【一文讲清】迄今为止所有主流的“肌层浸润性膀胱癌分子分型”及其临床指导意义

发布日期：2024-10-12浏览次数：

肌层浸润性膀胱癌分子分型 膀胱癌是泌尿生殖系统常见的恶性肿瘤。 据统计，2020年全球新增膀胱癌近60万例，膀胱癌死亡超21万例。根据 2022年国家癌症中心最新数据统计，2016年我国膀胱癌年新增 8.23 万例，死亡3.37 万例。其中肌层浸润性膀胱癌（muscle invasive blad-der cancer，MlBC)约占膀胱癌的15%~20%，具有进展快、易复发、预后差的特点。 膀胱癌分期图解 MIBC临床诊疗与研究现状 目前对于MIBC的标准疗法是新辅助化疗（neoadjuvant chemotherapy，NAC)后行膀胱根治性切除术。与单独行根治性膀胱切除术相比，NAC联合根治性膀胱切除术后患者5年生存率提高5%~8%。但由于膀胱癌的生物异质性，同一种病理类型、分级、分期的膀胱癌患者对化疗药物的敏感性差异较大，相同治疗方式可能产生不同的治疗效果，因此亟需一种更精确的分型方式对患者进行危险分层和治疗指导。 膀胱癌的治疗方式及各期5年生存率 随着基因组学和高通量测序技术的发展，人们对MIBC的分子特征有了初步的认识。 分子遗传学证据表明，膀胱癌发生的2条不同致病途径对应于2种不同生物学及临床表型；但在这2条不同致病途径中都会发生且发生最早的基因变化是9号染色体缺失，它是导致尿路上皮细胞异常增殖并向尿路上皮癌进展的关键因素，常见于9q34.1至9p12杂合性缺失。由于该区域存在着某些肿瘤抑制基因，缺失后会导致细胞过度增殖。 膀胱癌的病理和分子特征 MIBC遗传改变主要涉及各种肿瘤抑制基因，这些基因编码调控细胞周期和凋亡途径的蛋白，包括TP53、细胞周期蛋白依赖性激酶抑制剂（cyclin dependent kinase inhibitor，CDKN)2A、RB1、染色体 10上缺失的磷酸酶及张力蛋白同源物（phosphate and tension homology deleted on chromosome ten， PTEN)、CCND1、CDKN1B等。 p53蛋白可以通过其下游的RB蛋白来调节细胞周期，RB基因通过结合E2F导致基因突变失活，影响细胞周期G/期，从而抑制细胞周期进展，进而抑制膀胱癌的发生、发展。p53、RB基因突变后，MDM2（p53抑制因子)、CCND1、CCNE1基因被活化，进而发生扩增或过表达并抑制CDKN2A，导致p53蛋白活性完全丧失，上述这些基因改变导致MIBC具有较高的增殖活性。 因此通过认识和研究MIBC的分子特征并根据这些分子特征来进行精确的分子分型将有助于更好地理解膀胱癌的发病机制，寻找对治疗和预后有潜在价值的生物标志物，以进一步指导临床治疗。 膀胱癌的主要基因组改变 MIBC分子分型 美国国家癌症研究所于1999年首次提出癌症分子分型的概念，旨在通过基因分析技术将传统的肿瘤形态学分型转变为以分子生物学特征为基础的分子分型，从而为肿瘤的精准诊疗提供依据。 膀胱癌的各种分子分型 目前常用的MIBC分子分型方法有以下7种，主要包括UNC分型、MDA 分型、癌症基因组图谱（The Cancer Genome At-las，TCGA)分型、Lund分型、Bold分型、基于NAC反应的分子分型、基于共识的 MIBC分子分型。 UNC分型 2014年Damrauer 等通过对262例MIBC 患者的基因表达进行共识聚类分析，提出了2个亚型:管腔型和基底型。 管腔型高表达尿路上皮伞细胞的标志物低分子量角蛋白（keratins，KRT)20以及尿路上皮特异蛋白 UPKIB、UPK2和UPK3A，患者预后较好。 