2021年胃癌分子生物學(xué)研究現(xiàn)狀

1、2021年胃癌分子生物學(xué)研究現(xiàn)狀摘要隨著對胃癌發(fā)病分子機制的深入研究，發(fā)現(xiàn)胃癌的進展與一系列分 子水平的變化有關(guān)，包括相關(guān)基因的突變、非編碼RNA表達失調(diào)、信號 通路的調(diào)節(jié)異常、腫瘤微環(huán)境改變及胃癌干細胞分化異常等，使分子靶 向治療在抗腫瘤治療中逐漸顯示出良好的應(yīng)用。但由于胃癌具有較高的 腫瘤異質(zhì)性,導(dǎo)致其缺乏穩(wěn)定高效的治療選擇性及可靠的用來預(yù)測病人 預(yù)后和治療反應(yīng)的腫瘤標記物。目前，仍然亟需更加深入的研究胃癌分 子生物學(xué)機制，以解決胃癌腹膜轉(zhuǎn)移、耐藥等難題。胃癌在全球范圍內(nèi)仍舊是威脅人類健康的惡性腫瘤之一，在2018年 新增病例100萬例，死亡約78.3萬例（相當于全球每12例死亡中有1 例

2、死于胃癌）。男性的發(fā)病率是女性的2倍，對于男性來說，在包括伊 朗、土庫曼斯坦和吉爾吉斯斯坦等西亞國家中，胃癌的診出率和癌癥死 亡率均為最高。在東亞，尤其是我國，胃癌的發(fā)病率也呈 顯著上升趨勢1 O盡管近年來發(fā)病率和死亡率出現(xiàn)下降，并且在流行病學(xué)、病理學(xué)、分子機制以及治療選擇和策略的理解和研究方面都取得了重要進展, 但胃癌對公共衛(wèi)生的威脅程度仍然很高2 o大多數(shù)胃癌病例可能與幽門螺桿菌感染有關(guān)3-4 o在由幽門螺桿菌感染引起的慢性炎癥以及隨后的致癌過程中，各種因素（包 括細菌、宿主和壞境因素）相互作用以促進損傷修復(fù)。不斷的細胞增 殖、凋亡和對抑癌基因的某些表觀遺傳修飾，最終可能導(dǎo)致炎癥相關(guān)的腫瘤

3、 發(fā)生5。一些持續(xù)性幽門螺桿菌感染的病人出現(xiàn)胃萎縮，隨后腸上皮 化生，最終可能演變?yōu)楫愋驮錾拖侔? o實際上，Eurogast-EPIC研究結(jié)果發(fā)現(xiàn)932%的胃癌病人幽門螺桿菌感染呈陽性7 ;而在日本, >99%的胃癌病人幽門螺桿菌感染呈陽性8。此外，約10%(1.3%-20.1%)的胃癌病人表現(xiàn)為與EB病毒(EBV)相關(guān)9。這種病原體存在 于80%患有淋巴樣基質(zhì)胃癌病人的惡性細胞中，但在正常的上皮細胞中 卻沒有。多種因素促成腫瘤發(fā)生，包括EBV驅(qū)動的抑癌基因甲基化過度, 胃黏膜的炎癥改變，EBV對宿主的免疫逃避以及細胞周期途徑的改變。EBV相關(guān)胃癌具有獨特的分子 特征，例如程序性死亡

4、配體1(PD-L1 )過 表達，突顯了將EBV用作預(yù)測免疫治療療效的生物學(xué)標記物的潛力mo-12 o 一些非傳染性因素，如咸食攝入量、食用保存不良、煙熏或長期 腌制的食物、食用受 黃曲霉毒素、硝酸鹽和真菌污染的食物、惡性貧血 和吸煙等也證明與胃癌的發(fā)生有關(guān)13-14 o水果和蔬菜的低攝入增加了患胃癌的風(fēng)險15 o胃癌的基礎(chǔ)研究是胃癌臨床診療的基礎(chǔ)。本文對胃癌分子生 物學(xué)研究現(xiàn)狀作一介紹。1分型1.1 組織學(xué)分型盡管大多數(shù)胃癌都屬于胃腺癌，但其在結(jié)構(gòu)和生長、細胞分化、組織發(fā)生和分子發(fā)病機制方面呈現(xiàn)出高度異質(zhì)性。這種多樣性部分地解釋了組織病理學(xué)分類方案的多樣性。比較常見的組織 分型為Lauren分

