尽管人们对现代先进分子技术应用于肝细胞癌(HCC)研究倾注了极大的热情并为之付出了不懈努力，但依然没有明确的具有普遍意义上的基因改变。采用新一代的测序技术通过运用全基因组测序的方法，HCC中个体之间以及癌瘤本身的基因改变的多样性开始逐步被阐明，从而开创了HCC研究中一个全新的测序时代。
关键的进步
新一代测序技术可以以极高的分辨率在全基因组描述基因的改变；将此项技术应用于一例由慢性丙型肝炎转化而来的肝细胞癌(HCC)，首次报道发现以前未知的基因突变模式以及染色体内的重排和癌瘤内的遗传异质性；
第一次将这种有关全基因组的研究应用于HCV相关的肝细胞癌就确定了新的易感基因位点。
原发性肝癌是全球范围内高发的癌症，在男性中排第五位，女性排第七位。肝细胞癌(HCC)是其主要组织学类型，约占全部肝癌数量的70-85%。总体来看，慢性乙肝病毒(HBV)感染是导致HCC的最常见原因，其次为慢性丙肝病毒(HCV)感染。虽然HCC是一种典型的病毒相关癌症，但其与某些生活方式等因素也有着密切关系，慢性酒精中毒就是一个经典的危险因素。此外，与其他恶性肿瘤相比，肥胖也被认为密切影响了HCC的进展。不论是哪种情况（病毒相关或生活方式因素），长期的坏死性炎症和再生所造成的DNA损伤的累积被认为在肝癌的形成过程中起到主要作用。尽管人们对现代先进分子技术应用于肝细胞癌(HCC)研究倾注了极大的热情并为之付出了不懈努力，但依然没有明确具有普遍意义上的基因改变。然而，索拉非尼（Raf-1和B-Raf的一种多激酶抑制剂）的成功为分子靶向药物可以有效治疗HCC提供有力证据。那现在急需的应该是一张可以理解HCC中分子改变的综合示意图(图1)。
图1 肝癌基因组中体细胞基因获得性改变的全基因组模式图
国际癌症基因组协会是一个国际性的组织项目，致力于全球范围内在临床和社会中占重要地位的50余种不同类型/亚型肿瘤基因组学、转录组学和表观遗传学改变的全面研究。日本和法国的研究人员各自对病毒相关HCC和非病毒相关HCC做了详细调查。作为该项目的一部分，Totoki等首次报道HCC中的基因组学、转录组学和表观遗传学的改变。研究人员采用大规模并行测序对日本男性HCV相关的HCC和淋巴细胞做测序。比对肿瘤和非肿瘤的基因序列，他们发现肿瘤中突变了11731个体细胞基因。相对于基因间隔区来说，细胞基因区（内含子、非编码外显子和编码外显子）发生突变并致使细胞发生癌变的机率会小得多，这也表明，致死突变或转录区域发生修复都是负调控的。Totoki等人还发现，在蛋白质编码区域有90个体细胞基因的突变置换，7个小片段体细胞基因的插入和删除，这里面包括HCC两个著名的癌症抑制基因——TP53和AXINI。他们发现五个有改变的体细胞基因，这五个基因之前曾在其他癌症中有报道过，但在HCC中一直没有被认识。全外显子组测序揭示47个体细胞基因的突变置换。在这些已经证实的替代置换位点当中，通过全外显子组测序并没有检测到TSC1中的无意突变替换，可能是因为肿瘤中这种隐匿的等位基因突变替换位点只有13.2%，这也从某种意义上表明癌细胞中基因改变的多样性。
美国的Li等人也采用全外显子组测序测了大约18000个蛋白质编码基因，这些基因来自十位患有HCV相关的HCC个体的癌肿和正常组织。他们发现了689个潜在的体细胞突变位点，包括411个基因当中的429个非同义体细胞突变位点。其中在多于一种肿瘤中发现相同的五个突变基因(四种肿瘤中发现CTNNB1突变，三种肿瘤中发现TP53突变，ARID2、DMXL1和NLP1突变分别发现于两种肿瘤中)被选中做进一步的研究分析。Li等人在另外的23个HCV相关HCC患者当中调查分析这五个基因的编码外显子，他们发现CTNNB1, TP53, ARID2, DMXL1和NLRP1在一共33位HCC患者中各自的突变率分别为：8人 (24.2%)，4人 (12.1%)， 6人 (18.2%)，2人(6.1%) 和2人 (6.1%)。