基底型尿路上皮基底细胞中高表达高分子量KRT14、KRT5、KRT6B 以及 CD44，患者预后较差。基底型肿瘤常有RB1通路的基因发生改变，如RB1突变或缺失，还有cyelin D1、eyelin E1、E2F转录因子3（E2Ftranseription factor 3，E2F3)等。基底型肿瘤中有1个特殊类型，即 Claudin-low亚型，此亚型高表达上皮-间质转化（epithelial to mesenchymal，EMT)标志物和干细胞标记基因，但低表达紧密连接蛋白。 MDA分型 2014年Choi等通过对73 例MIBC患者的 mRNA 进行分析，提出了3个亚型:基底型、管腔型、p53型。 基底型高表达KRT5、KRT6、KRT14，并存在 CD44、CDH3、p63高表达；且其具有肉瘤样特征，易发生转移，患者总体生存期较短，预后较差。 管腔型高表达KRT20 以及尿路上皮细胞分化相关标志物，过氧化物酶体增殖因子激活受体（peroxisome proliferator activated receptor，PPAR)相关通路活性很强，高表达过氧化物酶体增生激活受体γ（peroxisome proliferative activated receptor gamma， PPARG)及FABP4基因。此外，转录因子叉头框家族蛋白A1（forkhead box pro-tein Al，FOXA1)、谷氨酰基-RNA酰胺转移酶连接蛋3（glutamyl-tRNA amidotransferase binding protein 3 ，GATA3 )、UPK、FGFR3、erb-b2 受体酪氨酸激酶（erbb2 receptor tyrosine kinase，ERBB)2和ERBB3基因激活突变也很常见，故针对ER、PPARG、FGFR3靶向药物的治疗可能在这一型中起作用。由于许多管腔型肿瘤对NAC有反应，靶向治疗应与常规化疗结合应用，以获得最大疗效。 p53型和管腔型肿瘤mRNA表达谱类似，均表达管腔样标志物，但在p53型中，野生型p53基因显著激活。 TCGA分型 2014年TCGA研究团队基于131例患者的RNA、DNA和蛋白质表达谱进行数据分析，提出了4个分子分型:ClusterI型、ClusterⅡ型、Cluster m型、Cluster Ⅳ型。随后，Aine 等研究发现不同分子分型方法之间存在一定的对应规律，其中CusterⅠ型对应 MDA分型的管腔型，ClusterⅡ型对应MDA分型的p53型，ClusterⅢ型和ClusterⅣ型对应 UNC分型的基底型。 ClusterⅠ型肿瘤具有FGFR3基因高突变率，病理类型上大部分为乳头状癌，预后较好。 ClusterⅡ型肿瘤对程序性死亡配体1（programmed death-ligand 1，PD-L1)抑制剂高度敏感，而对NAC敏感性较差。 ClusterⅢ型高表达细胞角蛋白KRT5、KRT14，这2种角蛋白为标记干细胞的蛋白，此型具有鳞状分化和干细胞表达特征，预后较差。 ClusterⅣ型则以EMT为特征，表达波形蛋白和N-钙黏蛋白，并表现出黏附基因 CDH1、claudin等缺失，以及EMT转录因子SNAI2过表达。 2017年 Robertson 等对412例MIBC 患者的基因表达数据进行分析，将MIBC分成5个分子亚型:单纯管腔型、管腔乳头型、管腔浸润型、基底鳞状细胞癌型和神经元型。 单纯管腔型高表达 UPK1A、UPK2、CK20和SNX31。 管腔乳头型基因改变包括FGFR3基因高突变率、转录相关酸性卷曲蛋白3（tansforming acidiccoiledcoil containing protein 3，TACC3)融合和（或)扩增、低甲基化水平。 