述评
结直肠癌的分子分型与精准治疗策略:从经验到精确
中华消化外科杂志, 2023,22(10) : 1155-1159. DOI: 10.3760/cma.j.cn115610-20230912-00088
摘要

以结直肠癌为代表的消化道恶性肿瘤,具有独特的临床特征及生物学行为,在我国发病率及病死率位居前列。近年来,随着科技的创新及疾病管理模式的不断优化,“精准外科”理念不断推动结直肠癌外科从传统经验外科范式向现代精准外科范式转变,结直肠外科治疗取得飞速发展,包括手术技术、器械平台、多种新型靶向治疗及免疫联合治疗等在结直肠癌治疗中成效明显。同时,随着我国腹腔镜结直肠外科发展30年,结直肠癌手术方式已从传统开腹转变为微创手术,结直肠癌患者的诊断与治疗模式也逐步从过去的经验为导向,变迁为精准化、个体化。笔者以“精准外科”理念为导向,结合结直肠癌外科的发展现状及趋势,探讨相关分子分型与精准治疗策略,从而促进结直肠癌的精准手术与综合治疗。

引用本文: 郑民华, 张森, 马君俊. 结直肠癌的分子分型与精准治疗策略:从经验到精确 [J] . 中华消化外科杂志, 2023, 22(10) : 1155-1159. DOI: 10.3760/cma.j.cn115610-20230912-00088.
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结直肠癌是我国常见恶性肿瘤之一,2016年新发病例40.80万人,位居所有肿瘤第2位,死亡病例19.56万人,位居所有肿瘤第4位1。多数结直肠癌患者首诊时已处于进展期,甚至有44%的患者伴有远处转移2。董家鸿院士提出“精准外科”理念的核心价值是让患者获得最大的健康获益,兼顾安全、高效、微创3个目标,同时在病灶清除、脏器保护和损伤控制中取得精确平衡3, 4。笔者基于“精准外科”理念,结合结直肠癌外科手术治疗、外科综合治疗,特别是分子分型相关特征,探讨结直肠癌精准治疗的进展及其与临床疗效的关系,旨在为患者的临床综合治疗模式提供参考和帮助。

一、微创手术技术的精准:从“看得见”,到“看得准”
(一)微创理念已推广和普及

1991年首次报道的腹腔镜乙状结肠癌手术标志着结直肠癌外科进入微创时代。随后,1993年我国首例腹腔镜直肠、乙状结肠癌根治术相继完成,推动腹腔镜技术持续、迅速发展,外科领域的发展驶入精准治疗快车道。我国分别于2006年、2018年发布《腹腔镜结肠直肠癌根治手术操作指南(2006版)》《腹腔镜结直肠癌根治术操作指南(2018版)》,对手术入路、淋巴结清扫范围、切除范围、消化道重建等多方面进行规范和引导。国际上,NCCN、欧洲肿瘤学会以及日本大肠癌研究会也推荐腹腔镜技术应用于结肠癌根治术,同时,COLOR Ⅱ、COREAN、ALaCaRT、ACOSOGZ 6051等多项高级别循证医学研究也充分证实腹腔镜手术应用于直肠癌患者安全、可行5, 6, 7, 8, 9

规范的手术原则和清晰的解剖平面是结直肠癌精准外科的理论基础和实践标准。全直肠系膜切除术(total mesorectal excision,TME)强调锐性解剖分离,完整切除盆筋膜脏层包绕的直肠及其周围淋巴结、血管和脂肪。TME可显著降低低位直肠癌的局部复发率,提高患者生存率,已成为中低位直肠癌手术的金标准10。德国专家Hohenberger等11提出完整结肠系膜切除术(complete mesocolic excision,CME)概念,认为与直肠周围解剖平面类似,结肠周围也存在由脏壁层筋膜及两者间的疏松无血管间隙。CME强调锐性分离脏层筋膜、系膜血管根部结扎及淋巴结清扫,术后5年复发率由6.5%下降至3.6%,而5年生存率由82.1%上升至89.1%。TME和CME的手术方式以胚胎解剖学为基础,根据解剖间隙进行游离,体现了精准医疗在外科领域的应用,为结肠癌规范化手术进程起到积极推动作用。