在发现的这些基因当中，研究人员把ARID2作为肝癌中一个新的肿瘤抑制基因，由于该基因的整个编码区都可以发现突变，由此研究人员推断其具有灭活蛋白的功能。他们评估由其他病因所致的另外106例HCC病例中ARID2发生突变的概率，结果显示，与HBV相关的HCC(2.0%)相比，ARID2在HCV相关的HCC中突变的机率(14%)更大。此外，与USA和欧洲人相比，中国人患有HCC的个体当中其TP53突变的程度显著增高。这些研究结果为病因背景和突变情况有相互关联又增添了新的证据原则。
2011年日本的研究人员实施了两项全基因组关联研究(GWASs)，并报道了HCV相关的HCC患者具有遗传易感性。Kumar等人对721位患有HCV相关的HCC病人的432,703个常染色体单核苷酸多态性(SNPs)，并和另外2,890位日本土著HCV阴性者作对照，实施了GWAS研究。这项通过673位HCC病人和2596位对照者共同实施的验证研究采用8个SNPs确定了一个位于5'侧翼区(rs2596542)的基因，该基因编码主要组织相容性复合体Ⅰ类多肽相关序列A(MICA)蛋白，此蛋白与HCV相关的HCC密切相关(OR 1.39)。MICA是一种膜蛋白，作为一个NKG2D的配体激活自然杀伤细胞和CD8+ T细胞而发挥作用。rs2596542的风险等位基因与低水平的可溶性MICA相关，与膜结合的MICA水平成比例，这也暗示着MICA可以再HCV感染中起到一定的潜在抑制作用（同时会促进像HCC的发展）。Miki等人运用同样的技术方法，对212位HCV相关的HCC和765位慢性HCV(无HCC)做了相关调查分析。通过710位HCC病人和1625位对照者共同实施的验证研究确定了在DEPDC5基因中一个内含子SNP(内含子多态性)，其与HCV相关的HCC易感性相关(OR 1.75)。
癌变本质上是随机积累起来的基因组、转录组和表观遗传改变而引起的生物系统崩溃过程。借助高通量测序技术，Totoki 等人发现了HCC肿瘤中10000多个突变位点，这也表明这些突变位点当中有相当一部分都是毫无意义的过客式的突变。为了寻找到一个起主要作用或者驱动作用的突变基因，大样本全基因组测序显得非常必要，ICGC计划取500个样本(实际上研究组于2011年7月已经升级了27个HCCs研究的全基因组数据)。增加的样本数量将不仅用于继续寻找个体间的普遍基因改变位点，也将用于建立癌症的分子分类（数据库）。GWASs对于阐明癌症发展过程中的遗传易感性来说无疑是一个强有力的工具。然而，在所描述的这两项研究当中，其OR值均没有超过2。假设通过之前的病因学研究(例如，普遍认为男性比女性至少有2倍的易感性)已经很好地阐明了HCC的临床风险因素，那么GWASs所阐明的基因风险因素应该算得风险比远大于2，这样才能影响到日常的临床实践。因此，千人基因组计划打算开发一种普遍的人类基因变异目录，在这个变异目录当中，运用新一代的测序技术检测到变异频率≥1%，这将起到重要作用（对于癌症的了解和治疗，尤其是个性化治疗方案的制定）。
尽管处理如此庞大的数据还存在相当大的困难，但新一代的测序技术将会给生物医学研究领域带来翻天覆地的变化。我们有理由乐观，如果存在的主要问题是与有限的计算资源相关，那么根据摩尔定律（Moore’s law）（那就是，大约每隔2年，一个芯片上的晶体管数量将增加一倍），这些资源就有可能迅速取得进展。HCC中一个新的测序时代已经悄悄拉开了序幕。
原文下载：Genomics in hepatocellular carcinoma—a big step forward
