研究前沿 | 区域癌化与膀胱癌的肿瘤发展、T细胞耗竭和临床预后相关

导读

区域癌化（field cancerization）这一概念最先由Slaughter于1953年提出，它是指在外界致癌因素影响下，特定器官的某一个或一组细胞积累遗传学改变，转化为癌前细胞，这些早期遗传学事件将导致癌前细胞出现克隆性增殖而成为癌前区域，在致癌因素继续作用下，某些癌前细胞进一步积累基因组变化而表现出恶性肿瘤的表型，但同时，那些没有进一步转化的，无组织学改变的癌前细胞仍存在于这一区域，这个癌前病变的区域称为区域癌化。区域癌化现已成为肿瘤发生机制中的重要理论，受到了医学界的广泛关注。

近来泌尿外科领域顶刊European Urology（IF：23.4）上发表的一篇文献，探讨了在接受卡介苗（BCG）治疗的高危非肌层浸润性膀胱癌（NMIBC）患者中区域癌化的预测和预后价值。让我们一起来看看吧。

研究背景和设计

区域癌化的特征是上皮区域受到由细胞谱系改变引起的扩展克隆突变的影响。随着高通量测序等技术的发展，近来研究发现，膀胱癌（BC）的区域癌化可能与其发展和复发相关，并可能与治疗结果相关。NMIBC患者接受BCG膀胱内治疗的主要针对原位癌和肿瘤切除后残余的癌化区域。目前尚不清楚区域癌化的程度是否会对临床表现、复发率和治疗反应产生影响，以及是否影响肿瘤微环境（TME）。此外，多项研究表明尿液肿瘤DNA（utDNA）可持续监测膀胱癌疾病状态。

因此，研究团队对选定的节段活检（SSB；对136例接受BCG治疗的患者进行病程内多个膀胱部位活检，n=751）样本和尿液样本（n=234）进行分析研究，以探索区域癌化和utDNA的预测和预后价值。

研究结果

患者特征及分子分析

研究团队对136例接受≥5次BCG灌注治疗的NMIBC患者的样本进行了分析。患者的中位随访时间为第一份样本分析后7.7年，卡介苗治疗后5.9年。表1列出了有事件和无事件患者的随访时间。图1A为样本分析图示。

表1 所有进行SSB或utDNA分析的患者的临床特征

区域癌化与肿瘤生物学相关

研究团队对70例患者在整个病程中收集到的751个SSB的DNA进行了深度靶向测序。其中包括662个外观正常的尿路上皮活检（用于区域癌化评估）、79个异常增生/癌性病变和10个具有其他异常特征的SSB。在外观正常SSB中发现的突变具有较低的变异等位基因频率（VAF；平均值=0.036）。每个样本的VAF从正常外观的尿路上皮到肿瘤样本增加（图1B），表明样本中转化的细胞丰富。为了进一步探讨区域癌化在肿瘤发展中的作用，研究团队分析了外观正常SSB中肿瘤相关突变的突变特征。结果显示，已知随年龄的增长，在正常细胞中积累的C>T突变数量占SSB突变的很大比例（图1C）。非同义突变在肿瘤样本中比在外观正常SSB中相对更丰富（图1D）。最初在肿瘤样本中观察到的癌症驱动基因的高影响突变中有33%已经存在于正常SSB中，包括TP53、STAG2、ARID1A、KMT2D和PIK3CA（图1E），它们是BC发育和进展中的重要基因。

而后，研究团队分析了每位患者最高的区域癌化水平和高级别（HG）复发的时间，发现高区域癌化水平与检测后不久评估的较差的高级别无复发生存期（HG-RFS）相关（p=0.029）（图1F），但与无复发生存期（RFS）或无进展生存率无关。

高肿瘤突变负荷（TMB）和抗原载量与BCG前区域癌化的高水平相关（p=0.007和p=0.029；图1G，H）。吸烟与区域癌化无关，在患者报告的吸烟年数与区域癌化水平之间没有观察到统计学上的显著相关性（p=0.2；图1I）。区域癌化水平随着年龄的增长而增加（p=0.0027；图1J）。

