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AME肝癌时间003| 解码多灶性肝细胞肝癌:一个适时的探索

Published at: 2015年第1卷第S1期

万雪帅
关键词:

 

“肝癌时间”连载继续!北京协和医院肝外科赵海涛副教授、中科院计算技术研究所赵屹副研究员以及中国医学科学院基础医学研究所蒋澄宇教授领衔完成的重磅研究 "Identification of prognostic biomarkers in hepatitis B virus-related hepatocellular carcinoma and stratification by integrative multi-omics analysis" 发表在国际知名肝脏学杂志Journal of Hepatology上,研究团队利用多组学高通量测序技术结合临床数据,完美展现肝癌发生两个模型的精细图谱和进化路线,筛选出重要分子标记物,为肝癌治疗指南制定及术后治疗问题提供了重要科学依据。这次一起来看看美国专家György Baffy(Department of Medicine ,VA Boston Healthcare System)对该研究的点评吧!

 

Editorial

解码多灶性肝细胞肝癌:一个适时的探索

作者|György Baffy, Department of Medicine,VA Boston Healthcare System,150 S. Huntington Ave., Room 6A-46, Boston, Massachusetts.

译者|万雪帅,北京协和医院肝脏外科。

摘要:肝细胞肝癌是全球普遍的恶性肿瘤,且总体预后很差。大约75%的肝癌病例在首诊时即是多个病灶,影响了积极的手术治疗。多灶性肝癌可能来源于多中心发生(MO-HCC)或肝内转移(IM-HCC),这两种情况的临床预后极为不同。有效的将两种机制区分开来对改善多灶性肝癌的治疗至关重要。最近,缪等利用多组学的方法发现了MO-HCC中区别于IM-HCC的不同克隆的指标,并且在另一组乙肝病毒相关肝癌的队列中发现其与肿瘤生物学行为和预后有关。这一指标就是有丝分裂检查点调节子—TTK,它可以作为预测肿瘤侵袭性行为和术后早期复发的新的标记物。

关键词:肝细胞肝癌,肝内转移,多中心发生,肿瘤克隆,全基因组测序

肝细胞肝癌(HCC,下称肝癌)是全世界范围内第五位男性最常见的癌症,每年导致约50万人死亡1。大约70-90%的肝癌合并有慢性乙型肝炎病毒(HBV)或丙型肝炎病毒(HCV)感染、过量酒精摄入的毒性损伤或者主要与肥胖和糖尿病有关的代谢性肝病引起的肝硬化2。尽管对早期肝癌的治疗干预能显著延长生存证明了常规监测和积极治疗的作用,但所有各期肝癌的总体5年生存率仍然徘徊在12%左右,其长期预后仍然很差3。因此,为了改善肝癌的临床结局,临床医生会根据肝癌分期选择具体的治疗策略,如肝移植、手术切除和局部治疗等4。

手术切除是肝癌最有效的治疗手段之一,5年生存率在38-61%之间。遗憾的是,大约75%的肝癌病例在首诊时存在肝内多发病灶,这会因为存在术后残余肝脏功能不全的问题而不能施以根治手术6。即使手术能够安全施行,其高达70-80%的术后5年复发率使手术效果有限。这可能并不奇怪,因为肝硬化本身就存在很高的会发展为肝癌的风险,而残余肝脏的慢性病变也有可能进展为恶性病变。

复杂的手术策略如反复肝切除或补救性肝移植等,可能会解决肝癌术后复发的问题,但其效果仍然充满变数且难以预测7。关于这种异质性,一种可能性比较强的解释是多灶性肝癌至少有两种非常不同的发病机制(图 1)。多中心发生的肝癌(MO-HCC)表现为一种多克隆的过程,即区别于肝内存在的原发病灶或已经被切除的肝癌病灶,而从另一克隆独立地再次新发肝癌8。MO-HCC的术后复发可能会对辅助的手术或局部治疗有很好的反应,且这些措施通常只受限于残余肝脏的功能9。另一方面,来源于肿瘤细胞播散的肝癌的肝内转移(IM-HCC),具有与原发肿瘤共同的克隆起源和更强的侵袭性的生物学行为。IM-HCC似乎会在术后早期即复发,即使经过积极治疗,其预后仍十分悲观10。

