【佳學基因檢測】為什么有的人會得肺腺癌?靶向藥物與發(fā)病原因
————早期肺腺癌的臨床病理特征和驅(qū)動其發(fā)展的基因突變:腫瘤的發(fā)生和發(fā)展
腫瘤基因檢測的重要目標:肺腺癌
肺癌是全球癌癥相關(guān)死亡的首要原因,其中肺腺癌是最常見的肺癌亞型。在所有肺腺癌中,最普遍的一類是通過一個多步驟過程發(fā)生腫瘤形成與進展的,即從非典型腺瘤樣增生(AAH)發(fā)展為原位腺癌(AIS),再到微浸潤性腺癌(MIA),最終演變?yōu)榫哂袖伮肥瘶由L模式的浸潤性腺癌。這一逐步發(fā)展的過程得到了臨床病理學特征和分子特征的支持。在2015年世界衛(wèi)生組織(WHO)分類中,AAH和AIS被定義為癌前病變,而MIA則被認為是早期浸潤性腺癌,在完全切除后預(yù)期不會復(fù)發(fā)。近期基因解碼進一步探討了肺腺癌腫瘤發(fā)生及進展過程中的分子特征?;蚪獯a發(fā)現(xiàn),攜帶EGFR突變的腺癌通常通過這一多步驟過程進展。而在KRAS或BRAF突變的腺癌中,由于癌基因誘導的細胞衰老作用,似乎降低了多步驟發(fā)展的頻率,這類腫瘤的演變可能與表觀遺傳改變及激酶失活型突變有關(guān)。本綜述總結(jié)了目前關(guān)于早期肺腺癌腫瘤發(fā)生及進展的基因解碼進展,特別是關(guān)注其臨床病理特征與驅(qū)動基因突變(EGFR、KRAS、BRAF)之間的關(guān)聯(lián),以及相關(guān)的分子發(fā)病機制和腫瘤演進過程。
《為什么有的人會得肺腺癌?靶向藥物與發(fā)病原因》關(guān)鍵詞:
CDKN2A(p16)、從頭通路、HNF4A、免疫組織化學、分子病理流行病學、NKX2-1(TTF-1)擴增、Napsin A、終末呼吸單位(TRU)譜系、TP53(p53)
1. 佳學基因檢測為什么主張進行肺腺癌基因檢測?
肺癌是全球癌癥相關(guān)死亡的主要原因,其中腺癌是最常見的亞型。由于大多數(shù)肺腺癌病例即使定期進行放射影像篩查也往往發(fā)現(xiàn)時已是晚期,因此,在可治愈的階段提高早期肺腺癌的檢出率將能夠降低肺癌相關(guān)死亡人數(shù),并避免昂貴的治療費用。在過去的幾十年中,基于新發(fā)現(xiàn)的肺癌基因組特征的新策略為肺腺癌基因解碼提供了更精準的風險評估、早期檢測方法和治療干預(yù)措施;然而,由于對肺癌生物學特征(尤其是早期腫瘤發(fā)生和進展過程)的了解不足,這些策略的效果受到限制。最近的基因解碼加深了肺腺癌基因解碼對肺腺癌基因組特征在發(fā)生和發(fā)展方面的理解。人們認為最常見的腺癌亞群是逐步發(fā)展而成的,從非典型腺瘤增生 (AAH) 到原位腺癌 (AIS),再到微侵襲性腺癌 (MIA),最后到具有鱗屑狀模式的明顯侵襲性腺癌。
世界衛(wèi)生組織 (WHO) 最新分類基于癌癥的累積分子特征,采用了肺腺癌發(fā)生和進展的階梯式連續(xù)模式??紤]到該過程始于非典型腺瘤樣增生(AAH)(腺癌前病變),2015 年 WHO 分類根據(jù)腺癌的侵襲程度將腺癌分為原位腺癌(AIS)(浸潤前病變)、微浸潤性腺癌(MIA)和明顯浸潤性腺癌。
AAH、AIS 和 微浸潤性腺癌(MIA)是具有鱗屑狀結(jié)構(gòu)的明顯浸潤性腺癌的前體;因此,深入了解其發(fā)展可能有助于闡明早期肺腺癌腫瘤演變的潛在機制。分析這些機制將有助于制定更有效的預(yù)防和治療策略。本綜述概述了目前對早期肺腺癌腫瘤發(fā)生和進展過程的認識,重點關(guān)注其臨床病理特征及其與驅(qū)動突變(EGFR、KRAS和BRAF)的關(guān)聯(lián)。
2.進行肺腺癌前醫(yī)生會觀察到哪些臨床病理特征?
