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结直肠癌的早期种植转移的定量依据

2019年09月11日

作者：王秦川

来源：浙江大学医学院附属邵逸夫医院肿瘤外科

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研究简介

2.webp.jpg 关于恶性肿瘤的早期播散，学界一直都存在争论，早期播散发生的时间，到底是在早期还是在晚期，Fisher教授认为，乳腺癌从发病开始，就是一个系统性疾病，癌细胞在早期就可以通过肿瘤本身血管引起全身播散性转移，因此治疗应从系统治疗着手；而Haslted教授则认为，乳腺癌的扩散是遵循时间和解剖学规律进行的，先是肿瘤细胞的局部浸润，后沿淋巴道转移，最后出现血性播散。也就是说在一定时间范围内，乳腺癌只是一种局部病变。这两种理论，你支持哪一种呢？且听这个研究娓娓道来。

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2008年发表于Cancer Cell的一个关于乳腺癌发病模型的研究，阐述了乳腺癌发病模式的猜想：即乳腺癌从正常的乳腺细胞开始，通过逐步的演进，每个阶段都有关键的基因突变驱使，通过癌前病变-原位癌-局部浸润-浸润-局部进展/远处转移的模式，完成肿瘤的进展和播散，但是现实中的发现却让这个看似完美的模型无法解释，在小鼠皮下移植瘤模型中，在肿瘤种植2周后，就在小鼠的骨髓中发现了癌细胞，这如何解释呢？

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因此，另一种理论应运而生-大爆炸理论：认为肿瘤在诞生之初就是充满了异质性，这其中，就有许多天生的坏种，非常容易发生早期播散和转移，例如在这个2015年发表在Nature Genetics的研究中，在一例早期结肠癌的患者标本中，方圆2平方厘米的标本中，表现出了极大的异质性，根据该结果模拟出的肿瘤发展模型则提出，肿瘤诞生之初，就想宇宙大爆炸一样，出现了大量的物种（亚克隆），这些“物种”在发展过程中表现出了各自的特性，最终形成了肿瘤现在的模样。

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由此，作者提出了问题：肿瘤转移性播散究竟发生于何时？解答这个问题具有以下挑战：配对的肿瘤样本难以获得，尤其是原发灶和转移灶，其次是对肿瘤系统发生过程中组织样本的获得困难。

研究设计

研究者针对以上问题，进行了精巧严谨的设计，首先，他们对23名结直肠癌患者进行了全称的追踪随访，对发展过程中的118个原发和转移病灶进行了活检，并对这些样本都进行了全基因组外显子测序(WES)，通过计算生物学、生物信息学的方法，与临床事件进行了关联分析，并得到了肿瘤的发展模型和相关的预测基因组合，最后在更大独立的人群中进行了验证，包括了2751例早期（1813例）和晚期（938例）结肠癌。最终得到了结论。

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主要研究结果

首先，研究者对23例患者的118个活检样本进行了WES测序，发现原发灶和转移灶在突变基因上具有很高的一致性，提示他们的同源性，而通过基因通路分析，发现转移灶的细胞在细胞粘附通路上显著升高，而原发灶则在代谢通路、DNA修复通路等方面显著升高，提示了转移灶和原发灶细胞的不同“志向”。

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进一步的分析则显示了分子事件和临床事件，如复发，耐药，远处转移等，具有高度的相关性，提示分子事件可能是临床事件的诱发因素，尤其在V930代号的病人，他在发生脑转移（肺转移引起）、肺转移的事件时，分子事件（进化树）也很直接的体现出了肿瘤的进化。根据肿瘤体积、时间和突变拟合出的发病模型则指出，部分肿瘤细胞在亚临床阶段，就已经发生了转移播散。

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随后的3D多维数据建模，则拟合了不同病灶的肿瘤体积、时间和突变数量，根据两种不同的模式（均衡发展、竞争发展），对原发灶和转移灶的发展进行了分析，发现转移灶中，无论何种模式，肿瘤的大小和肿瘤的突变数目成正比，而原发灶中却没有相关性。

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进一步的分析提示大部分的肿瘤播散都集中在早期，甚至有的低于10E8个细胞，小于1个芝麻粒！有的患者在临床病灶出现前的3年，就已经出现了血液中的癌细胞！而转移灶/原发灶的突变比，肿瘤细胞数目等都与肿瘤转移事件密切相关。

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在发现组的分析中，研究者对不同基因组合对早期转移的预测进行了分析，并在验证组(早期 vs 晚期)中进行了验证，发现3个高频驱动突变+1个驱动突变就可以很显著的区分早期和晚期结肠癌患者，而PTPRT基因突变则在多个组合中出现，提示STAT3基因通路在肿瘤转移中扮演重要的角色。

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由此，得到了以下的结论：

一些肿瘤是天生的坏种，早期就发生了转移播散；
原发灶和转移灶在驱动基因突变中具有高度一致性；
结直肠癌在早期就可以出现转移，肿瘤小于0.0001m3，就已经足够；
液体活检和二代测序技术可以作为高危患者的筛选工具和潜在治疗靶点的发现工具。

拓展

肿瘤细胞早期播散后发生了什么？经历了什么？与免疫微环境如何相互作用？最近发表的一篇自然通讯上的研究阐述了这个问题，巨噬细胞似乎帮了大忙。而我们的春哥在去年的蠡测上分享的文献，无独有偶，也提到了这个问题，值得深入研究探讨。

王秦川博士的解读

肿瘤播散转移是肿瘤发生发展过程中的重大事件，也是肿瘤预后不良的警钟。如何早期的发现肿瘤播散转移，是肿瘤医生和研究者致力解决的问题之一。该研究针对这个问题，做了非常细致严谨的研究，得到了很多创新性的发现。本人认为该研究具有以下优点：1. 临床资料、样本详尽而齐全，对23例发现组的患者进行了全面的追踪和随访，复发转移事件都有详细的记录，样本也有很好的保存，这是非常难能可贵的，值得我们学习，辅以严谨的分析方法和验证，能够得到让人信服的结论；2. 计算生物学严谨的分析建模，通过对几个关键变量，肿瘤细胞数目、有效突变数目、发生时间，对肿瘤转移过程进行模拟和预测，结果可信。但是也有以下不足，验证组简单的采用了早期和晚期患者进行验证，而非前瞻性的选取患者队列进行验证，这就对验证结果大打了折扣。总之，该研究立足于临床问题，立意鲜明，数据详实，分析严谨，提出了创新性的结论，但是验证不足，有待前瞻性队列的进一步验证。

解读医生--王秦川医生

•浙江大学医学院附属邵逸夫医院肿瘤外科主治医师

•浙江大学临床医学七年制专业，美国City of Hope癌症中心联合培养博士（导师：Yen Yun教授）

•美国MD Anderson癌症中心吴息凤教授处从事博士后研究

•临床方面严格按照循证原则，开展以乳腺，甲状腺，胃肠道肿瘤等常见实体瘤的手术为主的个体化精准治疗。基础研究方面主要围绕大数据、恶性肿瘤分子流行病学及肿瘤免疫学研究

•主持和参与国家自然科学基金课题3项及浙江省自然基金项目4项。已发表论文十余篇，研究成果发表于一流综合性杂志如Carcinogenesis，American Journal ofTranslational Medicine和专业一流杂志OncoImmunology等。

2019年09月15日

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丹东市人民医院 | 肿瘤内科

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2019年09月15日

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2019年09月14日

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