Trends Cancer | 精確取樣促進精準(zhǔn)腫瘤學(xué)--從進化的視角審視

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撰文：huacishu

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1、作者強調(diào)了更新當(dāng)前采樣協(xié)議和實施策略以確保腫瘤內(nèi)異質(zhì)性檢測和表征的必要性。

2、作者在腎細胞癌（CCRCC）中建立了一種成本低效益高的取樣策略，以檢測腫瘤內(nèi)異質(zhì)性并破譯每個腫瘤的詳細組織學(xué)和分子信息。

西班牙克魯斯大學(xué)醫(yī)院José I. López教授團隊在國際知名期刊Trends Cancer在線發(fā)表題為“Precision sampling fuels precision oncology: an evolutionary perspective”的綜述論文。癌癥是一種由腫瘤內(nèi)異質(zhì)性（ITH）引起的復(fù)雜疾病。近年來，在發(fā)現(xiàn)不同類型腫瘤中ITH檢測的分子研究方面取得了重大進展。腎細胞癌（CCRCC）是最常見的腫瘤之一。自2012年發(fā)表CCRCC中多個區(qū)域的基因組圖譜以來，科學(xué)家在解碼腫瘤生物學(xué)的復(fù)雜可變性方面取得了重大進展。因此，有關(guān)的新療法正在被開發(fā)和實施?，F(xiàn)代腫瘤學(xué)中個性化治療的成功實施需要恰當(dāng)?shù)娜硬呗詠斫沂灸[瘤的分子特征和免疫狀況。經(jīng)典的腫瘤取樣方案是幾十年前設(shè)計的，當(dāng)時ITH還不是一個公認的問題，但現(xiàn)在這種方案似乎是不夠的。遺憾的是，在許多情況下，這種策略使大多數(shù)腫瘤腫塊無法分析，未取樣組織中包含的信息會永遠丟失。以CCRCC為例，本綜述在此說明有必要調(diào)整此類方案，以檢測ITH并破譯每個腫瘤的詳細組織學(xué)和分子信息。

腎癌是西方國家最常見的十大腫瘤之一。CCRCC是最常見的腫瘤亞型，也是最具侵襲性的，是ITH的一個典型例子。傳統(tǒng)上認為化療和放療耐藥的患者，有一定比例的患者在隨訪的前5年內(nèi)死亡率高。這個單獨或聯(lián)合應(yīng)用抗血管生成（主要是酪氨酸激酶抑制劑）和免疫檢查點（主要是程序性細胞死亡蛋白1（PD-1）和配體（PD-L1）軸）阻斷療法后，存活時間增加。遺憾的是，這些腫瘤中有相當(dāng)一部分對此仍然沒有反應(yīng)，患者在短期內(nèi)死亡。大多數(shù)CCRCC是由3p染色體故障引起的，包括VHL基因位點。這種基因缺陷是該腫瘤的標(biāo)志，它產(chǎn)生一種假缺氧的細胞內(nèi)狀態(tài)，啟動缺氧誘導(dǎo)因子1-α（HIF-α）/VGFR（血管內(nèi)皮生長因子）級聯(lián)促進腫瘤內(nèi)血管生成。CCRCC的致癌過程長達幾十年，因為早在嬰兒期或青春期，幾百個細胞中就發(fā)生3p丟失，并且在老年人發(fā)病之前，3p丟失會休眠幾十年。當(dāng)VHL沉默與BAP-1功能紊亂相結(jié)合時，與CCRCC的臨床侵襲性形式有關(guān)。這些BAP-1相關(guān)腫瘤與炎癥表型相關(guān)，傾向于發(fā)展肉瘤樣分化，并對免疫檢查點阻斷療法表現(xiàn)出較高的初始反應(yīng)。相比之下，其他CCRCC中的VHL/PBRM-1聯(lián)合失活與高血管生成性腫瘤變體相關(guān)，其中抗血管生成治療的反應(yīng)更好。CCRCC的時空演化可能遵循不同的模式。雖然最初被認為是一個純粹的隨機過程，但克隆和亞克隆發(fā)育可能遵循特定的確定性軌跡，正如最近對101種腫瘤的1206個區(qū)域的分析所反映的那樣。在這項研究中發(fā)現(xiàn)了多達七種與預(yù)后相關(guān)的不同進化模式。按照間斷進化模型的腫瘤顯示低水平的ITH，并發(fā)展為早期和多發(fā)性轉(zhuǎn)移，而那些顯示分支進化的腫瘤顯示高水平的ITH，并傾向于發(fā)展為晚期和孤立性轉(zhuǎn)移。一些研究檢驗了組織學(xué)特征與腫瘤侵襲性的特定進化軌跡的潛在相關(guān)性。最近的一項研究比較了一系列CCRCC邊緣和中心的腫瘤樣本，并表明轉(zhuǎn)移活性亞克隆特異性位于腫瘤內(nèi)部。這項研究增強了抽樣策略在日常實踐中的實用性。作者還表明，腫瘤中心顯示更多的壞死，腫瘤細胞的級別和Ki-67指數(shù)更高，因此分子和組織學(xué)數(shù)據(jù)與腫瘤內(nèi)空間地形圖相關(guān)。ITH還影響腫瘤內(nèi)的特定微環(huán)境元素。不同地區(qū)存在不同的免疫亞群。這種不同的腫瘤/非腫瘤細胞相互作用似乎對治療至關(guān)重要，必須進行精確檢測。這種不規(guī)則的免疫細胞在腫瘤中的分布是導(dǎo)致許多治療失敗的原因，因為它是無法檢測到的，而且它的后驗識別主要取決于對腫瘤標(biāo)本的徹底分析，而在現(xiàn)實生活中并不總是這樣做。除了揭示每個腫瘤中免疫細胞不可預(yù)測的區(qū)域分布外，還提出了其他方法來克服這些治療困難。這種方式，即通過這種策略產(chǎn)生的敏感和耐藥腫瘤細胞之間的競爭，可能比傳統(tǒng)的治療方法更有效地控制腫瘤負擔(dān)。值得注意的是，這種應(yīng)用于異質(zhì)性腫瘤（如CCRCC）的治療方法只能在徹底描述腫瘤特征和整個腫瘤中的免疫細胞分布后才能實施。通過窮盡性多區(qū)域腫瘤取樣揭示的對惡性腫瘤基因組和免疫知識的日益增長，隨著生態(tài)進化原理在腫瘤進化中的應(yīng)用而豐富。將腫瘤視為在不同興趣和壓力下進化的個體群體是現(xiàn)代腫瘤學(xué)的一個重要突破。因此，這種細胞水平上的社會相互關(guān)系的新情景提供了一個機會來理解惡性腫瘤為何會有這樣的行為。為了研究目的，到處都在進行詳盡的腫瘤取樣，但在許多實驗室中，在常規(guī)臨床實踐中實施這種取樣在經(jīng)濟上是負擔(dān)不起的。因此，如何在成本和效益之間進行如此徹底的抽樣是一個懸而未決的問題。

