王劉星,王黔,2
胃癌是全球范圍內(nèi)最常見(jiàn)的惡性腫瘤之一。據(jù)估計(jì),2020年全球約有1 930萬(wàn)新發(fā)癌癥病例和近1 000萬(wàn)癌癥死亡病例。其中胃癌占新發(fā)病例的5.6%。占死亡病例的7.7%[1]。而在我國(guó),胃癌的發(fā)病率和病死率分別位于所有惡性腫瘤的第二位及第三位,遠(yuǎn)高于世界平均水平[2]。近年來(lái),新輔助治療、靶向治療、免疫治療等[3-5]新方式的出現(xiàn),改善了部分胃癌病人的預(yù)后,但胃癌5年生存率仍然低下,其中最主要的原因是我國(guó)大多數(shù)病人確診時(shí)已是晚期[6]。所以,尋找一種能大規(guī)模篩查、診斷胃癌以及動(dòng)態(tài)監(jiān)測(cè)胃癌治療敏感性的方法尤為重要。
液體活檢是近年來(lái)癌癥研究領(lǐng)域的熱點(diǎn)之一,液體活檢是一種強(qiáng)大的技術(shù),可應(yīng)用于癌癥篩查和治療的不同階段。在無(wú)癥狀人群中,可用于識(shí)別癌癥病人,以提高早期診斷和更好地干預(yù),同時(shí)可提供胃癌病人動(dòng)態(tài)發(fā)展信息及治療敏感性[7]。循環(huán)腫瘤細(xì)胞(circulating tumor cell,CTC)檢測(cè)作為液體活檢最主要的組成之一,是推動(dòng)精準(zhǔn)醫(yī)學(xué)的重要技術(shù)。與普通侵入式的組織活檢及細(xì)胞學(xué)檢查相比,CTC檢測(cè)具有一系列的優(yōu)勢(shì),如標(biāo)本獲取容易、可反復(fù)檢測(cè)等。同時(shí),與另一種液體活檢方式——循環(huán)腫瘤核酸(circulating tumor DNA,ctDNA)檢測(cè)相比,CTC作為完整的腫瘤細(xì)胞,能夠提供腫瘤的基因組、轉(zhuǎn)錄組、蛋白質(zhì)組及代謝組等多種信息[8]。同時(shí)可以在體外進(jìn)行腫瘤細(xì)胞的分析[9]。故本研究搜集近幾年的相關(guān)文獻(xiàn),就CTC在胃癌臨床應(yīng)用中的相關(guān)研究進(jìn)展作一綜述。
CTC最早由澳大利亞病理學(xué)家Ashworth[10]于1869年發(fā)現(xiàn),從原發(fā)腫瘤或相應(yīng)的遠(yuǎn)處轉(zhuǎn)移部位釋放到循環(huán)血液中的腫瘤細(xì)胞統(tǒng)稱(chēng)為CTC[11]。大部分在短期內(nèi)即發(fā)生凋亡或被吞噬,其中的一小部分,稱(chēng)為播散性腫瘤細(xì)胞,到達(dá)遠(yuǎn)處的器官,在那里它們可以作為休眠的單個(gè)腫瘤細(xì)胞或形成臨床前期的微轉(zhuǎn)移[12]。同時(shí),存活下來(lái)的極少部分CTC可以相互聚集形成循環(huán)腫瘤細(xì)胞微栓(circulating tumor microemboli,CTM)[13]。最近的研究表明,CTM可能不僅僅是CTC的聚集物,而是與單一的CTM相比,包含CTM的細(xì)胞表現(xiàn)出獨(dú)特的表型和分子特征[14]。此外,在許多病例中,與單個(gè)CTC相比,CTM表現(xiàn)出更高的轉(zhuǎn)移潛能和對(duì)凋亡抵抗,轉(zhuǎn)移風(fēng)險(xiǎn)是單個(gè)CTC的23~50 倍[14-15]。
