前言

保羅·埃爾利希（Paul Ehrlich）在大約一個世紀(jì)前構(gòu)想出的針對微生物的神奇子彈，這一概念正被運用于現(xiàn)代腫瘤學(xué)：瞄準(zhǔn)腫瘤以及周圍促進生長的微環(huán)境，而不會對正常組織造成傷害。過去三十年取得的技術(shù)進步，即下一代測序（NGS）技術(shù)以及相關(guān)生物信息學(xué)算法計算能力的進步，使得這一目標(biāo)正在成為實現(xiàn)。

2001年，人類基因組的第一次測序耗時約13年，耗資約27億美元，而現(xiàn)在，測序只需幾小時就能完成，而花費只需其中的很小一部分。這使得測序能夠用于識別個體患者甚至腫瘤中不同克隆群體的致癌基因驅(qū)動因素，從而針對性地選擇藥物，這顯著改善了某些癌癥的預(yù)后。

然而，盡管我們在癌癥治療方面取得了實質(zhì)性進展，甚至能夠通過利用基因組學(xué)和精準(zhǔn)腫瘤學(xué)治療為一些癌癥類型找到“靈丹妙藥”。然而，實體癌的精準(zhǔn)靶向尚未產(chǎn)生任何普遍反應(yīng)性的結(jié)果，而且反應(yīng)也不那么持久。精準(zhǔn)腫瘤學(xué)未來的十年需要面對六個必須解決的難題，以優(yōu)化精準(zhǔn)腫瘤學(xué)在實體瘤中的應(yīng)用，這也是我們都需要面對的斯芬達克斯之謎。

謎題1：如何掌握治療的時機？

伊馬替尼是治療慢性粒細胞的有效藥物，然而伊馬替尼在應(yīng)用于終末期CML的急變期時，應(yīng)答率僅為10％，中位生存期約為1年。伊馬替尼在這一階段的低效性是因為發(fā)生了克隆進化，盡管BCR–ABL仍然是一個驅(qū)動因素，但出現(xiàn)了額外的分子異常并作為共同驅(qū)動因素。

今天，實體瘤的精準(zhǔn)靶向療法應(yīng)用于表現(xiàn)出多種共同驅(qū)動因素的晚期腫瘤，幾乎所有針對實體癌的靶向治療都是針對接受了大量預(yù)處理的晚期轉(zhuǎn)移性疾病患者。盡管這些患者中的一些有反應(yīng)，但反應(yīng)往往是短暫的。在惡性腫瘤發(fā)生復(fù)雜克隆進化之前，在病程早期應(yīng)用治療可能對提高實體癌靶向治療的成功率至關(guān)重要。因此，分析腫瘤中的分子遺傳損傷應(yīng)被視為所有癌癥患者的一線策略，以確保早期和準(zhǔn)確的治療：在正確的時間為正確的患者提供正確的藥物。要回答這個謎，需要精心設(shè)計的臨床試驗，在實體瘤發(fā)病早期進一步研究匹配的靶向藥物。

謎題2：有害突變何時致�。�

這個關(guān)鍵的謎題與惡性轉(zhuǎn)化有關(guān)，即獲得將健康細胞轉(zhuǎn)化為癌細胞的體細胞突變。目前，已經(jīng)有大量的癌癥基因組和轉(zhuǎn)錄組學(xué)研究，出乎意料的是，在非惡性疾病中可以看到有害的基因組的變異，這使我們在治療惡性腫瘤時應(yīng)針對哪些分子異常產(chǎn)生困惑。

因此，必須謹(jǐn)慎確認(rèn)有害突變在導(dǎo)致癌癥中的作用。新的數(shù)據(jù)表明，對突變致病性的解釋超出了確定突變是否導(dǎo)致有害功能改變的范圍。例如，已經(jīng)證實，在健康組織中也發(fā)現(xiàn)了癌癥驅(qū)動基因的有害突變。對50至60歲患者的健康結(jié)腸隱窩進行的全基因組測序研究顯示，約有3000個替換突變和300個缺失突變，相比之下，大多數(shù)結(jié)腸直腸癌的平均替換數(shù)為10000–20000個，缺失突變?yōu)?000–2000個。此外，BRAFV600E突變是另一個引人注目的例子。這些突變是大約50％的黑色素瘤和許多其他癌癥的標(biāo)志，并且是一種致病性驅(qū)動因素，然而，令人困惑的是，它們也存在于約80％的良性痣中，癌癥轉(zhuǎn)化的風(fēng)險可忽略不計。

因此，在基本的科學(xué)層面上，上述觀察提出了一個問題，即細胞轉(zhuǎn)化為惡性癌細胞實際上需要哪些分子事件？這充分強調(diào)了在評估治療目標(biāo)時判斷基因組改變的復(fù)雜性，需要充分理解與有害突變協(xié)同導(dǎo)致癌癥的環(huán)境。

