肺原位腺癌、微浸润腺癌及浸润性腺癌预后不同，基因突变谱有啥区别？

病理亚型可影响肺癌术后的预后。本研究评估了原位腺癌（AIS）/微浸润腺癌（MIA）和浸润性腺癌（IAC）亚型之间的基因变异和显著改变的通路的差异，以揭示预后差异的分子机制。对61份肿瘤组织进行DNA提取，并定制136个基因的靶向二代测序（NGS）panel。组间比较采用双侧Fisher精确检验（分类变量）和双侧非配对t检验（数值变量）。

结果显示，在所有样本中共检测到70个基因的402个体细胞突变，其中74.29%的基因在至少2个样本中发生突变。PMS2、ARID1A、EGFR和POLE是最常见的突变基因。1例IAC患者存在ALK_EML4融合，1例AIS患者存在RET_ KIF5B融合。IAC组TP53基因突变患者比例显著高于非IAC组（P=0.0057）。IAC组平均发病年龄为62.48岁，大于其他亚型（P=0.0166）。mTOR信号通路（56.52% vs 26.32%，P=0.0288）和Hippo信号通路（34.78% vs 10.53%，P=0.0427）相关基因突变在IAC亚型中显著富集，提示mTOR和Hippo信号通路在肺部肿瘤发生和恶性进展中发挥关键作用。本研究揭示了不同肺癌亚型之间基因突变和显著改变的通路的异质性，提示了不同预后的潜在机制。

研究背景

肺癌是全球癌症相关死亡的主要原因。其中非小细胞肺癌（NSCLC）是最常见的类型，约占肺癌患者的85%。肺腺癌（LUAD）是NSCLC的一个亚型，约占所有确诊肺癌患者的50%。由国际肺癌研究协会（IASLC）、美国胸科学会（ATS）和欧洲呼吸学会（ERS）提出的LUAD分类已被采用多年，2015年根据侵袭和优势生长模式被进一步完善。根据浸润方式，LUAD包括原位腺癌（AIS）、微浸润腺癌（MIA）和浸润性腺癌（IAC）等。

对于无间质浸润的AIS患者，一般不需要手术治疗，建议定期随访。肺段切除术是AIS和MIA患者的常规手术方式，可最大限度保留肺功能。IAC患者行肺叶切除术的比例更高。此外，由于IAC患者具有较高的区域和远端转移概率，因此淋巴结清扫是必要的。随着手术、放疗和系统治疗的进步，肺腺癌的临床疗效得到了显著改善。完全切除后，AIS和MIA患者的手术结局相似，术后5年生存率几乎为100%。然而，IAC患者手术切除后的5年生存率大幅下降至75%。因此，区分AIS/MIA与IAC的差异具有重要价值。

越来越多的证据表明，肺癌的病理亚型会影响手术切除后的疾病复发和预后。近年来，人们对LUAD的分子特征进行了大量研究，这可以帮助了解其分子异质性。同时，大规模测序研究阐明了侵袭前LUAD亚型的复杂基因组图谱，当然这也得益于增强的放射学技术在肺癌诊断中的广泛应用。

然而，AIS/MIA与IAC亚型之间的基因变异差异及预后差异的分子机制尚不明确。本研究重点研究AIS/MIA和IAC亚型之间的基因变异和显著改变的通路的差异。

研究结果

肺腺癌患者的临床特征及基因突变分析：

收集2021年10月至2022年7月武汉大学人民医院的50例肺腺癌患者的61份肿瘤组织样本。在这些样本中，诊断为具有相同病理类型的多个病灶的个体同时被纳入本研究。所有患者均为独特的病理亚型，包括IAC（23份样本/21例患者）、MIA（6份样本/6例患者）、AIS（29份样本/20例患者）和LMAC（肺混合性腺癌，3份样本/3例患者）。图1总结了所有临床特征和体细胞突变。这些患者的发病年龄为28-78岁（中位年龄59岁）。女性患者多于男性患者（31 vs 19）。对突变进行筛选后，共检测到402个体细胞突变（范围1-54，中位数4），涉及70个基因，其中74.29%（52/70）的基因在至少2个样本中发生突变。其中98.51%（396/402）的突变为SNV，1.49%（6/402）的突变为InDel。

图1

如图1所示，该队列中检测到的常见突变基因包括PMS2(65.57%，40/61)、ARID1A(37.70%，23/61)、POLE(31.15%，19/61)、EGFR(27.87%，17/61)、MSH2(24.59%，15/61)、ATM(19.67%，12/61)、TSC1(18.03%，11/61)、FGFR1(14.75%，9/61)、KRAS(14.75%，9/61)、AR(11.48%，7/61)、DNMT3A(11.48%，7/61)、CHEK2(9.84%，6/61)、ERBB3(9.84%，6/61)、MYC(9.84%，6/61)、ATR(8.20%，5/61)、BRCA2(8.20%，5/61)、KIT(8.20%，5/61)、RB1(8.20%，5/61)、TP53(8.20%，5/61)、ERBB2(6.56%，4/61)、MET(6.56%，4/61)和SMO(6.56%, 4/61)。其中PMS2、ARID1A、EGFR和POLE是本研究中最常见的突变基因。此外，2个关键基因融合分别在1例IAC患者（Pt17，ALK.exon20.chr2:29446349_EML4.intron19.chr2:42,546,586）和1例AIS患者（Pt44，RET.intron11.chr10:43610997_KIF5B.intron15.chr10:32,316,372）中观察到。

