绪论二　关于肝癌创新性研究与临床转化的思考

近年来,全球经济和社会在波动和震荡中发展,尽管在医学和科学技术上获得了巨大进步,而正在进行的全球化和城市化挑战着国家保障公共健康的能力。 恶性肿瘤、糖尿病、高血压、冠心病等复杂性疾病对于人类健康的威胁并未随着社会经济发展而减弱,流行趋势甚至出现上升态势。 就癌症而言,2月4 日是“世界癌症日”,世界卫生组织(WHO)下属的官方癌症机构国际癌症研究中心(IARC)在2014 年2 月3 日发布了《世界癌症报告》。 该报告指出,癌症是全球一个主要死亡原因,在2012 年造成820 万人死亡,全球致死率前几位的癌症有肺癌(159 万)、肝癌(74.5 万)、胃癌(72.3 万)、结直肠癌(69.4 万)等。 报告预测未来20 年全球每年新增癌症病例会上升到2200 万,同期癌症死亡病例将从每年820 万上升到每年1300 万。 全球癌症防控形势非常严峻。

虽然中国并不是癌症发病率最高的国家,但由于庞大的人口基数,中国2012 年新诊断癌症病例为307 万,占全球总数的21.8%。 癌症死亡人数约220万,占到全球癌症死亡人数的26.9%。 就肝癌而言,全球50%以上的新增肝癌病例出现在中国。 在肝癌的死亡病例中,中国占到约51%。 究其原因,我国属于乙型病毒性肝炎高流行区之一,1 亿多乙肝病毒携带者是肝癌发病的重要易感人群,我国至少85%以上的肝癌患者具有乙型肝炎病毒感染的证据。

常见肝癌的发病常伴有“肝炎-肝硬化-肝癌”的典型进程,但肝炎进展为肝癌的发病机制尚未阐明,对高危人群的筛检和随访是目前控制肝癌的重要策略之一。 事实上我国却缺乏对易感人群简便有效的预警和监测肝癌的手段,尚无科学合理的分子分型体系,临床肝癌诊疗中存在治疗方法不特异、复发转移率高、个体化治疗缺乏依据、创新的特效药物少等难点问题。 肝癌病死率居高不下让众多肝炎患者“谈癌色变”,肝炎难愈、肝癌难治也大量消耗着原本不足的卫生资源。

人类基因组计划的完成以及整合生物学和系统生物学的进展,使得人类对肿瘤进行更有效的早期预防和早期干预成为可能,医学发展推出“4P”医学模式即预防性(preventive)、预测性(predictive)、个体化(personalized)和参与性(participatory)。 该模式开辟了肿瘤转化医学研究的新途径,一旦突破,将有望为肿瘤防控带来重大变革。 转化医学致力于弥补基础实验研发与临床应用间的鸿沟,缩短新的诊疗方法从实验室到临床阶段的时间,转化医学是“从实验台到病床”(B2B-bench to bedside)的一种连续的研究和应用开发过程,现已较多地应用于包括肝癌在内的恶性肿瘤研究。 通过筛选鉴定可诊断及监测肿瘤发生发展的新参数——生物标志物,研发新型诊断技术和治疗新策略、新方法是转化医学研究的中心环节。 近年来,我国对于肝癌研究的投入逐渐增加,启动了一批国家级的科研计划,针对肝癌的关键科学问题,集中肝癌研究优势团队,建立产学研用相结合的技术创新体系,协同攻关,推动了肝癌基础和临床研究,筛选得到一批重要的分子标志物,积极探索肝癌生物治疗的新策略,大力推行规范化综合治疗并初见成效。 相关研究成果形成的新产品、新技术和新方案获得批准后,不久将投入临床和高发现场应用,这些实践将成为肝癌创新性研究和临床转化的有益探索。 显而易见,我国的肝癌防治在挑战中迎接着新的跨越。