5、型16和WH。分型17。1.2 分子分型癌癥基因組圖譜研究網(wǎng)絡(luò)已經(jīng)發(fā)表了 295個原發(fā) 性胃腺癌的全基因組圖譜結(jié)果18 o長期以來，TP53被認為 是包括 胃癌在內(nèi)的癌癥中最常見的突變基因之一 19。50%的胃癌帶有TP53 體細胞突變或沉默20 o然而，TP53變化在胃癌新療法中的作用正在 評估中，迄今為止仍未獲得令人滿意的結(jié)果。此外，胃癌中經(jīng)常發(fā)現(xiàn)啟動 子CpG島超甲基化（CIMP）。幾項獨立的研究結(jié)果報道，CIMP水平高 與胃癌不良預(yù)后相關(guān)，通常出現(xiàn)在年輕病人中，并與癌基因突變相關(guān)包 括 CTNNB1 （編碼 cateninpi z 也稱為口 -catenin ） , ERBB2 （也稱

6、為 HER2 ） , KRAS和PIK3CA 21-22 。近年來，胃癌分子表征的鑒定取得了長足的進步，遺傳分析表明，胃癌可以潛在地分為幾種分子 亞型。TCGA分析是目前最全面的基因分析，基于幾種腫瘤特征報 告了胃癌的4種基因型：EBV相關(guān)胃癌、微衛(wèi)星不穩(wěn)定型（MSI）胃癌、 基因組穩(wěn)定的胃癌和染色體不穩(wěn)定型（CIN）胃癌18。但是，臨床數(shù) 據(jù)結(jié)果大多未包括在分析中，因此不能很好地確定各種亞型的預(yù)后意義。 來自亞洲癌癥研究小組（ACRG ）的另一項研究結(jié)果確定了 4種基因型： 具有完整TP53的微衛(wèi)星穩(wěn)定型（MSS/TP53）、MSI高型' MSS并表達 上皮-間質(zhì)轉(zhuǎn)化特征型（MSS/

7、EMT）和帶 有TP53突變的MSS型（MSS /TP53-） o盡管使用了與TCGA分型不同的術(shù)語，但ACRG的分型基本 （但不完全）驗證了 TCGA的結(jié)論。與TCGA不同的是，ACRG的研究 包括更多的病人數(shù)據(jù)結(jié)果：MSI高 或與EBV相關(guān)的胃癌病人比MSS / EMT亞型病人生存期更長。復(fù)發(fā)率也可能因分子亞型而異。例如，在一 項分析中，MSS/EMT型病人的復(fù)發(fā)率高于高MSI型(63%vs.23%)，并 且更常發(fā)生腹膜轉(zhuǎn)移。這些分析可為一些治療靶點更加深入的研究作較 好的前期鋪墊好3 o由于具有顯著的治療意義，因此，針對胃癌引入了基于HER2 (也稱為ERBB2)表達狀態(tài)的分子分型。HE

8、R2是人類表皮生長因子受 體(EGFR )蛋白質(zhì)家族的成員，是一種調(diào)節(jié)細胞增殖、分化和存活的 跨膜酪氨酸激酶受體24 o 12%20%的胃腺癌呈HER2陽性(通過 基因擴增、蛋白過表達或兩者兼有)25。一些研究結(jié)果認為，胃癌 中HER2陽性狀態(tài)與預(yù)后惡化' 疾病的侵襲性增加以及生存期縮短有關(guān) 26-28 o ToGA試驗結(jié)果顯示，曲妥珠單克隆抗體聯(lián)合化療，可延長 HER2陽性晚期胃癌病人的總體生存期和無進展生存期29。因此， HER2檢測被用作晚期胃癌的常規(guī)檢測。如果免疫組織化學(xué)強度評分為 (+ + + )或(+ + ),且熒光原位雜交陽性，則胃癌定義為HER2陽性。只要在僅需的組織活

9、組織病理學(xué)檢查樣品中的5個簇集癌細胞或手術(shù)切 除標本中至少10%的癌細胞的免疫染色結(jié)果顯示基底或膜陽性，即可達 到這些評分。2 胃癌進展及轉(zhuǎn)移相關(guān)分子機制2.1 Hippo信號通路調(diào)節(jié)Hippo信號通路和該通路中的轉(zhuǎn)錄因子YAP1在調(diào)節(jié)器官生長發(fā)育中具有重要作用。其上游的激酶和調(diào)節(jié)物的 失調(diào)會導(dǎo)致癌基因的激活和腫瘤干性增強。選擇性地敲除通路中的幾個 蛋白后，基于對YAP1表達的調(diào)節(jié)30,會導(dǎo)致腫瘤形成、增生以及轉(zhuǎn) 移:31-32 o Song等33-34 的研究發(fā)現(xiàn)YAP1調(diào)節(jié)SOX9的表達并 促進EMT,賦予非腫瘤細胞和腫瘤細胞類似干細胞的特性。而且通過單 細胞測序證明在胃癌病人的腹腔積液細