CCRCC只是一個廣泛的表型變異會混淆臨床診斷和治療的例子。目前的病理變量，如分期、分級和壞死，未能反映疾病的全部的復(fù)雜性。此外，國際公認的腫瘤取樣方案，如每厘米腫瘤直徑取樣，可能會混淆下游基因組和表觀基因組的解釋，因為選擇和分析腫瘤組織可能僅代表腫瘤的部分視圖。因此，結(jié)合可靠性和可承受性的抽樣策略對于診斷和治療效率以及可持續(xù)性都是必要的。在這里，作者描述了一種從數(shù)學(xué)方法中獲得的精確采樣的替代方法。這種方法是幾種數(shù)學(xué)算法的基礎(chǔ)，包括遞歸地將問題分解為逐漸變小的部分，直到這些部分可解為止。然后，當(dāng)解決所有部分時，合并的部分將解決初始問題。這種分治（DAC）方法已成功地應(yīng)用于從粒子物理到醫(yī)學(xué)的廣泛科學(xué)領(lǐng)域。2016年，一種稱為多部位腫瘤取樣（MSTS）的DAC策略在硅片中建模，以增強ITH檢測（圖1）。

MSTS依賴于Pirsig的格言“你看得越多，你看到的就越多”，這是迄今為止第一個可以負擔(dān)得起的精確腫瘤取樣方案。由于在大多數(shù)腫瘤中不可能進行全面取樣，MSTS提出的替代方案是以可持續(xù)的方式對盡可能多的腫瘤區(qū)域進行取樣。在病理學(xué)實驗室中，產(chǎn)生的石蠟塊的數(shù)量是成本的一個衡量標(biāo)準(zhǔn)。然后，只有當(dāng)選擇用于分析的每個組織碎片的大小減小時，才能進行徹底的腫瘤取樣，以保持固定石蠟塊的數(shù)量。換句話說，在MST中，不是傳統(tǒng)樣本中預(yù)先設(shè)定的每個石蠟塊的大樣本，而是每個石蠟塊包含從腫瘤遠處獲得的六到八個小組織碎片（圖2）。每個石蠟塊都含有遠處的腫瘤樣本，可用于診斷時和未來研究中的分子或免疫檢查點分析。更重要的是，非腫瘤組織的小樣本可以與腫瘤片段一起包括在內(nèi)，從而可以進行腫瘤與非腫瘤基因組的比較。在大型腫瘤中，MST比傳統(tǒng)取樣提供更多的組織學(xué)和分子信息，且無需額外費用。MSTS已成功應(yīng)用于多種腫瘤。最近在口腔和口咽鱗狀細胞癌中進行的一項研究證實，該策略在檢測不良預(yù)后（神經(jīng)周圍浸潤、腫瘤壞死和肌肉浸潤）和基因改變（PIK3CA基因突變和CDKN2A基因啟動子甲基化）的組織學(xué)數(shù)據(jù)方面優(yōu)于經(jīng)典采樣。

惡性腫瘤中存在腫瘤內(nèi)異質(zhì)性。捕捉到這一點的精確采樣腫瘤變異性對于精確腫瘤學(xué)的實施至關(guān)重要。作者強調(diào)了更新當(dāng)前采樣協(xié)議和實施策略以確保腫瘤內(nèi)異質(zhì)性檢測和表征的必要性，并且在腎細胞癌（CCRCC）中建立了一種成本低效益高的取樣策略。

教授介紹

西班牙克魯斯大學(xué)醫(yī)院José I. López教授是一名資深病理學(xué)家，在泌尿病理學(xué)領(lǐng)域有30年的臨床實踐經(jīng)驗，他的研究貢獻是促進了醫(yī)院實踐和基礎(chǔ)研究之間的轉(zhuǎn)化聯(lián)系。José I. López教授參加了多機構(gòu)的腎癌、前列腺癌和尿路癌國際聯(lián)合會機構(gòu)。并且對與腫瘤侵襲和轉(zhuǎn)移有關(guān)的運動和其他基本細胞特性的密切機制感興趣。以通訊作者在Cancer research, Nature communications, Cancer cell等雜志上發(fā)表論文多篇。

參考文獻

Manini C, López-Fernández E, López JI. Precision sampling fuels precisiononcology: an evolutionary perspective. Trends Cancer.2021;S2405-8033(21)00174-6. doi:10.1016/j.trecan.2021.08.006