原發性肝癌個體化診療的研究進展

張磊，單忠強，劉樹業(天津市第三中心醫院，天津30070；天津大學化工學院)

?

原發性肝癌個體化診療的研究進展

張磊1，2，單忠強2，劉樹業1(1天津市第三中心醫院，天津300170；2天津大學化工學院)

摘要：原發性肝癌是與慢性肝炎病毒感染密切相關的腫瘤疾病，通常相同病理類型、相同分期及同一治療手段的原發性肝癌患者會出現不同預后效果。目前強調和注重人體內在因素和個體差異在疾病診療上的影響為主導思想的“個體化診療”模式成為提高肝癌治療效果的趨勢。代謝組學能反映在基因與環境共同作用下形成的個體生物體系、功能及狀態的整體特征，通過對原發性肝癌不同病理分級代謝輪廓的研究，找尋與癌細胞分化相關的標志物，準確的分期分級為治療方向選擇及預后判斷提供可靠依據。

關鍵詞：原發性肝癌；代謝組學；個體化診療；生物標志物

原發性肝癌(PHC)是與慢性肝炎病毒感染密切相關的疾病，惡性程度高，進展迅速，治療困難，病死率高。近年來針對該病已有較多治療手段，但其總體療效仍不甚滿意。目前針對小肝癌的治療首選外科切除還是經皮消融仍存在爭議，通常相同病理類型、相同分期及同一治療手段的PHC患者往往出現不同預后效果，個體化診療模式成為提高肝癌治療效果的新趨勢。代謝組學能反映在基因與環境共同作用下形成的個體生物體系、功能及狀態的整體特征，通過對PHC不同病理分級代謝輪廓的研究，找尋與癌細胞分化相關的標志物，準確的分期分級為治療方向選擇及預后判斷提供可靠依據?，F就PHC個性化診療的研究進展進行綜述。

1肝癌分期分級標準在PHC個體化診療中的價值

1.1肝癌傳統分期分級體系肝癌合適的臨床分期及按臨床分期予相應治療方案是個體化診療的核心手段?，F今有諸多國際公認的肝癌分期標準，每種分期分級方法均有各自的優劣及適用范圍，經典的Okuda分期能提供各期肝癌患者的自然病程，但對于早期肝癌的鑒別能力較差；TNM分期法最大程度地減少不同干預措施對預后造成的偏倚，但未考慮肝硬化因素及患者全身情況；CLIP評分法、French評分法、香港中文大學預后系數均未具體區分治療方式對預后的影響；巴塞羅那分期法對治療的指導作用及對早期患者的鑒別作用強，實用性高，被諸多權威機構認為是最可行的評分系統，且有高級別的循證醫學證據支持，但其研究對象集中于西方國家(肝癌發病相關因素通常不以噬肝性病毒感染為主)，因此對于中國及亞太地區的適用性尚待考證?？傮w來說國際上各種臨床分期的指標均來自臨床常規的檢測，往往只關注腫瘤進展的程度，而忽略了腫瘤本身的異質性及來自人體環境的異質性?；诂F有的分期標準，與根據回顧性研究及長期形成的習慣所制定治療方案的具體方法及最終效果往往大相徑庭。找到更接近肝細胞肝癌生物學分型的標志物，發現新的治療靶點、針對腫瘤及患者自身做出更為精確的判斷并可對某些治療手段的實施做出一定的預后評價對患者更有意義。

1.2肝癌基因多態性分期分級體系個體化診療思想中的核心思想即“個體差異”由先天遺傳因素和后天環境因素共同構成，目前國際上流行的肝癌個體化診療的應用主要集中于基因層面和蛋白層面，如基于單核苷酸多態性(SNPs)分析的“個體化診療”觀點已基本確立，通過對SNPs與疾病和藥物治療的關聯性分析，醫生不僅可通過所檢測出的SNPs來預測并確定與疾病有關的基因，同時亦能事先把握患者個體對于某種藥物的反應特點，并根據這一特點選擇治療效果最好及不良反應最小的藥物進行準確治療。Zheng等[1]研究提示激酶插入嵌合受體不同基因型將導致晚期肝細胞癌患者使用索拉菲尼治療不同的生存時間預后；與此同時Scartozzi 等[2]研究顯示血管內皮生長因子及血管內皮生長因子受體的SNPs亦是晚期肝細胞癌患者使用索拉菲尼治療預后評估的潛在標志。上述方法為肝癌的診療做出了一定貢獻，但他們忽略了后天環境因素如個人生活習慣、環境、條件等無法用基因和蛋白差異來體現的因素對個體的影響，有一定的局限性，而代謝組學與基因組學等相比更接近生物學表型，反映的是已經發生了的生物學事件，亦是基因型與環境共同作用的綜合結果，是生物體系生理和生化功能狀態的直接體現，更有助于找到個體差異存在的客觀依據和產生機制，更適合個體化診療為主導思想的研究領域[3]。

