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本文聚焦 BRAF 突变型结直肠癌(CRC),阐述其具有不同微卫星状态(MSI 和 MSS)及甲基化谱。探讨胆结石、脱氧胆酸(DCA)与该疾病发病机制的潜在联系,有助于揭示新发病途径,为风险防控、诊断和治疗提供依据,值得一读。
BRAF 突变型结直肠癌的研究进展 —— 脱氧胆酸会是罪魁祸首吗?
摘要
BRAF 突变型结直肠癌(CRC)通常具有独特的分子特征,表现为高甲基化表型,存在两种不同的微卫星状态(微卫星不稳定 MSI 和微卫星稳定 MSS)及相应的甲基化谱。这两种 BRAF 突变型 CRC 的预后差异源于不同的致癌途径,其中 BRAF 突变的 MSS 型 CRC 临床结局尤其不佳。这些现象的潜在机制在于甲基化图谱的表观遗传异质性。越来越多证据表明胆结石和脱氧胆酸(DCA)与 BRAF 突变型 CRC 的发病机制相关,有必要系统研究它们之间潜在的机制联系。阐明这些联系可能揭示新的致病途径,为 BRAF 突变型 CRC 的风险缓解、分子诊断和治疗干预提供有针对性的策略。
引言
结直肠癌(CRC)仍是全球主要的健康挑战,是全球第三大常见恶性肿瘤和癌症相关死亡的第二大原因。CRC 的发展是一个复杂的多步骤过程,涉及遗传、表观遗传和环境因素的相互作用。分子分析技术的进步彻底改变了人们对 CRC 的理解,发现了不同的分子亚型,反映了该疾病的生物学异质性。癌症基因组图谱(TCGA)项目将 CRC 分为四种共识分子亚型(CMS):CMS1(微卫星不稳定免疫型)、CMS2(经典型)、CMS3(代谢型)和 CMS4(间质型)。这些亚型具有独特的基因组、转录组和临床特征,为个性化治疗策略提供了有价值的见解,也凸显了 CRC 的异质性。
在 CRC 的分子改变中,BRAF 基因的突变,尤其是 V600E 突变,由于其与侵袭性肿瘤行为和不良临床结局相关,已成为研究的关键领域。BRAF 突变在右侧肿瘤和 CMS1 亚型中更为普遍。BRAF 突变型 CRC 具有独特的临床病理特征,包括诊断时年龄较大、女性中更常见以及对传统疗法耐药。BRAF 突变激活丝裂原活化蛋白激酶 / 细胞外信号调节激酶(MAPK/ERK)信号通路,驱动肿瘤进展,给治疗带来巨大挑战,使得这一类型的 CRC 成为靶向治疗开发的重点。
BRAF 突变型 CRC 常与高甲基化表型(CpG 岛甲基化表型,CIMP)相关。存在两种不同的微卫星状态,即微卫星不稳定(MSI)和微卫星稳定(MSS),分别对应两种不同的甲基化谱。大多数 MSI 型癌症表现为 MLH1 基因启动子 CpG 岛甲基化,主要发生在右侧结肠。MLH1 启动子甲基化和基因沉默会导致肿瘤抑制基因、促凋亡基因和癌基因中的微卫星发生突变,最终导致 MSI 肿瘤的发生。肿瘤发生过程中产生的大量免疫原性肽使这些肿瘤对免疫检查点抑制剂治疗特别敏感。此外,许多研究表明,微卫星高度不稳定(MSI-H)的 CRC 患者预后更好。临床观察显示,大多数这种癌症亚型的患者在 II 期被诊断出来,并且预后良好。约 25% 的患者为 MSS 型,其 MLH1 基因启动子在 CpG 岛缺乏甲基化。这些患者中其他基因的异常甲基化激活了致癌途径,包括 Wnt 和 TP53,这与 MSI 型 CRC 的发病机制不同,最终导致 BRAF 突变的 MSS 型 CRC 肿瘤进展迅速、预后不良。MSS 型肿瘤对 PD-1/PD-L1 阻断治疗很少有反应,而 MSI-H 型肿瘤是免疫检查点抑制剂(ICI)治疗的潜在候选对象。尽管取得了这些进展,但 BRAF 突变型 CRC 致癌的确切分子机制仍未完全明确。本综述综合了现有证据和最新进展,对这种复杂疾病进行了全面分析。