腫瘤的進(jìn)展與上皮-間質(zhì)轉(zhuǎn)換(EMT)有關(guān)。EMT可能參與了癌癥干細(xì)胞的形成,免疫監(jiān)督的逃逸,以及化療和靶向治療耐藥機(jī)制的產(chǎn)生。CTC代表了癌癥播散的第一個(gè)關(guān)鍵環(huán)節(jié),而CTC也在EMT的幅度上表現(xiàn)出了一定程度的表型異質(zhì)性。CTC上皮標(biāo)志物表達(dá)在EMT過(guò)程中會(huì)發(fā)生下調(diào),甚至消失,根據(jù)EMT標(biāo)志物的表達(dá)可將CTC分為上皮型[表達(dá)上皮鈣黏素、上皮細(xì)胞黏附分子(epithelial cell adhesion molecule,EpCAM)、細(xì)胞角蛋白(cytokeratin,CK)等]、間質(zhì)型CTC(表達(dá)神經(jīng)鈣黏素、波形蛋白、snail蛋白等)、混合型CTC(同時(shí)表達(dá)上皮和間質(zhì)標(biāo)志物)[8]。而混合型CTC根據(jù)上皮標(biāo)志物和間質(zhì)標(biāo)志物的比例又可以分為3類(lèi)(上皮標(biāo)志物>間質(zhì)標(biāo)志物、上皮標(biāo)志物=間質(zhì)標(biāo)志物、上皮標(biāo)志物<間質(zhì)標(biāo)志物)。CTC不同的EMT表型代表了腫瘤進(jìn)展的不同階段[16]。腫瘤細(xì)胞播散的上皮-間質(zhì)/間質(zhì)-上皮假說(shuō)很好的解釋了這一點(diǎn),一些腫瘤細(xì)胞通過(guò)EMT過(guò)程來(lái)逐漸與周?chē)[瘤細(xì)胞分層,分層的腫瘤細(xì)胞隨著血液循環(huán),侵入到間質(zhì)之中,再通過(guò)MET過(guò)程使這些腫瘤細(xì)胞重新生長(zhǎng),形成轉(zhuǎn)移灶[17]。大量研究[18]支持了這一觀點(diǎn),同時(shí)也發(fā)現(xiàn)間質(zhì)型CTC以及間質(zhì)標(biāo)志物占主導(dǎo)的混合型CTC提示腫瘤病人不良的預(yù)后,通過(guò)動(dòng)態(tài)監(jiān)測(cè)CTC的EMT表型可反映治療的敏感性。
CTC早在1869年就被首次報(bào)道,但對(duì)于CTC的研究卻停滯了一百多年。主要是因?yàn)镃TC,特別是CTM在外周血中的含量?jī)H1~1 000個(gè)細(xì)胞/10毫升[19],同時(shí)缺乏分離它們的技術(shù)。直到2004年,隨著CellSearch?的出現(xiàn),這一點(diǎn)成為可能,這是一個(gè)專(zhuān)門(mén)用于血液樣本中CTC計(jì)數(shù)的工具。該技術(shù)是基于用抗EpCAM、各種細(xì)胞角蛋白和CD45的抗體標(biāo)記血液有核細(xì)胞。它是美國(guó)食品藥品監(jiān)督管理局(FDA)批準(zhǔn)的作為臨床CTC檢測(cè)的唯一技術(shù)。然而這種技術(shù)也存在一定缺陷,并不是所有的CTC都表達(dá)這些標(biāo)志物,這也是CTC在臨床應(yīng)用中的最大阻礙。其他的一些檢測(cè)手段通過(guò)利用CTC的大小、密度及電荷特性等獨(dú)特的物理特性。對(duì)于CTC的檢測(cè),人們不僅僅滿(mǎn)足于CTC計(jì)數(shù),CTC的EMT表型及分子分型更加受到科學(xué)家們的重視。CTC分子分型目前主要包括基于定量PCR(qPCR)、反轉(zhuǎn)錄(RT)-qPCR及多重RT-qPCR的方法,基于影像學(xué)的方法及微濾器和微芯片設(shè)備等[20]。然而不管是計(jì)數(shù)檢測(cè)方法還是分子分型檢測(cè)方法,因其檢測(cè)手段的差異性,其結(jié)果不盡相同,因此,尋求一種高特異性及敏感性的檢測(cè)手段仍是科學(xué)家們的不懈追求。