10、胞中YAP1高表達，此特征賦予 腫瘤細胞更具有侵襲性的表型，有助于促進腫瘤細胞發(fā)生腹膜轉(zhuǎn)移。在 動物模型中，敲除YAP1后明顯抑制腹膜轉(zhuǎn)移的發(fā)生32。Hipp。通路 的蛋白與很多其他信號通路發(fā)生交互作用，導(dǎo)致腫瘤對化療耐藥35- 36 o2.2 Hedgehog信號通路異常Hedgehog信號對于維持胃 癌的干細胞特性和侵襲性表型至關(guān)重要37-38 。盡管所有3個Hh配體都通 過結(jié)合PTCH1激活相同的信號級聯(lián)，但是這些配體的分布表現(xiàn)出極強 的組織特異性。其中SHH和IHH在胃腸道中表達最高39-40 。在成 年胃中，Hh通路對于胃上皮細胞的分化和成熟的調(diào)節(jié)是必不可少的41 。 上皮細胞分泌的

11、Hh配體（通常在胃中為SHH）被基質(zhì)細胞上的受體識 別，從而啟動了基質(zhì)細胞中Hh信號級聯(lián)反應(yīng)并增加了下游靶基因的轉(zhuǎn) 錄。GLI3和ZIC4 （編碼轉(zhuǎn)錄因子）在微衛(wèi)星穩(wěn)定的胃癌中發(fā)生的頻率 較低（約5%）,但TCGA對478例胃癌 病人（）的 分析顯示，GLI3發(fā)生包括突變'擴增和mRNA上調(diào)的頻率較高（13% ）。 Yoon等42 發(fā)現(xiàn)在3種胃癌細胞系中CD44的富集通常伴隨舂Hh通路中關(guān)鍵分子和某些自我更新標記蛋白（SOX2、OCT4和NANOG ）水平的增加。在這些胃癌 細胞系中，用SMOshRNA或小分子抑制劑抑制 Hh可顯顯著抑制腫瘤成球和腫

12、瘤細胞的增殖。此外，盡管CD44 （ + ） 細胞對化療（5-氟尿0密唳和順鉗）高度耐藥，但這種化療抵抗可因Hh 抑制而逆轉(zhuǎn)42 o2.3 WMT/p-catenin通路突變 WNT/p-catenin通路是關(guān)鍵 的致癌 通路，其在包括胃癌43在內(nèi)的許多實體腫瘤的發(fā)生發(fā)展中起重要作 用。在相當一部分腸型和彌漫型胃癌中被檢測到CTNNB1的突變44 L但在腸型胃癌中更為常見45。除此之外，Wnt信號通路中的一些負向基因編碼調(diào)控因子（APC、RNF43、AXIN1和AXIN2 ）同樣常出現(xiàn)于胃癌中。據(jù)報道，APC基因在胃癌中突變的發(fā)生率甚至可以達到30%34 % ;在Axin 1和Axin 2中還

13、出現(xiàn)了失活 突變46 。全基因組測序還表明，泛素酶RNF43在胃癌中經(jīng)常發(fā) 生突變并隨后下調(diào)47 o在高度突變的胃癌中，33%的腫瘤帶有RNF43突變18。RNF43的失活突變也已在3種胃癌細胞系中得到證實。另外，RNF43的突變與細胞增殖 具有顯著相關(guān)性，并表現(xiàn)為更高的Ki67活性48 o2.4 TGF-p/SMAD4調(diào)節(jié)異常 在正常和癌變前細胞中,TGF- P信號傳導(dǎo)維持體內(nèi)平衡。然而.TGF-P信號傳導(dǎo)可能會因失去其配體SMAD4 而失去抗癌能力。在22%的胃癌病人中出現(xiàn)SMAD4改變。小鼠模型顯 示SMAD4雜合性導(dǎo)致了胃癌前病變和胃癌的發(fā)展49 ,而PTEN敲 除小鼠中SMAD4的缺

