中国抗癌协会

概述
当前，肿瘤分子分型的测序技术已发展至整合多组学及单细胞多组学水平。基因组、转录组、表观组、蛋白质组等技术帮助我们从分子水平阐述肿瘤的发生发展及其多样性，以及其影响细胞内物质运输、衰老死亡、表观遗传修饰等分子医学基础，并为肿瘤预测预防提供新的思路。肿瘤患者的精准治疗不再只依赖于组织病理类型和病情阶段证据，而是可根据肿瘤分子分型不同，进行个体化靶向治疗。此外，备受瞩目的肿瘤免疫治疗已经成为肿瘤分子医学领域的重要研究方向。尤其是，为克服免疫治疗的耐药性，基于预测性生物标志物的合理组合疗法已被应用于多种肿瘤类型的临床实践中。与此同时，肿瘤的瘤内菌群、肿瘤神经科学也逐渐成为肿瘤分子医学领域的另一新兴研究方向。
1.肿瘤免疫治疗生物标志物的展望

筛选并鉴定出有效预测肿瘤免疫治疗效能的生物标志物对于个性化免疫治疗的成功至关重要，但在临床开发和实施到标准临床实践中仍面临着许多挑战，包括肿瘤内和肿瘤间的异质性、宿主免疫的可变性、肿瘤微环境中肿瘤和免疫细胞之间相互作用的复杂性，以及癌症通过治疗的演变[5]。近年来，干扰素-γ及其相关基因表达特征、免疫评分、免疫抑制分子及免疫抑制细胞多重免疫荧光检测、肿瘤浸润淋巴细胞（TIL）丰度及位置、T细胞受体（TCR）多样性和微生物组均被报道可用于预测ICI治疗反应[19]。随着检测技术及疗效评价标准的不断完善，新型生物标志物在肿瘤个性化免疫治疗中的应用，将进一步提高临床免疫治疗的效能，扩大获益人群的同时避免了过度治疗风险，且有助于制定科学的联合治疗策略，克服耐药性，延长获益时间。

2. 多靶点联合治疗新策略

多靶点联合治疗是近年来肿瘤治疗的研究热点，多免疫检查点抑制剂联用、联合VEGFR等靶向药物或放化疗、CAR-T/TCR-T细胞治疗等多种技术相关的临床试验如火如荼的开展，但在部分肿瘤免疫治疗中仅有部分患者受益。阿特珠单抗联合贝伐珠单抗治疗在不可切除肝癌患者中取得了突破性进展，但其中位生存期仍只有19.2个月，对晚期伴门静脉癌栓的患者则更低。究其原因，肿瘤异质性、微环境动态重塑与肿瘤免疫逃逸构成复杂的交互网络，协同调控肿瘤的发生、发展，以及对药物的响应。随着单/多细胞测序、可接近染色质测序、空间组、全基因组、蛋白质组等各种组学技术的开发、结合与应用，可对肿瘤遗传与非遗传、表观与转录、来源及动态分化等多个水平的改变进行深入研究，为肿瘤形成、转移、复发或药物治疗敏感预测提供新的理论认知、研究靶点和治疗策略，以实现个体化精准治疗。

3.单细胞多组学维度下的肾癌精准诊疗

肾癌作为免疫及血管浸润性最高的癌种类型之一，因此免疫检查点抑制剂与抗血管生存的酪氨酸激酶抑制剂的联用在改善患者预后方面极具前景。但由于肿瘤微环境内的肿瘤细胞、其他细胞及间质成分等所介导的高度异质性限制了治疗应答并造成疾病进展。虽然常规二代测序技术具备一定的分辨率，但是在理解特定细胞类型如何介导疾病进展及治疗耐受方面仍受到分辨率的局限。相比之下，单细胞测序技术能够对细胞构成及转录状态等进行全面的刻画，从而对细胞状态间的连续转变、细胞间多重相互作用等生物学实践提供重要的见解。毫无疑问，从2018年Science期刊发表的第一篇肾癌单细胞文章以来，肾癌单细胞研究呈现爆炸性增长，促进肾癌研究的长足进展。值得注意的是，海量单细胞多组学数据的产出也为数据的整合分析带来了新挑战，未来需在开发更快捷的整合算法，规范数据分析流程，降低数据分析的难度等方面进行优化；同时基于小队列的单细胞研究所发现的诊疗靶点、预测模型等需在大型的临床或前瞻性队列得以验证。总而言之，单细胞多组学技术有望在未来为学者更深入了解肾癌发生、进展、肿瘤微环境变化、治疗耐药等关键生物学机制方面提供新的参考。

