原发性肝癌个体化诊疗的研究进展

张磊，单忠强，刘树业(天津市第三中心医院，天津30070；天津大学化工学院)



原发性肝癌个体化诊疗的研究进展

张磊1，2，单忠强2，刘树业1(1天津市第三中心医院，天津300170；2天津大学化工学院)

摘要：原发性肝癌是与慢性肝炎病毒感染密切相关的肿瘤疾病，通常相同病理类型、相同分期及同一治疗手段的原发性肝癌患者会出现不同预后效果。目前强调和注重人体内在因素和个体差异在疾病诊疗上的影响为主导思想的“个体化诊疗”模式成为提高肝癌治疗效果的趋势。代谢组学能反映在基因与环境共同作用下形成的个体生物体系、功能及状态的整体特征，通过对原发性肝癌不同病理分级代谢轮廓的研究，找寻与癌细胞分化相关的标志物，准确的分期分级为治疗方向选择及预后判断提供可靠依据。

关键词：原发性肝癌；代谢组学；个体化诊疗；生物标志物

原发性肝癌(PHC)是与慢性肝炎病毒感染密切相关的疾病，恶性程度高，进展迅速，治疗困难，病死率高。近年来针对该病已有较多治疗手段，但其总体疗效仍不甚满意。目前针对小肝癌的治疗首选外科切除还是经皮消融仍存在争议，通常相同病理类型、相同分期及同一治疗手段的PHC患者往往出现不同预后效果，个体化诊疗模式成为提高肝癌治疗效果的新趋势。代谢组学能反映在基因与环境共同作用下形成的个体生物体系、功能及状态的整体特征，通过对PHC不同病理分级代谢轮廓的研究，找寻与癌细胞分化相关的标志物，准确的分期分级为治疗方向选择及预后判断提供可靠依据。现就PHC个性化诊疗的研究进展进行综述。

1肝癌分期分级标准在PHC个体化诊疗中的价值

1.1肝癌传统分期分级体系肝癌合适的临床分期及按临床分期予相应治疗方案是个体化诊疗的核心手段。现今有诸多国际公认的肝癌分期标准，每种分期分级方法均有各自的优劣及适用范围，经典的Okuda分期能提供各期肝癌患者的自然病程，但对于早期肝癌的鉴别能力较差；TNM分期法最大程度地减少不同干预措施对预后造成的偏倚，但未考虑肝硬化因素及患者全身情况；CLIP评分法、French评分法、香港中文大学预后系数均未具体区分治疗方式对预后的影响；巴塞罗那分期法对治疗的指导作用及对早期患者的鉴别作用强，实用性高，被诸多权威机构认为是最可行的评分系统，且有高级别的循证医学证据支持，但其研究对象集中于西方国家(肝癌发病相关因素通常不以噬肝性病毒感染为主)，因此对于中国及亚太地区的适用性尚待考证。总体来说国际上各种临床分期的指标均来自临床常规的检测，往往只关注肿瘤进展的程度，而忽略了肿瘤本身的异质性及来自人体环境的异质性。基于现有的分期标准，与根据回顾性研究及长期形成的习惯所制定治疗方案的具体方法及最终效果往往大相径庭。找到更接近肝细胞肝癌生物学分型的标志物，发现新的治疗靶点、针对肿瘤及患者自身做出更为精确的判断并可对某些治疗手段的实施做出一定的预后评价对患者更有意义。

1.2肝癌基因多态性分期分级体系个体化诊疗思想中的核心思想即“个体差异”由先天遗传因素和后天环境因素共同构成，目前国际上流行的肝癌个体化诊疗的应用主要集中于基因层面和蛋白层面，如基于单核苷酸多态性(SNPs)分析的“个体化诊疗”观点已基本确立，通过对SNPs与疾病和药物治疗的关联性分析，医生不仅可通过所检测出的SNPs来预测并确定与疾病有关的基因，同时亦能事先把握患者个体对于某种药物的反应特点，并根据这一特点选择治疗效果最好及不良反应最小的药物进行准确治疗。Zheng等[1]研究提示激酶插入嵌合受体不同基因型将导致晚期肝细胞癌患者使用索拉菲尼治疗不同的生存时间预后；与此同时Scartozzi 等[2]研究显示血管内皮生长因子及血管内皮生长因子受体的SNPs亦是晚期肝细胞癌患者使用索拉菲尼治疗预后评估的潜在标志。上述方法为肝癌的诊疗做出了一定贡献，但他们忽略了后天环境因素如个人生活习惯、环境、条件等无法用基因和蛋白差异来体现的因素对个体的影响，有一定的局限性，而代谢组学与基因组学等相比更接近生物学表型，反映的是已经发生了的生物学事件，亦是基因型与环境共同作用的综合结果，是生物体系生理和生化功能状态的直接体现，更有助于找到个体差异存在的客观依据和产生机制，更适合个体化诊疗为主导思想的研究领域[3]。