因此,治疗多灶性肝癌的一个关键问题是如何将肝内转移与多中心发生的肝癌区别开来。这将给我们提供更可靠的预后的提示,并以此决定是否继续进行以根治为目的的治疗9。目前为止,鉴别IM-HCC和MO-HCC的方法绝大多数是日本肝癌研究组报道的基于组织病理学特点进行的11, 12。例如,高分化的复发肝癌更可能是新起源的(如MO-HCC),而低分化且有侵袭性行为则提示转移播散(如IM-HCC)。在慢性乙肝病毒感染的患者中,通过分析乙肝病毒DNA整合入肝细胞来明确肝癌的克隆起源可能会给复发的机制提供进一步的线索12。此外,通过频繁突变蛋白(如p53)、选择性X染色体失活模式、微卫星DNA位点杂合性缺失和基于比较基因组杂交的染色体畸变分析等可能会获得肿瘤克隆的标记物11, 13。尽管如此,这些诊断方法目前尚未成为常规临床技术来指导多灶性肝癌的治疗。

因此,目前亟需能够鉴别多灶性肝癌不同发病机制的新的分子标记物。幸运的是,系统生物学的新兴生物医学技术提供了实现这一目标的能力。下一代测序技术和强大的计算工具使得我们对癌症的认识越来越全面,并将分子和临床表型联系起来以更好地预测和优化治疗干预措施14。在近期的《Journal of Hepatology》上,缪等已经使用了这些方法来应对多灶性肝癌的难题15。他们使用全基因组和转录组测序技术回顾性的发现了肿瘤克隆的标记物,并在一组中国的乙肝病毒相关肝癌的队列中将测序数据与患者临床结局关联起来。

在他们的研究中,缪等首先选择了2例临床过程不同的行手术切除的多灶性肝癌。病人1(P1)是肝硬化合并多个病灶的低分化肝癌,术后3个月死亡。相反的是,病人2(P2)是无肝硬化的多个病灶的高分化肝癌,术后2年仍无症状生存。全基因组测序发现二者的HBV整合模式不同。在P1的所有病灶中均存在同一个HBV整合位点,而在P2中发现了两个不同的肿瘤发生克隆。通过PCR和桑格测序进行体细胞突变谱、基因组结构变异分析,进一步证实了P1和P2组织的克隆类型的差异。在以这些数据建立的系统进化树中,P1的各肿瘤的位置彼此相似,但却远离种系基线,而不同克隆的同时发生则很好地解释了P2的各个肿瘤的基因变异。基于这些发现,缪等认为P1和P2分别是IM-HCC和MO-HCC的典型病例15。

缪等随后进行了转录组分析来描述P1和P2肿瘤的蛋白编码基因。正如预期的一样,P1组织标本中的mRNA集之间的相似性比P2更加明显,进一步证明了P1肝癌的多个病灶确实是单一克隆过程的结果(如转移)。后续的P1和P2差异表达基因的功能富集映射表明了多个基因功能模块的重要的拓扑学差异。根据这个网络分析,P1所有病灶的重要改变是相似的,如参与细胞骨架重塑的基因上调;而在P1的卫星病灶中,参与细胞外基质构建的基因上调也是相似的,这与转移的特点一致。另一方面,P2肿瘤只在癌症发生标志上存在一些重叠如凋亡的负性调节,表现出不同的转录模式。

紧接着,缪等在P1和P2肿瘤组织的转录组数据中寻找明显差异表达的基因。在一组174例乙肝病毒相关单发或多发肝癌的队列中分析改变最为明显的6个基因的表达模式(HAL, SFN, KIF15, TTK, BUB1, andMCM4) 和各个临床病例特征及术后复发的关系。有趣的是,在这一队列中,TTK的表达与良好的术后预后存在强烈的负相关15。TTK基因编码一个能磷酸化丝氨酸、苏氨酸和酪氨酸残基的双重特异性激酶(也称为单极纺锤体1或Mps1激酶),在调节正常或肿瘤细胞的分裂中起关键作用16。Mps1/TTK为正常染色体分离所必需。而在癌症中,其可能对在非整倍体存在的情况下允许细胞持续增值起特殊作用17。因此,Mps1/TTK不仅是一个生物标记物,还有望成为癌症治疗靶点18。