4.基于肿瘤微环境开发肿瘤诊治策略

随着新技术的发展和研究的不断深入，未来，肿瘤分子医学领域的研究将进一步深化肿瘤与微环境，乃至整个循环系统的研究。借助于单细胞技术等高分辨率检测手段，可以在细胞水平上对肿瘤细胞进行分子特征刻画，从而更精确地阐明肿瘤细胞在时空演进中的分子变化规律，为个体化治疗提供研究基础和治疗靶点，指导肿瘤治疗和预后评估。鉴于肿瘤微环境在肿瘤演进全过程中的重要作用，靶向肿瘤微环境的治疗策略将会得到进一步的发展，包括开发新的免疫治疗方法，提高治疗耐药性和降低免疫治疗引起的不良反应，靶向微环境阻断肿瘤侵袭和转移等[20，21]。此外，通过将肿瘤分子医学领域与人工智能和大数据技术相结合[22]，将有望进一步加速本领域的研究发展。这些技术可以快速处理和分析大量分子图像等数据，为针对肿瘤微环境开发诊断、治疗和预后评估新方法提供更准确和更有效的支持。

5.骨肉瘤研究发展趋势及展望

骨肉瘤在原发性骨恶性肿瘤里最常见，主要来源于原始间充质细胞，好发人群为儿童和青少年，常发生肺转移，对患者的健康与生命造成严重威胁。尽管在全球范围内骨肉瘤的治疗取得了巨大的进展，但经过治疗的骨肉瘤患者5年总生存率仍不超过70%。以外科手术为基础联合化疗的综合治疗策略已成为骨肉瘤的标准治疗模式。目前，针对骨肉瘤患者的治疗方案主要是新辅助化疗，包括大剂量甲氨蝶呤、多柔比星和顺铂等，以及手术切除病灶并辅助化疗，但相比较于肺癌、乳腺癌等化疗联合靶向治疗的优势，针对骨肉瘤的治疗仍略显不足。目前没有一种免疫疗法明确证明对骨肉瘤有效，且单一免疫疗法临床疗效不足，但有明确研究表明骨肉瘤进展与免疫相关，因此免疫机制的深入研究及新免疫疗法的开发是免疫研究重点。由于免疫治疗和基因治疗等有望为骨肉瘤的治疗提供更多的机会和可能性，多种不同治疗方法的联合策略是当前研究的热点。

6.微生物疗法助力肿瘤精准治疗

宿主微生物群作为机体的重要组成部分，可以调节疾病的易感性和进展。瘤内菌群是肿瘤微环境的基本组成部分，大多数肿瘤患者都含有瘤内菌群，且不同类型肿瘤的瘤内菌群各异，特定的细菌可促进肿瘤发生发展。肿瘤细胞在转移过程中，会经历液流剪切的压力，从而易引起细胞死亡。有研究表明，细菌侵入乳腺癌细胞后可以重塑宿主细胞的骨架，抵抗液流剪切压力，提高宿主细胞的生存能力，并帮助肿瘤细胞转移[23]。喂食小鼠一种肠道益生菌-罗伊氏乳杆菌，其可转移至肿瘤部位，产生代谢物吲哚-3-醛（I3A），通过激活T细胞进而增强免疫疗法的疗效，缩小肿瘤。调节患者的细菌菌群，抑制瘤内菌群增殖并增加肠道益生菌菌群或可提高肿瘤治疗效果。将对宿主菌群的个体化调控的微生物疗法与免疫疗法相结合，可为肿瘤的联合治疗提供新思路，为肿瘤的精准治疗开辟新方向。