從非典型腺瘤樣增生(AAH) 到原位腺癌(AIS),到 MIA,再到具有貼壁模式的明顯侵襲性腺癌的逐步連續(xù)過程已被認可為肺腺癌發(fā)展的潛在模型。這種連續(xù)過程不僅由腫瘤的形態(tài)學外觀支持,也由所涉及的分子過程的順序支持。細胞和結(jié)構(gòu)的異形性都沿著這個逐步連續(xù)過程增加。Noguchi 等人根據(jù)組織學腫瘤生長模式將小(小于或等于 2 cm)周圍性腺癌分為六種類型(Noguchi 分類;A-F 型)。在 Noguchi 分類中,具有貼壁模式的早期腺癌分為 A、B 或 C 型,代表肺腺癌的逐步進展。A 型腺癌對應(yīng)于原位腺癌(AIS),呈貼壁生長,基質(zhì)相對較薄。 B型腺癌對應(yīng)于AIS的硬化型,表現(xiàn)為鱗屑狀生長,并伴有因肺泡塌陷而導致的肺間隔增寬。C型腺癌對應(yīng)于MIA,為局限性腺癌,表現(xiàn)為鱗屑狀生長,并有活躍的成纖維細胞增生灶 。本節(jié)概述了AAH、AIS和MIA的臨床病理特征。
2.1.非典型腺瘤樣增生(AAH)(非典型腺瘤增生)
AAH 被認為是一種獨特的潛在病變,可能導致肺腺癌,且通常無法通過影像學技術(shù)檢測到。AAH 通常是在檢查含有惡性腫瘤的手術(shù)標本時偶然發(fā)現(xiàn)的。AAH 是一種局部、生長緩慢的病變。在計算機斷層掃描 (CT) 上,即使檢測到非典型腺瘤樣增生(AAH),也表現(xiàn)為無實性成分的小毛玻璃結(jié)節(jié) (GGN) 。在手術(shù)切除的含有肺癌(尤其是肺腺癌)的肺組織中,AAH 的發(fā)病率很高。在腺癌中,AAH 常與原位腺癌(AIS) 同時出現(xiàn)?;加邢侔┑姆谓M織發(fā)生非典型腺瘤樣增生(AAH) 的風險較高可通過區(qū)域癌變來解釋,這表明正常肺組織面臨罹患腺癌的風險,因為其擁有使組織易患非典型腺瘤樣增生(AAH) 的遺傳特征,而非典型腺瘤樣增生(AAH) 往往隨后導致侵襲性腺癌。
AAH 是一種較小的病變(通常小于 0.5 cm),通常發(fā)生在肺周圍,尤其是靠近胸膜的地方 。AAH通常無法通過肉眼觀察到,但通??梢酝ㄟ^顯微鏡識別。肉眼可見的非典型腺瘤樣增生(AAH) 通常表現(xiàn)為小的、邊界不清的黃褐色結(jié)節(jié)性病變。顯微鏡下,AAH 表現(xiàn)為肺泡 II 型肺泡細胞局部增生,細胞異型性輕度至中度,排列在已有的肺泡壁上(貼屑狀生長)(圖 1)。非典型肺泡 II 型肺泡細胞通常呈靴狀外觀。偶爾可觀察到核內(nèi)嗜酸性包涵體。在非典型 II 型肺泡細胞之間,沿基底膜表面明顯存在間隙。這些間隙是區(qū)分AAH和AIS的有用特征(圖1)。AAH病變表現(xiàn)為向鄰近正常肺泡細胞的突然轉(zhuǎn)變。盡管肺泡壁可能因膠原蛋白而略微增厚,但這些間質(zhì)改變不會超出病變邊界,病變邊界由非典型肺泡細胞群定義。
圖 1.AAH的形態(tài)學(蘇木精-伊紅染色)。(A)低倍放大(比例尺=1000µm)。(B)高倍放大(比例尺=100µm)。AAH,非典型腺瘤性增生。
AAH 必須與原位腺癌(AIS) 和反應(yīng)性肺泡細胞增生相鑒別。AAH 和原位腺癌(AIS) 在細胞和結(jié)構(gòu)異形性方面均呈現(xiàn)出形態(tài)學上的連續(xù)性進展。因此,區(qū)分細胞/結(jié)構(gòu)異形性較多的非典型腺瘤樣增生(AAH) 與原位腺癌(AIS) 有時頗具挑戰(zhàn)性。AIS 的細胞/結(jié)構(gòu)異形性通常比非典型腺瘤樣增生(AAH) 更明顯。需要注意的是,AIS 通常體型較大(通常大于 5 毫米),異形細胞密集排列,細胞間接觸、重疊、輕度分層較多,并有向鄰近正常肺泡細胞的突然轉(zhuǎn)變。伴有細胞異形性的反應(yīng)性肺泡細胞增生繼發(fā)于實質(zhì)炎癥或纖維化,此時異形肺泡細胞并非主要特征。通常,AAH 不會發(fā)生在炎癥或纖維化病變中。
2.2.原位腺癌(AIS)(原位腺癌)