2代謝組學研究在PHC個體化診療中的價值

代謝組學由英國學者Nicholson 等于1999 年首次提出，近年來發展迅速，并已成為國際研究的熱點。代謝組學是眾多組合學科中的一種，即通過考察生物體系受刺激或擾動后(如將某個特定的基因變異或環境變化后) 代謝產物的變化或其隨時間的變化來研究生物體系的一門科學[4]，其研究涉及生命科學、分析科學及化學統計學三大方面的專業知識，關注的對象是生物體內相對分子質量1 000道爾頓以下的小分子化合物。臨床中代謝組學是以組群特征分析為基礎，以高通量分離、檢測和數據處理為手段，基于海量數據，通過大量的計算機復雜運算，從相互比對的海量數據中提取出豐富的相關有用信息。在代謝過程中，小分子代謝產物是這一過程的最終結果，其能準確反映生物體系的狀態。代謝組學研究所關注的正是這些小分子的代謝產物，作為一門新興學科，優點包括[5]：檢測更容易；不需要特征化的數據庫；種類少；代謝產物具有通用性。與其他組學技術相比代謝組學還有一個優勢就是文獻中存在豐富的關于代謝途徑和代謝物生化性質的信息[6]。代謝物濃度的變化與機體的生化狀態相關，反映源于代謝機制的變化，包括疾病狀態和對化學干預的反應[7]。代謝組學利用高分離效率、高靈敏度及極低檢測限的儀器，以生物體內低相對分子質量物質的動態規律變化來表征生物體的生理病理變化趨勢，最終通過還原相關聯生物事件揭示生物體的病理生理變化實質和機制所在[7]。代謝組學能確定正常的代謝機制及如何將異常的代謝機制作為臨床診斷的工具[8]，進一步探究干預的效果(包括藥物和營養)。而肝臟作為體內新陳代謝的中心站，其生化變化處于基礎研究與臨床研究的重要交叉地位，有超過500種以上的化學反應在其中發生，而小分子的產生和代謝產物是這一系列事件的最終結果，其能更準確地反映生物體系的狀態，所以代謝組學研究起步伊始，即在肝病領域進行了大量研究[9,10]。