一、早期预警和早期诊断是肝癌创新研究的突破口

基于医学模式和研究思路的转变,目前国际上对肝癌的防控重点是筛选新的标志物,加速临床应用转化,提高肝癌的风险预测和早期诊断能力。 目前我国肝癌早期诊断率低,极大影响了肝癌治疗的效果。 我国慢性乙肝病毒携带者和慢性乙肝患者基数庞大,针对这些高危人群和肝癌患者开展系统性分析,能够在肝癌预防、早期诊断和治疗上取得突破,有望较快提高肝癌防控水平。

利用高通量的多种“组学”技术,筛选肝癌相关标志物或确定谱型是目前肝癌研究的热点。 我国肝癌研究工作者通过大规模的预警和诊断标志物的筛选,已发现了一批具有自主知识产权、临床应用前景良好的标志物,特别是MXR7(GPC3)、DKK1、miRNA 等重要的血清学预警、早诊和病理学诊断标志物,经多中心、大样本的临床病例验证表明,这些分子标志物与AFP 联合应用,能够将肝癌诊断的准确率大大提高。 近来,已形成多个拥有自主知识产权,肝癌特异的早期诊断试剂技术方案,部分已经通过与企业合作开展产业化研发,获得CFDA 批准后将在我国肝病诊疗单位和高发现场推广应用,为提高肝癌早期诊断率,改善治疗效果,降低病死率起到关键作用。

二、分子调控网络研究将为肝癌的生物治疗提供新的药靶

肝癌的发生发展是遗传与环境因素综合作用的结果,是多层次、多阶段的动态发展过程,由侵袭性生长引起的复发转移也是由肝癌细胞与微环境立体作用的过程,涉及复杂的调控网络。 目前,我们对肝癌尚缺少特效的防治措施,其症结可以归结为对具有高度异质性的肝癌发病机制尚未阐明,也还未完成对肝癌的动态调控机制的全景性解析。

系统了解肝癌发生发展和炎-癌转化的网络调控机制对于获得特异的药靶至关重要,也是肝癌防治研究中的重大科技问题。 特别是通过对肝癌细胞信号转导网络及微环境的系统性调控的研究,对宿主神经系统、激素内分泌系统、免疫系统等相互影响,共同在肝癌发生发展中发挥作用的研究,更新和丰富对肝癌预防、诊断、治疗的理念,并提供可应用于肝癌新药研发的新靶点,最终实现有效和特异性的多靶点治疗。

三、代谢异常与肝癌发生发展存在密切联系

在恶性肿瘤发生和发展过程中,细胞代谢特征发生了根本性的变化,促进肿瘤细胞的恶性增殖。自从20 世纪20 年代以来Otto Warburg 首先报道沃伯格效应(Warburg effect),即肿瘤细胞在氧气充足条件下糖酵解作用也会大大加强的现象,代谢异常与肿瘤的关系就从未离开过人们的视野。 近年来Warburg 效应的内涵得到了进一步扩展,肿瘤细胞的代谢特点与正常组织相比在核酸、蛋白质、酶系统以及糖代谢方面均有显著的差别。 研究表明,脂肪酸、谷氨酰胺、丝氨酸、胆碱代谢等诸多代谢通路在肿瘤细胞均发生了改变,这些变化被统称为代谢重编程(metabolic reprogramming)。

肝脏是人体主要的代谢器官,广泛参与糖、蛋白质、脂类和维生素等物质的吸收、合成、分解、储存及运输等代谢过程,如果肝细胞发生癌变,就很有可能“绑架”肝细胞原有的强大代谢能力,为肿瘤生长创造条件。 循证医学证据表明,肥胖、糖尿病、心血管等代谢性疾病与包括肝癌在内的恶性肿瘤发生发展密切相关。 最新研究表明,原本用于糖尿病治疗的药物二甲双胍能够降低肝癌发病风险,改善肝癌患者预后。

