胃肠道肿瘤精准治疗一体化研究体系的建设*

蒋枋利 章程 高静 沈琳

以胃癌、食管癌和结直肠癌为代表的胃肠道肿瘤在中国的总发病率和死亡率居恶性肿瘤之首，严重危害人民健康[1]。中国约70% 胃肠道肿瘤患者确诊时分期较晚，无手术根治机会[2]，整体预后较差。中国胃癌患者占全球47%，5年生存率约35%；食管癌患者占全球50%以上，5年生存率仅约30%；约35%～55%的中国结直肠癌患者伴有肝转移，5年生存率约57%[3-5]。药物综合治疗是提高晚期患者生存率的关键，但以放、化疗为主导的传统治疗方法不良反应明显，患者获益较为有限。

随着精准治疗时代到来，乳腺癌、肺癌、黑色素瘤等多种肿瘤的靶向、免疫治疗均取得飞速发展，但胃肠道肿瘤分子靶点较少，精准治疗进展缓慢。结直肠癌为中西方国家高发肿瘤，研究进展较少；胃癌以亚洲国家高发为主，不同于日本、韩国等国家的患者偏早期，中国以预后较差的晚期胃癌为主，精准治疗亟待改善；食管癌在西方国家以腺癌为主，而中国以鳞癌为主，两者具有显著性差异。目前，尽管免疫治疗有所发展，但靶向治疗依然处于空白。

胃肠道肿瘤精准药物治疗发展缓慢的主要原因：1）患者异质性高，组织成分复杂，对其分子通路变化认识尚浅；2）驱动基因未明确，靶点稀少，现有的靶点和治疗模式无法满足精准治疗需求；3）传统的临床前研究模型多来源于肿瘤细胞系，特征与患者差异较大，难以模拟患者肿瘤的真实特征[6]；4）基础研究和临床需求脱节，临床前研究结果很难转化至临床进行验证等。基于此，依托北京大学肿瘤医院平台，本课题组历经多年研究，建立了涵盖“以临床问题为导向的临床前研究”以及“临床前研究结果转化至临床进行验证”的全链条双向转化研究体系，推动了胃肠道肿瘤精准治疗的进步。本文将对该体系进行介绍。

1 胃肠道肿瘤精准治疗一体化研究体系的组成

1.1 标本库及临床前模型平台

患者标本是精准研究最宝贵的资源，本课题组建立晚期胃肠道肿瘤患者标本库，包括手术、穿刺、内镜组织、外周血、腹胸水、粪便等样本；涵盖临床研究相关的化疗、靶向、免疫治疗前后的动态标本，临床信息齐全，部分样本进行了关键表达变异分子特征的鉴定。本课题组基于患者样本建立了全球规模最大的胃肠道肿瘤人源化小鼠移植瘤（patient-derived tumor xenograft，PDX）模型样本库，含胃癌近百例，食管癌近30 例，肠癌近70 例，与患者肿瘤分子病理形态学特征和药物敏感性高度一致，是临床前药物研究较适宜的模型。据此诱导构建多种继发耐药模型、原代细胞和免疫双人源化模型，用以推动新药研发、耐药研究和用药指导。

1.2 精准分子分型与动态监测平台

建立多组学精准分子分型和动态监测平台，通过对患者的关键基因变异检测，指导精准靶向用药；通过循环肿瘤细胞-外泌体-循环肿瘤DNA（ctDNA），多组学液体活检，实现疗效动态监测；通过核素探针标记实现患者在体诊断，支持临床决策。上述工作均设立了行业标准，被国内多家科研院所采用。

1.3 临床研究平台

设立全国首批胃肠道肿瘤Ⅰ期临床研究中心，积极探索国内外抗肿瘤新药新方案。近年来，牵头开展各种Ⅰ期临床研究近40 项，涵盖PD-1、PD-L1、CLDN18.2、HER2、EGFR、VEGFR、FGFR/TGF-β 等目前最受关注的靶点，直接促进多种新药进入后续Ⅱ/Ⅲ期研究；牵头或主要参与了国内外众多大型多中心临床研究，涵盖化疗、靶向、免疫、联合等，研究结果直接推动多个药物方案获批适应证或临床广为应用，成为国内外诊疗规范和行业标准的制定依据，引领胃肠道肿瘤进入精准治疗时代。

