TBM名家专访|王立东教授：洞察本质，如何对食管癌患者有效预防精准诊疗

问题. 1

食管癌高发区无症状人群食管癌前病变组织病理和分子病理有哪些特征？

目前临床上首次确诊的食管癌中，95%以上都是中晚期患者，早期食管癌检出率很低，其主要原因是早期食管癌患者缺乏特异临床症状，不来就诊，无法有效发现早期食管癌患者。因此对高发区无症状居民进行早期食管癌筛查就显得尤为重要。而要实现无症状人群食管癌的早期发现，就要认识食管癌早期病变的形态学和分子学特征。进而建立大数据库和预测模型，并通过液体活检方法，对无症状人群进行大范围筛查，在液体活检基础上进一步筛查出可能易患食管癌的高危人群，对这部分高危人群进行内镜粘膜活检，特别是色素镜靶向活检，以实现早期食管癌的精准筛查。因此了解食管癌前病变的形态学和分子病理变化，即阐明食管癌变多阶段演进的分子机制，寻找导致癌前病变发展成癌的关键分子标志物，并利用这些分子标志物，通过上述液体活检技术实现对无症状人群食管癌早期发现。这是目前食管癌研究领域的关键科学问题，也是一项重大挑战，具有十分重要的意义。

癌前病变概念的建立，主要通过对食管癌患者癌旁组织的观测，对动物实验食管癌变模型不同阶段的病理学观测，以及对食管癌高发区无症状居民进行内镜筛查、活检、长期随访的研究，从而确定食管癌前病变性质，最终确定食管的癌前病变类别。

从病理学上讲，食管癌变最早期的形态变化是食管上皮基底细胞增生异常，其形态上主要表现为三种类型：一是基底细胞过度增生。正常情况下食管上皮基底细胞有1-3层，我们认为上皮细胞多于三层但不超过上皮全层厚度的一半，应定义为基底细胞过度增生；二是不典型增生，一旦基底细胞过度增生出现了一定的核异型性，即为不典型增生。我们根据增生的基底细胞占据上皮全层的程度将不典型增生分为轻、中、重度不典型增生。若不典型增生细胞占上皮全层但尚未突破基底膜，则被称定义为原位癌。根据多年对食管癌高发区无症状居民的长期随访，我们发现基底细胞过度增生、轻中重度不典型增生和原位癌都有不同程度的癌变可能，只是细胞癌变几率不同，我们将这三种异常增生统称为食管癌前病变（图1）。

图1.食管癌变多阶段演进组织学发生模式图：癌前病变具有双向发展不稳定特性

通过对食管癌高发区无症状居民37年活检组织病理和随访发现，这些癌前病变都具有双向发展不稳定特性，即癌前病变可以持续向癌的方向发展，也可以停留在在癌前病变阶段长时间不变，甚至可以完全退至正常。我们观察到部分原位癌患者经过15-20次重复内镜活检随访，在最后几次检查中原位癌病灶已完全消失，而这些患者目前均健在，且年龄已超过80岁。这说明单纯从形态学上无法判定向癌前病变是继续发展成癌还是退至正常，或维持不变，因此对这些病灶进行深入的分子学研究，从分子特征角度来解释形态学相似的病变具有不同转归的原因就显得尤为重要（图2）。

 图2-1.食管癌前病变典型病例举例

典型病例1.从1998-2021随访23年间，食管鳞状上皮从正常经癌前病变发展成早期癌，立即手术治疗；期间2007年又发现结肠管状腺瘤，随访到2010年发展成结肠腺癌，手术至今体健。

图2-2.食管癌前病变典型病例举例

典型病例2. 从1998-2021随访23年间，食管从基底细胞不典型增生发展到→不典型增生→基底细胞过度增生→正常。本例明显说明癌前病变是可以消失的，提示癌前病变的不稳定特性。

注：典型病例1和2均经患者本人同意使用个人照片。 

经过多年研究，多数食管癌前病变的分子改变与癌组织分子改变相似，只是程度不同，仅有少部分分子改变特异存在于癌前病变组织中，在癌组织中反而消失。在食管癌患者中，即使是其癌旁食管正常上皮中，仍存在与癌组织相同的突变基因，而其癌前病变中与癌组织相同的突变基因更多。

与此同时我们观测到另一种现象，同样的癌前病变组织的分子改变同样表现出明显异质性，甚至在同一个病人的同一张组织切片上就能看到不同程度肿瘤相关蛋白的表达，这说明癌前病变可能是多中心起源多克隆细胞形成。目前已发现30多种与食管癌前病变密切相关的分子标志物。这些分子标志物一部分可以产生自身抗体，我们通过外周血检测这些自身抗体可以不同程度反映组织病变情况，从而为液体活检技术提供分子靶标（图3）。