不同预后分级亚组的基因突变和临床特征比较（IAC vs AIS/MIA/LMAC）：

比较不同亚型肺腺癌的基因突变和临床特征，探讨不同亚型肺腺癌差异的可能机制。IAC组中TP53基因突变的患者比例显著高于AIS/MIA/LMAC组（21.74% vs 0.00%， P=0.0057）（图2A）。IAC组的平均发病年龄为62.48岁，大于AIS/MIA/LMAC组的54.41岁（P=0.0166）（图2B）。

图2

IAC与AIS/ MIA/LMAC之间显著改变的通路：

采用KEGG数据库分析两组之间存在差异的通路。结果显示，IAC样本中受影响的主要信号通路为mTOR信号通路（图3A，56.52% vs 26.32%，P=0.0288）和Hippo信号通路（图3B，34.78% vs 10.53%，P=0.0427）。mTOR信号通路相关基因包括TSC1、KRAS、PIK3CA、TSC2、STK11、MAP2K1、BRAF和mTOR。13例IAC患者中，TSC1突变6例，KRAS突变5例，PIK3CA突变1例，TSC2突变2例，STK11突变2例，MAP2K1突变1例，BRAF突变1例，MTOR突变1例。IAC组中有5份样本同时存在至少2个基因突变。从本研究中检测到参与Hippo信号通路的基因包括MYC、SMAD4、CTNNB1、APC和YAP1。总的来看，基于在这些肿瘤中检测到的体细胞突变类型的数量和分布以及这些突变影响的主要通路的差异，IAC和AIS/MIA/LMAC亚型在分子上是不同的。

图3

讨 论

本初步研究旨在阐明IAC与AIS/ MIA/LMAC亚型之间的基因变异和临床参数的差异，以帮助我们对不同的肺腺癌亚型进行精准治疗。在61份样本中，共检测到402个体细胞突变，其中74.29%的基因突变存在于至少2份样本中。在这些突变中，PMS2（错配修复系统成分相关基因）占比最高（65.57%），该基因是DNA错配修复（MMR）通路中的关键基因之一，在致癌过程中具有潜在的关键作用。PMS2的高突变率表明，MMR通路的功能障碍可能影响肺腺癌的发生，并可能增加患者对DNA损伤药物的敏感性。ARID1A和EGFR基因也有较高的突变率。ARID1A基因作为SWI/SNF复合物的关键组成部分，在细胞周期调控、代谢重编程和上皮-间充质转化中发挥作用。近年来，基于ARID1A突变的潜在治疗靶点受到关注，包括PARP抑制剂、EZH2抑制剂增强剂和免疫检查点抑制剂。EGFR基因编码EGFR酪氨酸激酶，EGFR突变患者可从EGFR TKIs中获益。其他克服EGFR-TKIs耐药的新治疗策略也在研究中。此外，本研究结果显示，TP53在IAC中的突变率显著高于AIS/MIA/LMAC，这与之前的研究一致。这提示TP53在IAC亚型中具有潜在的致癌活性。与AIS/MIA/LMAC患者相比，IAC患者发病年龄更大，这与既往研究一致。此外，Yang的研究也观察到老年LUAD患者比年轻LUAD患者携带更多的TP53突变。

为了进一步了解不同LUAD亚型疾病进展过程中涉及的关键通路的差异，研究者进行了通路富集分析。结果显示，mTOR信号通路（56.52% vs 26.32%）和Hippo信号通路（34.78% vs 10.53%）相关基因突变在IAC亚型中显著富集，提示mTOR和Hippo信号通路在肺部肿瘤发生和恶性进展中发挥关键作用。mTOR信号通路整合多种生物信号，包括细胞内和细胞外信号，是细胞代谢、生长、增殖和生存的中心调节因子，调节机体内环境稳定。mTOR信号通路可以调节许多生物学过程，也与包括癌症在内的许多病理状态相关。mTOR通路在癌症发病机制中的重要性可以归纳为以下几个原因：（a）参与PI3K信号通路（mTOR通路上游）的相关基因在癌症中经常发生突变，（b）TP53突变可促进mTOR激活，（c）mTOR通路的基因突变往往导致多余的磷酸化，从而促进核糖体的生物发生、蛋白质合成和血管生成，以支持细胞的生长和增殖，或调节细胞周期进展和生存。Hippo信号通路在调节细胞增殖、细胞凋亡、耐药中发挥重要作用，并已被证实与包括癌症在内的多种疾病的进展有关。Hippo通路中相关基因的突变或表达改变可促进癌细胞的迁移、侵袭和恶性化。

研究这些通路在肺癌发生发展中的作用将是非常值得的，并可能对开发靶向这些通路核心成分的小分子或抗体药物从而为未来成功治疗肺癌提供新的治疗策略具有重要意义。目前，有许多针对mTOR和Hippo信号通路的治疗药物可以作为治疗选择。本研究结果为携带mTOR和Hippo通路相关基因突变的IAC患者提供了潜在的新兴治疗靶点。

本研究分析了不同LUAD亚型间体细胞突变和临床特征的差异，揭示了IAC与AIS/MIA/LMAC亚型之间的基因突变和显著改变的通路的异质性，提示不同LUAD患者预后差异的潜在机制和不同亚型患者的个体化临床管理需要。

参考文献：

Zhang, Shaowen et al. “Comparison of gene mutation profile in different lung adenocarcinoma subtypes by targeted next-generation sequencing.” Medical oncology (Northwood, London, England) vol. 40,12 349. 8 Nov. 2023, doi:10.1007/s12032-023-02206-3