3新型代謝標志物在PHC個體化診斷中的應用

Shao 等[11]基于液相色譜與三重四級桿生物質譜技術，對肝細胞肝癌尿液代謝輪廓進行分析，并對比肝硬化等肝臟疾病患者及健康志愿者，結果顯示多種核苷類物質、膽汁酸類物質、檸檬酸及多種氨基酸類物質能成為肝細胞損傷的標志物，同時環腺苷酸、谷氨酸鹽及中短碳鏈的?；舛緣A類物質可作為肝硬化與腫瘤的鑒別標志物，同時針對標志物肉毒堿及乙內酰脲-5-丙酸進行組合診斷二元回歸，其對于肝硬化與腫瘤鑒診呈現良好的靈敏度。Zeng 等[12]基于毛細管電泳與生物質譜聯用技術，對183例肝細胞肝癌患者的血清代謝輪廓進行了分析，結果顯示色氨酸、谷氨酸鹽及2-羥基丁酸等多種代謝物可作為血清診斷標志物，尤其在小肝癌的診斷方面表現出色。Dai 等[13]基于液相色譜與生物質譜聯用技術，對于早期肝癌與肝硬化患者的尿液中36種甾類激素物質進行檢測，通過整體回歸分析發現該類物質的變化趨勢能為肝細胞肝癌早期患者的篩查及鑒診提供可靠的臨床標志。Tan等[14]利用代謝組學的方法篩選了能用于小肝癌診斷的血清代謝標志物，其研究小組以二乙基亞硝胺誘導大鼠PHC，發現PHC的病程進展在組織病理狀態上與人類相似，利用液相色譜與質譜聯用技術平臺，分析了大鼠的血清代謝輪廓，發現牛磺膽酸及兩種溶血磷脂膽堿隨PHC病程的進展呈現異常的變化趨勢，認為這三種代謝物可能與肝癌的病程進展相關，接著又對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種代謝物含量進行檢測，發現三種特征代謝物聯合檢測小肝癌的靈敏度與特異性均達80%以上，優于AFP檢測，且利用這三種特征代謝物可有效鑒別肝癌與肝硬化疾病，其研究已進入臨床應用領域，為代謝標志物的臨床應用奠定了一定基礎。Budhu 等[15]利用液相色譜與質譜聯用系統分析了30例肝細胞肝癌患者腫瘤組織和正常組織樣本，在基因層面和代謝層面進行了聯合研究，并將研究結果在356例肝癌患者的樣本中進行了驗證，分析發現28個代謝物及169個基因與肝癌的發生發展及預后有關聯，尤其是與硬脂酰-輔酶A脫氫酶(SCD)相關的脂類代謝物及其相關基因均在兩組間存在顯著差異，且SCD與AFP的聯用對早期肝癌的預后判斷有顯著作用。Zhang等[16]利用UPLC-Q-TOF-HDMS系統對肝癌患者的尿液進行了代謝組學方面的分析，結果顯示甘氨膽酸在尿液中的上升與肝癌密切相關，后續代謝網絡的研究發現這種物質的變化與多條通路的異常有關，包括初級膽汁酸合成，二級膽汁酸合成及膽汁分泌等。

4新型代謝標志物在肝癌治療效果評價及預后判斷中的作用

Huang等[17]利用基于質子核磁共振的代謝組學平臺，進行了肝癌患者陽虛綜合征的研究，發現與肺陽虛肝癌患者相比，6類代謝物(LDL/VLDL、異亮氨酸、乳酸、脂類、膽堿及葡萄糖/糖類)的血液濃度在陽虛患者中明顯下降，此為肝病辨證施治及治療個體化提供了新思路。Zhou等[18]利用液質聯用系統分析了18例晚期復發肝細胞肝癌及22例早期肝細胞肝癌患者血漿樣本的代謝輪廓，發現多種氨基酸、膽汁酸、膽固醇、磷脂及糖類物質在兩組間的含量差異，對蛋氨酸、甘氨鵝脫氧膽酸及膽固醇硫酸鹽進行多元數據回歸，作為多指標聯合判斷腫瘤復發的判斷指標。

代謝組學研究方法在肝癌個體化診療中有廣闊的應用前景，臨床及科研工作者可利用代謝組學的研究方法，基于生物質譜技術及多元統計學手段，結合臨床實驗診斷和病理學診斷數據，針對噬肝性病毒相關原發性肝癌的中國特色及診療中亟待解決的問題進行研究與探索。通過分析各類生物樣本的代謝輪廓差異，找尋與腫瘤進展程度及患者生命體征相關程度顯著，更接近腫瘤生物學分型的特征代謝物作為該疾病病程檢測標志物。根據不同的治療方法與臨床用藥，找尋與療法及藥物敏感程度相關的潛在代謝標志物，用以評價臨床干預效果。代謝物變化是生物機制終末效應的體現，因而代謝輪廓更接近生物表型，希望通過對原發性肝癌代謝輪廓的研究，找到能對評估患者預后、治療方式選擇有提示意義的標志物，推動個體化診療進程。

參考文獻：

[1] Zheng YB, Zhan MX, Zhao W, et al. The relationship of kinase insert domain receptor gene polymorphisms and clinical outcome in advanced hepatocellular carcinoma patients treated with sorafenib[J]. Med Oncol, 2014,31(10):209.

[2] Scartozzi M, Faloppi L, Svegliati Baroni G, et al. VEGF and VEGFR genotyping in the prediction of clinical outcome for HCC patients receiving sorafenib: the ALICE-1 study[J]. Int J Cancer, 2014,135(5):1247-1256.