2.1 CTC在胃癌診斷中的應(yīng)用 胃癌給我國(guó)造成了巨大的社會(huì)和經(jīng)濟(jì)負(fù)擔(dān)。當(dāng)前,我國(guó)胃癌的早期診斷率不足10%。胃鏡+組織病理活檢是診斷胃癌的“金標(biāo)準(zhǔn)”,由于其有創(chuàng)性,不適合大規(guī)模用于疾病的篩查。目前,臨床中用于胃癌早期檢測(cè)的最常見(jiàn)的腫瘤標(biāo)志物包括癌胚抗原、碳水化合物抗原(CA)-CA199、CA724、CA125、CA242以及甲胎蛋白[21-22]。然而,這些血清生物標(biāo)志物的特異性和敏感性較差,現(xiàn)有的用于胃癌診斷和預(yù)后的循環(huán)生物標(biāo)志物的敏感性和特異性較低,而胃癌的診斷標(biāo)準(zhǔn)僅基于胃鏡等侵入性操作。人們急迫需要一種更簡(jiǎn)單而無(wú)創(chuàng)的檢測(cè),但也需要高度特異性的生物標(biāo)志物。
Lee等[23]的研究結(jié)果顯示,超過(guò)80%的早期胃癌病人中檢測(cè)到CTC,當(dāng)確定每7.5毫升外周血中CTC計(jì)數(shù)≥2為CTC陽(yáng)性,區(qū)分胃癌病人與對(duì)照組的特異度和靈敏度分別為90.3%[95%CI:(75.6%,97.4%)]和85.3%[95%CI:(81.4%,87.2%)]。而癌胚抗原及糖類(lèi)抗原(CA)-199等傳統(tǒng)腫瘤標(biāo)志物在胃癌中的陽(yáng)性率不足40%。另外,也有多項(xiàng)研究報(bào)道,在<1 mm腫瘤的病人外周血中就能檢出CTC[24-25]。而通常的影像學(xué)檢查大多僅能檢出1 cm的腫瘤,對(duì)早期胃癌的診斷率不足50%。所有這些結(jié)果都提示CTC在胃癌早期診斷中的巨大潛力。然而,另有薈萃分析得出,對(duì)各種CTC檢測(cè)方法的診斷準(zhǔn)確性分析,CTC對(duì)胃癌的綜合靈敏度和特異度分別為42%[95%CI:(21%,67%)]和99%[95%CI:(96%,100%)][26]。CTC對(duì)胃癌的敏感性較低,文獻(xiàn)產(chǎn)生這些差異可能歸因于人群選擇、地域差異、標(biāo)本選擇以及CTC檢測(cè)方法的不同,因此,急迫需要大樣本、多中心的高質(zhì)量研究來(lái)證實(shí)CTC在胃癌早期診斷中的價(jià)值。CTC檢測(cè)技術(shù)的發(fā)展也有望解決這一問(wèn)題。目前,仍需要加強(qiáng)公眾的防癌意識(shí)來(lái)進(jìn)一步提高我國(guó)的早期胃癌診斷率。
2.2 CTC在胃癌治療中的動(dòng)態(tài)監(jiān)測(cè) 胃癌的治療是以手術(shù)為主的綜合治療。單純一種治療手段都難以有良好的治療效果。目前監(jiān)測(cè)胃癌治療后有效或疾病進(jìn)展的主要手段為影像學(xué)檢查,但影像學(xué)檢查對(duì)胃癌的監(jiān)測(cè)具有滯后性及不準(zhǔn)確性,如原發(fā)腫瘤體積發(fā)生了改變才能識(shí)別,無(wú)法辨識(shí)8 mm以下的小淋巴結(jié)轉(zhuǎn)移及對(duì)腹膜轉(zhuǎn)移的發(fā)現(xiàn)難度較大等[27]。尋求一種合適的評(píng)估胃癌治療敏感性、動(dòng)態(tài)監(jiān)測(cè)胃癌治療后的疾病轉(zhuǎn)歸的方法,對(duì)于病人治療后疾病出現(xiàn)進(jìn)展的早發(fā)現(xiàn)、早治療具有深遠(yuǎn)意義[28]。