謎題3：癌癥突變是否具有組織嗜性？

精準(zhǔn)腫瘤學(xué)最有趣的特點之一是其組織不可知的方法。在特定組織中發(fā)現(xiàn)的幾種突變已成功靶向其他部位的癌癥。事實上，腫瘤的分子畸變可能與其起源組織一樣重要，甚至更重要。

BRAF突變通常被認(rèn)為是組織不可知范式的一個例外，因為靶向這些突變是毛細胞白血病和黑色素瘤的有效策略，而BRAF突變的結(jié)直腸癌對BRAF抑制劑的反應(yīng)較差。然而，BRAFV600E結(jié)直腸癌中對BRAF抑制的反應(yīng)較差是由于EGFR介導(dǎo)的MAPK通路的再激活，當(dāng)靶向共激活通路時，BRAF抑制劑在結(jié)直腸癌中有效。這一發(fā)現(xiàn)最終導(dǎo)致批準(zhǔn)了BRAF抑制劑encorafenib與EGFR抑制劑cetuximab聯(lián)合治療BRAF突變的結(jié)直腸癌。因此，分子畸變可能是新的癌癥病理學(xué)的基礎(chǔ)。

另外一個例子是BCR–ABL易位，這是CML的標(biāo)志，除費城陽性急性白血病外，很少在其他癌癥中發(fā)現(xiàn)。然而，最近一份引人注目的報告描述了BCR–ABL抑制劑伊馬替尼對患有BCR–ABL突變的膠質(zhì)母細胞瘤的患者的有益治療�？偟膩碚f，上面的例子表明，僅根據(jù)起源部位預(yù)測單個癌癥的潛在基因組基礎(chǔ)是非常困難的。因此，每個腫瘤的通用NGS檢測是合理解決方案。

謎題4：應(yīng)該針對哪個腫瘤克隆？

克隆進化是癌癥最重要的特征之一，目前尚不能進行治療。在這一過程中，DNA完整性監(jiān)測機制的喪失，如TP53突變所造成的機制，是惡性進展的一個重要特征。治療壓力下的克隆生長是復(fù)發(fā)和治療抵抗的主要原因，因此是一個重要的治療挑戰(zhàn)。

從精準(zhǔn)腫瘤學(xué)的角度來看，這一概念特別重要，因為通過基因組檢測確定的可操作目標(biāo)通常代表僅存在于一小部分腫瘤細胞中的亞克隆事件，在大塊組織NGS中鑒定的基因組改變可能與腫瘤的某些部分無關(guān)。因此，精準(zhǔn)腫瘤學(xué)的成功很大程度上取決于在避免治療相關(guān)毒性的同時，可以同時靶向多少克隆。

靶向由多個克隆組成的腫瘤中的單個克隆對姐妹克隆的影響尚不清楚�？梢韵胂螅�一旦一個臨床靶向克隆被清除，姐妹克隆之間對氧氣或營養(yǎng)的競爭就可以得到緩解，這可能會加速未靶向克隆的生長，從而從競爭優(yōu)勢中獲益，從而促進整個腫瘤的生長。這種混合反應(yīng)是精準(zhǔn)腫瘤學(xué)中的一個重要難題。

靶向特定突變對腫瘤整體表型的影響仍有待完全闡明。骨髓增生性腫瘤的研究表明，一組給定突變的獲得順序強烈影響疾病表型結(jié)果，因此在一種或多種基因組畸變的靶向治療中可能很重要。此外，層級的概念意味著具有較高等位基因頻率的突變可能比具有較低等位基因的突變對腫瘤更重要。

最后，由于不同的克隆可能具有重疊的和不同的分子變化，靶向會聚途徑的概念可能會受到質(zhì)疑，因為不同克隆中激活的突變不可能趨同。單細胞分子分析可能有助于揭示在同一細胞中同時發(fā)生或源自不同細胞的改變。在后一種情況下，治療方案可能涉及直接靶向改變的基因產(chǎn)物或優(yōu)化用于破壞關(guān)鍵惡性克隆的藥物組合。

謎題5：對患者，我們還需要考慮什么？

腫瘤學(xué)家已經(jīng)開始更仔細地考慮患者的人口統(tǒng)計學(xué)，因為越來越清楚的是，癌癥發(fā)病率和腫瘤的遺傳景觀在不同的遺傳背景和地理位置上有很大差異，這可能是由于不同的種系傾向和暴露于不同的傳染性和毒性物質(zhì)。此外，考慮生物學(xué)性別和年齡對于優(yōu)化精準(zhǔn)腫瘤學(xué)至關(guān)重要，因為治療應(yīng)答率和發(fā)病率在不同性別之間存在差異，但這些因素的治療意義尚未得到充分認(rèn)識。最后，個人特定的生活方式，如與吸煙或特定的西方飲食相關(guān)的生活方式可能會從根本上增加患癌癥的風(fēng)險，這些生活方式的后果應(yīng)在腫瘤遺傳景觀和測序方面進行深入研究。