AIS 是一種小型(定義為直徑小于或等于 3 cm)、局限性腺癌,通常位于肺周圍,靠近胸膜。在 Noguchi 分類中,從 A 型到 B 型,再到 C 型的連續(xù)性代表了直徑小于或等于 2 cm 的周圍型早期腺癌的逐步進展。AIS 病變對應(yīng)于 Noguchi A 型或 B 型腺癌,具有局限性且生長緩慢。當原位腺癌(AIS) 病變完全切除后,無病生存率接近 100% 。AIS腫瘤可細分為非粘液型和粘液型;然而,粘液型極為罕見。AIS 通常與因其他醫(yī)學原因使用 CT檢查同時被發(fā)現(xiàn)。 CT 掃描顯示,AIS 表現(xiàn)為小型磨玻璃結(jié)節(jié),無實性成分,類似于非典型腺瘤樣增生(AAH)。黏液性原位腺癌(AIS) 的病變很少表現(xiàn)為部分實性或?qū)嵭越Y(jié)節(jié)。宏觀上,AIS 通常表現(xiàn)為邊界不清的結(jié)節(jié),切面呈棕褐色或淺色。顯微鏡下,AIS 表現(xiàn)為腫瘤細胞沿先前存在的肺泡結(jié)構(gòu)呈純貼壁生長,缺乏淋巴管、血管、基質(zhì)或胸膜侵犯(圖2)。應(yīng)完整取樣腫瘤并進行顯微鏡檢查,以確認無侵襲性成分。非黏液性原位腺癌(AIS) 通常包含非典型 II 型肺泡細胞(圖 2 A-C)。極其罕見的黏液性原位腺癌(AIS) 病例由高柱狀細胞組成,具有豐富的細胞質(zhì)黏蛋白和基底核,類似于杯狀細胞。粘液性原位腺癌(AIS) 中幾乎不存在核異形性,而非粘液性原位腺癌(AIS) 中可觀察到低度核異形性。免疫組織化學上,非粘液性原位腺癌(AIS) 通常表達 TTF-1(NKX2-1)蛋白,該蛋白是一種調(diào)節(jié)表面活性蛋白組織特異性表達的轉(zhuǎn)錄因子,也是終末呼吸單位 (TRU) 的譜系特異性標志物。相反,粘液性原位腺癌(AIS)很少表達 TTF-1 蛋白;因此,大多數(shù)粘液性原位腺癌(AIS) 腫瘤被認為是非 TRU 型腺癌。非粘液性和粘液性原位腺癌(AIS) 腫瘤均顯示 CK7 免疫染色陽性。相反,粘液性原位腺癌(AIS) 腫瘤在免疫組織化學上通常對 CK20 呈陽性,而非粘液性原位腺癌(AIS) 腫瘤很少顯示這種 CK20 陽性染色。 CK7 和 CK20 的共表達是粘液性肺腺癌(包括粘液性原位腺癌(AIS))的特征 [ 24: 然而,值得注意的是,來自其他器官(如卵巢)的粘液腺癌偶爾也會同時表達 CK7 和 CK20。形態(tài)學上,AIS 腫瘤細胞通常類似于隨著肺泡上皮的不斷更替而生長的肺泡 II 型肺泡細胞。缺乏纖維化灶且基質(zhì)相對較薄的原位腺癌(AIS) 對應(yīng)于野口 A 型腺癌(圖 2 A-C)。AIS 的硬化型(對應(yīng)于野口 B 型腺癌)顯示間隔增寬,肺泡塌陷,彈性組織增多(圖 2 D-G)。區(qū)分硬化型原位腺癌(AIS) 和侵襲性腺癌有時很困難。
圖 2.AIS(Noguchi A 型;A – C)和原位腺癌(AIS),硬化型(Noguchi B 型;D – G)的形態(tài)。低倍放大下的原位腺癌(AIS)(Noguchi A 型)[(A)HE 染色和(B)EVG 染色] 和(C)高倍放大(HE 染色)。低倍放大下的原位腺癌(AIS),硬化型(Noguchi B 型)[(D)HE 染色和(E)EVG 染色] 和高倍放大 [(F ) HE染色和(G)EVG 染色]。A 、B、D和E:比例尺 = 1000 µm。C 、F和G:比例尺 = 100 µm。AIS,原位腺癌;EVG,彈性范吉森染色;HE,蘇木精和伊紅。
AIS 必須與非典型腺瘤樣增生(AAH)(如上所述)和 微浸潤性腺癌(MIA)相鑒別,后者表現(xiàn)為微浸潤性病變。微浸潤性腺癌(MIA)中的侵襲性病灶與硬化性原位腺癌(AIS)(增厚的肺泡隔內(nèi)彈性組織明顯增多)的劃分可能存在問題。使用彈性組織染色顯示肺泡結(jié)構(gòu)的破壞,可以區(qū)分真正的侵襲和肺泡塌陷。然而,應(yīng)該注意的是,在侵襲的早期階段不一定存在彈性纖維的破壞。此外,不應(yīng)將先前活檢中活檢部位的變化誤解為腫瘤侵襲引起的基質(zhì)反應(yīng)。直徑大于 3 cm 的非侵襲性腺癌非常罕見;因此,沒有足夠證據(jù)表明完全切除后可預(yù)測 100% 的無病生存率。在 2015 年 WHO 分類中,這些腫瘤被歸類為“鱗狀為主的腺癌,疑似原位腺癌(AIS)”。
2.3. MIA(微浸潤腺癌)
