精準醫(yī)學與臨床病理學的發(fā)展

羅　莉

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精準醫(yī)學與臨床病理學的發(fā)展

羅莉

精準醫(yī)學；病理學；分子病理學

病理學是從病因、發(fā)病機制、形態(tài)變化及功能損害入手研究疾病發(fā)生、發(fā)展規(guī)律的學科。病理學的發(fā)展與其所使用的工具、設備、方法密不可分。20世紀70年代，隨著分子生物學技術(shù)和細胞生物學等學科的快速進步與發(fā)展，病理學與多個學科的相互滲透形成了新的分支學科——分子病理學。分子病理學，是人們對腫瘤細胞在增殖生長和轉(zhuǎn)移過程中的信號轉(zhuǎn)導通路、作用機制不斷深入研究，為其特異性靶點專門設計而研發(fā)分子靶向藥物的重要學科，它使腫瘤治療進入了一個嶄新的時代。同時也對病理學提出了新的挑戰(zhàn)，注入了新的活力。病理學不再局限于組織和細胞水平的診斷，它開拓了分子病理學的新領(lǐng)域，使病理學從單純疾病診斷延伸到臨床治療過程，這不僅為尋找新的分子靶點提供了線索，還可以通過基因檢測為分子靶向治療提供依據(jù)。正確的靶向治療的前提是準確的靶向分子病理診斷[1]，從而使靶向治療能夠更有的放矢，即選擇合適、匹配度高的藥物及合適劑量，在合適的時間對適合的患者進行治療。由于現(xiàn)代醫(yī)學技術(shù)在腫瘤檢查、治療上的創(chuàng)新及發(fā)展，重新定義了病理學在現(xiàn)代醫(yī)學基礎研究與臨床之間的橋梁作用，以及在腫瘤患者診治過程的重要地位。

1　精準醫(yī)學與病理學

2015 年1 月20 日，美國總統(tǒng)奧巴馬在國情咨文演講中提出了“精準醫(yī)學計劃”(precision medicineInitiative，PMI)[2]。美國所提出的精準醫(yī)學，是以當今個體化醫(yī)療為基礎，隨著基因組測序技術(shù)的快速進步，以及生物信息與大數(shù)據(jù)科學的交叉應用孕育而生的新型醫(yī)學概念。精準醫(yī)學的本質(zhì)是通過蛋白質(zhì)組、基因組等組學技術(shù)和醫(yī)學前沿技術(shù)，對于大樣本人群數(shù)據(jù)與特定疾病類型進行生物標志物的分析與鑒定、驗證與應用，從而精確尋找到疾病產(chǎn)生的原因和治療的靶點，并對一種疾病的不同狀態(tài)和過程進行精確亞分類和診斷，最終實現(xiàn)對于疾病和特定患者進行精確診斷個性化治療的目的，提高疾病的預防與診治效益[3]。在該精準醫(yī)學計劃中，惡性腫瘤的精準醫(yī)療是“重中之重”，美國國立衛(wèi)生研究院(National Institutes of Health，NIH)所屬的國家癌癥研究所(National Cancer Institute，NCI)將接受重點資助，以開展解碼腫瘤基因及開發(fā)精準治療研究。NIH院長弗朗西斯·柯林斯于2015 年3月4日在《新英格蘭醫(yī)學雜志》就“精準醫(yī)學計劃”發(fā)表評述文章指出，精準醫(yī)學并不是一個全新的概念，其實質(zhì)就是更精確的“個性化醫(yī)療”。

個性化醫(yī)療凸顯的臨床意義當屬腫瘤的個體化診斷和治療，即用精準的診斷指導臨床進行腫瘤靶向治療，其根本目的在于抑制腫瘤細胞的增殖，促進腫瘤細胞的分化和凋亡。這首先要求對疾病(腫瘤)的診斷有更準確的分類，主要是根據(jù)臨床檢查、病理組織形態(tài)學診斷、免疫組化蛋白表達、分子病理診斷、分子遺傳學等綜合方面的差異進行分類診斷。在個體化醫(yī)療時代，對病理診斷提出了更多、更高的要求。例如，胃腸道間質(zhì)瘤的診斷和治療[4]、結(jié)直腸癌KRAS基因突變檢測[5]、非小細胞肺癌EGFR基因突變檢測[6]，病理醫(yī)師不僅要熟知病理解剖、組織病理診斷，還要深知分子技術(shù)顯示的分子病理結(jié)果判讀。