7.靶向肿瘤微环境异常囊泡运输路径

阐明肿瘤微环境中经典和非经典的囊泡分泌活动规律对理解实体肿瘤各种恶性表型提供了新视角。经典囊泡运输途径和非经典囊泡运输途径的失衡，与肿瘤发生进展及恶变关系密切[24]。囊泡运输失衡能重塑肿瘤微环境，但这些囊泡运输途径的复杂性和多效性很大程度上取决于Rab上游调控蛋白的主导性和底物效应蛋白的广泛性。目前，这些Rab上游蛋白与底物效应蛋白功能只有一小部分在实体肿瘤微环境得到初步阐明，这是未来研究肿瘤细胞的膜转运机制的前沿主导方向。有两个方面值得深入重点探讨：首先，要明确区分经典囊泡运输途径和非经典囊泡运输途径介导的细胞信号机制，如何在肿瘤微环境中发挥截然不同作用。研究其它信号通路如何与经典囊泡运输途径和非经典囊泡运输途径（包括胞外囊泡和分泌性自噬）的相互联系也很重要。其次，迫切需要重点研究肿瘤微环境中经典囊泡运输途径和非经典囊泡运输途径的时间与空间调变机制。重点研究基于空间分辨率的实时操纵和报告囊泡转运的光遗传学开关与生物传感器，结合时间分辨的单细胞和亚细胞结构的定量分析，预计未来几年将会从更深入细致的微观尺度对经典囊泡运输途径和非经典囊泡运输途径如何影响肿瘤微环境中不同细胞间的通讯与相互作用有更新更明确的理解。
从临床应用角度来看，目前大多数研究还集中在评估胞外囊泡在不同肿瘤中的诊断和治疗应用，特别是工程化胞外囊泡对各种实体肿瘤的干预治疗研究相对较多，这方面研究转化应用潜力较强，数量趋于饱和，但缺乏明确的细胞生物学机制支撑和确证的药理机制阐明。靶向专门针对Rab家族及其调控因子介导的囊泡运输，特别是分泌性自噬在肿瘤微环境和肿瘤治疗中的作用，可能会有相对较为可行临床试验转化。当前，相对重要的是，应从我国实体肿瘤临床诊治研究的现状需求出发，布局重点癌种，从新发现的囊泡运输调控及干预机制深入地拓展基础研究与临床转化的有机结合。例如，肝癌是我国多发生存率较低恶性肿瘤。靶向药物诱导肝癌细胞获得耐药表型，一直是临床常见棘手问题。肝癌细胞获得耐药机制，过去多从药物代谢吸收失控、细胞凋亡存活失衡、肿瘤微环境和表观遗传互作信号失调等传统思路进行阐释。但新近发现，膜抗原转运异常是肝癌恶性表型的新特征，促进上皮间质转换膜抗原诱导肝癌细胞表型转换常伴随耐药特征获得。因此，阐明介导上皮间质转换膜抗原的囊泡转运规律及其调控机制并高度选择性进行靶向干预，应是克服肝癌耐药机制的新思路。基于这个研究方向，未来进一步深入探讨研究常规囊泡运输途径和非常规囊泡运输途径在肝癌微环境中作用机制，对发现更为新颖的作用靶点，研发更新的肝癌治疗方法具有重要意义。

8.组蛋白乳酸化修饰的研究展望

近年来，组蛋白乳酸化修饰在多种肿瘤中进行了广泛的研究，对乳酸化修饰的机制也有了初步的结论：如，K（L-la）可以由乙酰转移酶p300引入，且I类组蛋白去乙酰化酶（HDAC1-3）和SIRT1-3也具有去乳酸化修饰活性。然而，仍然有许多重要的科学问题有待回答。例如，1）参与乳酸化修饰与乙酰化修饰的酶相同，那么这两种修饰分别会在什么条件下发生？两者之间是否存在竞争作用？2）当多种翻译后修饰针对同一氨基酸残基（例如，赖氨酸残基）时，不同修饰之间可能存在竞争拮抗，肿瘤细胞如何做到求同存异？3）蛋白质翻译后修饰（PTM）能够在生理及病理条件下，通过影响蛋白的活性、稳定性、定位、蛋白相互作用以及信号转导等，快速调节功能蛋白的活化、转位、组装等过程，扩大蛋白功能的多样性，是蛋白质组多样性的关键。非组蛋白乳酸化修饰又在蛋白质组学中扮演着什么样的角色？4）多年的研究表明，组蛋白乙酰化主要与基因激活有关，而不同位点的组蛋白甲基化修饰对基因表达的激活和抑制作用不同，组蛋白乳酸化修饰在调控基因转录的过程中又发挥什么样的作用？相信随着研究的不断深入，组蛋白乳酸化的调控机制会逐渐获得阐释。