研究肝癌细胞代谢重编程及其与机体代谢状态的交互作用,通过肿瘤系统生物学、代谢组学、生物信息学、分子影像学、流行病学等多学科的交叉合作,进一步阐明肝癌异常代谢表型的内在调控网络,不仅有助于理解肝癌发病机制,而且靶向肝癌能量代谢的关键节点分子,干预细胞代谢异常,能够为肝癌诊断、预防和治疗拓展新思路与新策略。

四、肝癌干细胞促进肝癌发生发展和复发转移

最近的研究表明,肿瘤并不是由均一的肿瘤细胞构成,其中具有自我更新、不断增殖能力的一小部分细胞,能够形成新的肿瘤克隆,这部分肿瘤细胞被称为肿瘤干细胞(cancer stem cell,CSC)或者肿瘤起始细胞(tumor initiating cell,TIC)。 传统化疗方法抑制肿瘤生长,却有可能导致肿瘤干细胞的富集,肿瘤干细胞的存在可能是肿瘤复发转移和化疗耐受的原因。 深入研究肿瘤干细胞信号调控网络并寻找合适的治疗靶点是国际上肝癌研究的前沿科学问题,国外已经启动靶向直肠癌、乳腺癌肿瘤干细胞治疗的临床试验,研究结果值得期待。

就肝癌而言,慢性病毒性肝炎、酒精性肝病、非酒精性脂肪肝等慢性肝脏疾病造成的炎症微环境促进肝脏干细胞的活化和增殖,在此过程中就有可能发生干细胞的恶性转化。 诸多证据表明肿瘤干细胞在肝癌进展过程中发挥重要作用,肿瘤干细胞参与了肝癌的发生、复发转移以及放化疗抵抗。 一些与肝癌干细胞侵袭性生长和化疗耐受等表型存在密切关联的分子标志物(如CD133、CD24、CD44、CD90、EpCAM 和OV6 等)也相继被发现。 基于高通量技术的GWAS 分析和深入的机制研究表明,某些在肝脏发育和再生过程中起到重要作用的信号通路(如Wnt/β-catenin、TGF-β、IL-6/STAT3 等)由于突变等原因造成异常活化,参与调控肝癌干细胞的增殖和活化。 最近,我国学者利用全细胞免疫的方法获得了识别电压依赖性钙通道组成亚基21 的单克隆抗体,该抗体能够减少肝细胞癌中肿瘤干细胞的含量,与多柔比星联合应用显著抑制肝癌荷瘤动物模型中的肿瘤生长,该研究发现和证明了肝细胞癌肿瘤干细胞一个新的功能性标志物和治疗靶点,并对干预策略进行了积极的尝试。

肿瘤干细胞的研究使我们对肝癌干细胞生物学特性的认识进一步加深,但是就像其他肿瘤干细胞一样,肝癌干细胞的研究仍然有许多问题亟待阐明,诸如肝脏是否也存在参与肝癌干细胞自我更新调控的干细胞巢(stem cell niches);肝癌干细胞在肝癌细胞中的比例是多少,用什么方法才能准确地识别和分离肝癌干细胞等。 可以相信,这些问题的阐明和技术方法的突破,能够为肝癌的早期诊断、预防与治疗策略开辟全新的途径。

五、肝癌分子分型和个体化治疗是攻克肝癌的必由之路

自美国总统尼克松在1971 年12 月签署国家癌症法案,从而开启了40 余年的抗癌战争以来,全世界已经投入癌症研究的总经费超过2000 亿美元,发表论文超过200 万篇。 虽然防控形势仍然严峻,但是癌症研究并非一无所获。 近几年癌症个体化治疗的崛起就是重要突破之一。 比如推行乳腺癌、肺癌和白血病的分子分型和相应的个体化治疗,显著提高了疗效。 根据分子标志筛选特定的疾病人群,应用阻断相关信号通路的化合物或抗体来抑制恶性肿瘤的生长已成为肿瘤防控的新思路。