14、失賦予了腫瘤細胞更具有侵襲性的表型50 o 此外z食管腺癌（被認為與胃腺癌相似）中陽SP （一種TGF-p信號或 SMAD4配體）的缺失會激活Notch信號51 。2.5 NF-KB信號通路異常NF-KB系統(tǒng)是連接炎癥和胃癌的 基礎(chǔ), 是指一組轉(zhuǎn)錄因子（RelAv Re舊' c-Rels NF-KB1/p50 和 NF- KB2/p52）, 它們形成同型和異型二聚體并上調(diào)或抑制許多基因的表達52 。NF- KB驅(qū)動的基因產(chǎn)物包括細胞因子或趨化因子IL-K IL-8、 TNF、IL-6、 MCP-1,促凋亡和抗凋亡因子clAPv c-FLIPs A20、Bcl-XL ,血管生成調(diào) 節(jié)劑內(nèi)

15、皮生長因子（VEGF ），基質(zhì)全屬蛋白酶（MMP） -2,MMP-9等, 這些因子在非轉(zhuǎn)化細胞或腫瘤細胞中對多種刺激（包括生長因子、 細胞 因子、激素' 微生物和化學(xué)化合物）產(chǎn)生反應(yīng)53 ,導(dǎo)致炎癥細胞募 集和激活從而觸發(fā)腫瘤進展和轉(zhuǎn)移。2.6 細胞周期調(diào)節(jié)大部分（66% ）的胃癌具有以下細胞周期相關(guān) 基因的至少 1 種改變：RB、 CCND1、 CCNE1、 CDK2、 CDK4、 CDK6、 CDKN2A、CDKN2B、E2F1、E2F2、E2F3 和 E2F4 18 。通過對這 些基因的抑制可以調(diào)控胃癌細胞的細胞周期進程54 。2.7 非編碼RNAIncRNA的生物學(xué)作用非常多樣

16、且不同，這取決于其在亞細胞中的定位55 。IncRNA可以控制染色質(zhì)修飾、染 色體環(huán)化、DNA轉(zhuǎn)錄，編輯和穩(wěn)定mRNA并影響其翻譯，或直接與蛋 白及其他RNA種類相互作用56。在胃癌中zlncRNA-PVT1在大樣 本的胃癌組織芯片中表達上調(diào)，且應(yīng)用靶向針對PVT1的ASO處理后， 胃癌細胞的增殖和侵襲能力均受到抑制57 ,也有研究表明PVT1可 通過結(jié)合并增加STAT3 （一種已知的VEGF-A轉(zhuǎn)錄因子）的磷酸化來 誘導(dǎo)血管生成，這種不斷擴展的在血管生成中起調(diào)節(jié)功能的IncRNA 被稱為"Angio-LncRs" 58 。miRNA是短鏈的非編碼RNA （19-24 nt

17、）,由具有獨特莖壞結(jié) 構(gòu)的較長轉(zhuǎn)錄本加工而成。從功能上講，大多數(shù)miRNA與mRNA相互作 用并誘導(dǎo)其靶基因的轉(zhuǎn)錄后阻遏作用59 o近年來多種miRNA的非 常規(guī)功能被發(fā)現(xiàn)，并在胃腸道腫瘤中得到驗證60 o Song等61 的研究結(jié)果表明，miR-596和miR-3620-3p對胃癌 細胞的凋亡有促進作 用，同時，在胃癌細胞中負向調(diào)控CLDN4從而抑制胃癌細胞的增殖和轉(zhuǎn) 移。近年來，已通過高通量測序技術(shù)和生物信息學(xué)在哺乳動物細 胞中鑒定出大量circRNA。在包括胃癌在內(nèi)的許多人類疾病中，已 經(jīng)報道 了 circRNA的異常表達。已證實具有生物學(xué)功能和作用機制的與胃癌相 關(guān)的circRNA的數(shù)

18、量正在增長。CircRNA已顯示出可作為親本基因轉(zhuǎn)錄' 替代剪接和miRNA海綿的調(diào)節(jié)劑。此外，circRNA可能與蛋白質(zhì)相互作 用以調(diào)節(jié)其表達水平和活性。由于其豐度高、穩(wěn)定性高、組織和發(fā)育階 段特異性的表達模式以及在各種體液和外泌體中的廣泛分布，circRNA 具有很大的生物標記潛力62 otRNA是在各種生物體中普遍存在、表達豐富、異質(zhì)的短鏈非 編碼RNA 63。近年來，研究發(fā)現(xiàn)tRNA衍生片段（tRF）在 腫瘤發(fā)生 和發(fā)展中起關(guān)鍵作用64。但這些長度為14-36nt 63的tRF并不 是隨機tRNA降解的產(chǎn)物，而是由多個tRNA前體和成熟的tRNA經(jīng)過不 同的核糖核酸內(nèi)切酶剪切裂