9.铁死亡肿瘤治疗新策略

传统的细胞毒性药物和靶向药物可通过诱导肿瘤细胞凋亡来减缓或阻止肿瘤生长。然而，肿瘤细胞对靶向治疗的耐药性仍然是一个难以逾越的挑战，因此非凋亡的程序性细胞死亡方式，可能为抑制肿瘤生长提供另一种治疗策略。越来越多的临床前证据表明，耐药肿瘤细胞及发生上皮-间质转化的高转移性肿瘤细胞反而对铁死亡（Ferroptosis）诱导更加敏感。因此，铁死亡诱导可能成为一种有效的肿瘤治疗策略，规避多种药物的获得性耐药风险。一方面，一些已在临床使用或具有较强临床转化潜力的药物可促进铁死亡发生。例如，多酪氨酸激酶抑制剂索拉非尼及抗炎药柳氮磺吡啶可通过抑制system xc−的活性促进GSH耗竭，诱导铁死亡；他汀类药物能够抑制GPX4和辅酶Q10的生物合成，从而促进细胞发生铁死亡；胱/半胱氨酸酶介导的半胱氨酸耗竭可在胰腺肿瘤中诱导铁死亡，而不会引起明显的毒副作用。另一方面，免疫疗法及放射治疗均可诱导癌细胞发生铁死亡，使得这两种广泛应用的肿瘤治疗方法与铁死亡诱导药物联用成为可能。基于靶向PD-L1和CTLA-4的肿瘤免疫治疗可以诱发细胞毒性CD8+ T细胞通过分泌干扰素γ抑制SLC7A11，进而促进铁死亡以响应免疫治疗。放射治疗可以通过产生大量ROS，并上调关键酶ACSL4的表达，共同促进脂质过氧化，最终导致铁死亡[25]。由此可见，联合治疗有可能成为铁死亡肿瘤治疗的突破点。

总结
多组学联合应用有助于追踪肿瘤微生态中肿瘤细胞及其他成分的谱系发育，为绘制肿瘤、免疫、基质细胞的时空异质性和演变关系提供可能。随着检测成本的降低、检测量和分辨率的提高，多组学技术将为临床上开发针对患者的个性化治疗方案提供依据，为多靶点联合治疗方案提供依据，尤其可高灵敏度和特异性地预测免疫疗法疗效，或将免疫疗法及放射治疗与铁死亡诱导药物联用、将对宿主菌群的个体化调控的微生物疗法与免疫疗法相结合，进而为肿瘤的联合治疗提供新思路，为肿瘤的精准治疗开辟新方向。因此，靶点检测的规范化和标准化尤为关键，这需要建立规范的质量监控和管理体系，明确适用人群，在数据共享、伦理及患者隐私等问题方面达成共识。此外，基于小队列研究所发现的诊疗靶点、预测模型还需要在大型临床或前瞻性队列得以验证。当前，人工智能与大数据技术的兴起，为开发肿瘤诊断、治疗和预后评估的新方法提供更准确和更有效的支持。

【审定】

陈志南    空军军医大学国家分子医学转化中心

【主编】

李   玲    空军军医大学国家分子医学转化中心

陈   亮    上海大学医学院

【副主编】

王书奎    南京医科大学附属南京医院

蔡   晨     海军军医大学第一附属医院

杨鹏远    中国科学院生物物理研究所

汪强虎    南京医科大学生物信息学系

杨   东     南昌大学第一附属医院骨科医院

苟兴春    西安医学院基础与转化医学研究所

张思河    南开大学医学院

李   郁    西北工业大学医学研究院

吴   佼    空军军医大学基础医学院

【编委】（按姓氏拼音排序）

黄   婉    空军军医大学基础医学院

吴玲祥   南京医科大学生物信息学系

黄   胜   南昌大学第一附属医院骨科医院

高雅楠   中国科学院生物物理研究所

胡平东   中国科学院生物物理研究所

潘玉琴   南京医科大学附属南京医院

徐   牧    南京医科大学附属南京医院

何帮顺   南京医科大学附属南京医院

李慧瑾   西安医学院基础与转化医学研究所

江爱民   海军军医大学第一附属医院

参考文献

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