腫瘤監(jiān)測
對于腫瘤細(xì)胞克隆演變的監(jiān)測是如何做到減少腫瘤侵襲的呢？一個癌細(xì)胞克隆群落中的每一個突變共同組成了獨一無二的突變信息“條形碼”。無論腫瘤細(xì)胞是于原位死亡或是進入循環(huán)系統(tǒng)，它們的 DNA 都會釋放入血液成為血漿 DNA。如果循環(huán)腫瘤細(xì)胞 DNA 能夠被富集并測序，那么這些信息就可以用于腫瘤動力學(xué)的評估（圖 4）。這一方法已經(jīng)被用于骨肉瘤患者結(jié)腸或乳腺轉(zhuǎn)移腫瘤細(xì)胞的檢測。在這些案例中，循環(huán)突變 DNA 的診斷和定量檢測需要已知腫瘤樣本的測序信息。上述方法被廣泛應(yīng)用于非白血性白血?。ɡ?，檢測慢性髓性細(xì)胞樣白血病患者的 BCR-ABL 易位信息）以跟蹤治療后白血病負(fù)荷或檢查輕微后遺癥。更令人激動的進展來自于測序領(lǐng)域，對血漿 DNA 直接測序以鑒別循環(huán)腫瘤 DNA (ctDNA) 的突變信息，使得巧妙有效地利用血液樣本進行“液體活組織檢查”成為現(xiàn)實。上述方法得以臨床應(yīng)用的潛力很大，舉例來說，對于患者的某些或全部轉(zhuǎn)移性病灶的多重突變或難以觸及的轉(zhuǎn)移性細(xì)胞突變的檢查中，可以用到上述方法。有研究報道，PIK3CA 基因的突變檢測涉及到了上述方法，這種基因的突變存在于 28 至 29% 的轉(zhuǎn)移性乳腺癌患者中。血漿 DNA 中 PIK3CA 基因的突變與血液中轉(zhuǎn)移性腫瘤樣本中 PIK3CA 突變同時存在。明確哪些突變在監(jiān)測腫瘤負(fù)荷中具有足夠的敏感性和特異性，是活組織檢查 ctDNA 基因分型技術(shù)依賴的基礎(chǔ)。
圖 2 等位基因突變的下一代測序技術(shù)
血漿樣本的連續(xù)測序可用于監(jiān)測不同腫瘤灶的動力學(xué)特征，也因此可作為腫瘤灶的示蹤工具。最近的研究成果支持這一設(shè)想，研究發(fā)現(xiàn)可以通過連續(xù) ctDNA 測序監(jiān)測轉(zhuǎn)移性乳腺癌患者的 10 個伴隨突變，并且 ctDNA 的動力學(xué)特征改變也可以承載連接給予兩種不同化療方案治療后患者的突變狀況，針對不同亞克隆腫瘤灶的治療方法會引起不同的結(jié)局。
ctDNA 檢測診斷方案的有效性決定于 ctDNA 可反應(yīng)腫瘤演化的程度。日前兩項研究顯示對轉(zhuǎn)移性結(jié)直腸癌患者經(jīng) KRAS 等位基因突變檢查診斷后給予抗 EGFR 抗體藥物治療，至影像學(xué)檢查證實為疾病進展的平均時間為 21 周，最長可達(dá) 10 個月。雖然僅是初步研究，這些結(jié)果仍然顯示 ctDNA 分型有助于我們理解藥物耐藥性的產(chǎn)生，并在影像學(xué)證據(jù)出現(xiàn)以前，追蹤新生轉(zhuǎn)移性腫瘤灶，以便在腫瘤灶還較小時即進行治療干預(yù)。這一方法的靈敏度和特異性還需要在代表性患者人群和不同臨床表現(xiàn)的患者人群中加以鑒定。
治療抵抗性的出現(xiàn)
如何理解并對治療選擇壓力下腫瘤灶克隆演變作出藥理學(xué)闡釋是腫瘤學(xué)兩大挑戰(zhàn)，如何明確抵抗性產(chǎn)生的機制并發(fā)現(xiàn)抑制克隆演化的藥物是治療復(fù)發(fā)性疾病的關(guān)鍵。治療前全身性基因組測序樣本的采樣，治療完成時明確是否存在任何疾病灶的殘留，以及如何準(zhǔn)確判斷復(fù)發(fā)時間是達(dá)到上述目的的關(guān)鍵（圖 4）。每一項付諸臨床試驗的合并伊馬替尼的分子靶向治療，開始時對治療產(chǎn)生應(yīng)答的患者會逐漸出現(xiàn)抵抗性。
圖 3 克隆組成隨時間的衍化
基因組序列中隱藏著那些可驅(qū)動抵抗性產(chǎn)生的突變。這些突變經(jīng)常存在于編碼靶標(biāo)蛋白的基因中，或者存在于編碼抑制靶標(biāo)的通路蛋白的基因中。雖然它看起來僅僅為靶向治療描繪了一張慘淡的畫面，但它也和新藥研發(fā)僅僅捆綁在一起，這些新藥往往是針對舊藥抵抗性靶點而設(shè)計的，它提供了起抑制作用的旁路信息，幫助人們在藥物抵抗力這一領(lǐng)域迎難而上，在這一領(lǐng)域?qū)〉妙愃朴谌祟惷庖呷毕莶《绢I(lǐng)域那樣的進展。這一方法在睪丸癌和兒童白血病領(lǐng)域的試驗中已經(jīng)取得成功，這兩種疾病的克隆復(fù)雜性不會對化療成功產(chǎn)生障礙。對于腫瘤灶敏感性或抵抗性相關(guān)基因型的闡明，為明確藥物聯(lián)合方案在臨床前和臨床研究中有效性提供了前提和基礎(chǔ)。