一項(xiàng)薈萃分析顯示,CTC低的結(jié)直腸癌病人的疾病控制率顯著高于CTC高的病人[RR=1.354,95%CI:(1.002,1.830),P=0.048],CTC低的病人往往有良好的化療反應(yīng)率[29]。Zhu等[30]研究發(fā)現(xiàn),治療前后CTC陽(yáng)性和CTC陰性之間差異有統(tǒng)計(jì)學(xué)意義(中位生存期12.6個(gè)月比31.6個(gè)月,P<0.001;中位生存期12.4個(gè)月比24.2個(gè)月,P=0.002)。兩個(gè)療程化療后,進(jìn)展組(P=0.002)CTC數(shù)量明顯增加,而非進(jìn)展組CTC數(shù)量明顯減少(P=0.020)。因此,CTC計(jì)數(shù)的變化與治療反應(yīng)(P=0.004)密切相關(guān)。這些研究提示在胃癌、結(jié)直腸癌病人的治療過(guò)程中,治療后CTC計(jì)數(shù)增加往往提示效果欠佳,同時(shí)預(yù)示著不良預(yù)后。根據(jù)間質(zhì)型CTC來(lái)實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)治療療效可能更加準(zhǔn)確。然而,有文獻(xiàn)報(bào)道,在接受治療的胃癌病人中,有部分病人CTC數(shù)量呈現(xiàn)增多趨勢(shì),但間質(zhì)型CTC卻呈現(xiàn)減少的趨勢(shì),最終病人臨床緩解,而另一部分病人治療后CTC數(shù)量減少,但間質(zhì)型CTC卻增多,最終這部分病人出現(xiàn)臨床進(jìn)展[31]。在治療療效評(píng)估上,CTC檢測(cè)特別是間質(zhì)型CTC的數(shù)量變化可能比影像學(xué)檢查更早提示治療療效,進(jìn)行實(shí)時(shí)評(píng)估[32]。
胃癌與結(jié)直腸癌同屬消化道實(shí)體腫瘤,具有一定的相似性。通過(guò)CTC數(shù)量及其表型數(shù)量的變化來(lái)動(dòng)態(tài)監(jiān)測(cè)胃癌治療療效仍需更多的高質(zhì)量的研究來(lái)證實(shí)。綜合上述研究提示,在腫瘤的化療過(guò)程中,CTC數(shù)量增加特別是間質(zhì)型CTC數(shù)量的上升表明了一般的化療耐藥性,而早期轉(zhuǎn)向替代化療方案一般是沒(méi)有價(jià)值的。在一個(gè)周期化療后發(fā)現(xiàn)有CTC,特別是間質(zhì)型CTC數(shù)量增加的病人應(yīng)該強(qiáng)烈考慮在進(jìn)展時(shí)更換治療方案。
