對(duì)肺癌而言，肺癌異質(zhì)性導(dǎo)致了藥物治療的耐藥性。近期，中山醫(yī)院臨床醫(yī)學(xué)研究院執(zhí)行院長(zhǎng)王向東教授團(tuán)隊(duì)發(fā)表的一篇文章分析了肺癌的異質(zhì)性，以及針對(duì)這些異質(zhì)性的治療策略。文章描述了基于異質(zhì)性的治療策略的分子證據(jù)和機(jī)制，并且從多角度考慮了治療策略和基因突變以及異質(zhì)性基因組的不穩(wěn)定性，討論了遺傳和體細(xì)胞基因變化的作用。同時(shí)，介紹了一些新的創(chuàng)新性治療策略。在此將內(nèi)容整理分享給大家：

遺傳異質(zhì)性作為藥物治療的一個(gè)重要影響因素，高度依賴遺傳基因的變化和組成，遺傳基因的改變?cè)诜伟┑慕M織學(xué)亞型和組織學(xué)特異性生殖導(dǎo)致的肺癌風(fēng)險(xiǎn)的易感性中起著重要的作用。癌癥的全面分子特征將有助于確定亞型特異性生物標(biāo)志物并用于早期診斷和治療。

生殖細(xì)胞的異質(zhì)性可以由細(xì)胞后代擴(kuò)增。生殖細(xì)胞突變被用來(lái)增強(qiáng)單一或聯(lián)合治療，發(fā)現(xiàn)新的早期診斷策略或是精準(zhǔn)預(yù)防癌癥。隨著生物技術(shù)的發(fā)展，與遺傳性傾向相關(guān)的腫瘤分子特征可以為新的疾病干預(yù)和發(fā)展進(jìn)行全面的風(fēng)險(xiǎn)評(píng)估和歸類(lèi)。許多癌癥的易感基因（如BRCA1和BRCA2，APC和TP53）對(duì)臨床診斷和治療來(lái)說(shuō)是極其重要的，研究人員在肺癌患者的家庭中發(fā)現(xiàn)了胚系突變的情況。

完整的癌癥分子特征，是探索癌癥的遺傳和體細(xì)胞基因的變化、“擊穿”肺癌鎧甲的關(guān)鍵。目前，缺乏對(duì)遺傳異質(zhì)性及其與突變關(guān)系的比較。當(dāng)前一個(gè)十分大的挑戰(zhàn)是找出癌癥患者的遺傳基因突變和異質(zhì)性，因?yàn)榇蠖鄶?shù)現(xiàn)實(shí)生活中的研究案例都無(wú)法接觸到家庭成員和家系。大多數(shù)遺傳基因也可能是體細(xì)胞，因?yàn)樗鼈冊(cè)诨颊呱砩喜](méi)有發(fā)生過(guò)傳代。

體細(xì)胞基因的變化和異質(zhì)性是影響藥物治療效果的重要因素。利用分子腫瘤學(xué)在分子水平上定義體細(xì)胞改變和確定疾病亞型之間特異性，篩選所有類(lèi)型的體細(xì)胞基因突變，并將數(shù)據(jù)與臨床表型、治療反應(yīng)和組織病理學(xué)結(jié)合起來(lái)是非常重要的。

雖然全面的分子特性有助于我們對(duì)遺傳和體細(xì)胞在癌癥的演變和發(fā)展的基因變化角色中進(jìn)行一個(gè)全面的理解，但更重要的是它有助于探討遺傳異質(zhì)性細(xì)胞的耐藥性和藥物治療的反應(yīng)，確定遺傳和體細(xì)胞基因相應(yīng)疾病的持續(xù)時(shí)間、階段、程度、分子亞型和臨床表型特異性的作用，對(duì)治療和預(yù)后也有十分重要的作用。遺傳和體細(xì)胞基因變化會(huì)幫助我們理解疾病的發(fā)病機(jī)制，為我們提供了疾病的新線索，發(fā)展治療和提高預(yù)防的能力，提高我們對(duì)疾病耐藥、復(fù)發(fā)及轉(zhuǎn)移癌的認(rèn)識(shí)。