[3] Chaiteerakij R, Addissie BD, Roberts LR. Update on Biomarkers of Hepatocellular Carcinoma. [J] Clin Gastroenterol Hepatol, 2015,13(2):237-245.

[4] Nicholson JK, Connelly J, Lindon JC, et al. Metabonomics: a platform for studying drug toxicity and gene function[J]. Nat Rev Drug Discov, 2002,1(2):153-161.

[5] Taylor J, King RD, Altmann T, et al. Application of metabolomics to plant genotype discrimination using statistics and machine learning [J]. Bioinformatics, 2002,18 (Suppl 2):S241-248.

[6] Brennan L. Session 2: Personalised nutrition. Metabolomic applications in nutritional research[J]. Proc Nutr Soc, 2008,67(4):404-408.

[7] Tiziani S, Lopes V, Gunther UL. Early stage diagnosis of oral cancer using 1H NMR-based metabolomics[J]. Neoplasia, 2009,11(3):269-276.

[8] Kim YS, Maruvada P, Milner JA. Metabolomics in biomarker discovery: future uses for cancer prevention[J]. Future Oncol, 2008,4(1):93-102.

[9] Szymańska E, Markuszewski MJ, Capron X, et al. Increasing conclusiveness of metabonomic studies by chem-informatic preprocessing of capillary electrophoretic data on urinary nucleoside profiles[J]. Pharm Biomed Anal, 2007,17,43(2):413-420.

[10] Lee SC, Tan HT, Chung MC. Prognostic biomarkers for prediction of recurrence of hepatocellular carcinoma: current status and future prospects[J]. World J Gastroenterol, 2014,20(12):3112-3124.

[11] Shao Y, Zhu B, Zheng R, et al. Development of Urinary Pseudotargeted LC-MS-Based Metabolomics Method and Its Application in Hepatocellular Carcinoma Biomarker Discovery[J]. J Proteome Res, 2015,14(2):906-916.

[12] Zeng J, Yin P, Tan Y, et al. Metabolomics study of hepatocellular carcinoma: discovery and validation of serum potential biomarkers by using capillary electrophoresis-mass spectrometry[J]. J Proteome Res, 2014,13(7):3420-3431.

[13] Dai W, Yin P, Chen P, et al. Study of urinary steroid hormone disorders: difference between hepatocellular carcinoma in early stage and cirrhosis[J]. Anal Bioanal Chem, 2014,406(18):4325-4335.

[14] Tan Y, Yin P, Tang L, et al. Metabolomics study of stepwise hepatocarcinogenesis from the model rats to patients: potential biomarkers effective for small hepatocellular carcinoma diagnosis[J]. Mol Cell Proteomics, 2012,11(2):M111.010694.

[15] Budhu A, Roessler S, Zhao X, et al. Integrated Metabolite and Gene Expression Profiles Identify Lipid Biomarkers Associated with Progression of Hepatocellular Carcinoma and Patient Outcomes[J]. Gastroenterology, 2013,144(5):1066-1075.

[16] Zhang A, Sun H, Han Y, et al. Urinary metabolic profiling identifies a key role for glycocholic acid in human liver cancer by ultra-performance liquid-chromatography coupled with high-definition mass spectrometry[J]. Clin Chim Acta, 2013,418:86-90.

[17] Huang X, Chen Q, Yang G, et al. Metabolic profiling study of yang deficiency syndrome in hepatocellular carcinoma by h1 NMR and pattern recognition[J]. Evid Based Complement Alternat Med, 2012,2012:843048.

[18] Zhou L, Liao Y, Yin P, et al. Metabolic profiling study of early and late recurrence of hepatocellular carcinoma based on liquid chromatography-mass spectrometry[J]. J Chromatogr B Analyt Technol Biomed Life Sci, 2014,996:163-170.

(收稿日期：2015-10-03)

中圖分類號：R735.7

文獻標志碼：A

文章編號：1002-266X(2016)13-0096-03

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

通信作者：劉樹業(E-mail：rikkichang12345@163.com)

基金項目：天津市應用基礎與前沿技術研究計劃項目(13JCYBJC22100)；天津市衛生和計劃生育委員會科技基金面上項目(2014KY01)。