(二)微创手术平台的发展与创新

1.视觉平台的精进。腹腔镜成像系统是微创技术迅速发展及精准手术的重要基石。从20世纪80年代的模拟信号,到后续的数字信号,逐步经历标清升级为高清、超高清(4K)。4K腹腔镜手术系统可使解剖结构更加精细,颜色还原度高,能更好区分不同筋膜层次以及系膜完整解剖,更好地遵循TME及CME手术原则。此外,随着3D腹腔镜系统的成熟,与2D腹腔镜系统比较,3D腹腔镜系统可提供的手术视野具有更直接的纵深感和定位性,也更加接近人双眼成像的立体真实感觉,有利于定位,腔镜下切开、缝合等精细操作。多项研究结果显示:在3D腹腔镜系统支持下,手术安全性提升的同时,并发症发生率也进一步降低12, 13。因此,4K和3D腹腔镜设备已在临床不断推广普及,笔者也牵头制订《3D腹腔镜手术技术中国专家共识(2019版)》《4K腹腔镜手术技术中国专家共识(2019版)》《胃癌4K腹腔镜手术操作标准专家共识(2020版)》《结直肠癌4K腹腔镜手术操作标准专家共识(2020版)》,旨在进一步推进结直肠癌手术的规范化与精细化。同时,笔者团队报道裸眼3D技术腹腔镜手术系统在胃肠道肿瘤中的应用研究,但目前该产品只能实现单人裸眼,未来多人裸眼3D技术在胃肠道肿瘤手术中的应用值得期待14

以吲哚菁绿为代表的荧光腹腔镜视觉平台是目前研究热点。与传统示踪剂比较,吲哚菁绿穿透性和成像效果更好。有研究结果显示:结合荧光显影技术,吲哚菁绿可较好进行肿瘤定位、淋巴结精确示踪、协助判断吻合口血供、分辨特征不同组织,在一定程度上可以提高手术范围的精确性和降低手术风险15。但该技术不具有肿瘤特异性,尚不能明确阳性淋巴结,有研究者尝试开发组织特异性以及靶向肿瘤的特异性探针,从而获得术中肿瘤和转移淋巴结更精准的定位,可更好地协助判断手术清扫范围,更大程度保留器官、减少损伤,从而有望进一步提高该技术在结直肠癌手术中的应用。近年来,随着科技的迅速发展,市面上也存在3D、4K和荧光显像均高度集成的腹腔镜系统,也进一步推动这些新技术在手术精准切除中的应用。

2.人工智能的兴起。人工智能的发展同样给精准外科带来新的视角。得益于卷积神经网络等深度学习算法的发展,人工智能技术在内镜下鉴别肠息肉良恶性、病理学切片诊断、辅助决策、生存预测等方面都具有良好表现,准确率非劣于经验丰富的临床医师。基于虚拟现实的外科解剖已在外科教学方面崭露头角,帮助外科医师缩短学习时长。虽然术中实时导航在临床上的应用仍有许多问题,但可预见在未来会给外科精准治疗带来极大助力。笔者相信:随着精准治疗理念的完善和人工智能的助力,精准外科将得到飞速发展,成为精准治疗中重要的一环。

随着上述平台新技术和新理念不断促进腹腔镜手术向更精准、更安全进步,同时越来越多的手术技术自身也在器械发展过程中得到不断发展。术中淋巴结清扫、层面拓展、切除范围也从过去的“经验化”转换为“精确化”,既往难以通过传统腹腔镜施行手术的患者也都迎刃而解。医师在保证肿瘤根治的基础上,对保留器官功能也能满足更高的需求,如达芬奇机器人手术系统、经自然腔道标本取出手术、括约肌间切除术以及近年来在国内外正如火如荼开展的经肛全直肠系膜切除术(trans-anal total mesorectal excision,TaTME)。上述技术的发展离不开手术平台器械的支持,反过来临床技术也不断反哺微创器械的创新,正如“精准外科”所提出的,研发以可量化、可视化和可控化为特征的现代技术,进而提升外科技术的确定性和精准性。

