|
结直肠癌(CRC)是一个重大的公共健康问题。2018年癌症统计数据显示结直肠癌新发癌症和死亡人数占比非常高。2019年最新CA报告根据癌症模型估算，全美将有1762450例新发癌症，男性和女性新发癌症和死亡人数中结直肠癌均位于前三。
CRC并不是一个单一的疾病实体，而是肿瘤间和肿瘤内的一组异质性肿瘤。基于肿瘤复杂的分子组成，近年来人们一直致力于发现潜在的分子标志物，为抗癌治疗提供更重要的信息，从而发展mCRC的个性化治疗。“预测性”生物标志物识别最有可能从特定治疗中获益的患者，它们在指导治疗决策方面发挥关键作用。针对EGFR信号转导级联下游靶点（包括KRAS、NRAS、BRAF、PIK3CA基因突变和PTEN蛋白表达）进行mCRC预测生物标志物识别的研究。另一方面，“预后”生物标志物可提供肿瘤侵袭性的信息，并根据患者预期的疾病结果帮助区分患者。CRC的分子分层可以识别生物标志物，提供超出传统TNM分期系统的额外预后和预测信息。这些经过验证的生物标志物还将有助于优化疗效、降低毒性和降低治疗成本。
FIGURE 1. Ten Leading Cancer Types for the Estimated New Cancer Cases and Deaths by Sex, United States, 2019
1 RAS (KRAS 和 NRAS) 突变 RAS基因家族由KRAS、NRAS和HRAS组成。大约30%-45%的CRC患者存在KRAS突变，包括2、3和4号外显子的点突变，5%的CRC患者在与KRAS相同外显子的NRAS激活突变。这些基因编码GTP/GDP结合蛋白，在MAP激酶信号转导通路中起关键作用。
RAS突变作为抗EGFR治疗的阴性预测标志物在mCRC治疗中的作用已在多项临床试验中得到证实。在抗EGFR单克隆抗体治疗的mCRC患者中，KRAS野生型患者的表现优于KRAS突变体人群；在KRAS野生型患者中，抗EGFR单克隆抗体方案治疗的疗效优于单纯化疗。与KRAS野生型肿瘤相比，在化疗中加入抗EGFR治疗并不能改善KRAS突变人群的预后。然而，值得注意的是，在这些早期的研究中，仅检测了KRAS基因外显子2的突变。最近的数据显示，除了KRAS外显子2的突变外，KRAS外显子3和4以及NRAS外显子2、3和4的其他RAS突变也与mCRC的抗EGFR治疗耐药有关。
KRAS或NRAS中任何激活突变的存在都预示着mCRC中对EGFR治疗的耐药性。ASCP、CAP、AMP、ASCO 联合发布的CRC分子检测指南，建议扩大RAS测试，其中包括KRAS和NRAS 2号外显子的第12和13位密码子，3号外显子的第59和61位密码子，4号外显子的第117和146位密码子突变。含有这些突变的mCRC患者不会从抗EGFR治疗中获益。另外，RAS基因缺失突变并不是肿瘤对抗EGFR单克隆抗体反应最准确的预测因子，因为只有40%-50%的KRAS/NRAS野生型患者最终对这种疗法产生反应。
另外，有研究发现发现KRAS（12、13和61位密码子）或BRAF突变与野生型肿瘤相比，会降低生存率。但也有研究显示KRAS突变状态与CRC患者的预后无关。由于数据不一致，因此目前KRAS突变状态并不能可靠地作为mCRC患者独立的预后标志物。 BRAF 突变 BRAF是RAF原癌基因家族的一员，BRAF的激活点突变在CRC中约占5%-10%。这种突变导致BRAF激酶的本构激活，进而激活下游RAS/RAF/MAP激酶通路。
BRAF突变的mCRC患者数量较少，且突变发生率较低。但BRAF V600E突变的转移性结直肠癌预后差，多项独立研究一致表明BRAF V600E突变的存在与mCRC患者预后不良有关。指南建议BRAF V600E突变分析应该在所有mCRC患者中进行。但目前尚缺乏足够证据支持BRAF V600E突变作为抗EGFR抗体治疗疗效预测的分子标志物。 PIK3CA 突变 PIK3CA基因编码p110α催化亚基的PI3K蛋白,它由PI3K / PTEN / AKT信号通路组成。PIK3CA突变CRCs中发生率为10%-18%，主要发生在9和20号外显子中。PIK3CA突变后诱导AKT磷酸化，促进CRCs细胞生长，抑制细胞凋亡。
