刘家希
山东省青岛第一国际学校，山东省青岛市 266000
【摘要】
肺癌是全球每年新增和死亡人数最多的癌症，长期以来临床患者的癌症分期分类不明，治疗方法局限，普通放化疗药物治疗的针对性不强，治疗方案模糊并且无法提前预知癌症复发。本文旨在探讨肺癌基因的检测方法，根据基因突变的方法对癌细胞进行癌症的分子分型。通过检测基因突变种类来确定靶向治疗的方案，通过检测血液中的循环肿瘤DNA来评估身体中微小残留病灶的生长情况，用以评估癌症治疗的疗效和癌症复发的监测。肿瘤的基因突变类型和进化发展与基因突变息息相关，通过靶向治疗由蛋白质异常导致的癌细胞增长达到很好的疗效。通过基因深度测序技术监测血液中循环肿瘤DNA，可以评估身体上微小残留肿瘤细胞的生长和抑制情况，进而评估疗效和预测复发时间。
【关键词】
肺癌、基因突变、靶向治疗、循环肿瘤DNA、疗效评估、复发监测、分子分型
【前言】
1.肺癌的流行病学研究
1.1 肺癌的流行病学特征
肺癌是最常见的实体瘤之一，是全球癌症死亡的主要原因。在全球范围内，每年将会新增1.61百万肺癌患者，每年将会有1.38百万人死于肺癌。肺癌占全球癌症患者死亡人数的18.2%，故而它已经成为全球主要疾病负担。经查处，肺癌的感染力极强，是国际上的首发病例，也是主要的致死病症。它没有传播途径且没有遗传的可能性。肺癌的首次发病一般是在1-10年，再次发病是在0-5年，死亡率极高。肺癌是基因突变逐渐积累的过程，它是人体本身细胞病变引起的疾病，所以癌症非常难以治疗，也很难有疫苗的产生。据2005年中国的肺癌人数所统计的数据显示，中国城市的男性和女性均比农村的男性和女性的肺癌几率高。其中，城市男性50岁之前发病率较低，>50岁时开始逐渐增加，>60岁后的肺癌人数开始快速增长，在80岁左右达到发病高峰期。由此可见，城市的肺癌患者比农村要多，这可能与环境因素、生活因素、职场因素、饮食习惯等相关，也证明了我国肺癌分布的城乡差异。[1]
1.2 肺癌的组织学分类及临床分期
1.2.1 肺癌的组织学分类
癌细胞是多类病变细胞的集合体。肺癌按组织学类型分类可以分为小细胞癌和非小细胞癌。小细胞癌约占肺癌的10%-15%，多见于男性，是肺癌中恶性度最高的，治愈力极低。非小细胞癌约占肺癌的85%，包括腺癌、鳞癌、大细胞癌等。腺癌约占肺癌的40%，是涎腺上皮性肿瘤，多见于女性。根据基因分类，腺癌包括KRAS 突变，EGFR 突变和ALK 突变。鳞癌约占肺癌的25%-30%，是发生于表皮或附属器细胞的一种恶性肿瘤，多见于男性，年龄多数在50岁左右。大细胞癌是一种高度恶性的上皮肿瘤，在肺癌当中占10%-15%，好发于60岁以上的男性。
1.2.2 肺癌的临床分期
非小细胞肺癌是有望治愈的。肺癌分为IV期。早期是可以治疗的，但是大多数的病例被诊断为晚期，即为III期或IV期。I期和II期是可治疗且复发率低的，占肺癌病例的16.7%，III期占肺癌病例的24.5%，IV占肺癌病例的45.1%，未分期的占肺癌病例的13.7%，而中晚期肺癌患者占肺癌病例的2/3。
2. NCCN指南在提供肺患治疗方案的局限性
现如今，肺癌的治疗方法受到了一定的限制。通常情况下，一个肺癌患者在做过检查后会有临床分期评估，然而不管评估的级别是什么，都要进行外科手术切除（医学猜测—无法检测微小细胞的残留和复发），由手术情况采取相应治疗方法，分为化学治疗、放射治疗和靶向治疗。医生在手术过程中会凭借着手术经验去进行切面，但这并不能代表彻底性的切除肿瘤。根据NCCN指南，在切缘阴性时，医生不会做任何治疗，只是观察患者。当切缘不完整时，即为切缘阳性，医生需要再次为患者进行手术，而二次手术的危险大，成功率低，所以医生需要采用放射治疗。在Stage IB和Stage IIA时，肿瘤较大，医生很难去判断如何治疗，可能会采用放射治疗和化学治疗。在Stage IIB时，肿瘤较小，但是淋巴结转移，在这种情况下，如果切缘不干净，就可能会引起复发。所以，根据NCCN指南，如何在手术之后采用特定的靶向治疗的办法去减少病人的痛苦，精准的治疗疾病；如何确定辅助治疗方案；如何监测微小细胞的残留和癌症的复发是肺癌治疗方法上的局限性，也是人们需要去研究的一个突破点。