在 2015 年 WHO 分類中,微浸潤性腺癌(MIA)被引入為原位腺癌(AIS) 和鱗狀腺癌之間的一種新腫瘤實體。從臨床病理學角度來看,微浸潤性腺癌(MIA)的引入合乎邏輯。微浸潤性腺癌(MIA)是一種小型(直徑小于或等于 3 cm)腺癌,主要呈鱗狀結(jié)構(gòu),侵襲性結(jié)構(gòu)小于或等于 5 mm(圖 3)。微浸潤性腺癌(MIA)通常為非黏液性,但很少為黏液性。與原位腺癌(AIS) 一樣,微浸潤性腺癌(MIA)通常是在因其他醫(yī)療原因進行 CT 檢查時偶然發(fā)現(xiàn)的。在 CT 上,微浸潤性腺癌(MIA)通常表現(xiàn)為肺周圍 GGN,實性成分小于 5 mm。侵襲性病變需要與肺泡塌陷、纖維化和黏液相鑒別,這些病變也會導致 CT 上出現(xiàn)實性表現(xiàn)。盡管 CT 上 微浸潤性腺癌(MIA)與黏液性原位腺癌(AIS) 的鑒別診斷存在困難,但多發(fā)結(jié)節(jié)且結(jié)節(jié)擴散至鄰近肺實質(zhì)且邊界不清,支持黏液性原位腺癌(AIS) 的診斷 。臨床上,如果完全切除,微浸潤性腺癌(MIA)預(yù)計不會復(fù)發(fā)。由于先前的基因解碼并未證明原位腺癌(AIS) 和 微浸潤性腺癌(MIA)在臨床結(jié)果方面有任何顯著差異,因此鑒別兩者的益處值得懷疑。根據(jù)先前的基因解碼, AIS和MIA均不易擴散至區(qū)域淋巴結(jié)或發(fā)生轉(zhuǎn)移。因此,AIS 或 微浸潤性腺癌(MIA)患者適合接受亞肺葉切除術(shù)。
圖 3.MIA的形態(tài)。低倍放大下的MIA(( A ) HE染色和( B ) EVG染色)(比例尺= 1000 µm)。高倍放大下的MIA鱗屑狀部分(( C ) HE染色)和侵襲性部分(( D ) HE染色和( E ) EVG染色)(比例尺= 100 µm)。EVG,彈性范吉森染色;HE,蘇木精-伊紅染色;MIA,微侵襲性腺癌。
宏觀上,微浸潤性腺癌(MIA)通常表現(xiàn)為中心有彈性的硬性成纖維細胞病變,周圍有彈性柔軟的充氣成分。微浸潤性腺癌(MIA)病變常表現(xiàn)為中心炭疽樣色素沉著和胸膜皺褶。大體檢查的腫瘤大小可能小于放射學檢查的腫瘤大小。肺組織塌陷,尤其是當肺內(nèi)福爾馬林填充不足時,以及福爾馬林固定本身都可能導致腫瘤大體大小減小。此外,由于周圍稀疏的鱗屑狀生長,邊界不清的腫瘤可能導致宏觀大小小于放射學所見。顯微鏡下,微浸潤性腺癌(MIA)表現(xiàn)為腺癌(小于或等于 3 cm),以鱗屑狀結(jié)構(gòu)為主,侵襲性結(jié)構(gòu)小于或等于 5 mm(圖 3)。必須根據(jù)分類標準正確測量侵襲性區(qū)域的最大尺寸 。分散的侵襲性病灶使測量結(jié)構(gòu)的最大直徑變得困難。最近的一項基因解碼表明,侵襲性結(jié)構(gòu)的大小可以通過侵襲性成分的百分比乘以腫瘤的最大直徑之和來估計。根據(jù)分類標準,估計侵襲性直徑小于或等于 5 毫米的小腺癌(小于或等于 3 厘米)可診斷為 MIA。在顯微鏡下,微浸潤性腺癌(MIA)看起來是非粘液性的,但很少是粘液性的或混合表型,類似于原位腺癌(AIS)。如果腫瘤大小小于或等于 2厘米,則MIA被歸類為Noguchi C型腫瘤。Noguchi C型腺癌代表局限性腺癌,具有鱗狀生長和活躍的成纖維細胞增生灶。 MIA的侵襲性成分可呈現(xiàn)多種組織學模式,例如腺泡狀、乳頭狀、實性或微乳頭狀。腫瘤細胞浸潤至基質(zhì),并伴有活躍的肌成纖維細胞增殖,也被認為是侵襲性的。MIA被定義為缺乏淋巴管、血管和胸膜侵襲性成分;腫瘤壞死;或播散至肺泡,所有這些特征均與不良預(yù)后相關(guān)。免疫組化上,非黏液性MIA腫瘤為TRU型腺癌,其肺泡細胞標志物TTF-1和Napsin A染色呈陽性,Napsin A是一種天冬氨酸蛋白酶,參與II型肺泡細胞中表面活性蛋白B的成熟。黏液性MIA腫瘤通常肺細胞相關(guān)蛋白表達陰性,CK20和HNF4A表達陽性,HNF4A是在肝臟、腎臟和腸道中表達的轉(zhuǎn)錄因子,在形態(tài)分化中起著至關(guān)重要的作用。HNF4A常見于侵襲性黏液腺癌。
