專家點評Cancer Cell | 張寧白凡曾木聖合作揭示混合型肝癌分子特徵和診斷標誌物
點評 | 惠利健、孫露露、章正濤
（中國科學院上海生物化學與細胞生物學研究所）
責編 | 兮
原發性肝癌（簡稱肝癌）每年造成全球約70萬病人死亡且過半死亡病例來自中國，其致死率在所有癌種中高居第二。肝癌主要分為三種類型，肝細胞癌（~80%）、肝內膽管癌（~15%）和混合型肝癌（~5%）
【1】
。
混合型肝癌
兼具肝細胞癌和膽管細胞癌兩種成分，是預後最差的一種肝癌。目前，混合型肝癌的分子特徵未知，缺乏準確診斷標誌物，因此其精確診斷和靶向治療一直是原發性肝癌領域的重大難題。
2016年，北京大學第一醫院
張寧
實驗室和北京大學生物醫學前沿創新中心（BIOPIC）
白凡
實驗室聯合
Gastroenterology
發表題為
VariableExtent of Intra-tumor Heterogeneity Revealed by Genomic Sequencing of MultipleLesions in Patients with Hepatocellular Carcinoma
的研究論文，
該研究首次揭示一例混合型肝癌患者的肝細胞癌和膽管細胞癌成分來自共同起源且存在表型轉化這一現象。但是該結論的普遍意義仍待進一步認證。
2019年5月23日，
Cancer Cell
以長文形式線上發表了
張寧
團隊、
白凡
團隊、中山大學腫瘤防治中心
曾木聖
團隊和日本理化研究所（RIKEN）
中川英刀
團隊聯合主導的國際合作研究成果。在題為
Genomic and Transcriptomic Profiling of Combined Hepatocellularand Intrahepatic Cholangiocarcinoma Reveals Distinct Molecular Subtypes
的論文中，
研究人員綜合利用多種測序方法、資料分析和實驗手段，系統研究了混合型肝癌三種病理亞型的基因組特徵，提出了混合型肝癌分子分型標準，揭示了混合型肝癌中肝細胞癌和膽管細胞癌兩種成分的克隆起源關係，發現了新的診斷和預後標誌物，這些結果為混合型肝癌的臨床診斷、預後和治療提供了關鍵資訊。
此項研究中，研究人員從天津腫瘤醫院、中山大學腫瘤防治中心、日本廣島醫學中心和新加坡總醫院等8家醫院收集了133例混合型肝癌病例的臨床樣本和病例資訊進行研究。為了深入探究混合型肝癌中兩種病理成分的克隆起源關係，本研究根據兩種成分的物理分佈，
將混合型肝癌分為三個亞型
：Separate type （分開型）、Combined type （結合型） 和 Mixed type （混勻型），並且針對三種亞型分別設計了針對性研究方案。
首先，經過外顯子測序、全基因組測序和轉錄組測序，
研究人員系統分析了混合型肝癌的高頻驅動事件，包括體細胞突變、HBV插入位點、複製數變異，融合基因，結構變異，差異表達基因等，全面繪製了混合型肝癌的基因組圖譜
。隨後透過同TCGA，ICGC等國際和國內組織發表的肝細胞癌和膽管細胞癌資料綜合比較，研究人員發現，混合型肝癌中顯著富集TP53突變，同時缺乏肝細胞癌中富集的CTNNB1突變，缺乏膽管細胞癌中富集的KRAS突變，該結果初步揭示了混合型肝癌獨特的基因組特徵。
其次，透過分子分型探究，研究人員發現Combined type （結合型）混合型肝癌同膽管細胞癌分子圖譜相近，而Mixed type （混勻型）混合型肝癌同肝細胞癌分子圖譜相近，而且研究人員發現這兩種亞型的免疫微環境也存在較大差異，暗示其對免疫治療的應答會有所不同。這些結果提示這兩種病理型別混合型肝癌應該採取不同的治療方案。
第三，透過鐳射顯微切割，突變腫瘤細胞佔比分析和單細胞測序等技術，研究人員分析和比較了混合型肝癌中的肝細胞癌和膽管細胞癌兩種成分，發現這兩種成分既有單克隆起源也有多克隆起源。同時，透過重構亞克隆組分析，研究人員還推斷了Separate type （分開型）的腫瘤轉移路徑，揭示了其表型轉化和演化規律。
最後，研究人員發現Nestin蛋白表達可以作為混合型肝癌的診斷和預後標誌物。免疫組化分析結果顯示，Nestin 蛋白在混合型肝癌中的表達水平和陽性率均顯著高於肝細胞癌和膽管細胞癌。透過分析預後資料，Nestin 陽性表達病例在混合型肝癌中呈現顯著較差的預後，而且這一發現同樣適用於肝細胞癌和肝內膽管癌。這些結果說明，
Nestin蛋白可以作為混合型肝癌乃至肝細胞癌和肝內膽管癌的預後標誌物。
據悉，北京大學第一醫院助理研究員
薛瑞棟
、天津腫瘤醫院肝膽外科主治醫師