图1 研究概述和SSB分析

utDNA水平可预测预后水平并反映膀胱疾病状态

研究团队对112例患者的234份尿液样本进行了utDNA的深度靶向测序，详细的临床随访使得多个临床时间点的utDNA水平与膀胱的临床状态的比较具有可行性。在存在肿瘤的情况下，即使在细胞学阴性的几例病例中，utDNA也呈阳性，表明utDNA分析比细胞学分析具有更高的敏感性。utDNA水平随着肿瘤分期（图2A）和肿瘤多样性（图2B）的增加而增加。在一些未诊断出肿瘤的病例中也检测到了utDNA（图2A，B）。BCG后存在和不存在可检测到的utDNA的患者之间的RFS有显著差异（p=0.048；图2C），表明utDNA检测和复发之间存在积极的提前时间。此外，BCG治疗后进展为肌层浸润性膀胱癌（MIBC）的患者在BCG治疗后utDNA水平更高（p=0.003；图2D）。BCG治疗后复发率与utDNA水平呈正相关（p<0.001；图2E）。但BCG前utDNA水平的高低与BCG后的患者HG-RFS之间未有统计学差异（p=0.1）。分析BCG后的utDNA水平发现，utDNA水平高的患者，BCG治疗后的HG-RFS显著恶化，表明治疗失败（p=0.027；图2F）。

分析utDNA突变和水平与区域癌化的关系，表明utDNA可以来自区域癌化部位（或未检测到的肿瘤），而不仅仅来源于可检测到的肿瘤（p=0.6；图2G）。

图2 utDNA的临床相关性

区域癌化和utDNA水平与肿瘤免疫学和BCG治疗反应相关

研究人员发现BCG前肿瘤中CD8 T细胞的高耗竭（ExhP）与区域癌化高水平相关（p=0.017；图3A）。BCG前CD8 T细胞耗竭与BCG后区域癌化水平之间未有相关性（p>0.99）。此外，被预测为BCG后ExhP的患者具有高区域癌化水平（p=0.065；图3B），尽管这一关联未有统计学意义。区域癌化与肿瘤中CD8 T细胞浸润量之间没有显著联系（p=0.096；图3C）。ExhP与BCG前后的utDNA高水平相关（p=0.001和p=0.043；图3D）。BCG前区域癌化水平与BCG后HG复发状态无关（p=0.3；图3E），表明区域癌化可能通过影响肿瘤生物学间接影响BCG的治疗效果。然而，区域癌化本身并没有显示出预测价值。

图3 区域癌化和utDNA与免疫相关参数的关系

区域癌化和utDNA水平反映与疾病侵袭性相关的尿免疫肿瘤学相关蛋白

研究人员还分析了尿液样本中与肿瘤-免疫途径相关的蛋白质水平。观察到，BCG治疗后区域癌化高水平的患者VEGFA、CD27、LAPTGFb1和TRAIL等蛋白的水平显著高于其他患者（p<0.05；图4A）。这些蛋白质与血管生成、细胞存活、增殖和迁移以及免疫激活有关。对没有检测到肿瘤的患者在BCG治疗后尿蛋白水平的比较表明，utDNA水平并没有显著增加所测量到的任何蛋白的水平（图4B）。在BCG治疗后，区域癌化高水平组拥有较高的促进肿瘤免疫、血管和组织重塑以及细胞凋亡/细胞杀伤相关的蛋白质表达（图4C）。对于utDNA，没有观察到统计上的显著差异（图4D）。

图4 区域癌化和utDNA与免疫肿瘤相关蛋白质特征的关系

图5 区域癌化原因和影响的总结

研究结论

区域癌化水平与肿瘤发展、免疫反应和临床结果相关。utDNA测量可用于监测疾病状态和治疗反应。

参考文献：

[1] Strandgaard T, Nordentoft I, Birkenkamp-Demtröder K, et al. Field Cancerization Is Associated with Tumor Development, T-cell Exhaustion, and Clinical Outcomes in Bladder Cancer. Eur Urol. 2024;85(1):82-92.

编辑：Gardenia

审校：Gardenia

执行：Babel

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