2 依托该体系开展的转化研究

2.1 靶向EGFR 药物的精准治疗探索

靶向EGFR 开启了结直肠癌治疗新纪元，但胃、食管癌中靶向EGFR 药物均失败，未进行获益人群的精准筛选是关键。本课题组在胃癌PDX 模型中发现EGFR 单克隆抗体BK011 和西妥昔单抗的疗效依赖于EGFR 扩增[7]；同样，EGFR 抑制剂阿法替尼在胃癌及食管鳞癌PDX 中的疗效依赖于EGFR 免疫组织化学3+或扩增[8-9]。基于临床前结果，本课题组开展Ⅱ期临床研究（NCT03940976）评估阿法替尼二线治疗EGFR 3+/扩增食管鳞癌的有效性，目前客观缓解率为77.8%、无进展生存期为7 个月，应用前景良好，最终的大样本研究结果值得期待。此外，靶向EGFR 的尼妥珠单抗联合化疗治疗食管鳞癌的多中心随机对照研究也在开展中。

2.2 靶向HER2 药物在胃癌中的精准治疗探索

ToGA 研究开启了胃癌靶向治疗的新纪元[10]，但其他靶向HER2 药物，如帕妥珠单抗、拉帕替尼、TDM1 均在胃癌中研究失败，亟需寻找曲妥珠单抗一线靶向耐药后的替代方案。靶向HER3 联合曲妥珠被证实具有较好的协同抑瘤作用[11]；通过构建并鉴定曲妥珠单抗继发耐药PDX 模型发现耐药后转录及蛋白水平发生广泛改变，靶向HER3 或细胞周期抑制剂联合曲妥珠单抗为潜在逆转耐药策略。此外，中国自主研发的Pan-HER 小分子抑制剂pyrotinib 已获批治疗HER2 阳性乳腺癌[12]，但在HER2 阳性胃癌中单药有效率仅为13.3%，原因可能为Cyclin D1-CDK4/6通路活化，联合pyrotinib 和CDK4/6 抑制剂能够协同抑瘤[13]。根据此临床前研究结果开展Ⅰ期临床研究（NCT03480256），探索pyrotinib 联合CDK4/6 抑制剂在HER2 阳性晚期胃癌中的疗效，初步获得较好的结果，研究持续开展中，已申请获得国家专利。另一个中国自主研发的靶向HER2 药物RC48-ADC 在胃癌HER2 IHC 2+与HER2 IHC 3+PDX 模型中的抑瘤性和获益类似，由此推动进行中的Ⅰ期研究增加扩展组并开展一项Ⅱ期临床研究（NCT02881190），将获益人群扩展到HER2 2+或HER2 3+患者，客观缓解率为23.6%、中位无进展生存期、总生存期分别为4.1 个月和7.5 个月。目前，国家食品药品监督管理局药品审评中心（CDE）已经优先受理RC48-ADC 的胃癌适应证申请，即将获批适应证，有望为胃癌患者增加新的治疗机会。

2.3 靶向其他分子或pan-HER 家族下游通路药物的精准治疗探索

本课题组还对MET、Claudin 18.2、Pan-HER 家族下游靶分子c-Myc、RAS、RAF 等开展了探索。临床前研究结果显示，MET/pMET 高表达PDX 模型中靶向MET 药物volitinib 的抑瘤性较高[7]，临床研究也初步证实MET 扩增患者易从volitinib 治疗中获益。Claudin 18.2 是近几年最有前景的胃癌靶点，在Claudin 18.2 阳性胃癌PDX 模型中显示出较好的抑瘤性，据此正在开展靶向药物临床研究及相关CAR-T 治疗研究，结果值得期待。c-Myc 扩增是食管鳞癌发生的重要原因之一，而PDX 模型提示c-Myc 抑制剂JQ1对c-Myc 扩增/高表达食管鳞癌抑瘤作用显著[14]。

2.4 免疫相关精准治疗探索

胃肠道肿瘤免疫治疗单药有效率低，缺乏特异的疗效标志物。有研究报道肿瘤整体拷贝数较低患者更能从免疫治疗中获益，一系列代表性基因的转录组水平改变也能够预测免疫治疗疗效[15-16]；基于上述临床前探索，科研工作者们正在开展相应临床验证，利用肠道菌群移植开展逆转抗PD-1 耐药的临床研究，并建立RNA-IO Panel 开展食管癌免疫新辅助治疗研究。此外课题组证实小剂量表观遗传药物可通过靶向骨髓来源抑制细胞（myeloid-derived suppressor cells，MDSCs）精准调控肿瘤转移前微环境[17]，由此在胃肠道肿瘤抗PD-1 治疗进展患者中开展小规模临床试验，探索抗PD-L1 联合表观遗传抑制剂地西他滨的疗效和安全性。

2.5 基于组学及液体活检手段的精准检测与动态监测

通过质谱蛋白组学分析对弥漫型胃癌进行分子分型和通路靶点预测，此为国际上首次针对胃癌进行的大样本蛋白组学研究[18]；发现循环肿瘤细胞的数量和表型特征能够动态监测曲妥珠单抗的耐药发生和不利预后[19-20]；研究发现胃癌外周血ctDNA ERBB2 拷贝数与组织HER2 阳性高度一致，其动态变化能反映HER2 靶向治疗疗效[21]，而血浆ctDNA 染色体不稳定性改变能够反映精准治疗应答[22]；肿瘤腹水外泌体miRNA 可在体内外水平促进迁移侵袭，介导腹膜转移发生[23]。

