导、TCR 信号传导和吞噬体;吞噬作用和抗原呈递;TCR 信号传导 | |||
亚型 3 | 代谢相关过程:氧化磷酸化、脂肪酸β-氧化、柠檬酸循环 | |||||
亚型4 | 不好 | GS | 侵袭相关过程:肌动蛋白细胞骨架、MAPK、PI3K-AKT、WNT、RHOA 和钙粘蛋白信号传导;RHOA | |||
基因组、转录组、DNA甲基化(顺利获得多元Cox回归模型筛选出的mRNA、microRNA、DNA甲基化数据的重要特征) | 亚型 1/ARID1A+ 型 (151) | 好的 | EB病毒;MSI |
ARID1A 和 PIK3CA 突变 宇宙特征:SBS6 GSVA 基因集:KRAS_SIGNALING_DN、CDC73_TARGET_GENES、STK33_SKM_DN 潜水基因:ORC1、EZH2、CDC7、ASF1B、CENPU、CDCA7、MAPK4 和 DUSP26 |
( 25 ) | |
亚型2/TP53+型 (94) | 宫颈上皮内瘤变 | TP53 突变;宇宙特征:SBS17b GSVA 基因集:ANDROGEN_RESPONSE、MYCMAX_ 03、STK33_SKM_UP 潜水基因:DKK1、IGFBP1、MATN3 | ||||
亚型3/CDH1 +型(78) | GS | CDH1 和 APOA1 突变;宇宙特征:SBS1 GSVA 基因集:TGF_BETA_SIGNALING、AHRARNT_01、CAHOY_ASTROGLIAL 潜水员基因:APOA1 |
N,数量;TCGA,癌症基因组图谱;MMR,错配修复;HER2,表皮生长因子受体 2;p-EGFR,磷酸化表皮生长因子受体;MIB1,E3 泛素蛋白连接酶;CD3,分化簇 3;CD8,分化簇 8;FOXP3,叉头框 P3;EMT,上皮间质转化;EBV,爱泼斯坦-巴尔病毒;MSI,微卫星不稳定性;GS,基因组稳定;CIN,染色体不稳定性;TMB,肿瘤突变负担。
7.基于分子分型的个性化治疗
胃癌是消化系统最常见的恶性肿瘤之一,具有显著的异质性和复杂的分子特征 ( 122 )。从历史上看,与基于病理或形态学分类的治疗相比,针对单个基因的靶向治疗在延长生存期和改善生活质量方面显示出良好的前景。由于 Claudin 18.2 具有独特的生物学行为——几乎只在胃粘膜中表达,并在恶性转化过程中出现在肿瘤细胞表面——已成为胃癌治疗的一个有希望的靶点 ( 123 )。在多项国际多中心 II/III 期临床试验中,zolbetuximab(一种抗 claudin 18.2 单克隆抗体)与化疗联合使用时,显示出能够改善先前未接受治疗的、高 claudin 18.2 水平的胃癌患者的 OS 和无进展生存期 ( 124 - 127 )。近期的系统综述详细描述了紧密连接蛋白18.2的生物学行为及其靶向治疗的临床疗效( 123 )。然而,这些方法存在疗效有限、副作用严重的局限性。随着胃癌精准医疗时代的到来,涉及多基因聚类的个体化治疗逐渐显现优势,有效解决了胃癌高度异质性所导致的疗效不理想问题( 128 )。在27项胃癌分子亚型研究中,10项根据自身的分子亚型结果描述了合适的治疗方案(图2 )。
图 2.胃癌簇亚型的治疗格局。该图展示了 10 项簇分类研究中提到的亚型对应的有效药物治疗选择。每个亚型下方给予了与治疗和 TCGA 亚型相关的信息。图表右下角包含一个图例以供参考。使用BioRender.com创建。TCGA,癌症基因组图谱;EBV,爱泼斯坦-巴尔病毒;GS,基因组稳定;CIN,染色体不稳定性;MSI,微卫星不稳定性;IGF1,胰岛素样生长因子 1;EMT,上皮-间质转化;TIL,肿瘤浸润淋巴细胞;TS,胸苷酸合酶;DPD,二氢嘧啶脱氢酶;PTX,紫杉醇;5-FU,氟尿嘧啶;CTLA-4,细胞毒性 T 淋巴细胞相关抗原-4;PD-1,程序性死亡-1。
辅助化疗主要以氟嘧啶为主,包括 S1 单药治疗(替加氟、吉美嘧啶和奥替拉西林的组合)或卡培他滨和奥沙利铂或 S1 和多西他赛的联合治疗。辅助化疗在东亚国家已显示出良好的生存获益。Lei等报道,GC 的代谢亚型对 5-氟尿嘧啶 (5-FU) 比其他两种亚型更敏感,这可能是因为二氢嘧啶脱氢酶和胸苷酸合酶 (TS) 的表达显著降低所致。此外,另外三项研究也发现了特定分子亚型对 5-FU 的敏感性。一项前瞻性研究表明,MSI(dMMR)的GC患者可能无法从5-FU辅助化疗中获益。Li等研究了四种不同化疗方案(顺铂、卡培他滨、奥沙利铂和多柔比星)在不同GC亚型中的反应率,发现几乎所有药物的敏感性模式均一致:ImE>StE>ImD。顺铂在ImD组中有效率最高(ImD:73%;StE:46%;ImE:67%)。这可能是由于ImD组中同源重组缺陷的发生率较高,从而增加了ImD组对顺铂化疗的敏感性,这一现象在BRCA1/2阴性三阴性乳腺癌中得到了广泛的研究。顺铂在 Tao等人的 1 型簇和 Zhu等人 的 IS3 亚型中也有效。