基因检测技术助力非肌层浸润膀胱的预后评价

我国最常见的泌尿系统肿瘤——膀胱癌，其中75%-85%为非肌层浸润膀胱癌（NMIBC）[1]

NMIBC既往称为表浅性膀胱癌，手术是主要的治疗手段。手术治疗分为经尿道膀胱肿瘤切除术、经尿道激光手术、光动力学治疗、膀胱部分切除术、根治性膀胱切除术。其中经尿道膀胱肿瘤电切术（TURBt）是NMIBC最主要的手术治疗方式，但是术后易复发。现在广泛应用于临床的EORTC风险分级系统通过肿瘤数目、肿瘤大小、复发频率、T分期、病理分级以及有无原位癌等临床信息把患者分为4级。但是同一级别的患者的预后仍然多变。临床广泛应用的膀胱内灌注化疗对防止NMIBC复发及进展的效果并不明确。如何判断患者预后？如何选择合适的灌注药物？如何降低手术后复发率和进展率？这些问题一直是NMIBC治疗的讨论热点。下面我们盘点一下近年使用基因检测技术助力NMIBC治疗的相关研究。

一．分子分型相关探索

在NMIBC中进行亚类分层可能有助于识别高危NMIBC患者。对这些患者进行靶向治疗和更频繁的监测可能会进一步降低患者的复发率及进展率。2016年Hedegaard和他的合作者利用460名NMIBC患者肿瘤组织的转录组数据构建了一个包含117个基因的表达谱分类器——UROMOL2016[2]。这个分类器将NMIBC分为三类（图1）：1类肿瘤是具有Basal-like特征的低级别Ta和T1期肿瘤，预后较好；2类为具有luminal-like特征的高危NMIBC，其表达特征与肌层浸润型膀胱癌类似，与CIS具有类似的发展路径，是最具侵袭性的一类NMIBC；3类肿瘤处于从1类向2类变化的过程中，但当下处在一个休眠状态，为早期基底样亚型，在高级别T1肿瘤中富集。与较好预后相关的FGFR3突变富集于1类及3类肿瘤中，而与不良预后相关的TP53突变、ERCC2突变以及APOBEC突变特征主要集中于2类肿瘤中。

图1 UROMOL2016分类器进行3分类NMIBC的进展通路及分子特征

2021年发表在Nature Communications上的工作中，研究者们又对UROMOL2016分类器进行了进一步细化[3]。研究者分析了535名NMIBC的转录组数据以及illumina SNP芯片数据并建立了一个新的分类模型——UROMOL2021。该研究中除了包括来自于2016年UROMOL研究的438名NMIBC患者外，还新增了97例患者。新的模型不但将原来的2类肿瘤又细化为了2a以及2b类，而且还提供了更高的稳健性。与UROMOL2016分类器类似，1类和3类肿瘤表现出早期细胞周期基因表达特征，预后较好。而2a类肿瘤基因表达特征与晚期细胞周期、DNA复制以及细胞分化相关，预后最差。2b类肿瘤基因表达特征与肿瘤干细胞标志物相关且与上皮间充质转化相关，预后较差。根据患者的预后，建议1类及3类患者仅进行复发监控及膀胱内灌注化疗，建议2类患者进行更为积极的治疗和复发监控。

使用illumina SNP芯片数据对肿瘤进行基因组稳定性分析时发现，染色体的不稳定性与PFS、RFS、分期、分级以及EORTC风险评分显著相关。染色体不稳定性程度越高，预后越差。但是使用染色体的不稳定性进行分类，分类的准确性及稳定性不如基于表达的UROMOL2021模型。对比两者可以看到，在预后较差的2a及2b型的NMIBC肿瘤中，染色体不稳定性的占比明显高于其他两组（图2）。

在基因突变层面，与不良预后相关的TP53通路突变以及APOBEC相关通路突变富集于2a类肿瘤当中。而2b类肿瘤中，免疫细胞浸润程度更高，且较高免疫细胞浸润程度和较低的复发率相关（图2）。

图2 UROMOL2021分类器进行4分类NMIBC的分子特征

二．卡介苗（BCG）治疗相关生物标志物探索

虽然根据UROMOL2021模型，2a及2b类都建议进行卡介苗灌注治疗。但是纪念斯隆凯特琳癌症中心（MSK）于2021年6月发表在CLINICAL CANCER RESEARCH上的研究给出了不同意见。研究者收集了121名接受卡介苗灌注治疗患者的既往FFPE肿瘤组织样品，其中83名来自于UROMOL2016队列，38名来自MSK队列。这些肿瘤组织使用UROMOL2016分类器进行分类，各类肿瘤患者接受卡介苗灌注治疗后的RFS及PFS都没有显著差异。证明UROMOL2016虽然可以进行预后预测，但是无法筛选能受益于卡介苗治疗的患者。

研究者使用NanoString平台，评估已知免疫相关基因的表达。肿瘤可以很容易地被分为免疫相关基因低表达组和高表达组。在两个队列中，免疫相关基因高表达组进行卡介苗灌注治疗后的RFS及PFS都显著高于低表达组[4]。但是免疫检查点基因（PD-L1/PD-1/CTLA-4）的表达与卡介苗灌注治疗后的复发率无关。FGFR3突变和过度表达都与低免疫信号有关。

该研究提示评估免疫肿瘤免疫微环境可能是一个有前途的预测卡介苗灌注治疗应答的生物标志物，但是并未提及这种分型是否和UROMOL2021模型的2b类有重叠。但是从技术原理看，相比基于转录组测序的UROMOL分子分型，通过NanoString平台评估免疫肿瘤免疫微环境进行卡介苗灌注治疗受益患者的筛选更简单，对样品要求也更低，更具有可操作性（图3）。

图3 免疫肿瘤免疫微环境可用于筛选卡介苗灌注治疗受益患者

参考文献

[1] Anastasiadis A, de Reijke TM. Best practice in the treatment of nonmuscle invasive bladder cancer. Ther Adv Urol. 2012 Feb;4(1):13-32. 

[2] Hedegaard J, Lamy P, Nordentoft I et al. Comprehensive Transcriptional Analysis of Early-Stage Urothelial Carcinoma. Cancer Cell. 2016 Jul 11; 30(1):27-42.

[3] Lindskrog SV, Prip F, Lamy P, et al. An integrated multi-omics analysis identifies prognostic molecular subtypes of non-muscle-invasive bladder cancer. Nat Commun. 2021 Apr 16; 12(1):2301.

[4] Damrauer JS, Roell KR, Smith MA et al. Identification of a Novel Inflamed Tumor Microenvironment Signature as a Predictive Biomarker of Bacillus Calmette-Guérin Immunotherapy in Non-Muscle-Invasive Bladder Cancer. Clin Cancer Res. 2021 Aug 15; 27(16):4599-4609.