臨床實踐中的突變和克隆評估
克隆演變的分層模型分析顯示，早期體細(xì)胞突變（干突變）往往在多個甚至全部克隆群落中得以延續(xù)，而后發(fā)突變往往只存在于某些克隆群落中（枝突變）。病理學(xué)相關(guān)的司機突變往往發(fā)生于早期，而更多繁雜的枝突變可作為癌癥發(fā)展里程碑的參照。常見的司機突變的典型包括慢性髓細(xì)胞樣白血病 BCR 和 ABL (BCR-ABL) 基因間的異位，胰腺癌中 KRAS 基因突變的激活，多形性惡性膠質(zhì)瘤 EGFR 的過度擴增以及胃腸道間質(zhì)瘤中 KIT 基因功能失去性突變等待。枝突變也可能扮演司機突變的角色。大多數(shù)現(xiàn)今流行的癌癥基因組診斷檢測技術(shù)（如基于高光譜圖像或桑格測序技術(shù)）是二元（存在或缺失）的且并未考慮到不同特征的腫瘤比例（突變或擴增異常）。大部分通用的突變檢測技術(shù)無力處理克隆的信息尤其易于遺漏枝突變的細(xì)節(jié)。原則上，全基因組深測序可輕松得到所有腫瘤體細(xì)胞突變以及一些克隆結(jié)構(gòu)的信息。事實上，樣本和分析的需求是限制其僅處于試驗研究范疇的瓶頸。
圖 4 血漿 DNA 可用于監(jiān)測游離腫瘤細(xì)胞 DNA
近期，克隆純系分析應(yīng)如何應(yīng)用于實踐？我們設(shè)想，在可預(yù)知的未來，臨床基因組學(xué)實驗室應(yīng)為分析細(xì)胞克隆群落突變流行率提供靶標(biāo)深測序范圍，靶標(biāo)集中于臨床可“報告”的或癌癥發(fā)展里程碑式的基因或突變。范例包括 KRAS 基因突變可作為結(jié)腸癌患者分層和抗 EGFR 抗體治療的依據(jù)，司機突變條形碼的血漿檢測用于腫瘤監(jiān)測，EGFR 突變信息用于預(yù)測厄洛替尼或吉非替尼獲益。當(dāng)前的藥物成本評估顯示，應(yīng)用靶標(biāo)富集技術(shù)，對 400 至 500 個基因（約 3 Mb 的純屬序列）展開深測序的成本可控制在數(shù)百美金范圍內(nèi)，然而在某些區(qū)域，調(diào)控障礙和患者知情允許會某些程度上增加成本。
對藥物研發(fā)和新藥臨床評價的影響
追蹤癌癥克隆演變的能力，無論是試驗中還是臨床上都可為藥物研發(fā)提供新的途徑。大部分在研藥物都是針對細(xì)胞中表達(dá)的靶標(biāo)，它們的遺傳背景特征未知或僅部分明了。研究者正致力于闡明常用于藥物開發(fā)中的細(xì)胞系的遺傳特征，但對于大部分的種系相關(guān) DNA 信息（這使得種系突變與體細(xì)胞突變難以區(qū)分）我們并不了解。同樣，大部分腫瘤亞型的常見細(xì)胞系也不足以代表腫瘤患者體細(xì)胞突變的多樣性。腫瘤的基因突變現(xiàn)象預(yù)示著這種基因可能成為潛在的靶向治療通路，而通過治療假說對患者個體進行分類以區(qū)分哪些是適應(yīng)癥患者，則是一件艱巨的工作。通過進化選擇研究的觀察，無論是對克隆基因亞型呈陽性或陰性的患者，都應(yīng)著眼于最重要的信號通路給予治療。這預(yù)示著對治療抵抗性或敏感性患者進行克隆基因亞型測序繪圖有重要的意義。
對于腫瘤的臨床分子分析還處于嬰兒期，其中一項原因可能是臨床決策相關(guān)的分子臨床信息需要多年的努力方能獲得。在一些地區(qū)，正在發(fā)展中的或已經(jīng)證實的檢測方法的成本效益比與特異性突變有關(guān)。腫瘤克隆群落研究為腫瘤藥物研發(fā)領(lǐng)域增添了濃墨重彩的一筆。生物標(biāo)志物或分層方法需要細(xì)致的檢查并合并克隆群落的監(jiān)測，功能影像學(xué)以及基因組信息學(xué)相結(jié)合將會為其發(fā)展帶來難得的契機。臨床試驗互動模式應(yīng)予重組以便活組織檢查與腫瘤學(xué)研究結(jié)合得更為密切。
編輯： 棟梁