另一個關(guān)鍵的腫瘤外變量是微生物群。已經(jīng)發(fā)表了許多與癌癥相關(guān)的關(guān)聯(lián)，然而將特定微生物群物種與表型聯(lián)系起來的功能性研究仍然很少。此外，微生物群可能在確定特定基因組異常的結(jié)果中發(fā)揮作用，例如TP53突變的影響，根據(jù)局部菌群不同，TP53突變可能發(fā)揮促腫瘤或抑腫瘤作用。腸道微生物群也可能影響檢查點阻斷和嵌合抗原受體T細胞免疫治療的結(jié)果。如今，微生物群對免疫療法療效的重要性已被越來越多地接受。

謎題6：免疫治療的正確時機是什么？

癌癥免疫治療的一項關(guān)鍵成就是批準(zhǔn)了抗PD1抗體pembrolizumab治療具有高腫瘤突變負(fù)擔(dān)（TMB）和微衛(wèi)星不穩(wěn)定性／錯配修復(fù)遺傳缺陷的腫瘤，這些腫瘤最有可能對免疫檢查點阻斷做出反應(yīng)。高TMB腫瘤反應(yīng)性背后的潛在生物學(xué)可能是，多個突變只能通過利用使免疫系統(tǒng)失活的檢查點而存在，并且一旦該檢查點被抑制劑阻斷，免疫系統(tǒng)就會被重新喚醒。此外，突變負(fù)荷較高的腫瘤可能呈遞更多的突變衍生的新抗原，從而增加腫瘤的免疫原性。然而，我們?nèi)狈�對其他因素的�?zhǔn)確理解，這些因素可能在實現(xiàn)癌癥的有效免疫治療中發(fā)揮重要作用。

盡管TMB和PD－L1的高表達在臨床決策中很重要，但免疫療法的使用應(yīng)伴隨著完善的診斷標(biāo)準(zhǔn)，以確保針對正確的檢查點。突變衍生的新抗原必須具有免疫原性，患者的主要組織相容性復(fù)合體必須能夠充分呈遞新抗原，必須能夠識別所呈遞的新抗原。

檢查點阻斷在高TMB癌癥中的療效與基因靶向治療的效果形成對比，基因靶向療法似乎在由單個基因改變驅(qū)動的CML等癌癥中最為成功。然而，免疫療法與基因靶向療法結(jié)合可以顯示出很高的療效。目前尚不清楚在這些情況下，免疫療法是否與其他療法協(xié)同作用，或者不同的患者亞群是否受到這些組合藥物的不同影響。

最后，一線免疫療法正被批準(zhǔn)用于越來越多的癌癥類型。在最近一項研究中，使用抗PD1抗體dostarlimab作為直腸癌患者的新輔助治療，所有12名患者都獲得了完全緩解，這表明將免疫療法應(yīng)用到疾病早期需要更多的研究。

小結(jié)

癌癥治療的關(guān)鍵目標(biāo)是開發(fā)專門針對癌細胞而不會對正常組織造成傷害的療法。兩種主要方法已經(jīng)開始實現(xiàn)這一目標(biāo)：基因靶向療法和免疫療法。這些方法在策略和最易受其影響的癌癥類型上是不同的，因此，未來精準(zhǔn)治療的成功將需要在正確的時間給正確的患者服用正確的藥物。

隨著我們對癌癥基因組的研究不斷深入，困惑也隨之出現(xiàn)。例如，在各種非惡性疾病中都發(fā)現(xiàn)了致癌驅(qū)動因素，這就引出了如何確定有害基因改變是否真的具有致病性的問題。此外，癌癥背景下的其他關(guān)鍵問題還涉及起源組織在癌癥中的作用，它如何影響基因組突變的生物學(xué)意義，宿主的基因組和其他特征如何影響治療結(jié)果，以及哪些克隆是最佳靶向。

對這些問題的全面回答需要我們對宿主和癌癥進行個體化的功能和表型表征，以利用先進的分析工具來確定如何最佳地靶向腫瘤，同時最大限度地減少對患者正常組織的損害。未來的十年，對這么問題的回答將引導(dǎo)我們開辟精準(zhǔn)腫瘤學(xué)的新領(lǐng)域，在癌癥治療方面取得新突破。

參考文獻：

1．Thecoming decade in precision oncology： six riddles． Nat Rev Cancer．2022 Nov24．  

       原文標(biāo)題 : 精準(zhǔn)腫瘤學(xué)未來十年的斯芬達克斯之謎