2　病理學在精準醫(yī)學中的作用

2.1組織學診斷傳統(tǒng)的組織形態(tài)學診斷依然會繼續(xù)使用，不會消失，而且將在以原位方法為主的新一代診斷工具中繼續(xù)發(fā)揮并承擔著重要作用。只有在病理醫(yī)師正確判斷、區(qū)分 “正常細胞與腫瘤細胞、原位癌與浸潤癌、同一腫瘤呈現(xiàn)出不同級別和生長方式時”，才能夠?qū)δ[瘤標記物的“表達、缺失、差異性表達”進行較為準確的評價。新的分子檢測技術(shù)并不能取代傳統(tǒng)的病理診斷技術(shù)，而是病理醫(yī)師需要依據(jù)病理組織學分析，應用免疫組織化學和各種基因檢測方法對腫瘤進行進一步的分子病理診斷，以達到精準診斷的要求。在當今個體化醫(yī)療時代，臨床對病理診斷提出了更多、更高的要求，分子病理診斷必然會越來越多地應用于臨床實踐，未來的病理報告將是傳統(tǒng)的組織學病理診斷與細胞病理、免疫組織化學、流式細胞術(shù)、細胞遺傳、和分子病理診斷等技術(shù)完整的結(jié)合在一起，相互結(jié)合相互補充，從而可為臨床提供更精確、更全面的病理報告。

2.2分子病理學占居核心地位分子病理新技術(shù)的使用和融入，在腫瘤精準診斷、治療選擇和預后判斷上發(fā)揮了重要作用。分子病理診斷是對傳統(tǒng)形態(tài)病理診斷的極大補充和完善，對遺傳物質(zhì)(DNA、RNA、染色體)及其產(chǎn)物(蛋白質(zhì)、酶和小分子)進行檢測，從DNA和RNA層面研究疾病的發(fā)生與發(fā)展規(guī)律，進而揭示疾病外源性基因在人體內(nèi)的存在，以及內(nèi)源性基因的突變和表達異常，以便更深入、更精確和更全面地反映疾病的本質(zhì)特征，從而使傳統(tǒng)形態(tài)病理學診斷得到有益的補充和發(fā)展。也就是說，病理學已從傳統(tǒng)的形態(tài)學診斷邁向綜合性更強，更全面的病理學時代[7]，病理診斷學的內(nèi)涵由此得到了極大地豐富，使病理學從單純的病理形態(tài)學診斷發(fā)展到提供疾病的易感性、發(fā)病風險性評估、個性化治療方案的制定、疾病預防及預后判斷等具有診斷與指導性內(nèi)容。

2.3揭示腫瘤的分子病理特征，以利早期發(fā)現(xiàn)過去病理醫(yī)師更關(guān)注腫瘤的異質(zhì)性，特別是表型的異質(zhì)性(分化與結(jié)構(gòu)，或生物學行為)。腫瘤靶向治療實踐提示，這種表型異質(zhì)性似乎并不十分重要，因此病理醫(yī)師需要不斷深化對腫瘤異質(zhì)性的認識；在分子層面的異質(zhì)性可能更值得探討。尤其是驅(qū)動基因突變方式、驅(qū)動基因介導的信號通路基因改變、腫瘤抑制基因的狀態(tài)、腫瘤細胞遺傳不穩(wěn)定性、在靶向治療過程中檢測到的“新發(fā)”突變等，都值得深入學習和研究。例如，乳腺增生性病變的演化促進了對導管癌與小葉癌關(guān)系的認識，隨著激素治療和靶向藥物(如曲妥珠單抗)治療的開展，根據(jù)免疫組化結(jié)果和基因型分析又可以將浸潤性乳腺癌進一步細分為激素受體陽性乳腺癌(ER、PR陽性表達，HER2擴增陰性)、HER2陽性乳腺癌(HER2擴增陽性、ER、PR陰性表達)、三陰乳腺癌(ER、PR、HER2均陰性)，其生物學特性、臨床表現(xiàn)、治療方案的選擇對預后的影響截然不同，約有15%乳腺癌患者能從化療和HER2靶向藥物(曲妥珠單抗，trastuzumab)治療中獲益[8]。因此，在原有的病理學診斷基礎上，腫瘤基因型分析增加了對腫瘤的預測和預后的解釋，還為臨床醫(yī)師和患者提供了治療相關(guān)信息。胃腸道間質(zhì)瘤(GIST)作為一個獨立的疾病單位，在基因型分析與病理診斷相結(jié)合的發(fā)展史上具有里程碑意義。PDGFRA、C-kit基因突變及c-kit (CD117)表達可作為GIST 的明確診斷指標，以及格列衛(wèi)(酪氨酸激酶抑制藥)的靶向治療預測因子已經(jīng)成為共識。目前，從基因型分析角度可將結(jié)直腸癌分為微衛(wèi)星不穩(wěn)定性結(jié)直腸癌(占15%)和染色體不穩(wěn)定性結(jié)直腸癌(占85%)[9]。