先前的一项研究表明,具有高部分等位基因丢失水平的 CIN胃癌 (GC) 患者更有可能从基于顺铂的新辅助化疗中获益。Shi等人发现 IGC 中 SMARCC1 活性升高和 DGC 中 NFKB1 活性降低的患者可能从化疗中获益。值得注意的是,NFKB1 与乳腺癌的化疗耐药性有关。SMARCC1 是转换或蔗糖不可发酵 (SWI/SNF) 复合物的核心亚基 。多项证据表明,SWI/SNF 复合物改变可作为癌症免疫疗法疗效的生物标志物。SWI/SNF 复合物的异常表达被认定为 GS胃癌 (GC) 患者的独立不良预后因素(基于 TCGA 分类)。检测 SWI/SNF 复合物的异常可能有助于识别可能受益于新治疗方法的患者。一项临床研究表明,SMARCC1 阳性患者复发后可受益于吉西他滨治疗,因为 SMARCC1 可以调节癌细胞对吉西他滨的耐药性。关于吉西他滨,Li等报道 C1 亚型比 C2 亚型更敏感。
Oh等研究表明,以 5-FU 为基础的化疗可改善 EP 亚型肿瘤患者的预后,但该化疗方案对 MP 亚型肿瘤患者无益。MP 亚型胃癌 (GC) 细胞对 IGF1/IGF1R 通路抑制剂(林西替尼)更敏感。Lei等发现间充质亚型细胞系对靶向抑制磷酸肌醇 3-激酶 (PI3K)-AKT-mTOR 通路 (PAM) 特别敏感。先前的研究表明,PAM 通路的过度激活顺利获得显著影响细胞迁移来促进 EMT 和转移。虽然该通路的一些抑制剂已经取得美国食品药品监督管理局的批准,但耐药性和毒性问题仍然存在,并且仍然需要敏感性标志物。
此外,对于 HER2 (也称为 ERBB2) 过表达或扩增的患者,应将曲妥珠单抗添加到一线细胞毒性化疗中。免疫疗法已被证明是对各种癌症的有效治疗方法。PD-1 和 CTLA-4 属于免疫球蛋白相关受体家族,在调节 T 细胞免疫反应中发挥不同作用。富含免疫细胞的亚型比其他亚型更有可能从免疫疗法中获益,例如 Li等人的 ImE 亚型、Zhu等人的糖酵解亚型和 Zhu等人的 IS3 亚型。MSI 和 EBV 亚型(基于 TCGA 分类)已被基本证实对免疫疗法敏感。多项研究发现,MSI 亚型胃癌 (GC) 可能无法从化疗中获益,可能是因为 TS 水平升高。MSI 亚型胃癌 (GC) 患者由于 PD-L1 表达升高,对免疫疗法的反应性增强。PAM 通路突变率高的 MSI 亚型胃癌 (GC) 患者通常表现出较低的 TIL 数量和对免疫检查点抑制剂的原发性耐药性,这表明免疫疗法可作为晚期 MSI-H胃癌 (GC) 患者的分层方法。同样,EBV 阳性胃癌 (GC) 也可能对免疫检查点疗法有反应,但其疗效有待验证。高 CTLA-4 水平和较低的 TIL 可能影响抗 PD-1 单克隆抗体对 EBV胃癌 (GC) 患者的有效性。 Ge等报道称,DGC的PX3亚型IDO1和ARG1表达较高,可能受益于IDO1和ARG1抑制剂。多种IDO1和ARG1抑制剂已在临床试验中得到评估。
8. 如何更好地从胃癌基因检测中获益:万象城AWC(中国)基因的建议
胃癌是一种复杂的消化系统恶性肿瘤,具有高度异质性,在流行病学、组织学和分子生物学方面具有独特的差异。基于聚类的亚型在胃癌研究中具有重要价值。与传统的分子分类方法不同,聚类分类方法可以将胃癌细分为具有独特分子特征、肿瘤生物学特性和临床表现的亚组。这种方法为个性化治疗、优化临床试验设计和改善患者管理奠定了基础,从而有助于医学进步。
免疫组织化学、原位杂交或逆转录定量聚合酶链式反应分析可评估蛋白质和mRNA的表达,可作为临床实践中对胃癌进行分层的有效且经济有效的工具。然而,在临床应用中,选择合适的生物标志物或基因组、采用标准化的实验程序以及整合临床数据进行综合分析对于确保结果的可靠性和可重复性至关重要。
虽然基于簇的胃癌亚型分析为临床诊治给予了重要信息,但其仍存在局限性:i)现在研究成果多来自基础研究的生物信息学分析,与传统病理分型或单基因分型不同,尚未广泛应用于临床,这可能是下一步胃癌基因组亚型研究的重点;ii)现在的胃癌基因组亚型分析系统虽然多样,但尚未在大样本(n>1,000)中得到验证,需要同时在大样本中进行比较,以探索最具适应性的基因组亚型才能精准应用;iii)随着胃癌的开展,分子变化呈动态变化,因此寻找稳定的分子以建立一致的分类系统至关重要;iv)胃癌常同时表现出肿瘤间和肿瘤内的异质性,需要进一步探索空间基因组学、单细胞技术和其他新技术在胃癌簇分类中的作用。
总而言之,胃癌不应被视为单一疾病。基于聚类的分子分类有助于胃癌研究,使我们能够更深入地分析不同亚型胃癌的生物学特性,为个性化治疗和精准医疗奠定基础。此外,利用亚型聚类的新信息将有助于设计更精准、更有针对性的临床试验,从而提高相关研究的有效性和可信度。这种方法有望加速新治疗方法的发现,为胃癌患者给予更有效的治疗选择,有助于医学研究朝着更合理、更个体化的方向开展。
9:不知如何选择胃癌基因检测?
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(责任编辑:万象城AWC(中国)基因)