本文旨在肺癌的分子分型原理和针对特殊突变的靶向治疗药物、基因突变的基本原理和基因测序技术、基因深度测序技术带来的微小残留病灶的监测来重点讨论癌症治疗的新方法，疗效的评估和复发的监测。
3. 肺癌的分子分型的原理和针对特殊突变的靶向治疗药物
3.1 肺癌的分子分型
肺癌可以根据基因突变的类型来进一步分类，而每一种类型所适用的药物也有所不同，正确的使用靶向药物对肺癌患者的病情有极大的优势。在早期治疗之后，医生采用组织进行分子检测，根据分子分型指导治疗，如进行EGFR突变检测、ALK融合检测、ROS1突变检测等，可以让患者在治疗的同时，所付出的代价较少，如副作用小等。如果错用靶向药物，不仅会耽误治疗的最佳时机，也是完全无效的。因此，在使用靶向药之前，患者必须首先进行基因检测，以明确癌细胞的突变类型，从而选择特定的靶向药物进行治疗。
3.2 针对特殊突变的靶向治疗药物
3.2.1 KARS突变及靶向治疗药物
KARS突变在腺癌中的突变率是除了未知突变外占比最多的，也是最常见的突变基因之一，约25%的腺癌发生。肺癌中的KRAS突变与EGFR突变和ALK融合相互排斥。KARS突变目前为止没有靶向治疗药物，但是combined PI3K和MEK inhibition等靶向治疗药物正在临床开发。
[8]
3.2.2 EGFR突变及靶向治疗药物
EGFR突变在腺癌中的突变率是除了未知突变外占比第二多的，仅次于KARS突变。EGFR突变的主要的靶向治疗药物有Erlotinib和Ge tinib。目前研究者正在研究更有效的EGFR靶向治疗药物如PF299804以及Afatinib (BIBW2992)。[2][4][5][7]
3.2.3 ALK融合及靶向治疗药物
ALK融合在腺癌中的突变率是除了未知突变外占比第三多的，仅次于KARS突变和EGFR突变。ALK融合的主要的靶向治疗药物有Crizotinib，Crizotinib的总缓解率为57%，疾病控制率为90%。目前正在研究更有效的ALK靶向治疗药物如LDK378、AP26113和AF802。[6]
4. 阐述基因突变的基本原理和基因测序技术
4.1 基因突变
基因突变是在染色体的一个位点上，突然出现了一个新基因代替了原有基因，从而改变了后面所有的发展。基因突变通常发生在DNA复制阶段。人类的一切疾病都是源于基因组的破坏。人类有2万个基因，大多数是单碱基突变所造成的。其结果导致蛋白功能受损，进而引发点突变的积累，从而引起人类疾病。每一个基因的构成包括上游的调控区、核心区、下游终止区，这些区都称为核酸的本质，其中基因区包含外显子区和内含子区。
4.2 基因测序技术
4.2.1 PCR测序技术
1985年，Karry Mullis发明了PCR技术，PCR是一种特异性扩增目的DNA 片段的技术。PCR应用于检测感染疾病，如富集病毒基因片段；用于检测肿瘤，如富集癌症发生、用药相关的基因；还用于遗传病的检测，如富集遗传病相关的基因。
4.2.2 Sanger 测序技术
Sanger测序是第一代的测序方法。它应用于指导临床用药，寻找靶向基因的特定突变，它可以将序列直接检测出来，直接的看到人体内基因是否发生突变。作为一代测序仪器，它的特点是测序很准，序列长，一条序列读长约800bp。但是，Sanger测序一次运行最多只能检测96条序列，因此只能检测单基因少数样本。在肿瘤伴随诊断领域，它只能检测约25%丰度的突变，更低丰度的突变无法灵敏的检测出来。Sanger测序技术的出现造福了人类，科学家们可以通过此技术快速的测序，从而更精准的找到突变点来研发药物，不管是对患者还是对世界，都是一种贡献。
5. 基因深度测序技术带来的微小残留病灶的监测
5.1 引入基因深度测序技术的原因