必須正確區(qū)分MIA與AIS(如上所述)和侵襲性鱗屑狀腺癌。當腫瘤中觀察到散在的侵襲性病灶時,正確測量或估計侵襲性成分的大小具有挑戰(zhàn)性;然而,這一步驟對于做出正確的鑒別診斷是必要的。值得注意的是,侵襲性鱗屑狀腺癌在形態(tài)學特征方面與MIA相似,但臨床預(yù)后明顯差于MIA。腺泡和乳頭狀結(jié)構(gòu)是MIA中最常見的侵襲性成分;因此,這些結(jié)構(gòu)與鱗屑狀結(jié)構(gòu)的結(jié)構(gòu)相似性使得區(qū)分非侵襲性鱗屑狀結(jié)構(gòu)和侵襲性結(jié)構(gòu)更加困難。術(shù)中采用冰凍切片進行診斷可用于將肺腫瘤分層為AIS、MIA和明顯的侵襲性腺癌,這可能有助于確定治療策略(肺葉切除術(shù)或亞肺葉切除術(shù))。術(shù)中診斷的準確性取決于多種因素,例如腫瘤大小、間質(zhì)炎癥或纖維化、參與診斷的病理學家數(shù)量以及檢查樣本的數(shù)量。由于大多數(shù)對含有微小浸潤成分的腺癌的基因解碼僅涉及小于3 cm的腫瘤,因此,沒有足夠的證據(jù)預(yù)測此類腫瘤在完全切除后可實現(xiàn)100%的無病生存率。因此,2015年WHO分類將這些腫瘤歸類為“鱗屑狀為主的腺癌,疑似MIA”。
3. 通過逐步連續(xù)體基因解碼分子發(fā)病機制
肺腺癌的多階段進展特征得到了腫瘤分子和臨床病理學特征的支持。從AAH到AIS,進而發(fā)展為侵襲性腺癌的進展,是基于下述分子證據(jù)。
3.1. 急性胰腺炎
AAH 是肺腺癌的推測病因。多種分子學發(fā)現(xiàn)支持非典型腺瘤樣增生(AAH) 的癌前性質(zhì),這些發(fā)現(xiàn)表明非典型腺瘤樣增生(AAH) 與腺癌之間存在相似性。AAH 證實了克隆性、染色體雜合性缺失(包括 9q 和 16p)、 EGFR、BRAF、KRAS、FGFR3和ERBB2突變、CCND1(細胞周期蛋白 D1 )高表達,以及CDKN2A(p16 )低表達和表觀遺傳下調(diào)。AAH 具有肺腺癌中觀察到的一些分子改變,這支持了非典型腺瘤樣增生(AAH) 發(fā)展為腺癌的觀點。這些基因解碼已經(jīng)確定了非典型腺瘤樣增生(AAH) 發(fā)病機制的幾個方面;然而,其分子病理學的復(fù)雜性仍不清楚,必須進一步闡明。
3.2. 自動識別系統(tǒng)
在多步驟連續(xù)體中,AIS 是非典型腺瘤樣增生(AAH) 和 微浸潤性腺癌(MIA)之間的中間步驟;然而,很少有證據(jù)表明導致從非典型腺瘤樣增生(AAH) 進展到原位腺癌(AIS) 的分子事件。異常 DNA 甲基化沿著連續(xù)體逐漸增加 。與非典型腺瘤樣增生(AAH) 相比,AIS 中特定的 CpG 島明顯高甲基化。端??s短和 DNA 損傷反應(yīng) (DDR) 被認為是肺癌發(fā)生的早期事件。DDR 蛋白以及編碼端粒特異性 DNA 結(jié)合蛋白的TERF1和TERF2的 mRNA 的表達水平與非典型腺瘤樣增生(AAH) 到原位腺癌(AIS) 的進展相關(guān)。如本綜述所述,包括EGFR、KRAS和BRAF在內(nèi)的驅(qū)動基因突變被認為與腺癌的發(fā)生和進展有關(guān)。
3.3. MIA
微浸潤性腺癌(MIA)是一種早期侵襲性腺癌;因此,其基因變異與導致侵襲的分子事件相關(guān)。肺腺癌通過多步驟連續(xù)體進行的侵襲性與多種分子事件相關(guān)。對于含有EGFR突變的腺癌,EGFR擴增參與了從原位腺癌(AIS) 到MIA的轉(zhuǎn)變。TTF -1擴增通常與EGFR擴增同時發(fā)生。在進展為侵襲性腫瘤的過程中,TP53 突變的頻率會增加。侵襲性腫瘤中等位基因不平衡的區(qū)域數(shù)量更高。TGFBR2抑制是侵襲性的決定因素。MiR -9-5p通過下調(diào)TGFBR2表達來促進侵襲。5p 染色體上PDCD6和TERT的擴增和過表達促進侵襲。層粘連蛋白 5是一種侵襲相關(guān)分子,在原位腺癌(AIS) 進展為 微浸潤性腺癌(MIA)的過程中被激活。
4.非典型腺瘤樣增生(AAH)、AIS 和侵襲性腺癌的驅(qū)動突變