管腔浸润型肿瘤高表达平滑肌和肌纤维母细胞基因，并表达免疫标记基因程序性细胞死亡蛋白1（programmed death-1，PD-1)和 PD-L1。Rosenbemg等认为抗 PD-L1治疗对管腔浸润型肿瘤最有效。 基底鳞状细胞癌型高表达CD44、CK5、CK6A和鳞状分化标记基因，也有免疫标记基因高表达。 神经元型高表达神经分化和发育标记基因PLEKHG4BSOX2、MSI1和 GNG4等，也存在 p53 通路的基因改变是各亚型中预后最差的一种。 Lund分型 2010年Lindgren 等对144例膀胱癌数据进行全基因组阵列比较基因杂交和基因表达分析，确定了2个分子亚型:MS1型和MS2型。 MS1型常见 FGFR3 和磷脂酰肌醇3-激酶催化亚基a（phosphoinositide 3 kinase catalytic alpha polypeptide，PIK3CA)基因的突变； MS2型表现出显著的基因组不稳定性，常见 RB1 缺失、E2F3扩增及TP53/MDM2 改变。大多数MIBC为MS2型，而NMIBC为MS1型。 2012年来自 Lund大学的 Sjödahl等收集了 308份膀胱癌样本的转录组数据，提出了5个分子亚型:Urobasal A 型、Urobasal B型、基因不稳定型、鳞状细胞癌型、浸润型。 Urobasal A型过表达 FGFR3、TP63CK5，与早期细胞周期相关基因（CCND1)和细胞黏附相关基因的表达也升高，此型常见于浅表性癌。 基因组不稳定型有 TP53 突变、ERBB2 表达以及 PTEN、CK低表达，与免疫标记和晚期细胞周期相关基因（cyclinA、cyclin B、cyclinE)的表达升高。 Urobasal B型、鳞状细胞癌型、浸润型均高表达免疫标记基因；Urobasal B型有TP53突变，同时存在 UrobasalA型亚型的基因突变；鳞状细胞癌型高表达基底型角蛋白CK5、CK6和CK14等。 2017年LUND大学研究团队进一步采取免疫组织化学方法分析了307例MIBC组织标本，使用28种蛋白的抗体和基因表达进行分析并将MIBC分为以下5个分子亚型:尿路上皮型、基因不稳定型、基底鳞状细胞癌型、间充质型、小细胞/神经内分泌型。 Bold分型 2019年Tan等分析了来自TGGA、UROMOL、IMvigor 210发表研究的2411例膀胱癌基因表达数据，把膀胱癌重新划分为6个分子亚型:管腔型、乳头型、神经元型、HER2型、鳞状细胞癌型、间充质型。 管腔型具有更强的MAPK信号转导，KRAS和KMT2 CID基因突变也较多，其主要为NMIBC，预后较好。 乳头型高表达尿路上皮分化基因以及FGFR3突变、扩增和FGFR3-TACC3融合，其主要为NMIBC。 神经元型肿瘤的特点是高表达 WNTb-catenin信号，主要为MIBC。 HER2型肿瘤在NMIBC与MIBC中所占比例较为均衡，以ERBB2高扩增和信号转导为特点。鳞状细胞癌型表达鳞状上皮分化基因，还高表达PD-1、细胞毒性T淋巴细胞相关蛋白4（cytotoxicT-lymphocyte associatedprotein 4，CTLA4)信号以及存在相关免疫通路的激活，此型预后最差，在晚期和高级别肿瘤中丰富，易发生淋巴结转移。 间充质型主要为MIBC，高表达AXL信号。 神经元型、间充质型和鳞状细胞癌型中PD1和CTLA4高表达，提示它们可能是免疫检查点的潜在治疗靶点。 