2.3 CTC指導(dǎo)胃癌的個(gè)體化治療 CTC檢測(cè)技術(shù)是精準(zhǔn)醫(yī)學(xué)的重要組成部分之一。如前所述,CTC是一個(gè)完整的腫瘤細(xì)胞,反映了腫瘤的異質(zhì)性,可以用來(lái)研究和靶向原發(fā)性和/或轉(zhuǎn)移性腫瘤的進(jìn)化突變情況[33-35]?;畹腃TC可獲得腫瘤的遺傳和表觀遺傳特性。此外,培養(yǎng)中的CTC可能有助于篩選敏感的藥物,并在新興的精準(zhǔn)醫(yī)療和靶向治療方案中做出重要的治療決策。目前,CTC的特征已經(jīng)在不同的腫瘤類(lèi)型上進(jìn)行,這并不限于乳腺癌、前列腺癌,還包括胃癌。例如,人類(lèi)表皮生長(zhǎng)因子受體2(HER2)的擴(kuò)增是20%胃癌的主要原因。它被認(rèn)為是轉(zhuǎn)移性胃癌病人的生物標(biāo)志物之一。HER2狀態(tài)過(guò)表達(dá)的病人通常接受HER2靶向治療[36-37]。
Daisuke等[38]共納入105例轉(zhuǎn)移性或復(fù)發(fā)性胃癌病人,所有病人均采用CellSearch系統(tǒng)檢測(cè)CTC中HER2的表達(dá)情況。105例病人中有65例(61.9%)檢測(cè)到CTC,共分為三組:A組,組織學(xué)HER2陽(yáng)性;B組,組織學(xué)HER2陰性和CTC上HER2陽(yáng)性;C組,組織學(xué)和CTC上HER2陰性。病人接受卡培他濱+順鉑治療。A組和B組另外給予曲妥珠單抗治療。在HER2的表達(dá)中,腫瘤組織與CTC無(wú)相關(guān)性。即使B組沒(méi)有組織學(xué)HER2表達(dá),B組顯示良好的預(yù)后與A組一樣,C組的總體生存率明顯低于A組和B組。多變量分析表明,CTC表達(dá)HER2是整體和無(wú)進(jìn)展生存時(shí)間的一個(gè)獨(dú)立預(yù)后因素。該研究顯示,曲妥珠單抗聯(lián)合化療在CTC上HER2陽(yáng)性病人中具有潛在的臨床應(yīng)用價(jià)值,即使在組織學(xué)上是HER2陰性的。在胃癌病人中,Li等[39]報(bào)道了組織學(xué)HER2陽(yáng)性和HER2陰性原發(fā)腫瘤病人中外周血CTC HER2陽(yáng)性發(fā)生率分別為91.0%和76.2%。上述這些結(jié)果提示原發(fā)腫瘤與外周血中CTC存在異質(zhì)性。因此,胃癌組織學(xué)HER2陰性的病人須進(jìn)一步檢測(cè)外周血中CTC HER2表達(dá)情況,綜合兩者HER2表達(dá)情況,選擇使用曲妥珠單抗進(jìn)行HER2靶向治療。另外,隨著CheckMate 649研究結(jié)果的公布[40],免疫治療被提上進(jìn)展期胃癌的一線治療,選擇免疫治療的優(yōu)勢(shì)人群也是目前的研究熱點(diǎn)。程序性死亡受體配體1、腫瘤突變負(fù)荷、微衛(wèi)星不穩(wěn)定、腫瘤浸潤(rùn)淋巴細(xì)胞及調(diào)節(jié)性T細(xì)胞等是目前免疫治療的常用生物標(biāo)志物[41]。通過(guò)CTC來(lái)進(jìn)行這些生物標(biāo)志物的檢測(cè)可能也是未來(lái)研究的一個(gè)方向。從而進(jìn)行靶向、免疫的個(gè)體化治療。
2.4 CTC在判斷胃癌預(yù)后中的作用 復(fù)發(fā)和轉(zhuǎn)移是導(dǎo)致胃癌術(shù)后低生存率的主要原因[42],尋找判斷預(yù)后的預(yù)測(cè)因子,評(píng)估胃癌病人的預(yù)后極為重要。CTC與胃癌的復(fù)發(fā)和轉(zhuǎn)移密切相關(guān),有潛力作為判斷胃癌病人生存期的生物標(biāo)志物。Ito等[43]在胃癌術(shù)前進(jìn)行CTC檢測(cè),得出CTC計(jì)數(shù)5個(gè)以上的病人無(wú)復(fù)發(fā)生存期顯著低于CTC計(jì)數(shù)5個(gè)或以下的病人(P=0.034)。