PIK3CA突变的存在可能被认为是野生型KRAS mCRC患者抗EGFR治疗的阴性预测生物标志物，这在很大程度上是由PIK3CA 20号外显子突变驱动的。然而，由于有限的临床数据，CRC生物标志物指南并未建议进行常规PIK3CA突变分析来选择临床试验之外的治疗方法。 PTEN表达缺失 PTEN是一种抑癌基因，其正常功能是抑制pi3k启动的信号通路。因此，PTEN表达的缺失导致PI3K/AKT通路的激活。经免疫组织化学(IHC)评估，20% - 40%CRC病例中存在PTEN缺失。关于PTEN在CRC中作为生物标志物的作用的现有数据是不一致的。一些研究的数据表明，低PTEN的表达与侵袭性肿瘤行为、肝转移、淋巴浸润、静脉浸润、生存差有关。另一方面，也有一些研究驳斥了PTEN对CRC预后的影响。
PTEN的表达对mCRC抗EGFR治疗的有预测价值，在一些研究中，PTEN表达的缺失与抗EGFR治疗的耐药性有关。其中最大的是Loupakis等人的回顾性研究，评估PTEN表达缺失对西妥昔单抗治疗mCRC患者临床疗效的影响。PTEN缺失患者的PFS明显短于PTEN阳性肿瘤患者(3.3个月vs 4.7个月;HR,0.49;P < 0.005)。但同时也有一些与之矛盾的报道，因此PTEN缺失并不能预测抗EGFR治疗的反应。
PTEN状态作为CRC的预后和预测生物标志物的确切作用尚不清楚。CRC生物标志物指南也不推荐为了选择治疗而对PTEN进行常规分析。
HER2 扩增 HER2(也称为ERBB2)是一种原癌基因，属于人类EGFR家族。KRAS 2号外显子野生型mCRC约5%的患者存在HER2扩增，原发肿瘤与转移灶高度一致。它还与CRC中的KRAS、NRAS和BRAF突变相互排斥。
HER2扩增已被研究作为预测mCRC中HER2靶向治疗反应的生物标志物。HERACLES的II期试验评估了曲妥珠单抗联合拉帕替尼对HER2阳性、KRAS 2号外显子(12和13位密码子)野生型耐药的mCRC患者的双重HER2抑制活性。在参与研究的27名患者中，8名患者出现了应答(ORR 30%)。此外，研究发现这些反应是持久的，中位持续时间为38周，耐受良好。这些结果表明HER2扩增在CRC中是潜在的预测生物标志物。然而，这种基因突变在结直肠肿瘤中出现率极低，其III期验证性临床试验是一个重大挑战。
2 MSI及TMB MMR蛋白的丢失导致MMR缺陷，这些肿瘤也被称为微卫星高度不稳定性(MSI-Hi)肿瘤。MSI被认为是缺陷型MMR系统的分子指纹图谱，TCGA报道，约16%的CRCs是超突变或MSI-Hi。大多数MSI-Hi CRCs（11%-13%）是由体细胞突变引起的，这些改变要么是由于MLH1基因的表观遗传沉默，要么是由于MMR基因（MLH1、MSH2、MSH6和PMS2）体细胞突变或POLE基因引起的。其余3%-5%的MSI-Hi CRC是由MMR基因的胚系突变引起的，称为遗传性非息肉病性结直肠癌(Lynch综合征)。
MSI状态已被评估为CRC的预后和预测生物标志物。MSI-Hi CRCs多位于结肠近端，分化较差，具有黏液或髓质组织学。这些肿瘤具有高度的免疫原性。目前，已知MSI-Hi肿瘤中编码序列微卫星的长度变化导致了移码突变。这些肿瘤的高突变负荷导致形成肿瘤特异性新抗原和随后的T细胞浸润，这表明存在一个强大的抗肿瘤免疫反应。这说明MSI-Hi与早期结肠癌患者良好预后相关。目前建议在CRC患者中检查MMR状态以进行预后分层。
MSI状态在早期和晚期CRC均有预测价值。MSI-Hi的存在已被证明是早期结肠癌5-FU辅助化疗疗效较差的预测因素，II期MSI-Hi结肠癌应避免使用5-FU。在晚期CRC患者中，临床试验的数据表明，MSI-Hi状态是PD-1免疫检查点疗法对肿瘤持久反应的积极预测。一项II期研究评估了抗PD -1药物pembrolizumab在耐药mCRC患者(无论有无MMR缺乏)中的临床疗效，发现MSI-Hi CRC对pembrolizumab有较好的应答。MSI-Hi CRC中pembrolizumab的III期研究(KEYNOTE-177, NCT02563002)也在进一步临床验证中。
同样，在另一项II期研究(checkmat -142)中，nivolumab单药治疗被证明在既往治疗的MSI-Hi mCRC患者中具有临床疗效(ORR, 31%;12个月PFS,50%;12个月OS, 73%)。Nivolumab联合CTLA-4抑制剂ipilimumab协同促进T细胞抗肿瘤活性，进一步改善MSI-Hi mCRC患者预后。在CheckMate-142研究的nivolumab + ipilimumab队列中，患者每3周接受nivolumab + ipilimumab 4次，随后每2周接受一次nivolumab。119例患者中，ORR为55%，中位随访13.4个月。12个月的PFS和OS分别为71%和85%。基于这些令人欣喜的结果，FDA加速批准nivolumab和ipilimumab联合应用于已经在一线化疗之外取得进展的MSI-Hi mCRC患者。