對腫瘤患者進行高危因素等預后分子指標的檢測 ，從分子水平判斷腫瘤的生物學行為及其預后，具有較高的準確性。腫瘤基因發(fā)生突變、擴增及過表達等改變往往與腫瘤的預后緊密相關(guān), 如p53基因突變與肝癌、乳腺癌、結(jié)腸癌等腫瘤預后相關(guān)，而nm23 的改變則與腫瘤的轉(zhuǎn)移有關(guān)。現(xiàn)在有些已知基因異常表達不但可以用于腫瘤的診斷，而且還可預測腫瘤對治療的反應，用于腫瘤靶向治療。近年來研究顯示，轉(zhuǎn)移性結(jié)直腸癌患者如存在EGFR突變，能從西妥昔單抗(cetuximab)治療中獲益。但后來發(fā)現(xiàn)，患者若同時存在RAS活化突變時則對西妥昔單抗治療無效。因此，在應用西妥昔單抗治療晚期結(jié)直腸癌之前，必須同時檢測EGFR和RAS突變情況，才能決定是否用西妥昔單抗治療[10]。

目前，腫瘤分子治療靶點檢測有HER2、EGFR、BRAF、ALK、KIT、PDGFRA、VEGF、ROS1等，它們已逐步成為常規(guī)病理檢測項目，而新的靶點還在不斷地被確定。在精準醫(yī)療時代，精準病理診斷還應包括藥物治療反應和預后判斷的伴隨診斷。

3　臨床病理診斷的發(fā)展

個體化醫(yī)療是指選擇合適的藥物、合適的劑量，在適合的時間治療適合的患者。個體化治療模式完全依賴于在蛋白質(zhì)水平和核酸水平上精確了解腫瘤的性質(zhì)，在藥物治療前判斷出對某種藥物對某一患者可能療效更明顯。因此，個體化醫(yī)療既要求病理醫(yī)師對腫瘤進行診斷和分型，又要提供給每一位患者更詳盡、更精準、更具個性化、與臨床治療直接相關(guān)的信息。在未來的病理報告中，不僅提供準確及時的活檢組織病理診斷，還要結(jié)合分子病理精準診斷，為患者和臨床醫(yī)師提供預后判斷以及哪種藥物對哪類患者非常有效的重要預測信息[11]。例如：(1)預測惡性腫瘤生存期、預測藥物治療效果、預測腫瘤發(fā)生概率(風險度)；(2)是否有特殊的基因失調(diào)并導致惡性腫瘤發(fā)生；(3)根據(jù)這些信息綜合分析哪些藥物的靶向治療對患者更有效；(4)如果患者對初始治療藥物產(chǎn)生耐藥性，怎樣調(diào)整治療方案等。