基于NAC反应的分子分型 ①GSC 2017分型 Seiler等四对 343例 MIBC患者的基因表达数据进行分析，根据已公开发表的4种分子分型方法（ UNC 分型、MDA分型、TCGA分型、Lund分型)建立1个单样本基因组亚型分类器GSC，并研究其对NAC的反应性，同时与未经NAC的患者进行比较，最终根据对NAC的反应性将 MIBC分为4个亚型:claudin-low型、基底型、管腔型、管腔浸润型。 管腔型患者的预后最好，NAC的使用与否影响不大。 管腔浸润犁肿瘤患者的病理分期和预后明显差于管腔型肿瘤患者，无论有无NAC，预后较差。 claudin-low型肿瘤患者从NAC中获益很少或根本没有，其预后最差。 NAC对基底型肿瘤患者具有巨大的益处，使用NAC后患者预后得到明显改善。 ②Seiler 2018分型 肿瘤的生物学行为和临床特点会受到NAC的影响，NAC可能诱导亚型转换，导致肿瘤分子分型在NAC前、后出现不一致。Seiler等四利用转录组全基因表达检测和免疫组织化学方法对133例NAC前、后的MIBC组织样本进行研究，将NAC耐药患者分为4个主要分子亚型:CC1-基底型、CC2-管腔型、CC3-免疫型、CC4-癞痕型。 CC1-基底型和 CC2-管腔型的表型不受NAC影响，无论是否使用NAC都分别表现为基底和管腔表型，表达其对应相关标志物。 CC3-免疫型和 CC4-瘢痕型在 NAC后，缺乏基底样和管腔样标志物的表达。 CC4-瘢痕型在4个亚型中免疫活性最高四，趋化因子、细胞因子、免疫相关基因的表达均较高。CC4-瘢痕型高度表达纤维化和ECM标志物，与导致瘢痕形成的伤口愈合反应一致。 基于共识的MIBC分子分型 2020年Kamoun等使用来自18个数据集的1750个 MIBC转录图谱进行数据分析，得出一个共识分类，定义了以下6个亚型:管腔乳头型、管腔不稳定型、管腔非特异型、基底/鳞状型、神经内分泌型、富基质型。 管腔乳头型高表达FGFR3、赖氨酸去甲基化酶6A（lysine demethylase6A，KDM6A)基因，也存在CDKN2A的丢失。 管腔非特异型肿瘤主要表现为E74样因子3（E74 like ETStanscription factor3，ELF3)和PPARG的突变，存在间质浸润的特征表达，高表达纤维母细胞标志物，同时有T细胞和B细胞免疫浸润。 管腔不稳定型肿瘤具有更频繁的 PPARG 改变和含有E2F3和S0X4的6p22.3区域的高水平扩增。与其他管腔类型不同，管腔不稳定型肿瘤与TP53 和切除修复交叉互补基因（excisionrepair crsscomplementing rodent repair deficiency gene2，ERCC2)突变相关，此型是6个亚型中基因组改变最多的类别，具有较高的细胞周期活性表达。 基底/鳞状亚型肿瘤主要是TP53和RB1突变，也与3p14.2基因组缺失密切相关，其伴有 STAT3、HIFIA、EGFR 调节因子活性增强，并富于细胞毒性及自然杀伤淋巴细胞群。 富基质型肿瘤主要特征为平滑肌、内皮细胞、成纤维细胞和肌成纤维细胞基因过表达，并伴有T细胞和B细胞免疫浸润。神经内分泌亚型肿瘤主要为TP53和RB1基因同时突变或缺失，高度表达神经内分泌相关标志物，对NAC治疗敏感。 结语 几十年来，膀胱癌的治疗几乎没有太大进展。然而，随着近几年单细胞高通量测序技术、质谱检测、免疫分析和其他检测及医疗技术的迅猛发展，大大推动了肿瘤分子分析和免疫疗法的进步，大大改善了诊疗现状，打破了MIBC的治疗困境 目前，肿瘤分子分型以基因组和转录组的研究为主，但蛋白质组学和肿瘤的免疫状态也与肿瘤进展密切相关。因此，期待有关肿瘤分子分型的研究纳入更多组学，建立更加精确可靠的分子分型标准，为更多膀胱癌患者及家庭带来治疗及健康希望。