当一个病人去医院做检查时做超声和血检（肿瘤五项常规指标），经过这两种检查就可以判定是否为肿瘤。在判断为肿瘤的基础上，患者需要做核磁共振和CT扫描，来判断肿瘤大小。接着，医生会建议患者手术，取下组织活检，来判定癌细胞是否扩散，淋巴结的数量，至此可以得知临床分期。然后根据临床医学指南来确定治疗方案，但是医生并不知道治疗疗效如何，复发时间未知。治疗方案可以根据基因测序技术来制定，然而疗效评估需要用循环肿瘤DNA（深度测序技术）来判断，以此来减轻病人的痛苦。
5.2 ctDNA测序技术对微小残留病灶的监测
现如今，临床面临的问题是患者在接受了手术之后，仍然存在复发转移的风险。ctDNA（circulating tumor DNA）即循环肿瘤DNA是指当肿瘤细胞坏死或凋亡后释放进入血液循环系统，它的存活时长为24小时。除死亡的正常细胞外，死亡的癌细胞也释放DNA进入血液，存活时长也为24小时。ctDNA测序技术是第二代测序技术，它可以准确的预测提前发现肺癌的高复发风险，也可以监测肺癌辅助治疗疗效，从而让患者及时得到最佳治疗。
结论与展望
随着肺癌人数的持续增长，有效的治疗药物和方案被人们所重视。靶向治疗及靶向治疗药物无疑是接下来几十年内癌症治疗的主要研究方向。虽然靶向治疗药物在近几年已经广泛应用于临床，但是仍有些许突变没有或拥有较少的靶向治疗药物[3]。因此，科学家们应当根据基因深度测序技术来预测基因突变及癌症的复发，使用ctDNA测序技术来追踪血液中的肿瘤痕迹，从而制定出疗效更好的治疗方案，研究出副作用更低、疗效更好、价格更合理的药物。在未来，相信科学家们可以研究出第三代基因测序技术，对发现基因突变的靶点更为准确，对癌症复发的监测更为精准，对疗效的评估更为优秀，从而为癌症治疗作出更进一步的贡献。
参考文献
[1] 中国肺癌发病死亡的估计和流行趋势研究[J]. 陈万青,张思维,邹小农. 中国肺癌杂志. 2010(05)
[2] 表皮生长因子受体基因突变与晚期非小细胞肺癌的分子靶向治疗[J]. 刘红梅. 南方医科大学学报. 2009(11)
[3] 肺癌分子靶向治疗的现状与挑战[J]. 韩宝惠. 中华结核和呼吸杂志. 2007(02)
[4] 吉非替尼治疗晚期非小细胞肺癌疗效观察[J]. 张晓彤,李龙芸,王树兰,穆新林,王孟昭. 中华结核和呼吸杂志. 2005(03)
[5] Epidermal growth factor receptor mutations in lung cancer. Sharma SV,Bell DW,Settleman J,et al. Nature Rev Cancer . 2007
[6] Exciting New Targets in Lung Cancer Therapy: ALK, IGF-1R, HDAC, and Hh[J] . Joel W. Neal,Lecia V. Sequist. Current Treatment Options in Oncology . 2010 (1)
[7] Gefitinib （ZD1839）in previously treated advaneed non-small-cell lung caneer: experienee from a single institution. Simon GR,Ruekdesehel JC,Williams C,et al. Cancer Control. 2003
[8] Impact of specific mutant KRAS on clinical outcome of EGFR-TKI-treated advanced non-small cell lung cancer patients with an EGFR wild type genotype[J] . Giulio Metro,Rita Chiari,Simona Duranti,et al. Lung Cancer . 2012 (1)