3 依托该研究体系进行的多中心临床研究

依托该平台，本课题组牵头或主要参与了众多国内外大样本多中心临床研究，直接推动了多个药物或方案获批临床适应证或临床广为应用。单纯化疗药物方面，国内首次证实紫杉醇联合卡培他滨序贯卡培他滨维持治疗用于晚期胃癌一线治疗的可行性，推动该方案广泛应用于临床[24]；牵头开展的多西他赛联合顺铂和氟尿嘧啶以及替吉奥联合顺铂治疗胃癌的全国多中心临床研究直接推动多西他赛及替吉奥获批治疗胃癌适应证[25]；针对胃癌围手术期治疗，牵头开展了全球样本量较大的前瞻性随机对照RESOLVE 研究，结果证实胃癌围手术期SOX 方案可显著提高患者3年无病生存率，有望改写胃癌围手术期治疗实践。靶向、免疫药物方面，本课题组作为中国区PI 参与的全球ToGA 研究以及牵头开展的曲妥珠单抗联合XELOX治疗中国HER2 阳性晚期胃癌的多中心研究直接推动曲妥珠单抗获批胃癌首个靶向药物[10，26]。作为中国区PI 参与的全球多中心临床研究KEYNOTE-181 直接推动帕博利珠单抗成为全球首个获批食管癌的免疫药物，突破了食管癌治疗手段有限的困境[27]。牵头开展的替雷利珠单抗在微卫星高度不稳定（microsatellite instability-high，MSI-H）实体肿瘤中的Ⅰ/Ⅱ期临床研究疗效、耐受性和安全性较好，已提交适应证申请，等待获批临床使用[28]；牵头开展的全球首个皮下注射的PD-L1 单域抗体KN035 结果良好，有望获批MSI-H 实体瘤适应证。在复发或转移性神经内分泌肿瘤中发现特瑞普利单抗具有较好的效果，PD-L1、TMB、MSI-H 为获益标志物[29]。

4 该体系建设推动的学科建设与人才培养

在该体系的支持下，项目组成员在中国抗癌协会、中国临床肿瘤学会、中国胃肠肿瘤临床研究协作组等学会担任主委、主席、理事长等职务，创建中国肿瘤Ⅰ期临床试验联盟，设立20 余项研究基金；组织会议/培训100 余次，为国内外同道提供展示、交流和合作的平台。牵头撰写中国肿瘤学Ⅰ期临床试验年度报告[30]，总结国内外结直肠癌临床试验标志物探索情况[31]，介绍中国精准免疫治疗发展现状等，应邀撰写了20余部国际国内胃肠道肿瘤诊疗规范，包括亚洲胃癌治疗指南、亚洲GIST 诊疗指南、全球首部肠癌肺转移共识、卫计委胃癌诊疗规范、中国结直肠癌诊疗规范、中国临床肿瘤学会胃肠道肿瘤各年度诊疗指南等。牵头搭建了全国首个由国家卫计委指定的胃肠肿瘤多学科综合治疗（MDT）示范中心，在全国各省市普及MDT 理念，培养来自全国300 多家医院的进修医生1 000 余名，患者从MDT 治疗中获益明显。本课题组成员获得多项荣誉，培养大量科研人才，带动了国内胃肠道肿瘤精准治疗的大步向前。

5 胃肠道肿瘤精准治疗研究体系的未来发展方向

本研究体系已经取得部分研究成果，但仍有诸多问题尚需完善优化：1）不断健全并完善患者数据库和样本库，优化管理模式，为转化研究的可持续发展提供保障；2）优化基础研究与临床研究的衔接流程，为开展连续性的转化研究提供便利条件；3）持续推动耐药机制挖掘，提前探索新药的克服耐药策略；4）由于免疫微环境的重塑困难，肿瘤免疫治疗临床前模型发展缓慢，未来将致力于免疫模型鼠及肿瘤类器官等模型的优化与建立；5）积极推动大数据人工智能、影像组学、病例组学、纳米材料等相关跨学科的多方面、宽层次的综合合作与支持；6）注重转化研究型及临床研究型人才培养。

6 结语

胃肠道肿瘤严重威胁人民的生命健康，精准医疗为突破传统放化疗的瓶颈带来曙光。本课题组构建的精准治疗转化研究平台促进了新靶点药物的研发及重要靶点耐药机制的探索，使更多的晚期胃肠道肿瘤患者获益。同时，促进了临床问题的转归，实现了从临床中来到临床中去的双向转化研究模式。