二、以精准手术为核心的分子精准治疗:从“一致”到“异质”

精准外科要求“选择最佳手术时机、选择恰当手术方式和围手术期辅助治疗”。随着测序技术和分子生物学的不断发展,结合结直肠癌患者临床特征,结直肠癌精准分型对于治疗十分关键。通过精准分型,围手术期的综合治疗也在不断发生演变,可帮助外科医师进行手术时机决策、手术范围选择、以及最大程度保护脏器功能。结直肠癌的治疗策略也从“群体固定”的治疗方案转换为以手术治疗为主,同时结合患者“个体肿瘤特征”进行放化疗、靶向治疗或免疫治疗的综合治疗模式。

(一)结直肠癌的异质性

结直肠癌是一种异质性疾病,不同患者具有不同的遗传组成、组织病理学特征和临床表现。同一患者肿瘤细胞的生物学特性也具有时空特异性,在疾病不同阶段,因肿瘤间的异质性,导致患者的预后以及对于各种治疗的反应有着高变异性。这使得EGFR、RAS、BRAF、PIK3CA等生物标志物在结直肠癌治疗中的临床价值得到越来越多的关注16, 17。上述分子特征使肿瘤细胞能够存活、增殖和免疫逃逸,也赋予结直肠癌不同的特性。因此,对于不同的生物标志物进行个体化靶向治疗成为新思路。研究者也尝试从肿瘤的整体遗传特征对结直肠癌进行分型,其中被广泛研究的是结直肠癌共识分子亚型(consensus molecular subtypes,CMS):CMS1肿瘤(占比约14%),表现出微卫星不稳定和超突变的特性;CMS2肿瘤(占比约37%),典型上皮肿瘤,具有WNT和MYC通路激活的特性;CMS3肿瘤(占比约13%),具有“代谢”相关特征,KRAS激活突变频率高,而体细胞拷贝数改变少;CMS4肿瘤(占比约23%),具有间充质表型,上皮间质转化相关的途径激活,以及血管生成、炎症浸润被激活18。结直肠癌深入分型研究的动力来源于临床对于个体化治疗结直肠癌患者的期望,并给患者带来预后获益,精准治疗也渗透到化疗、靶向治疗以及免疫治疗等各个阶段中。

(二)精准治疗在结直肠癌围手术期治疗中的应用

新辅助治疗已经被广泛应用于结直肠癌。CAO/ARO/AIO-94研究结果显示:与术后治疗方案比较,新辅助治疗可降低复发率(6.8%比10.5%,HR=0.54,95%CI为0.3~0.9,P =0.02),由此奠定新辅助放化疗在局部晚期直肠癌治疗中的地位19。目前对于新辅助化疗方案以及人群的选择仍存在争议。微卫星不稳定在结肠癌新辅助化疗中仍是一个重要的分型标志物,微卫星稳定的局部晚期结肠癌患者能从FOLFOX新辅助化疗中获益,而微卫星不稳定的患者行FOLFOX新辅助化疗的有效率仅为4.7%20

全程新辅助治疗可提高Ⅱ~Ⅲ期直肠癌患者术前病理学完全缓解(pathologic complete response,pCR)的比例21。此外,对于这部分患者,目前仍需要更准确的生物标志物,如循环肿瘤DNA等,已进行分层分析,从而更好识别pCR患者,保留其器官功能;而对于达到临床完全缓解但未达到pCR的患者,相应的手术治疗可降低其肿瘤复发率。