最近的证据表明，与肿瘤的MSI状态本身相比，肿瘤突变负荷高可能是免疫治疗反应的更重要和更准确的预测标志物。PD-1免疫治疗在携带POLE突变的结直肠肿瘤中显示出疗效，。这类肿瘤被归类为MSS肿瘤，其特点是微环境中存在很高的突变负荷和肿瘤浸润淋巴细胞。
基因表达复发评分分析 多基因表达特征已被开发用于早期结肠癌的生物标志物，如II期患者辅助化疗的作用尚不清楚。指导CRC预后的基因表达特征包括Oncotype DX和ColoPrint检测。Oncotype DX是一种基于12-gene RT-PCR的复发评分分析方法，被证明对II期结肠癌患者具有预后价值，独立于传统的临床病理因素。ColoPrint是一种基于18-gene微阵列的检测方法，可将II期肿瘤区分为低复发风险和高复发风险。II期结肠癌患者经ColoPrint检测确定为低危患者，DFS明显优于高危组。虽然这些复发评分分析在早期结肠癌中具有明确的预后价值，但其预测辅助化疗获益的能力尚未建立。
3 免疫学特征 Galon和他的同事是第一个证明免疫信号作为结肠癌预后标志物的重要性的人，超越了传统的TNM分期。在肿瘤核心及浸润边缘评估总T细胞(CD3+)、细胞毒性T效应细胞(CD8+)、记忆T细胞(CD45RO+)的分布情况。研究人员证明，肿瘤核心及浸润边缘CD3+ T细胞水平升高与最佳临床结果相关，且与TNM分期无关。在随后的研究中，肿瘤浸润淋巴细胞在mCRC中的预后作用也得到了证实。研究表明，转移部位的肿瘤浸润淋巴细胞密度高，对化疗的反应更强，且与较长的PFS相关。
最近，定义了一种免疫评分方法，旨在量化肿瘤内的免疫浸润。该评分系统是根据浸润边缘和肿瘤中心的CD8+细胞毒性T细胞和CD45RO+记忆细胞密度进行评分的。在一项基于国际联盟的对I期结肠癌患者组织样本的分析中，这种标准化免疫评分方法最近被证实为早期结肠癌的预后生物标志物。在700例患者的训练集中，免疫评分高的患者5年复发的风险最低。这些发现分别在636例和1345例患者组成的内外部验证组中得到独立证实。此外，免疫评分法的预后价值独立于已知的现有预后因素，包括T期、N期和MSI状态。
4 肿瘤位置 结直肠癌原发肿瘤的定位具有一定的预测价值。目前已证实左右结肠肿瘤在临床和分子特征上存在明显差异。TCGA对CRC样本进行的大基因组分析显示，右侧肿瘤与其他部位肿瘤存在明显的生物学差异，如右侧肿瘤更容易发生高甲基化和高突变。左侧肿瘤的预后优于右侧肿瘤。KRAS野生型mCRC患者，左侧原发性肿瘤患者的生存率高于右侧原发性肿瘤患者。
另研究表明右侧肿瘤患者中，贝伐珠单抗治疗与西妥昔单抗治疗相比，生存率更高。而在左侧肿瘤患者中，使用西妥昔单抗治疗OS时间长于贝伐珠单抗。因此结肠直肠癌原发肿瘤的位置也可能对抗EGFR和抗vegf治疗具有预测价值。
CDX2的表达 CDX2是一种肠特异性转录因子，是肠发育和肿瘤发生的主要调控因子。事实上，它是肠道起源腺癌的一个高度敏感和特异的标志物。已知缺乏CDX2表达的结肠癌与晚期、分化不良、血管侵犯、BRAF突变和CIMP通路有关。
CDX2作为早期结肠癌预后和预测生物标志物的作用最近得到了评估。CDX2阴性结肠癌的5年DFS低于CDX2阳性肿瘤(12.1% vs 87.9%; HR, 2.42; P=0.003)。CDX2表达的缺失被证明是结肠癌辅助化疗反应的潜在预测标志物。在II期CDX2阴性结肠癌中，接受辅助化疗的患者5年DFS比未接受辅助化疗的患者更长(91% vs 56%;P = 0.006)。但在将CDX2表达纳入常规临床实践的生物标志物之前，仍需要前瞻性随机试验进行验证。
CRC共识的分子亚型 最近定义的四种基于转录组的CRC分子亚型也显示了临床和预后相关性。例如，CMS4肿瘤在调整了临床病理特征、MSI、BRAF、KRAS突变状态后，仍与较差的OS和DFS相关。CMS1病灶多为右侧，组织病理分级高，复发后生存期较差。相反，CMS2肿瘤以左侧为主，复发后生存率较高。由于CMS亚型之间的生物学差异，预期治疗的反应也会因每个亚型而不同。未来对不同结直肠CMS亚型治疗效果进行前瞻性比较的研究将有助于确立其作为预测生物标志物指导治疗决策的作用。