精準醫(yī)學時代，病理醫(yī)師的工作模式正在發(fā)生變化。他們不但要根據(jù)組織病理學改變、特殊染色、免疫組化做出病理診斷，還需對分子病理檢測、二代測序等檢測結(jié)果進行正確解讀，成為一個整合各種檢查結(jié)果的專家。每一位病理醫(yī)師需要具有開放的思想，考慮采用其他學科、其他專業(yè)的技術(shù)手段為病理診斷工作服務，即除了應用傳統(tǒng)的形態(tài)學技術(shù)進行常規(guī)病理診斷外，還要學會應用分子病理學、分子藥理學、分子遺傳學等技術(shù)，持續(xù)提高病理診斷的精準性。由于病理診斷報告和藥物臨床應用之間的聯(lián)系愈加緊密，病理醫(yī)師不但需要具備病理學基礎知識、病理學診斷基礎知識，而且還需要具備臨床腫瘤學、分子生物學等多學科的知識[12]，隨著基因?qū)W組與測序技術(shù)的不斷進步，對病理醫(yī)師提出了更高、更全面的要求。有條件的(三級甲等醫(yī)院)病理科應積極開展分子病理診斷，加強對病理醫(yī)師的專業(yè)培訓，使其更加了解分子檢測手段和意義，熟悉其原理和不斷更新的技術(shù)知識，同時還需加強與臨床醫(yī)師及時溝通互動，以保證做出能夠滿足臨床需求的精準診斷。

4　病理診斷技術(shù)的拓展

精準醫(yī)學時代的到來，病理診斷更需要新技術(shù)支持。免疫組化技術(shù)的廣泛應用，已成為病理診斷必不可少的輔助手段，使病理醫(yī)師不僅能夠在蛋白水平表達和組織形態(tài)學之間找到相關(guān)性。另外，更需要盡早熟悉和利用現(xiàn)有新技術(shù)，如凝膠電泳技術(shù)、核酸雜交技術(shù)、PCR技術(shù)、基因重組技術(shù)、基因測序技術(shù)、細胞凋亡檢測技術(shù)、組織芯片技術(shù)、DNA芯片技術(shù)等，使病理學技術(shù)水平得到了極大的提高，可以幫助病理醫(yī)師直觀地觀察到基因插入、甲基化、點突變、染色體異位、染色體缺失、mRNA表達等改變。現(xiàn)今的腫瘤病理診斷是集組織病理學、免疫組織化學和分子病理于一身的診斷，為臨床醫(yī)師提供腫瘤組織起源、性質(zhì)、類型、分級、分期與分層治療等相關(guān)信息，如傳統(tǒng)方法的組織學分型可將非小細胞肺癌(NSCLC)分為腺癌、鱗狀細胞癌等亞型。現(xiàn)在可通過基因檢測按照基因表達譜，對非小細胞肺癌進行分子分型，該分型能預測不同分子亞型的非小細胞肺癌的預后[13]。目前，我國已穩(wěn)定開展的分子病理技術(shù)主要有原位雜交、核酸測序技術(shù)和PCR技術(shù)。原位雜交包括顯色原位雜交(chromogenic in situ hybridization，CISH)、熒光原位雜交(fluorescence in situ hybridization，F(xiàn)ISH)；基于PCR平臺的檢測技術(shù)有經(jīng)典的PCR、實時熒光PCR(real time PCR)及擴增阻滯突變系統(tǒng)(amplification refractory mutation system，ARMS)；核酸測序技術(shù)由Sanger測序發(fā)展到二代測序技術(shù)(next-generation sequencing，NGS)。近幾年來，由于非侵入性檢查理念和分子病理的進展，病理學所需的檢查分析材料正不斷從依賴活檢、切除標本，向更多利用針吸細胞學和脫落細胞學方面發(fā)展，尤其是在腫瘤的分子診斷、病理分期等領(lǐng)域。腫瘤轉(zhuǎn)移與腫瘤形成等方面，對循環(huán)腫瘤細胞(circulating tumor cell，CTC)、循環(huán)腫瘤DNA(circulating tumor DNA，ctDNA)的檢測，以及單細胞分析及相關(guān)技術(shù)也將成為病理學科發(fā)展的一個新的生長點，期待著被廣泛應用于疾病和腫瘤的診斷、預后判斷、治療反應預測與療效評估，甚至對疾病易感性的評估。由于檢測技術(shù)的不斷更新，國內(nèi)病理科更需加強專科人才和技術(shù)培訓，并配以相應的規(guī)范化質(zhì)控管理，進一步提高檢測指標的準確性和可靠性，以保證檢測結(jié)果的正確分析解讀，對臨床診斷治療提供指導。