2代谢组学研究在PHC个体化诊疗中的价值

代谢组学由英国学者Nicholson 等于1999 年首次提出，近年来发展迅速，并已成为国际研究的热点。代谢组学是众多组合学科中的一种，即通过考察生物体系受刺激或扰动后(如将某个特定的基因变异或环境变化后) 代谢产物的变化或其随时间的变化来研究生物体系的一门科学[4]，其研究涉及生命科学、分析科学及化学统计学三大方面的专业知识，关注的对象是生物体内相对分子质量1 000道尔顿以下的小分子化合物。临床中代谢组学是以组群特征分析为基础，以高通量分离、检测和数据处理为手段，基于海量数据，通过大量的计算机复杂运算，从相互比对的海量数据中提取出丰富的相关有用信息。在代谢过程中，小分子代谢产物是这一过程的最终结果，其能准确反映生物体系的状态。代谢组学研究所关注的正是这些小分子的代谢产物，作为一门新兴学科，优点包括[5]：检测更容易；不需要特征化的数据库；种类少；代谢产物具有通用性。与其他组学技术相比代谢组学还有一个优势就是文献中存在丰富的关于代谢途径和代谢物生化性质的信息[6]。代谢物浓度的变化与机体的生化状态相关，反映源于代谢机制的变化，包括疾病状态和对化学干预的反应[7]。代谢组学利用高分离效率、高灵敏度及极低检测限的仪器，以生物体内低相对分子质量物质的动态规律变化来表征生物体的生理病理变化趋势，最终通过还原相关联生物事件揭示生物体的病理生理变化实质和机制所在[7]。代谢组学能确定正常的代谢机制及如何将异常的代谢机制作为临床诊断的工具[8]，进一步探究干预的效果(包括药物和营养)。而肝脏作为体内新陈代谢的中心站，其生化变化处于基础研究与临床研究的重要交叉地位，有超过500种以上的化学反应在其中发生，而小分子的产生和代谢产物是这一系列事件的最终结果，其能更准确地反映生物体系的状态，所以代谢组学研究起步伊始，即在肝病领域进行了大量研究[9,10]。