陳璐
，北京大學生物醫學前沿創新中心博士生
張衝
和日本理化研究所的
藤田徵志
是該論文的並列第一作者。北京大學張澤民教授、新加坡國立大學Steve George Rozen教授、新加坡癌症研究中心BinTean Teh教授和美國NIH癌症研究中心的王心偉教授對本研究提供了重要指導。
白凡/謝曉亮/王潔合作解析小細胞肺癌迴圈腫瘤細胞基因組變異特徵及演化過程
參考文獻：
1、Bray， F。， Ferlay， J。， Soerjomataram， I。， Siegel， R。 L。， Torre， L。 A。， & Jemal， A。 （2018）。 Global cancer statistics 2018： GLOBOCAN estimates of incidence and mortality worldwide for 36 cancers in 185 countries。
CA: a cancer journal for clinicians
， 68（6）， 394-424。
原文連結：
https://doi.org/10.1016/j.ccell.2019.04.007
專家點評
惠利健
（中國科學院上海生物化學與細胞生物學研究所、上海科技大學；中國科學院上海生物化學與細胞生物學研究所蘇州研究院，研究員，從事肝臟疾病的分子病理機制的研究。）；
孫露露
（中國科學院上海生物化學與細胞生物學研究所，博士研究生）；
章正濤
（中國科學院上海生物化學與細胞生物學研究所，博士研究生）
肝癌主要以肝細胞肝癌（佔80%）和肝內膽管癌（佔15%）為主。近年來，這兩種型別肝癌的分子圖譜已經描繪成功，為肝癌機制研究和診斷治療提供了寶貴的資源。混合型肝細胞-膽管癌（cHCC-ICC）作為一種少見的肝癌型別，腫瘤預後差；並且由於缺乏cHCC-ICC發生的分子特徵，長久以來，cHCC-ICC的病理分類一直飽受爭議並且缺乏準確的診斷及精確的治療。之前2017的
Journal of Hepatology
報道6例外顯子資料，2018的
Nature Communications
報道7例外顯子資料，但這兩項小規模的工作獲得cHCC-ICC的分型不全，資料非常有限。
張寧、白凡、曾木聖、Hidewaki Nakagawa等團隊合作在最新一期
Cancer Cell
上發表的工作，整合了全基因組測序、外顯子組測序、轉錄組測序、單細胞核測序等技術精細描繪了133個亞洲病人來源的cHCC-ICC分子特徵圖譜，
全面覆蓋了“Separate”, “Combined”和“Mixed”三種病理型別，首次基於大樣本測序描述了cHCC-ICC的分子“藍圖”
。透過與肝細胞肝癌，膽管癌在基因組和轉錄組水平的比較，揭示了混合型肝細胞-膽管癌具有獨特的分子特點，包括更高的TP53突變，更低的CTNNB1和KRAS突變等。轉錄組分型則表明“Combined”和“Mixed”型別的混合型肝細胞-膽管癌是兩種不同的亞型，“Combined”型別表現較強的ICC樣特徵，“Mixed”類表現類HCC樣特徵。這些分子特點為混合型肝細胞-膽管癌患者的診斷和治療提供了一定的導向性。作者還發現Nestin在cHCC-ICC中顯著高表達，並且Nestin高表達的患者生存率更低，因此Nestin可以作為混合型肝癌的一個新的診斷和預後標誌物。
更為有意思的是，
作者探索了不同亞型cHCC-ICC的起源和表型轉化，透過進化樹分析發現“Separate”型別的cHCC-ICC存在單/多克隆的起源，而“Combined”和“Mixed”型別均起源於單克隆
。值得一提的是，透過突變的腫瘤細胞佔比分析，作者推論HCC細胞可在不同突變及微環境下繼續形成HCC細胞或直接轉變為ICC細胞。之前，利用小鼠譜系追蹤研究，給出了肝細胞向ICC細胞轉化的證據。但是人類肝細胞與小鼠肝細胞區別巨大，迫切需要新的手段來證明肝細胞向ICC轉變的證據，比如可以結合人類原代肝細胞或者功能肝細胞的類器官培養技術，對ICC的肝細胞起源進行研究。
此項工作和前期的肝癌規模化測序，為肝臟腫瘤的診斷和治療提供了大量參考性的靶點
。至此，肝臟相關的主要腫瘤的測序工作基本完備，相關的遺傳學突變資訊極大豐富。未來，需要更多的研究工作集中於探究這些遺傳學變化在肝癌發生發展中的作用，包括與腫瘤微環境細胞協同，從而對於肝臟腫瘤的防治提供關鍵資訊。比如，利用人類肝細胞和其他肝臟微環境細胞，順序誘導前期測序工作所鑑定的高頻致癌因子，將提供一個模擬肝臟腫瘤早期發生的過程，對腫瘤的早期機制鑑定和預防提供指導。
製版人：小嫻子