miRNAs miRNAs 很短(18-22个核苷酸)，是参与基因表达转录后调控的非编码单链RNA序列。它们通过与靶向mRNA的3未编码区结合而引起翻译的降解或抑制。miRNAs被认为在结直肠肿瘤发生中发挥重要作用，目前正在评估几种候选miRNAs在CRC治疗中是否具有预测或预后作用。最近，循环外泌体miR-27a和miR-130a被证明是CRC新的诊断和预后生物标志物。
mCRC治疗的分子生物标志物的研究已然取得重大进展，但仍需要新技术和新方法的进探索与研究，为开发新型分子生物标志物提供新的思路, 为抗癌治疗提供更重要的信息，从而更好的指导mCRC的治疗
-参考资料 [1]. Gaurav Goel. Molecular characterization and biomarker identification in colorectal cancer: Toward realization of the precision medicine dream. Cancer Management and Research 2018:10 5895–5908 [2]. Sartore-Bianchi A, Trusolino L, Martino C, et al. Dual-targeted therapy with trastuzumab and lapatinib in treatment-refractory, KRAS codon 12/13 wild-type, HER2-positive metastatic colorectal cancer (HERACLES): a proof-of-concept, multicentre, open-label, phase 2 trial. Lancet Oncol. 2016;17(6):738–746. [3]. Galon J, Costes A, Sanchez-Cabo F, et al. Type, density, and location of immune cells within human colorectal tumors predict clinical outcome. Science. 2006;313(5795):1960–1964. [4]. Halama N, Michel S, Kloor M, et al. Localization and density of immune cells in the invasive margin of human colorectal cancer liver metastases are prognostic for response to chemotherapy. Cancer Res. 2011;71(17):5670–5677. [5]. Dalerba P, Sahoo D, Paik S, et al. CDX2 as a prognostic biomarker in stage II and stage III colon cancer. N Engl J Med Overseas Ed. 2016;374(3):211–222. 莲和医疗健康集团有限公司 Life Healthcare Group Limited 莲和医疗健康集团有限公司（股份代码：HKEX 00928）是一家在香港上市、专注肿瘤精准医疗领域的基因检测公司。致力于肿瘤基因检测在临床医学与生物信息数据的服务与应用，为临床医生、癌症患者、高危人群以及癌症相关领域的研究者提供科学专业的分子诊疗解决方案以及学术研究服务。自主研发的基因检测产品涵盖呼吸道肿瘤、消化道肿瘤、妇科肿瘤、泌尿肿瘤、头颈部肿瘤乃至泛肿瘤等，贯穿肿瘤诊疗中的早期筛查、辅助诊断、用药指导、预后评估、动态监测等全病程管理环节。 莲和医疗在北京、杭州、广州、天津、香港、上海、成都已设立医学检验实验室及业务分部，业务网络遍布全国22个省市地区。莲和医疗检验实验室严格按照ISO15189：2012及CAP标准建立完善的质量管理体系，并积极参加外部能力验证活动，以满分成绩通过2018年美国病理学家协会CAP- PT能力验证以及卫生部临床检验中心（NCCL）2017、2018年多次高通量测序室间质评，并在欧洲分子基因诊断质量联盟（EMQN）组织的多项考核中取得优异成绩。 凭借强大的研发实力和技术优势，莲和医疗与全国近300家三级甲等医院及肿瘤专科医院机构建立了精准医疗业务合作；支持、参与国内各大型医疗科研30余项，受到广泛关注。
|
|
|