3新型代谢标志物在PHC个体化诊断中的应用

Shao 等[11]基于液相色谱与三重四级杆生物质谱技术，对肝细胞肝癌尿液代谢轮廓进行分析，并对比肝硬化等肝脏疾病患者及健康志愿者，结果显示多种核苷类物质、胆汁酸类物质、柠檬酸及多种氨基酸类物质能成为肝细胞损伤的标志物，同时环腺苷酸、谷氨酸盐及中短碳链的酰基肉毒碱类物质可作为肝硬化与肿瘤的鉴别标志物，同时针对标志物肉毒碱及乙内酰脲-5-丙酸进行组合诊断二元回归，其对于肝硬化与肿瘤鉴诊呈现良好的灵敏度。Zeng 等[12]基于毛细管电泳与生物质谱联用技术，对183例肝细胞肝癌患者的血清代谢轮廓进行了分析，结果显示色氨酸、谷氨酸盐及2-羟基丁酸等多种代谢物可作为血清诊断标志物，尤其在小肝癌的诊断方面表现出色。Dai 等[13]基于液相色谱与生物质谱联用技术，对于早期肝癌与肝硬化患者的尿液中36种甾类激素物质进行检测，通过整体回归分析发现该类物质的变化趋势能为肝细胞肝癌早期患者的筛查及鉴诊提供可靠的临床标志。Tan等[14]利用代谢组学的方法筛选了能用于小肝癌诊断的血清代谢标志物，其研究小组以二乙基亚硝胺诱导大鼠PHC，发现PHC的病程进展在组织病理状态上与人类相似，利用液相色谱与质谱联用技术平台，分析了大鼠的血清代谢轮廓，发现牛磺胆酸及两种溶血磷脂胆碱随PHC病程的进展呈现异常的变化趋势，认为这三种代谢物可能与肝癌的病程进展相关，接着又对262例PHC患者的血清和76例肝硬化患者及74例乙肝患者的血清中三种代谢物含量进行检测，发现三种特征代谢物联合检测小肝癌的灵敏度与特异性均达80%以上，优于AFP检测，且利用这三种特征代谢物可有效鉴别肝癌与肝硬化疾病，其研究已进入临床应用领域，为代谢标志物的临床应用奠定了一定基础。Budhu 等[15]利用液相色谱与质谱联用系统分析了30例肝细胞肝癌患者肿瘤组织和正常组织样本，在基因层面和代谢层面进行了联合研究，并将研究结果在356例肝癌患者的样本中进行了验证，分析发现28个代谢物及169个基因与肝癌的发生发展及预后有关联，尤其是与硬脂酰-辅酶A脱氢酶(SCD)相关的脂类代谢物及其相关基因均在两组间存在显著差异，且SCD与AFP的联用对早期肝癌的预后判断有显著作用。Zhang等[16]利用UPLC-Q-TOF-HDMS系统对肝癌患者的尿液进行了代谢组学方面的分析，结果显示甘氨胆酸在尿液中的上升与肝癌密切相关，后续代谢网络的研究发现这种物质的变化与多条通路的异常有关，包括初级胆汁酸合成，二级胆汁酸合成及胆汁分泌等。

4新型代谢标志物在肝癌治疗效果评价及预后判断中的作用

Huang等[17]利用基于质子核磁共振的代谢组学平台，进行了肝癌患者阳虚综合征的研究，发现与肺阳虚肝癌患者相比，6类代谢物(LDL/VLDL、异亮氨酸、乳酸、脂类、胆碱及葡萄糖/糖类)的血液浓度在阳虚患者中明显下降，此为肝病辨证施治及治疗个体化提供了新思路。Zhou等[18]利用液质联用系统分析了18例晚期复发肝细胞肝癌及22例早期肝细胞肝癌患者血浆样本的代谢轮廓，发现多种氨基酸、胆汁酸、胆固醇、磷脂及糖类物质在两组间的含量差异，对蛋氨酸、甘氨鹅脱氧胆酸及胆固醇硫酸盐进行多元数据回归，作为多指标联合判断肿瘤复发的判断指标。

代谢组学研究方法在肝癌个体化诊疗中有广阔的应用前景，临床及科研工作者可利用代谢组学的研究方法，基于生物质谱技术及多元统计学手段，结合临床实验诊断和病理学诊断数据，针对噬肝性病毒相关原发性肝癌的中国特色及诊疗中亟待解决的问题进行研究与探索。通过分析各类生物样本的代谢轮廓差异，找寻与肿瘤进展程度及患者生命体征相关程度显著，更接近肿瘤生物学分型的特征代谢物作为该疾病病程检测标志物。根据不同的治疗方法与临床用药，找寻与疗法及药物敏感程度相关的潜在代谢标志物，用以评价临床干预效果。代谢物变化是生物机制终末效应的体现，因而代谢轮廓更接近生物表型，希望通过对原发性肝癌代谢轮廓的研究，找到能对评估患者预后、治疗方式选择有提示意义的标志物，推动个体化诊疗进程。

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(收稿日期：2015-10-03)

中图分类号：R735.7

文献标志码：A

文章编号：1002-266X(2016)13-0096-03

doi：10.3969/j.issn.1002-266X.2016.13.038

通信作者：刘树业(E-mail：rikkichang12345@163.com)

基金项目：天津市应用基础与前沿技术研究计划项目(13JCYBJC22100)；天津市卫生和计划生育委员会科技基金面上项目(2014KY01)。