图3.食管鳞状细胞癌组织MUC3蛋白表达。同一癌巢中部分癌细胞呈阳性，呈现明显的异质性。

在长期研究中，我们还发现一个奇怪的特征性现象，即食管上皮的乳头区是食管癌变最早发生的部位，这些乳头区细胞增生活跃、分子学改变往往先发生在乳头区增生的细胞。最近我们正在和多家公司合作，期待能够基于大数据长期随访的结果建立多维度的预测模型，去精准预测癌前病变的发展和转归，进一步为临床食管癌的防控提供科学依据（图4）。

图4.食管癌前病变进展预警指标ANO1在正常组织表达很少，主要在乳头区增生的细胞；癌前病变组织ANO1表达明显升高（Shang L … Wang LD, Wang MR, et al. Oncotarget. 2016, 7(17): 24374-82）。

No.2

食管癌有明显家族聚集现象，环境和遗传因素交互作用对食管癌患者有哪些影响？ 

这是个非常重要的科学问题，目前中国人食管癌典型的流行病学特征之一，是具有明显的家族聚集现象。表现在家族史上，但家族史有很多不同类型，如现症者为食管癌，但连续三代内有其它肿瘤患者，最常见的是贲门癌，因此我们将家族史界定了集中类型，一种是肿瘤家族史，指三代内除现症者为食管癌以外，其它成员可能是食管癌，也可能是其它恶性肿瘤，第二种是食管癌家族史，指三代内除现症者外，另外一位或多位食管癌患者。根据食管癌家族史，我们再将连续三代内有两位或两位以上家庭成员发生食管癌定义为核心家系，包括父子癌、父女癌、母子癌、母子癌和同胞癌。利用全基因组关联分析技术，我们首次发现与食管癌发生明确相关的易感基因，这些易感基因使食管癌发生风险增加50-100倍。

食管癌的另一突出特征是明显的地域性分布差异，形成独特的高低发区。在中国，高发区和低发区食管癌发病率可相差百倍以上，甚至高发区和低发区之间仅相距200公里左右的情况下，食管癌发病率可从500/10万降至5/10万左右。这种显著的地域性分布差异，提示环境因素在食管癌发病中起重要作用。长期以来我们探讨遗传因素和环境因素导致的分子学改变关系，现在可以高兴的告诉大家，我们今年的研究结果明确提示环境-遗传-基因互作模式是食管癌发生的重要分子机制。环境中的致癌因素长期存在，反复刺激可以导致一些重要基因发生改变，包括突变、甲基化，甚至出现转录异常，进一步促进食管癌发生。

我们发现另一个重要现象，在食管癌易感基因中存在许多SNP位点，可以影响该位点所在的基因，甚至其它相关基因的转录和蛋白表达。据此我们认为易感基因中有部分具有双重身份，既是易感基因，又是致病基因。我们为了区别这种情况，将具有能够影响其它基因转录和蛋白表达的SNP定义为致病性SNP。很显然这些致病性SNP与环境因素引起的基因改变之间有密切互动关系，我们认为这些致病SNP，在环境中致癌危险因素反复刺激作用下导致基因改变的一系列作用，将大大提高食管癌的发生风险。这些研究成果为食管癌防控提供了丰富的理论依据，而这些食管癌变过程发生的分子改变也为高危人群的界定提供了重要的分子标志物。

No.3

如何精准有效预防食管癌？

这也是一个非常好的问题。很显然，要想精准、有效预防的食管癌，首先要明确影响食管癌变的关键危险因素，我们才能有的放矢，针对性预防。过去60年来，我们在食管癌高发区河南林县进行大规模现场防治研究，发现维生素缺乏（特别是核黄素）、微量元素缺乏、霉菌毒素、亚硝胺和一些病毒（如HPV）及一些细菌（如Pg），这些均是导致食管癌发病率较高的危险因素。很显然根据这些危险因素我们可以提出针对全民的预防策略，即改水、改土、改变不良生活习惯、补充膳食缺乏的营养素等。例如我们认为亚硝酸盐是亚硝胺重要前提，广泛存在于不卫生的水中、腌菜中，在过去的林县因为经济状况较差和缺水，饮用水均是储存的雨水，这些水中亚硝酸盐极高，另外缺水和新鲜蔬菜缺乏，腌菜是最常见的菜肴，而腌菜中也存在大量的亚硝酸盐，这些亚硝酸盐在体内可以合成亚硝胺。改变以往生活习惯，可以有效降低亚硝胺暴露风险。