目前,根治性治疗(肝切除、肝移植、局部消融)是肝癌患者获得长期生存的最主要手段,但术后复发与转移,缺乏有效的化疗药物是制约肝癌疗效进一步提高的重要问题,再次手术切除或者肝移植都无法有效改善肝癌的预后。 研究结果提示,肝癌存在高度的异质性,即肝癌存在很多不同的基因型,其发生和发展与多种通路异常相关,不同患者之间存在较大的差别,这解释了为何针对肝癌的分子靶向药物研发十分困难。 因此,肝癌分子诊断标记物的筛选、分子分型及个体化靶向药物的发展是肝癌创新性研究中至关重要的课题。 转化医学的发展在基础研究和临床实践之间架起桥梁。 一方面,基础研究发现的肝癌调控网络节点分子和标志物可以在临床观察中检验,另一方面,从临床中发现的问题可以再通过基础研究来回答,以便更好地理解不同类型肝癌的生物学特征,指导肝癌的防治。 国内外学者在肝癌分子分型和个体化治疗方面所进行的初步探索,提出了肝癌分子分型的新设想,但是这些分型方法大多数还处于临床前研究的阶段,尚未经过大样本的临床证实,距离实际应用尚有距离。

索拉非尼是一种口服多靶点酪氨酸酶抑制剂,SHARP 和ORIENTAL 临床研究证实,索拉非尼对晚期肝细胞癌具有较好的疗效和安全性,开创了肝癌的靶向药物治疗时代,索拉非尼很快成为晚期肝癌的标准治疗药物。 然而,在临床实践中,可以观察到索拉非尼对部分患者疗效不明显,而且,对于一些生存期短的患者,接受索拉非尼治疗后来不及看到疗效。 这些现象,引发了对索拉非尼治疗肝癌个体化应用的思考。 事实上,前期已有部分学者对应用分子标志物选择适合索拉非尼治疗的目标人群进行了探索性研究,但是由于没有找到理想的生物标志物,并且肝癌发病机制复杂、患者多伴有肝炎、肝硬化等基础疾病,到目前为止,尚无理想的分子标志物能够指导临床使用索拉非尼的患者选择。 SHARP 研究和后续的工作初步评估了对索拉非尼治疗肝癌有预测意义的生物标志物,结果发现,AFP、c-Kit、胰岛素样生长因子2(IGF-2)和肝细胞生长因子(HGF)等分子标志物与患者是否能够从索拉非尼治疗中获益具有相关性,但是这些发现还需要进一步证实。

基于分子分型的个体化治疗是未来肝癌治疗的发展趋势。 从分子水平寻找更好的指标,进一步优化方案和选择治疗人群,指导索拉非尼等靶向药物的临床应用,开展分子标志物指导下的个体化处理,将为肝癌靶向治疗提供新的契机。

六、展　　望

以往,由于医学转化研究体系不成熟,实验室研究和临床研究往往各行其道。 实验室从发现新的肿瘤标志物和治疗靶点,经过验证到临床应用往往需要几十年的时间,而临床工作中面临的问题和困难迟迟无法得到科学的解释和有效的解决方案;另一方面,传统研究技术受制于周期长、通量小等缺陷,对肿瘤的提示信息非常有限。 在较长的时间内,肝癌创新研究难以快速推进,只有少数诊断标志物被用于常规的临床实践,治疗手段也缺乏个性。 然而,近年来随着科学家的呼吁和国家对肝癌防治的重视,一批重大科研计划得以实施,国家肝癌科学中心即将建成投入使用,肝癌创新研究面临前所未有的新机遇。 与此同时,系统生物学理论与技术进步使我们对肝癌生物学特性的认识逐渐加深,许多对肝癌的诊断或治疗具有重要意义的生物标志物不断被发现。 基础研究实验室和临床诊疗单位的合作日益密切,肝癌转化医学研究迅速推进,实验室的创新发现到临床应用的周期不断缩短。 肝癌早期预警、早期诊断、分子分型和靶向干预新策略能够尽快进入预防和临床个体化治疗的实践,为我们战胜多年来危害人民健康的肝癌带来曙光!