缪等将P1和P2迥异的临床结局分别归因于二者的单克隆和多克隆的生长方式15。无论有无肝硬化存在,HBV的基因整合均会增加肝癌发生的风险。作者做出合理地假设,认为无肝硬化的P2的肝内多发结节来源于多中心发生,而P1来源于肝内转移。尽管如此,重塑的硬化的肝脏中存在的多发再生结节也可以作为肿瘤同时发生的来源19。这一观点得到了来自中国的研究证实,该研究纳入160例重复手术切除的乙肝病毒相关肝癌,将临床病理资料和基因评估结合起来区分了IM-HCC和MO-HCC9。尽管这一研究中MO-HCC组肝硬化更加严重,但其具有更长时间的无病生存期,说明IM-HCC并不一定与更加严重的肝脏基础疾病有关。事实上,乙肝病毒整合与肝硬化的复合效应提供了“区域癌化”的一个生动的例子。在“区域癌化”中,某一特定环境下可以发生多个独立的肿瘤20。

这些发现能给多灶性肝癌提供新的治疗策略吗?如果有可靠的标记物来区分MO-HCC和IM-HCC的话,他们可能会影响合并肝内多发病灶的中间阶段肝癌的治疗策略。同时,有些情况则可能会限制对复发肝癌的手术治疗。无论是否存在肝硬化,重复和大块的肝切除均使肝脏再生增加而启动原癌-癌转化,加速肝癌的复发12。而且,肝癌的复发可能同时存在多中心发生和肝内转移,这需要更好的生物标记物来指导临床治疗。

我们能将缪等的发现外推到非乙肝病毒相关的肝癌吗?有证据表明丙肝阳性的病人MO-HCC的发病率显著高于慢性乙肝病毒感染的患者9。这些发现可能说明基础致癌过程可以导致肿瘤进展加速,以及在乙肝病毒相关肝硬化中存在更高比例的IM-HCC。乙肝病毒相关肝癌中TTK mRNA水平的升高预示了侵袭性更高的生物学行为,这一发现表明TTK可能成为存在具有更高侵袭性的IM-HCC的新的标记物,并提示肝癌术后复发时间缩短。重要的是,缪等发现TTK基因表达与HBsAg阳性具有密切关系。有丝分裂检查子TTK的上调能否作为非乙肝病毒相关肝癌预测生物学行为的标记物需要进一步研究。

寻找能可靠的区分MO-HCC或IM-HCC的标记物也就是来定义肿瘤发生或者进展的生物学特征。临床试验表明这种鉴别对患病个体具有巨大的意义。缪等已经成功地迈了一大步,他们利用多组学分析和网路医学的方法来发现肝细胞中与这两种不同致癌过程有关的基因组和转录组改变15。外推功能基因富集分析获得了一个有前途的生物标记物(TTK)来帮助预测和指导多灶性肝癌的治疗。我们希望随着越来越多的系统生物学工具的应用,肝癌克隆类型的研究能够越来越精准、有效。

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http://www.dxy.cn/bbs/topic/29326018?keywords=%E5%9C%9F%E5%A3%A4%E3%80%81%E7%A7%8D%E5%AD%90%E5%90%8C%E6%97%B6%E5%AD%98%E5%9C%A8%EF%BC%9F%20%E2%80%94%E2%80%94%E5%A4%9A%E7%BB%84%E5%AD%A6%E6%B7%B1%E5%BA%A6%E6%B5%8B%E5%BA%8F%E6%8A%80%E6%9C%AF%E5%AE%8C%E7%BE%8E%E9%89%B4%E5%88%AB%E8%82%9D%E7%99%8C%E5%8F%91%E7%94%9F%E4%B8%A4%E5%A4%A7%E6%A8%A1%E5%9E%8B

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