免疫治疗是近年来肿瘤领域最重要的治疗进展,包括肿瘤疫苗、免疫细胞治疗(如过继治疗,CAR-T治疗等)、免疫检查点抑制剂(immune check-point inhibitor,ICI)治疗,在结直肠癌领域取得较多进展的是ICI治疗,包括PD-1、PD-L1治疗。Le等22的研究结果显示:一线治疗发生肿瘤转移的结直肠癌患者使用帕博利珠单克隆抗体治疗,在错配修复缺陷的患者中客观反应率和无进展生存率分别为40%(4/10)和78%(7/9),显著高于错配修复正常的患者,并且2组患者的疾病无进展生存时间和总生存时间比较,差异均有统计学意义。NICHE研究结果显示:纳武利尤单克隆抗体联合伊匹单克隆抗体新辅助治疗错配修复缺陷局部晚期结肠癌患者的病理学缓解率为95%,而错配修复正常的患者仅为20%23。2022年发表在《新英格兰医学杂志》上的1项研究结果显示:12例错配修复缺陷局部进展期直肠癌患者在接受PD-1治疗后,全部获得临床完全缓解,患者的MRI、氟代脱氧葡萄糖-PET、内镜检查,直肠指检或活组织病理学检查均显示无肿瘤残余24

针对微卫星不稳定肿瘤行免疫治疗能够获得较好疗效的原因可能与存在微卫星高度不稳定和错配修复缺陷的转移性结直肠癌具有大量新抗原,提高了肿瘤细胞的免疫原性,以及肿瘤微环境中存在大量免疫细胞浸润有关25。微卫星不稳定对于结直肠癌分型的价值在于可指导临床精准化进行免疫治疗以改善患者预后。虽然微卫星高度不稳定和错配修复缺陷是有效的生物标志物,但并非所有此类患者都能从ICI治疗中获益,同时也并非所有的微卫星稳定结直肠癌患者不能从ICI治疗中获益。

肿瘤突变负荷(tumor mutation burden,TMB)因被认为是预测ICI治疗的有效生物标志物而备受关注,其通常与患者较高的免疫评分相关26, 27, 28。除此之外,其他呈现出高TMB,但微卫星稳定的肿瘤亚型能否从免疫治疗中获益仍需更多的循证医学证据证实。同时,如何更精准地识别免疫治疗获益人群以及提高免疫治疗疗效仍是精准治疗的研究方向。因此,对于接受新辅助放化疗或联合免疫治疗方案后达到临床完全缓解的患者,可以通过“观察-等待”策略以避免手术创伤,特别是对于低位及超低位直肠癌患者,涉及到功能保留的临床需求,通过该策略可以更好地体现外科精准治疗的意义。

三、同病异治,异病同治

通过上述研究,可以发现结直肠癌治疗方案因人而异,其中微卫星状态对于不同阶段结直肠癌药物方案的选择至关重要。美国食品药品监督管理局批准帕博利珠单克隆抗体用于治疗既往治疗进展的多种不可切除或转移性且具有微卫星高度不稳定和错配修复缺陷晚期实体瘤患者。“同病异治,异病同治”的概念在此十分应景。或许在未来,可根据不同肿瘤的共同生物学途径,选择相同的治疗药物进行统一靶向、抑制治疗,而外科手术切除很有可能成为综合治疗的一小部分。“异病同治”对于肿瘤的精准治疗前途光明,但是如何筛选和判断合适的靶点仍有待大量的研究证实。

四、结语

腹腔镜结直肠外科手术在我国已砥砺前行30年,无论是临床手术技术还是其背后的分子机制研究,都取得长足进步。诊断与治疗模式也逐渐从“经验型”转换为“精确型”,但仍存在很多发展空间。笔者认为:整合人工智能、机器人和新型成像设备等技术的精准外科,联合多组学、多模态、多靶点为基础的精准药物治疗,可以更好地对患者进行精确分类,从而推进个体化和精准化治疗,共同谱写结直肠癌治疗的新篇章。

引用本文:

郑民华, 张森, 马君俊. 结直肠癌的分子分型与精准治疗策略:从经验到精确[J]. 中华消化外科杂志, 2023, 22(10): 1155-1159. DOI: 10.3760/cma.j.cn115610-20230912-00088.

利益冲突
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所有作者均声明不存在利益冲突

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