EGFR-RAS-RAF-MEK(MAP2K)-ERK(MAPK1)信號通路是細胞生長和轉(zhuǎn)化的關(guān)鍵調(diào)節(jié)因子。該信號通路被激活后,會導致細胞增殖失控、細胞存活率增加以及腫瘤的發(fā)生和發(fā)展。EGFR是屬于ERBB家族的受體酪氨酸激酶,而KRAS是活化EGFR的重要效應(yīng)物。KRAS致癌基因?qū)儆赗AS基因家族,該家族編碼鳥苷-5′-三磷酸結(jié)合蛋白。BRAF是RAF基因家族的成員,它編碼一種絲氨酸-蘇氨酸蛋白激酶,它是活化RAS的下游效應(yīng)物,可激活MEK(MAP2K),并通過激活ERK(MAPK1)導致腫瘤的發(fā)生和發(fā)展。
4.1. EGFR和KRAS
Sakamoto 等人基因解碼了119 例同時性肺部病變中的EGFR和KRAS突變,其中包括 40 例非典型腺瘤樣增生(AAH)、26 例原位腺癌(AIS)、14 例 微浸潤性腺癌(MIA)和 34 例明顯的侵襲性腺癌。EGFR和KRAS突變的互斥性質(zhì)即使在侵襲前病變(AAH 和原位腺癌(AIS))中也得以維持,類似于侵襲性腺癌。值得注意的是,這些作者證明KRAS突變的發(fā)生率沿逐步連續(xù)體下降:AAH 為 33%,AIS 為 12%,微浸潤性腺癌(MIA)為 8%,高分化侵襲性腺癌為 0%。相反,EGFR突變的頻率沿多級連續(xù)體以相似的比例分布。有趣的是,中分化和低分化腺癌比高分化腺癌更容易發(fā)生KRAS突變(分別為 18% 和 17%) ,這表明KRAS突變和其他基因組事件可能導致從頭致癌。在吸煙狀況方面,吸煙者中KRAS突變的非典型腺瘤樣增生(AAH) 和腺癌更常見。至于EGFR突變,雖然侵襲性腺癌中EGFR突變與不吸煙之間存在顯著關(guān)聯(lián),但一半的非典型腺瘤樣增生(AAH) 病變發(fā)生在吸煙者中。吸煙者非典型腺瘤樣增生(AAH) 病變中KRAS突變的頻率相對較高,這與最近的高通量基因解碼的結(jié)果一致。肺腺癌基因解碼還基因解碼了 110 例原位腺癌(AIS) 病變中吸煙狀況與分子特征之間的關(guān)聯(lián)。肺腺癌基因解碼證明,在AIS病變中, EGFR和KRAS的突變率與吸煙狀況無關(guān)。相反,在浸潤性腺癌中,EGFR和KRAS的突變與吸煙狀況顯著相關(guān):非吸煙者存在EGFR突變,吸煙者存在KRAS突變,這與先前基因解碼的結(jié)果一致。這些結(jié)果表明,AIS可能是肺腺癌的一種獨特的生物學實體,吸煙不僅是AIS的誘因,也是浸潤的促進因素。
4.2. BRAF
新興證據(jù)表明,AAH 和原位腺癌(AIS) 病變經(jīng)常伴有BRAF突變,盡管在侵襲性腺癌中BRAF突變的頻率較低。根據(jù) Sivakumar 等人的基因解碼,BRAF是非典型腺瘤樣增生(AAH) 中最常見的突變基因(23%),其次是KRAS(18%)。非典型腺瘤樣增生(AAH) 中的KRAS突變與吸煙者有關(guān),而BRAF突變與吸煙史無關(guān),這與另一項基因解碼的結(jié)果一致。值得注意的是,在與BRAF突變的非典型腺瘤樣增生(AAH) 病變共存的肺腺癌中未發(fā)現(xiàn)BRAF突變,而五例BRAF突變的非典型腺瘤樣增生(AAH) 腫瘤中有四例與EGFR突變的腺癌共存。在基因解碼的AAH病變中,BRAF突變與KRAS突變互斥。這一結(jié)果也與類似基因解碼的結(jié)果一致。
4.3. EGFR 與 KRAS 和 BRAF
值得注意的是, KRAS和BRAF突變的頻率在侵襲性病變中高于侵襲性病變,而EGFR突變的頻率在侵襲性病變中與侵襲性病變相似(圖 4)。這些結(jié)果表明KRAS或BRAF突變會誘導細胞增殖和細胞異形性;然而,含有KRAS或BRAF突變的侵襲性病變很少發(fā)展為侵襲性病變,除非它們發(fā)生額外的基因組改變(圖 4)。含有KRAS突變的侵襲性病變可能在吸煙引起的額外基因組突變后變得具有侵襲性,因為眾所周知KRAS突變與侵襲性腺癌中的吸煙之間存在關(guān)聯(lián)。含有BRAF突變的侵襲性病變也可能在額外的基因組改變后變得具有侵襲性。然而,更合理的解釋包括由于KRAS或BRAF突變和其他基因組變化(包括 DNA 修復(fù)缺陷或吸煙引起的基因組不穩(wěn)定性)從正常肺上皮細胞新生發(fā)展為KRAS或BRAF突變的侵襲性腺癌(圖 4)。