遺傳和體細(xì)胞異質(zhì)性發(fā)生的重要機(jī)制之一是基因組的不穩(wěn)定性，不穩(wěn)定指的是高于正常的突變率，它對(duì)癌癥的發(fā)展有災(zāi)難性的后果。許多途徑導(dǎo)致基因組不穩(wěn)定性，包括端粒損傷、中心體擴(kuò)增、表觀遺傳修飾以及內(nèi)源性和外源性的DNA損傷。De Bruin等人的一項(xiàng)研究確定了在肺癌的演變過(guò)程中，1884個(gè)非沉默基因和76129個(gè)沉默基因的突變。其中在非小細(xì)胞肺癌內(nèi)存在26%的異質(zhì)性突變，腺癌細(xì)胞內(nèi)存在74%的異質(zhì)性突變。

基于基因組不穩(wěn)定性的新治療策略包括預(yù)防DNA損傷、增強(qiáng)DNA修復(fù)、修復(fù)DNA缺失、中心體成簇受損或抑制端粒酶活性。靶基因可以控制基因組不穩(wěn)定性的進(jìn)展，并作為一種治療途徑。許多基因已被確定為驅(qū)動(dòng)基因，臨床前研究發(fā)現(xiàn)，驅(qū)動(dòng)基因的缺失可能使癌細(xì)胞回到正常細(xì)胞或減少癌癥細(xì)胞發(fā)展為惡性腫瘤的可能。然而，人們?nèi)匀徊惶宄﨑NA修復(fù)突變基因的功能失調(diào)是如何導(dǎo)致癌癥的發(fā)生發(fā)展、器官和組織特異性以及癌細(xì)胞在患者體內(nèi)的轉(zhuǎn)移。隨著技術(shù)的進(jìn)步，基因編輯可能具有基因校正和編輯修復(fù)的能力，并被提議作為未來(lái)癌癥治療的手段。

許多基因異質(zhì)性參與并影響藥物的療效和耐藥性。我們選取了靶向分子亞基的關(guān)鍵信號(hào)調(diào)節(jié)基因PIK3CD、抑癌基因TP53和致癌驅(qū)動(dòng)基因KRAS三種不同類(lèi)別的基因，來(lái)設(shè)計(jì)相關(guān)的治療。

肺癌細(xì)胞的PIK3CA基因異質(zhì)性與藥物敏感性及耐藥性有關(guān)。PIK3CA突變，連同其他基因如TP53、LKB1、和p63的突變，在非小細(xì)胞肺癌的各個(gè)階段都能夠觀察到，并且其基因突變的數(shù)量與腫瘤的進(jìn)展，生存率和預(yù)后相關(guān)。而且，TP53 加速了PIK3CA 和 H1047R 誘導(dǎo)的肺癌發(fā)展。腫瘤抑制基因（如TP53基因、BRCA1/BRCA2、PTEN、Rb1、APC）在DNA損傷修復(fù)、突變和癌變中起著重要的作用，其中的甲基化作用與肺癌患者的臨床預(yù)后相關(guān)。肺癌的抑癌基因靶向藥物的發(fā)展有很大的潛力，但其靶向性、穩(wěn)定性、遺傳毒性、生物標(biāo)志物等方面仍面臨許多挑戰(zhàn)。

TP53基因突變被認(rèn)為是癌癥的一個(gè)獨(dú)特的特征，具有高致病率和高靈敏度，雖然TP53極低的突變頻率也在正常組織中被檢測(cè)到。 TP53基因的變化可以通過(guò)增加癌癥基因組的異質(zhì)性來(lái)改變細(xì)胞的表型特征，并用于對(duì)脫敏藥物的治療。肺癌和TP53基因突變患者具有預(yù)后差，異質(zhì)性水平高，病理類(lèi)型不同和臨床分期不同等特點(diǎn)。干預(yù)TP53可能代表了一種新的有效的藥物治療策略。

