分子診斷技術在結直腸癌個體化診療中的作用

帕爾哈提·阿布都熱衣木，穆拉迪力·阿瓦克

（新疆醫科大學第六附屬醫院普外科 新疆 烏魯木齊 830002）

結直腸癌是一種常見的惡性腫瘤，其中直腸及直腸與乙狀結腸交界處結直腸癌發病率約為60%，一般從40 歲開始發病率上升，到60 ～75 歲之間達到高峰，男性發病率為女性的兩倍[1]，被公認為世界上最常見的惡性腫瘤，在惡性腫瘤中死亡原因中排第4 位。新研發出的分子診斷技術較長時間以來已經在結直腸癌的早期診斷、分子生物學上的分型、惡性腫瘤組織的生物學行為、病情轉歸的預測、藥物的選擇和藥物治療效果的監測等方面廣泛應用并得到了較成熟的經驗，但這種分子診斷技術對于結直腸癌個體化診治方面的應用相關的研究仍要求深入探索。

1.結直腸癌的分子分型

目前相關研究顯示，結直腸癌患者中基因型為染色體不穩定型（chromosomal instability，CIN）占70%，這是患者染體內色體的異常聚集和患者體內跟腫瘤有關的抑癌基因位點雜合性缺失的原因，并存在原癌基因的突變，這種類型的結直腸癌好發于遠端結腸；約15%結直腸癌患者因DNA 錯配修復基因（DNA mismatch repair genes，DNA MMR）缺失而表現為微衛星不穩定型（microsatellite instability，MSI），常發生部位為近端結腸；另外15%～20%的患者基因型通常與鋸齒狀癌前病變和MSI 通路相互有關系，常表現為CpG 島表型甲基化（CpG island methylation phenotype，CIMP）型，發生部位為近端結腸。1997年在美國第一次推薦根據MSI 表達狀態來將結直腸癌分為MSI-L型、MSI-H 型和MSS 型；此外，根據CIMP 不同的狀態可以把結直腸癌分為CIMP-H 型、CIMP-L 型和CIMP-0 型。與此同時，在以上分類基礎上可根據MSI、CIMP 和CIN 狀態，我們把結直腸癌分為MSI 型、CIMP-only 型、CIMP+CIN 型、CIN-only 型和三陰型。

目前已經發現了多種跟結直腸癌有關的基因，其中能夠對結直腸癌患者的個體化治療起指導作用的基因有KRAS（v-Ki-ras2鼠Kirsten 肉瘤病毒致癌基因同源物）、BRAF（鼠類肉瘤濾過性毒菌致癌同源體B1 基因）、PIK3CA（磷酸肌醇-3-激酶催化亞基α 基因）、HER2（人表皮生長因子受體2）[2]和APC（結腸腺瘤性息肉病基因）[3]。

2.分子標志物在結直腸癌中的應用

2.1 循環腫瘤DNA（Circulating tumor DNA，ctDNA）

ctDNA 是指一種存在于血液、腦脊液和滑膜液等細胞外環境的脫氧核糖核酸。檢測患者體內取得少量樣本中的ctDNA 突變，有助于識別復發風險高的患者，這既為動態觀察化療反應提供指南，又為少數結直腸癌患者制定個體化治療方案提供指南。最近出現的新技術不僅對ctDNA 中已知突變的監測有幫助，還可以通過動態監測結直腸癌治療過程中發生的變化來發現結直腸癌治療中出現的新耐藥機制；研究發現罹患結腸腫瘤的人體中ctDNA 的含量顯著高于未患有結直腸癌的健康人體中血液循環腫瘤基因，這提示可以把血清中ctDNA 含量檢測出來，并把檢測結果當做發現早期結直腸癌患者的篩選指標。

2.2 循環游離細胞DNA（Circulating cell-free DNA，cfDNA）

cfDNA 是循環血中游離于細胞外的部分降解而產生的機體內源性脫氧核糖核酸；在惡性腫瘤患者的體內，ctDNA 是來自cfDNA 一部分的分子標記物，而在外周血中壞死或程序性死亡（凋亡）的非腫瘤細胞也在外周血中釋放cfDNA。研究結果顯示，腫瘤患者體內外周血ctDNA 含量高，并且腫瘤患者體內ctDNA 跟腫瘤細胞或腫瘤組織的生物學特點相同，這表明腫瘤患者體內的大多數cfDNA 由腫瘤細胞釋放而來[4]。Frattini 等[5]動態監測結腸腫瘤患者的cfDNA 的含量顯示已經接受手術治療的結腸腫瘤患者體內的cfDNA 含量大幅度下降，而病情惡化的患者體內的cfDNA 含量是非常高的，可用cfDNA 來進行動態觀察人體內腫瘤的遺傳信息的表達和變化、估計病情轉歸，評定對結腸腫瘤的生長抑制或打擊效果。