圖 4.AAH 由正常的肺泡 II 型細胞或棒狀(Clara)細胞在EGFR、KRAS和BRAF突變后發(fā)展而來。EGFR突變的非典型腺瘤樣增生(AAH) 進展為原位腺癌(AIS),隨后在EGFR / TTF-1擴增后發(fā)展為浸潤性腺癌。KRAS或BRAF突變的AAH 很少進展為原位腺癌(AIS) 或浸潤性腺癌,但在TP53 /CDKN2A (p16) 失活或其他基因組事件(虛線箭頭)后可能會進展為原位腺癌(AIS) 或浸潤性腺癌。KRAS或BRAF突變的浸潤性腺癌可能通過涉及KRAS或BRAF突變和其他基因組事件的從頭通路源自正常肺上皮。實線箭頭表示進展。AAH,非典型腺瘤性增生;AIS,原位腺癌;amp,擴增;inact,失活;mut,突變。
5. 肺癌發(fā)生的驅(qū)動突變
EGFR、KRAS和BRAF突變頻率在浸潤前和浸潤性病變中的比較關(guān)聯(lián),可以通過使用持續(xù)表達這些突變體的小鼠進行的實驗來解釋。
5.1. 表皮生長因子受體
EGFR突變腺癌的特點是東亞民族、女性、無吸煙史或輕度吸煙史,以及鞋釘狀細胞形態(tài)。由于EGFR突變腺癌通常通過假定的多步驟連續(xù)過程發(fā)展,因此東亞人群中非典型腺瘤樣增生(AAH)、AIS 和 微浸潤性腺癌(MIA)的發(fā)病率較高。EGFR 的突變和擴增密切相關(guān),EGFR擴增僅發(fā)生在EGFR突變的腺癌中[。在EGFR突變腺癌的逐步發(fā)展中,EGFR擴增在進展為侵襲性腺癌中起著至關(guān)重要的作用。
Ji 等人構(gòu)建了雙轉(zhuǎn)基因小鼠,其中兩種常見的 EGFR 突變(即外顯子 19 缺失和外顯子 21 的 L858R 點突變)可在肺泡 II 型肺泡上皮細胞中誘導表達 。在 EGFR 突變體持續(xù)表達后,雙轉(zhuǎn)基因小鼠通過多步驟連續(xù)過程發(fā)展為侵襲性肺腺癌:從非典型腺瘤樣增生(AAH) 進展為原位腺癌(AIS),進而發(fā)展為具有鱗屑狀特征的侵襲性腺癌 。這些作者證明,EGFR 突變體的持續(xù)表達不僅對腫瘤發(fā)展至關(guān)重要,而且對腫瘤穩(wěn)定性也至關(guān)重要,并且針對 EGFR 突變肺腺癌的 EGFR 靶向治療效果顯著,這表明 EGFR 突變體直接參與腫瘤的維持。
5.2. KRAS
使用人類浸潤前和浸潤性病變的基因解碼表明,KRAS突變在浸潤前病變中比在浸潤性病變中更常見。這些不一致的頻率可以通過使用持續(xù)表達KRAS突變體的小鼠的實驗來解釋。Johnson 等人證明KRAS致癌基因的活性體細胞突變會導致小鼠早發(fā)性肺癌。KRAS突變體導致良性、非侵襲性肺泡腫瘤,與非典型腺瘤樣增生(AAH) 非常相似。只有選定的細胞譜系(肺泡 II 型肺泡細胞,而不是棒狀(Clara)細胞)受到KRAS突變體表達的影響,并且良性肺泡腫瘤通過 TP53 失活發(fā)展為侵襲性腺癌。Collado 等人基因解碼表明,小鼠中KRAS突變的良性外觀細支氣管肺泡腫瘤具有與侵襲性腺癌不同的生物學特征。具有KRAS突變的良性外觀腫瘤經(jīng)歷了致癌基因誘導的衰老,如衰老相關(guān) β-半乳糖苷酶的表達 和衰老相關(guān)異染色質(zhì)灶的存在。這些作者得出結(jié)論,KRAS突變的良性外觀腫瘤中大量細胞經(jīng)歷了致癌基因誘導的衰老,但KRAS突變的侵襲性腺癌不會經(jīng)歷衰老??,因為致癌基因誘導的衰老效應(yīng)分子(如 TP53 和 CDKN2A)失活。至于結(jié)直腸腫瘤中的KRAS突變,Bennecke 等人?;蚪獯a表明,攜帶KRAS突變的小鼠腸上皮細胞會出現(xiàn)鋸齒狀增生,其特征是CDKN2A過表達和衰老誘導。然而,在表達突變型KRAS的小鼠中,CDKN2A的缺失阻止了細胞向衰老的進展,并導致了侵襲性和轉(zhuǎn)移性腺癌,其形態(tài)學和分子特征與KRAS突變型腺癌相似。突變型KRAS誘導的細胞轉(zhuǎn)化不足以驅(qū)動致癌作用;KRAS突變細胞需要其他基因組事件,包括TP53通路失活背景下的基因組不穩(wěn)定性。KRAS誘發(fā)致癌作用的其他機制包括活性氧 (ROS) 水平升高,以及 ROS 生成與細胞惡性轉(zhuǎn)化的關(guān)系。由于下游效應(yīng)子的復(fù)雜性,KRAS驅(qū)動的致癌作用機制仍不清楚??偟膩碚f,雖然確切的機制仍不清楚,但KRAS突變在細胞衰老和致癌作用中發(fā)揮著不同的作用。