研究人員將正常的從組織器官分化的細(xì)胞移植到免疫缺陷小鼠體內(nèi)，作為癌癥動(dòng)物模型，模擬人類(lèi)癌細(xì)胞的病理特征。與標(biāo)準(zhǔn)化療方案相比，聯(lián)合治療具有更好的療效，它通過(guò)增加細(xì)胞凋亡和壞死減少腫瘤體積，更好地保持一個(gè)持久的應(yīng)答狀態(tài)，并隨著腫瘤細(xì)胞的生長(zhǎng)而增大應(yīng)答。然而，模型開(kāi)發(fā)存在一系列問(wèn)題，例如開(kāi)發(fā)所需的時(shí)間太長(zhǎng)、不能滿足臨床決策的迫切需要、模型開(kāi)發(fā)的穩(wěn)定性還不太高、細(xì)胞間的基因異質(zhì)性并不利于模型敏感性的變化等。

肺癌的精準(zhǔn)治療仍然是一個(gè)新的機(jī)會(huì)和挑戰(zhàn)，盡管肺癌靶向治療已經(jīng)開(kāi)始并取得進(jìn)展，化療后失敗（圖2a），應(yīng)該衡量患者的EGFR是否存在突變，如果突變存在，一線靶向治療策略（如吉非替尼、厄洛替尼和阿法替尼等EGFR抑制劑）是十分有效的（圖2b）。抗藥性策略是在第一代靶向治療中發(fā)展起來(lái)的新一代靶向藥物治療方案（圖2C）。

肺癌的復(fù)雜性（例如空間和時(shí)間的腫瘤異質(zhì)性和克隆選擇或進(jìn)化）使治療策略比我們預(yù)期的更困難。癌細(xì)胞表觀遺傳學(xué)、進(jìn)化、干細(xì)胞和上皮-間質(zhì)轉(zhuǎn)化在永久性基因突變和動(dòng)態(tài)表觀遺傳改變之間的相互作用中起著至關(guān)重要的作用。

肺癌細(xì)胞在外科手術(shù)或活檢中被分離出來(lái)，并作為活細(xì)胞進(jìn)行培養(yǎng)。相比于其他方案，活體細(xì)胞可以恢復(fù)和培養(yǎng)為體外篩選和驗(yàn)證系統(tǒng)（圖左）。臨床醫(yī)生可以根據(jù)對(duì)腫瘤切除或活檢后立即檢測(cè)到的基因變化和異質(zhì)性的生物學(xué)信息進(jìn)行分析，為特定的肺癌患者提供多種治療策略。

我們最近展示了基于蛋白質(zhì)結(jié)構(gòu)的藥物發(fā)現(xiàn)和選擇用來(lái)指導(dǎo)我們發(fā)現(xiàn)不同類(lèi)型癌癥之間的功能突變，以確定空間簇和具有的預(yù)期功能，選擇精確的藥物來(lái)治療腫瘤。要理解突變對(duì)蛋白質(zhì)結(jié)構(gòu)的影響，并在蛋白質(zhì)簇內(nèi)確定相應(yīng)變異，對(duì)突變藥物簇進(jìn)行分類(lèi)，并優(yōu)先考慮從患者樣本中選擇突變的簇群是至關(guān)重要的。從變異和藥物相互作用的模擬中選出的藥物簇的功能和功效在突變和非突變細(xì)胞中得到了進(jìn)一步的驗(yàn)證。這一方法適用于通過(guò)精準(zhǔn)自我驗(yàn)證系統(tǒng)和化學(xué)高通量篩選突變的變種，通過(guò)工具計(jì)算和選擇最佳化學(xué)結(jié)構(gòu)，在篩選病人的活細(xì)胞前選擇最合適的靶向藥物（圖2h）。