2.3 循環腫瘤細胞（Circulating tumor cells，CTC）

CTC 是腫瘤患者的外周血中存在的具有完整細胞結構的腫瘤細胞。結直腸癌的診斷過程常涉及到與CTC 相關的一些標記物，目前最常并具有特征的標記物有EpCAM、CKl8、19、20 及CEA[6]；目前，檢查出的CTC 在臨床實踐中的應用主要包括對可疑患者進行診斷、結直腸腫瘤患者病情控制情況的評估兩個方面。

2.4 微小RNA（microRNA，miRNA）

是一類非編碼單鏈RNA 分子，作為一種跟遺傳相關的重要分子，經常參加基因表達的調控，從而成為一種跟致病密切相關的遺傳物質。miRNA 能阻斷遺傳信息的翻譯或加速目標mRNA 的降解，從而精細地調節生長發育、信號轉導、免疫調節、細胞死亡、細胞凋亡、細胞周期、細胞增殖和腫瘤的出現等生物學過程[7]。李雪等[8]從結直腸腫瘤組織中提取miRNA452-5P，發現這種非編碼的單鏈RNA 分子基因表達水平明顯降低，而miRNA215-5p 基因表達水平明顯上升，且2-miRNAs panel 對結直腸癌有較高的診斷價值，能夠當做結直腸癌診斷價值的潛在的分子標志物和治療靶點。王勝等[9]發現 miR-1183 的基因表達水平在結直腸腫瘤組織中最高。結直腸癌患者血清中miR-200a 和miR-190 的表達水平均下降，可當作早期診斷結直腸癌和預測手術治療后復發的標志物，兩者聯合檢測時效果更佳。

3.結直腸癌相關信號通路和靶向藥物的作用

3.1 表皮生長因子受體（EGFR）通路

EGFR 是跨膜受體，十種不同的配體可以選擇性地結合每個受體，配體與單鏈EGFR 結合后，受體形成二聚體，通過酪氨酸激酶活性激活受體自磷酸化，從而在細胞內發出信號，而自磷酸化觸發一系列細胞內途徑，可能導致癌細胞增殖、阻斷凋亡、活化、向周圍侵犯和轉移，并刺激新的腫瘤血管形成。結直腸癌患者攜帶的原癌基因KRAS的突變能直接激活下游的MAPK信號通道，從而引起抗EGFR 單克隆抗體無效，甚至會出現攜帶KRAS 基因突變的患者因使用抗EGFR 單克隆抗體（EGFRmAb）治療而受傷害。

3.2 磷脂酰肌醇3-激酶/蛋白激酶B（PI3K/AKT）信號通路

PI3K/AKT 信號通路通過介導EGFR 進一步促進腫瘤細胞的生長，外顯子9 和外顯子20 均發生突變的結直腸癌患者約為15%，外顯子20 突變的同時外顯子9 表現為野生型的結直腸癌患者與抗EGFR 單克隆抗體耐藥相關。結直腸癌患者體內磷脂酰肌醇-3-激酶催化亞單位α 基因（PIK3CA）的突變導致磷脂酰肌醇3-激酶（PIK3）的激活，進一步增加環氧化酶2（COX2）的活性和促進前列腺素E2（PGE2）的合成而阻礙結直腸癌細胞的凋亡。

3.3 血管內皮生長因子（VEGF）

VEGF 是一種作用很強的血管生成刺激因子，即能加快腫瘤血管生成又能使血管通透性增強，與腫瘤生長及轉移密切相關。貝伐單抗作用于VEGF 通路，能顯著的抑制腫瘤血管生成，進一步阻止腫瘤細胞經血液轉移到遠處的組織器官上形成轉移瘤，抑制腫瘤細胞向周圍侵襲，因此，貝伐單抗目前臨床上作為一線靶向藥物。

4.展望

目前，隨著治療模式的逐漸成熟，能有效治療多數結直腸癌患者，但對每一位結直腸癌患者，降低治療成本而得到最優化的治療效果、最大限度降低藥物不良反應、對腫瘤轉歸良好的判斷，需要對每一位結直腸癌患者個體進行具體分析。為達到延長患者壽命、提高生存質量的目的，檢測分子標記物來分析化療藥物在腫瘤細胞中代謝機制是重要的一步，但是依靠目前的醫學檢測條件仍無法找到結直腸癌分子生物學分型的標準，現有分型方法仍不完整，存在許多缺陷，僅根據腫瘤細胞中少數的遺傳物質的檢測還不能對結直腸癌患者完整的實施個體化治療方案，多因素綜合分析會成為未來個體化治療的發展方向。