2017 年,Vaz 等人證明,長期接觸香煙煙霧會誘導支氣管上皮細胞發(fā)生進行性表觀遺傳改變,使這些細胞對單個KRAS突變的轉(zhuǎn)化敏感,最終導致肺癌的發(fā)展。他們的基因解碼結(jié)果提供了一種范例,其中表觀遺傳改變可能先于(并使細胞對)導致肺癌的遺傳事件發(fā)生敏感。甲基化基因異常與肺癌吸煙者中常見的基因異常有很大重疊。長期接觸香煙煙霧會導致在調(diào)節(jié) WNT 信號(SFRP2、SFRP5和WIF1)、 TP53 的凋亡功能 ( MSX1 ) 和 RAS/MAPK 信號(BMP3、WIF1和GATA4)中發(fā)揮重要作用的基因高甲基化。這些表觀遺傳改變的通路,包括 RAS/MAPK和 WNT 通路,可能導致香煙煙霧誘發(fā)的肺癌。總之,吸煙會誘發(fā)表觀遺傳改變,使細胞易受關(guān)鍵遺傳事件(例如KRAS突變)的影響,從而導致致癌作用。此后,改變的通路或其他基因組事件可能會促進腫瘤進展。
5.3. BRAF
BRAF V600E突變導致致癌基因誘導的衰老,類似于KRAS突變誘導的衰老。AAH和侵襲性腺癌中BRAF突變的相關(guān)性與黑素細胞痣和惡性黑色素瘤的相關(guān)性相對應(yīng),這兩者都攜帶致癌BRAF V600E突變。黑素細胞痣是一種常見的黑素細胞來源的良性腫瘤。盡管痣經(jīng)常含有致癌BRAF V600E突變,但痣生長的初始階段通常伴隨著致癌基因誘導的衰老導致的生長停滯,從而阻斷了BRAF V600E介導的致癌信號傳導。BRAF V600E突變體誘導的生長抑制反應(yīng)表現(xiàn)出典型的衰老特征(即 CDKN2A 和衰老相關(guān)酸性 β-半乳糖苷酶活性的誘導)。相反,BRAF V600E突變的痣通過 TP53 通路或 CDKN2A 的失活發(fā)展為惡性黑色素瘤。
2017 年,Nieto 等人發(fā)現(xiàn)了激酶失活BRAF突變在肺腺癌發(fā)生中的作用。已知激活BRAF突變(例如BRAF V600E )的致癌機制可促進 MEK-ERK 活化;然而,激酶失活BRAF突變的生物學作用尚不清楚,這些突變在肺腺癌中比激活BRAF V600E突變更常見。另一方面,在部分KRAS激活的肺癌中已發(fā)現(xiàn)了失活BRAF突變。這些作者證明,內(nèi)源性激酶失活BRAF突變的表達會觸發(fā)小鼠肺腺癌的發(fā)展,表明BRAF失活突變會引發(fā)肺癌發(fā)生。此外,在小鼠肺細胞中,激活的 KRAS 突變和失活的 BRAF 突變的共表達顯著增強了腫瘤的發(fā)生,這種現(xiàn)象由 CRAF 激酶活性介導,并有效加速了腫瘤進展為晚期肺腺癌。他們的基因解碼結(jié)果還表明,MAPK 通路的信號強度不僅是腫瘤發(fā)展的關(guān)鍵決定因素,也是腫瘤發(fā)生的關(guān)鍵決定因素。
6.基因檢測共識及佳學基因進一步改進的方向
本綜述總結(jié)了早期肺腺癌的腫瘤發(fā)生和進展的知識狀況,特別關(guān)注其臨床病理特征及其與驅(qū)動突變(EGFR、KRAS和BRAF)的關(guān)聯(lián)。大多數(shù)肺腺癌病例發(fā)現(xiàn)時已是晚期;因此,需要在可治愈階段改進檢測以減少與疾病相關(guān)的死亡人數(shù)。最常見的腺癌亞群,包括EGFR突變的腺癌,似乎從AAH發(fā)展到AIS、MIA,再發(fā)展為具有鱗屑狀模式的明顯侵襲性腺癌,這在TRU型腺癌中很常見。相反,致癌基因誘導的衰老可能會降低KRAS或BRAF突變腺癌中逐步進展的頻率。致癌基因誘導的衰老、表觀遺傳學改變或激酶失活突變可能與KRAS或BRAF突變腺癌的腫瘤演化有關(guān)。雖然肺腺癌的腫瘤發(fā)生機制尚不清楚,但更好地了解此類病例的腫瘤發(fā)生和進展,可能有助于制定有效的預(yù)防、篩查和治療策略。
(責任編輯:佳學基因)