5　病理診斷的質(zhì)控

病理學科正經(jīng)歷著前所未有的快速發(fā)展，同時也潛移默化的改變著病理人員的工作模式。首先，病理亞專科發(fā)展與醫(yī)療模式的轉(zhuǎn)變使臨床對疾病病理分析要求愈來愈細化，愈來愈精準。實踐需要與臨床要求促進了大、中型醫(yī)院病理亞專科的分化與形成，使它更加符合現(xiàn)代以器官或疾病為中心的醫(yī)療模式。其次，病理工作只有符合循證醫(yī)學的原則才能符合新的臨床治療要求，病理診斷不僅要定性，也要定量，同時對診斷的可比性與重復性提出了更高的要求。因此，更需要加強病理檢查的質(zhì)量控制與規(guī)范化，從經(jīng)驗科學向客觀性強、可比對性好、可重復性高的方向轉(zhuǎn)化；人工操作向自動化、標準化、信息化轉(zhuǎn)變。隨著分子病理檢測的逐年發(fā)展與應用，分子病理技術(shù)逐漸滲透到常規(guī)病理檢查實踐中。但是，在分子病理發(fā)展過程中也遇到了許多新的值得我們思考的問題，如組織結(jié)構(gòu)和免疫組織化學表型相同的肺腺癌有不同的驅(qū)動基因存在；而普通型乳腺癌則具有不同的分子變化譜；肝細胞癌則在東西方具有不同的病因以及不同的分子學發(fā)病通路等。要實現(xiàn)病理檢查、分子病理檢測質(zhì)量的可控性與可溯源性，必須重視規(guī)范化與質(zhì)控管理，建立合格的分子病理檢測實驗室和完善質(zhì)量控制體系，特別要嚴格規(guī)范分子病理檢測準入制度，防止盲目分子病理檢查。開展分子病理檢測實驗室應具備以下基本條件:(1)規(guī)范的實驗室要達到國家 ISO /IEC 的驗收標準；(2)具有適合本實驗室的質(zhì)量手冊；(3)技術(shù)人員經(jīng)過專業(yè)知識培訓，分子病理醫(yī)師應為取得《執(zhí)業(yè)醫(yī)師資格證書》，分子病理技術(shù)員應接受過相關(guān)專業(yè)技術(shù)技能培訓或進修學習，并獲得相應的證書；(4)使用有生產(chǎn)批文的試劑，首選具有CFDA認證的試劑[14]。 分子病理診斷項目亦應建立在完善的質(zhì)量保證和質(zhì)量控制體系中，質(zhì)量保證應貫穿實驗前、中、后各個環(huán)節(jié)，以保證實驗過程的合理有效。緊密結(jié)合臨床的實際需求，就一定能夠更加凸顯病理在臨床醫(yī)學中的作用，不斷拓展病理學的應用領(lǐng)域，找到廣闊的發(fā)展空間和機遇，從而不斷發(fā)揮病理及分子病理科學與臨床醫(yī)學之間的橋梁作用。

總之，正如鐘南山院士為《中華病理學雜志》的題詞所說：“臨床病理水平是衡量國家醫(yī)療質(zhì)量的重要標志。”精準醫(yī)學時代的到來，為病理科帶來了勃勃生機與挑戰(zhàn)，病理醫(yī)師要以傳統(tǒng)的組織病理學方法為基礎，擁有現(xiàn)代精準醫(yī)學的新理念、為臨床醫(yī)師和患者提供分子基因組發(fā)生變異和突變的信息，病理醫(yī)師在精準醫(yī)療時代將會發(fā)揮重要作用，并且將會為改善腫瘤患者生活質(zhì)量作出相應的貢獻。

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(2015-12-13收稿2016-01-07修回)

(責任編輯岳建華)

武警總醫(yī)院臨床推廣應用項目(WZ2015022)

羅莉，碩士，主任醫(yī)師。

100039北京，武警總醫(yī)院病理科

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