最近我们在食管癌易感基因筛查研究中，意外发现一个重要易感基因，即核黄素转运基因，其主要作用是将核黄素从细胞外转到细胞内，在维持食管上皮完整性中起重要作用。而核黄素转运基因上发生了重要SNP改变，这一改变导致核黄素转运功能丧失。很显然核黄素缺乏是食管癌发病的重要危险因素，但并不能简单通过全民补充解决该问题。因为如果患者发生核黄素转运基因的改变，那么摄入核黄素并无任何效果，据此引出个体化精准预防的概念。我们筛选出核黄素转运基因发生突变的患者，对其采取针对性的预防策略。因此，食管癌的精准预防亟需基于本团队对食管癌发生、发展和转归的分子研究结果，从而开展个体化防治策略研究。这是个很重要的研究课题。

No.4

对早期无症状食管癌患者的有效筛查技术有哪些？

现在可以很自豪的讲，对早期无症状食管癌患者已经有了很好的筛查技术，首先是色素内镜，定期行色素内镜检查并辅以粘膜靶向活检和病理学检查是发现癌前病变和早期癌最有效的方法。我们已经运用此技术对5万多人做了10年以上随访，发现色素内镜可以精准发现早期癌患者，让患者得到及时诊治。但这一方法也有一定的局限性，首先对高发区无症状人群做内镜筛查成本很高，每100个无症状居民的色素镜筛查，可检出2-3个早期癌患者和6-10个癌前病变患者，换言之，近90%受检人群为陪伴检查，很显然这一方法的大规模推广应用浪费太大。另外此筛查手段需要经验丰富的内镜医师和内镜设备，这些均限制大规模无症状人群筛查应用。现在每台内镜手术前均需30-40分钟消毒等程序性工作，这种情况下一台内镜每天只能检查6-8人，这种速度根本无法满足大规模无症状人群筛查的需要。

因此近年来本研究团队开展另一项研究，即能否先检出无症状人群中高危人群，仅对高危人群开展内镜检查，可以大大提高检出率，同时节约医疗成本。从无症状人群中筛查出高危人群需要依赖液体活检技术。我们通过检测外周血中与食管癌变过程密切相关的分子标志物，结合家族史和生活习惯，明确判断患者发生风险，划分为轻、中、重，只对重度高风险人群进行内镜检查。我们意外发现通过这个方法内镜筛查受检人群减少了80%左右，仅对20%高风险人群行内镜检查，仍然可以检出2-3个早期癌患者和6-10个癌前病变患者，因此目前极力推荐的技术是液体活检+色素内镜，根据首次筛查结果制定复查方案，例如基底细胞过度增生患者每2年检查一次，轻、中度不典型增生患者每1年检查一次，重度不典型增生患者每半年检查一次。这样及时、有效遏制癌前病变的进展。

No.5

对您领衔建成的食管癌庞大数据库和生物样本库，其未来运用发展方向，您有哪些设想？

非常高兴地向大家汇报，我们团队经过60多年的努力，三代人连续接力，积累了从1973年到现在的50多万例食管癌患者的样本库和信息库，主要包括诊疗信息、病理信息和随访。从中发现了许许多多以前从未见到的临床特异现象，为我们大规模开展食管癌发生、发展和转归的研究提供了重要支撑。同时通过60年努力，我们还建立了37年随访的5万多例无症状居民内镜活检资料库和样本库。正是因为有这些珍贵的样本库和信息库，才使我们能够从正常经各级癌前病变到早期癌、中晚期癌、转移癌这一连串过程中去观测研究主要的分子改变、影响因素、临床特征和分子标志物等。

目前这个领域有了很大进展，例如样本库中已积累了2万多例早期癌患者（T1N0M0），但是我们发现将近20%的早期癌患者生存不足5年，甚至1年、半年内因食管癌疾病死亡，这些患者病变轻但生存差的原因从临床病理分类的角度无法阐述，发现这些情况后，我们通过进一步挖掘研究，发现这些早期癌患者很多在极早期就发生了血道转移。而目前判断早期食管癌的标准是病理TNM分期，该分期中无血道转移相关标准，这就对现有分期标准提出了严重挑战。

在未来研究中，我们要利用样本库和信息库，针对其中独特的科学问题和临床现象，深入开展研究，更重要的是实现样本库和信息库的资源共享，让全世界食管癌防治研究的同仁都能利用数据库和样本库开展全方位的食管癌防治研究，我们希望通过这种方式广泛合作，让辛苦积累的样本库和数据库发挥更大的作用。谢谢！