高甲基化表型是 BRAF 突变型 CRC 的标志性分子事件
肿瘤中普遍存在的低甲基化现象可能是恶性转化后克隆扩增的结果,而非主要病因。相反,局部高甲基化似乎是肿瘤发生的主要驱动因素。在 BRAF 突变的 MSI 和 MSS 型 CRC 中,超过 90% 的患者表现出广泛的 CpG 岛甲基化。无蒂锯齿状腺瘤(SSAs)的发生由 BRAF 突变引发,同时伴有甲基化积累。
BRAF 突变与 CRC 中的基因甲基化
基因突变的顺序对肿瘤发生至关重要。研究表明,CRC 中有六个驱动基因,BRAF 是其中之一。数据显示,在未经选择的 CRC 人群中,BRAF 突变的概率为 10%。然而,在 70 岁及以上患有右侧肿瘤的女性中,这一比例显著增加至 37%,在 KRAS 野生型患者中更是高达 50%。不同人群中 BRAF 突变率存在显著差异。
BRAF 突变型 CRC 源于两种不同的前体
目前有充分证据表明,10 - 15% 的 CRC 源于锯齿状途径,该途径包含两条不同且基本不重叠的轨迹:传统锯齿状腺瘤(TSA)和无蒂锯齿状腺瘤(SSA)。SSAs 主要发生在近端结肠,70 - 81% 的病例中 BRAF 突变是起始事件。SSAD 的一个标志性特征是 MLH1 沉默,这似乎是这种前体病变特有的。相比之下,TSAs 虽然可发生于整个结肠,但具有不同的特征。
胆结石疾病与近端 CRC 或 BRAF 突变型 CRC 高度相关
一项观察性研究的荟萃分析表明,胆结石患者患 CRC 的风险增加,主要发生在近端结肠。胆结石的存在与右侧 CRC 的发病率较高独立相关,在女性患者中表现尤为明显。此外,之前的研究发现胆结石与 BRAF 突变型 CRC 之间存在关联。胆囊切除术后 CRC 的发病率被认为会增加,这是由于肠肝循环加速。
DCA 是胆结石疾病和 CRC,尤其是近端 CRC 的常见病因
目前人们普遍认识到胆结石形成和 CRC 发展的发病机制存在重叠,它们有共同的危险因素,如肥胖、高脂肪和低纤维饮食。先前的研究表明,胆结石患者的胆汁酸代谢异常,胆囊胆汁中 DCA 水平升高是胆结石形成的关键因素。胆囊胆汁中的胆固醇以由磷脂和胆固醇组成的单层囊泡形式存在,而 DCA 会影响这些囊泡的稳定性。
DCA 与 CRC 中 CIMP、MSI 和 BRAF 突变的发生率相关
最近对 DCA 对 CRC 细胞影响的研究揭示了一种双相、浓度和时间依赖性的关系,表现为最初的促凋亡作用,随后是长期的抗凋亡和促进细胞增殖作用。与次级胆汁酸合成相关的基因在 CRC 患者的粪便基因组和转录组谱中均显著上调,这表明其与结直肠癌存在强烈的病理生理相关性。
结论与展望
鉴于 BRAF 突变型 CRC 的特点以及胆结石疾病与近端 CRC,尤其是 BRAF 突变型 CRC 之间的密切关系,研究胆结石疾病或 DCA 与结直肠癌发生过程中锯齿状腺瘤途径之间潜在的致病联系变得至关重要。新兴研究显著推进了人们对 DCA 在结直肠癌发生中作用的理解。持续暴露于 DCA 会对正常结肠上皮细胞产生影响,未来还需要更多研究来明确其具体机制以及如何利用这些发现开发新的治疗方法。
资助
本研究得到了中国国家自然科学基金(项目编号:81370561、82073214、82473306,资助给李琦)的支持。
作者贡献声明
田斌乐:概念构思、可视化、撰写初稿。
夏欣:可视化、撰写初稿。
李琦:获取资金、监督、撰写 - 审阅与编辑。
秦健:获取资金、监督、撰写 - 审阅与编辑。
利益冲突声明
作者声明他们没有已知的可能影响本文所报告工作的竞争性财务利益或个人关系。