由于缺乏疾病特異性生物標(biāo)志物，個(gè)體化的臨床醫(yī)學(xué)和有針對(duì)性的治療方法使監(jiān)測(cè)腫瘤異質(zhì)性的發(fā)生變得非常具有挑戰(zhàn)性，具體相關(guān)的試驗(yàn)工作比如：在臨床試驗(yàn)中的療效和靶向藥物的毒性，但還是存在藥物組合策略失敗的情況。

腫瘤微環(huán)境中的多種炎癥因子可能是影響或反映肺癌基因變化和異質(zhì)性的潛在生物標(biāo)記物。肺癌亞型免疫微環(huán)境的變化有助于免疫細(xì)胞、細(xì)胞因子和癌細(xì)胞進(jìn)化過(guò)程中異質(zhì)性和耐藥性的發(fā)展。慢性肺部疾病進(jìn)展過(guò)程中的上皮細(xì)胞基因的異質(zhì)性使得慢性肺部疾病轉(zhuǎn)變?yōu)榉伟?span>上皮細(xì)胞骨橋蛋白和粘蛋白可作為肺癌演進(jìn)和異質(zhì)性的重要?jiǎng)恿蜕飿?biāo)志物，雖然他們可能缺乏疾病和基因變化等特異性的生物學(xué)聯(lián)系。單細(xì)胞測(cè)序是檢測(cè)瘤內(nèi)異質(zhì)性的有效方法，可以通過(guò)單細(xì)胞成像，生物學(xué)和系統(tǒng)生物學(xué)的方法篩選突變和異質(zhì)性的特異性生物標(biāo)志物。腫瘤干細(xì)胞在瘤內(nèi)的異質(zhì)性，表觀遺傳修飾在與腫瘤微環(huán)境的相互作用中起決定性因素。基于液滴的單細(xì)胞轉(zhuǎn)錄組測(cè)序方法可以定義異質(zhì)性和準(zhǔn)確性。單細(xì)胞拷貝數(shù)變化反映了染色體構(gòu)象的基因組改變，可以作為功能異質(zhì)性和組合細(xì)胞指標(biāo)的重要參考依據(jù)。

總結(jié)：

肺癌的異質(zhì)性在腫瘤耐藥中起著重要的作用。遺傳異質(zhì)性很大程度上依賴于遺傳基因的變化和臨床家庭特征的組成，從而導(dǎo)致肺癌對(duì)藥物治療的易感性。我們可以從異質(zhì)性的特異性、表征、PIK3CD發(fā)揮的作用、TP53和KRAS基因等發(fā)現(xiàn)相關(guān)的機(jī)制和新的治療方法。精準(zhǔn)自我驗(yàn)證系統(tǒng)是由本文最先提出的，可用于優(yōu)化臨床試驗(yàn)中的靶向療法和策略，以克服基因異質(zhì)性導(dǎo)致的大量不確定性的發(fā)生。我們對(duì)異質(zhì)性機(jī)制的了解越多，對(duì)治療策略的驗(yàn)證也就越好，藥物的治療也就越精確，從而使得病人的預(yù)后最佳。

展望

制定完整的肺癌基因突變和異質(zhì)性改變的列表，明確它們的功能和敏感性是十分重要的。除了病理分類(lèi)外，還應(yīng)開(kāi)發(fā)一種新的肺癌分類(lèi)方法，并應(yīng)用于臨床治療，同時(shí)，肺癌的綜合分子特征應(yīng)根據(jù)其嚴(yán)重程度、分期、持續(xù)時(shí)間、治療、癌變和預(yù)后等進(jìn)行進(jìn)一步探討。精確的自我驗(yàn)證系統(tǒng)應(yīng)當(dāng)?shù)玫竭M(jìn)一步的評(píng)估、驗(yàn)證和推廣，以提高我們對(duì)基因變化、突變和異質(zhì)性的理解。我們認(rèn)為精確的自我驗(yàn)證系統(tǒng)應(yīng)具備學(xué)習(xí)和自動(dòng)化功能，并在臨床應(yīng)用中成為決策的智能助手。

END