中国医学科学院肿瘤医院联合深圳湾实验室绘制食管鳞癌多组学图谱

食管癌是全球高发的恶性肿瘤，我国食管癌发病率和死亡率却均居世界首位，最新统计数据显示，在中国每年约有48万新增食管癌病例，37万例食管癌患者死亡。在中国食管鳞癌（ESCC）是主要的病理类型，其预后差、恶性程度高，是一类治愈率极低的肿瘤。近年来随着技术的发展，对食管鳞癌组织的基因检测已有近2000多例，基因变异的致病机理及调控网络已呈现在人们的视野，但其观察视角单一，且治疗方案并未因此得到改善，目前除了传统治疗方式外，缺乏精准的治疗手段。

为阐明 ESCC 的致病机制及分子分型，寻找诊断标志物、药物靶点和制定临床治疗方案，刘芝华/詹启敏/崔永萍团队前期对我国食管鳞癌患者样本进行了508对全基因组测序和94例蛋白质组及磷酸化组测序，结果表明, ESCC 是一种由于基因组大规模重组和拷贝数扩增缺失造成的癌症，基因组的不稳定性和重组导致患者之间存在显著的异质性；TCGA 团队研究的数据已发表食管腺癌（欧美国家高发的食管癌亚型）与食管鳞癌测序结果比对，结果发现食管鳞癌与食管腺癌是完全不同的肿瘤，须采用不同的治疗方式。而从多组学多层面多视角挖掘 ESCC 的致病机制，明确其分子分型，提其高诊治水平，已成为食管鳞癌研究领域的重大研究课题。

2022年12月29日，中国医学科学院肿瘤医院刘芝华/焦宇辰团队、深圳湾实验室詹启敏/崔永萍团队合作在 Cancer Cell 上发表题为“Integrated Multi-omics Profiling Yields a Clinically-Relevant Molecular Classification for Esophageal Squamous Cell Carcinoma”的研究成果。研究者基于多组学数据分析，将食管鳞癌分为四个分子亚型：细胞周期通路激活型（CCA）、NRF2通路激活型（NRFA）、免疫抑制型（IS）和免疫调节型（IM）。这是国际上首次基于多组学数据的食管鳞癌分类标准，并为每个亚型寻找了潜在的治疗靶标和/或诊断标志物。

研究者纳入155例食管鳞癌患者配对样本进行了全基因组、表观基因组、转录组和蛋白质组数据层面的全面整合分析；利用多组学分析首次将食管鳞癌分为 CCA、NRFA、IS和 IM 四个亚型（图1）。CCA 亚型体现在细胞周期检查点基因的变异，而 NRFA 亚型则有 NRF2 通路基因的激活。CCA 和 NRFA 亚型患者均具有 CpG 岛甲基化表型（E-CIMP+），并与淋巴节转移和临床分期相关。IS 和 IM 亚型是免疫细胞高浸润型，但肿瘤组织浸润的免疫细胞类型不同。研究者进一步利用43例接受 PD-1 抗体单药治疗队列研究，发现 IM 亚型对免疫检查点阻断疗法（ICB）有更好的治疗响应，并基于该队列 ESCC 组织多组学数据开发了识别 IM 亚型患者的分子特征分类器，体现了基于多组学数据分子分型的临床价值。

图1. 食管鳞癌多组学分子四分型及其潜在治疗靶标

CCA 亚型的分子特征体现在 11q13.3/CCND1 扩增（74.4% vs 23.3%，CCA 亚型 vs 非 CCA 亚型）和 CDKN2A/B 同源缺失（59.0% vs 37.9%，CCA亚型 vs 非CCA亚型）。其中，84.6%的 CCA 亚型患者有细胞周期检查点基因变异。为检测 CCA 亚型患者能否从 CDK4/6 抑制剂（palbociclib）治疗中获益，研究者构建了3类食管鳞癌类器官模型（PDOs）：CDKN2A 缺失（PDO4）、CDKN2A 缺失/CCND1 扩增（PDO7）、两个基因野生型类器官（PDO2）。研究者利用 PDO 半数抑制浓度（IC50）值来评估 palbociclib 药物敏感性，结果发现 palbociclib 在 PDO2 中的 IC50（41.33μM）显著高于 PDO4 和 PDO7（IC50 分别是1 3.58μM 和 2.03μM），表明有细胞周期改变的食管鳞癌患者对 palbociclib 更加敏感。因此，研究者推测 CCA 亚型患者可从 CDK4/6 抑制剂的治疗中获益。

NRFA 亚型的分子特征是 NRF2 通路基因激活，除 NRF2 通路基因的改变（NFE2L2 扩增、NFE2L2 突变、KEAP1/CUL3 突变）外，研究者利用多组学数据分析发现 KEAP1 高甲基化和 SOX2 扩增，也引起 NRF2 通路激活。进一步通过 ChIP-seq 和 ChIP-PCR 实验证实，SOX2 特异性结合 NFE2L2的启动子区域，进而激活 NFE2L2 的转录表达。研究者对 ESCC 组织进行 NRF2 免疫组化染色（IHC）分析，结果发现 NRFA 亚型患者的 NRF2 蛋白表达水平升高，且 NRFA 亚型中 NRF2 通路基因的变异和 SOX2 扩增的患者NRF2蛋白表达水平最高。因此，根据多组学分析，重新定义了食管鳞癌 NRFA 亚型的分类标准，表明更多的患者可能从靶向 NRF2 的治疗中获益。

IS（免疫抑制型）和 IM（免疫调节型）亚型肿瘤的特点为免疫细胞高水平浸润。但IS亚型中浸润最丰富的是 B 细胞和 NK CD56bright 细胞，其免疫微环境主要调控模块为“CD4+ Tcm-Tem”。IM 亚型中浸润最丰富的为 CD8+ T 和巨噬细胞，其免疫微环境主要调控模块为“CD8+ T-Macrophage”。研究者通过一项抗 PD-1 抗体（SHR-1210）单药治疗的I期临床试验（NCT02742935），收集43名 ESCC 患者的样本及临床信息，患者的治疗反应被评估为部分反应（PR）、进展性疾病（PD）或稳定疾病（SD）。利用收集的肿瘤组织样本进行多组学分析，发现 PR 患者聚集在 IM 亚型，而 PD 患者聚集在 CCA/NRFA/IS 亚型。上述结果表明，ESCC 的 IM 亚型患者可能从免疫检查点阻断治疗中获益。因此，研究者开发了由28个多组学特征分子组成的分类器，识别 IM 亚型患者。该分类器以85.7%的敏感性和90%的特异性，筛选抗 PD-1 治疗的获益者，进而预测其免疫治疗疗效，该分类器突出体现分子分型的优势和多组学检测的临床价值。

综上所述，本研究基于全基因组、表观基因组、转录组和蛋白质组的全面整合分析，首次将食管鳞癌分为 CCA、NRFA、IS 和 IM 四个分子亚型，为食管鳞癌分子分型定义了分类标准，不同亚型独特的分子特征是临床转化的“航向标”，破除了以往食管鳞癌治疗“方向模糊”的困难，有助于医学专家“对症下药”。根据基础研究数据，后续将开展针对食管鳞癌各亚型的药物研发及临床实验研究，尽早实现临床转化，制定出针对不同亚型食管鳞癌的治疗策略，让患者尽快进入食管鳞癌分子分型基础上的精准治疗时代。

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https://doi.org/10.1016/j.ccell.2022.12.004

转自：“医科研”微信公众号

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