Uenosono等[44]研究多變量分析顯示CTC是進(jìn)展期胃癌病人總生存期的獨(dú)立預(yù)后因子(P=0.024)。這些研究顯示CTC可以用來(lái)判斷胃癌病人的預(yù)后。如前所述,上皮-間質(zhì)/間質(zhì)-上皮在CTC的遠(yuǎn)處轉(zhuǎn)移中具有十分重要的意義,在Ito等[43]的研究中,外周血中CTC計(jì)數(shù)5個(gè)以上的病人與CTC計(jì)數(shù)5個(gè)或5個(gè)以下的病人的總生存期差異無(wú)統(tǒng)計(jì)學(xué)意義(P=0.183)。提示CTC總的計(jì)數(shù)尚不能精準(zhǔn)地判斷胃癌病人的預(yù)后,Satelli等[45]認(rèn)為,間質(zhì)型CTC計(jì)數(shù)似乎是轉(zhuǎn)移性乳腺癌預(yù)后的一個(gè)強(qiáng)有力和可靠的預(yù)測(cè)因子。因而,結(jié)合CTC總的計(jì)數(shù)及間質(zhì)型CTC計(jì)數(shù)來(lái)綜合判斷胃癌病人的預(yù)后是一個(gè)不錯(cuò)的選擇,治療前CTC計(jì)數(shù)高且間質(zhì)型CTC陽(yáng)性預(yù)示著不良預(yù)后。
除CTC外,CTM也可用于輔助判定胃癌病人的預(yù)后。Chen等[46]研究顯示,治療前CTM陽(yáng)性(≥1 CTMs/6 mL)與肝轉(zhuǎn)移的發(fā)生相關(guān)。進(jìn)一步了解CTM的大小的異質(zhì)性表明,具有不同簇大小的CTM可能對(duì)胃癌的預(yù)后有不同的貢獻(xiàn)。CTM2是胃癌-CTM的主要亞型,而CTM3-4是特異性亞型,與較低的無(wú)進(jìn)展生存期和總生存期顯著相關(guān)。但CTM在胃癌病人外周血中的檢出十分稀少,且胃癌病人在檢出CTM時(shí)大多已是Ⅳ期[47],故CTM用于判斷胃癌預(yù)后的實(shí)際意義有限,需要更加先進(jìn)的CTC檢測(cè)技術(shù)來(lái)提高CTM的檢出率。
CTC具有無(wú)創(chuàng)性、可重復(fù)檢測(cè)、可提供腫瘤多組學(xué)信息等優(yōu)點(diǎn)。已有多項(xiàng)研究數(shù)據(jù)顯示,CTC在胃癌的早期診斷、治療過(guò)程中的動(dòng)態(tài)監(jiān)測(cè)、預(yù)后的判斷及個(gè)體化治療中顯示出了巨大的優(yōu)勢(shì)。然而,盡管用于分離和分析CTC的技術(shù)在過(guò)去十多年中得到了飛速發(fā)展,但被廣泛認(rèn)可的技術(shù)卻很少,目前,迫切需要開(kāi)發(fā)一種統(tǒng)一、標(biāo)準(zhǔn)化和自動(dòng)化的方法來(lái)檢測(cè)CTC及其分子和遺傳學(xué)分析。
需要進(jìn)行更多的基礎(chǔ)研究來(lái)提供更多關(guān)于CTC的生物學(xué)信息來(lái)確定對(duì)惡性腫瘤的增殖和轉(zhuǎn)移的重要機(jī)制。此外,這些研究有望通過(guò)揭示與胃癌病人的藥物敏感性和耐藥性相關(guān)的分子生物學(xué)靶點(diǎn),在精準(zhǔn)醫(yī)學(xué)中發(fā)揮重要作用。同時(shí),也需要大量多中心、大樣本、多種族的臨床研究來(lái)為CTC在胃癌中的規(guī)范應(yīng)用提供更多的循證學(xué)依據(jù)。