19、解而產(chǎn)生66。Zhang等67的研究結(jié) 果表明,tRF-3019a在胃癌組織和細胞系中表達上調(diào)，且將tRF-3019a鑒 定為潛在的胃癌診斷標記物，并證明tRF-3019a通過靶向FBXO47調(diào)節(jié) 胃癌細胞的增殖、遷移和侵襲。3 胃癌與腫瘤微壞境3.1 腫瘤相關(guān)成纖維細胞大多數(shù)腫瘤與具有生物學(xué)活性的成纖 維細胞相關(guān)，稱為腫瘤相關(guān)成纖維細胞（CAF），這是腫瘤微環(huán)境中最突 出的組成部分，在胃癌的生長和發(fā)展中具有重要作用68-69 o CAF還代表了多種生物學(xué)介質(zhì)的活化來源，這些介質(zhì)通過 多種機制支持腫瘤生長、血管生成、 侵襲和轉(zhuǎn)移。這些介質(zhì)包括多種基 質(zhì)全屬蛋白酶（MMP-1s MMP-2、MM

20、P-3、MMP-9、MMP-13 和 MMP- 14），生長因子（例如TGF-p,VEGF）以及趨化因子和細胞因子例如 CXCL12 （ SDF-1 ）、CXCL14、CXCL16、CCL2、CCL5、IL-4 和 IL-6 等70-71 o CAF也是塑造免疫抑制腫瘤微壞境的關(guān)鍵因素。CAF產(chǎn) 生的IL-6限制樹突狀細胞的成熟，并使單核細胞重新定向向巨噬細胞分 化72 o此外，它們不僅積極參與巨噬細胞向腫瘤微壞境（TME）的 募集，而且還參與向M2型巨噬細胞的極化過程73 °CAF可以通過 分泌TGF-P和其他細胞因子抑制免疫反應(yīng),也 可通過募集效應(yīng)T細胞和 髓樣來源的抑制細胞或抑

21、制微環(huán)境中的NK細胞和T細胞活性來影響微 環(huán)境的免疫反應(yīng)74 1 o3.2 腫瘤相關(guān)巨噬細胞眾所周知,浚潤性巨噬細胞可能占腫瘤總量的50%。因此，在腫瘤微環(huán)境中發(fā)揮著非常重要的作用75。 腫瘤相關(guān)巨噬細胞（TAMs ）是非常異質(zhì)的種群，一旦被浸潤，就會分化 成特殊表型，其極化表型被描述為促炎性（M1 ）和抗炎性（M2）巨噬 細胞表型76 。目前公認的是，M2型的TAMs主要具有促進腫瘤細 胞存活、增殖和擴散的功能。有趣的是，轉(zhuǎn)錄重編程是極化的巨噬細胞 進行信號整合和發(fā)揮細胞功能的重要機制，表明巨噬細胞極化過程中細 胞蛋白質(zhì)組和轉(zhuǎn)錄組均發(fā)生了明顯變化77。此外，這些變化還觸發(fā) 一些信號通路從而增

22、強了 M2巨噬細胞的促癌作用78 o文獻79 報道，具有腹膜擴散的胃癌病人腹膜腔中的TAMs為M2表型，且其通過 激活EGFR信號傳導(dǎo)途徑促進了腫瘤細胞向腹膜擴散79 o盡管多年來TAMs對疾病預(yù)后的預(yù)測價值一直存在爭議，但 最近的報道強化一種觀念,即腫瘤基質(zhì)中TAMs的量會呈現(xiàn)出對腫 瘤大 小、分期和轉(zhuǎn)移的促進作用，這表明TAMs可能有助于病人早期 篩查' 早期診斷和預(yù)后判定80-81 o3.3 其他此外，細胞外基質(zhì)的變化，以及復(fù)雜的信號網(wǎng)絡(luò)中的不 同因子，例如外泌體,microRNA和一些失調(diào)的細胞信號傳導(dǎo)通路等，明 顯減弱了免疫應(yīng)答，并促進了腫瘤的生長和轉(zhuǎn)移82。4 胃癌干細胞與耐藥在胃癌的治療中，化療抵抗或耐藥是需要面對的一個重要問題，因為 癌細胞會形成抵消化療藥物作用的機制,導(dǎo)致克隆增多且更具侵