河南省食管癌高發(fā)現(xiàn)場防治和實驗室研究60年回顧與展望

王立東，宋 昕，趙學(xué)科，韓文莉，周福有，高社干，秦艷茹，常志偉，王啟鳴，李愛麗，李吉林，李學(xué)民，馮笑山，任景麗，李秀敏1，1，裘宋良

1)鄭州大學(xué)第一附屬醫(yī)院河南省食管癌重點開放實驗室，省部共建食管癌防治國家重點實驗室 鄭州 450052 2)鄭州大學(xué)基礎(chǔ)醫(yī)學(xué)院病理學(xué)與病理生理學(xué)教研室 鄭州 450001 3)安陽市腫瘤醫(yī)院胸外科 河南安陽 455000 4)河南科技大學(xué)第一附屬醫(yī)院腫瘤科 河南洛陽 471003 5)鄭州大學(xué)第一附屬醫(yī)院腫瘤科 鄭州 450052 6)鄭州大學(xué)附屬腫瘤醫(yī)院腫瘤科 鄭州 450008 7)林州食管癌醫(yī)院病理科 河南林州 456592 8)林州市腫瘤醫(yī)院腫瘤科 河南林州 456550 9)河北磁縣醫(yī)院病理科 河北磁縣 056500 10)鄭州大學(xué)第二附屬醫(yī)院病理科 鄭州 450014 11)新鄉(xiāng)醫(yī)學(xué)院第三附屬醫(yī)院消化內(nèi)科 河南新鄉(xiāng) 453000

1959年，河南省委和省政府指派河南醫(yī)學(xué)院等河南多家醫(yī)療單位的教學(xué)、科研和醫(yī)務(wù)人員組成了河南醫(yī)療隊[河南省林縣食管癌防治研究協(xié)作組(后文簡稱協(xié)作組)]進(jìn)駐林縣(現(xiàn)改名為林州市)開展食管癌防治現(xiàn)場研究工作，至2019年已60年[1-2]。期間，河南數(shù)代學(xué)者立足河南食管癌高發(fā)現(xiàn)場研究基地，圍繞食管癌發(fā)生的危險因素、發(fā)生機(jī)制及防治，開展從基礎(chǔ)到臨床多學(xué)科交叉研究，取得一系列原創(chuàng)性研究成果，積累了豐富的食管癌高發(fā)現(xiàn)場防治研究經(jīng)驗。本文重點圍繞60年間河南省細(xì)胞、組織和分子病理學(xué)專業(yè)領(lǐng)域?qū)＜覍W(xué)者沈瓊、裘宋良、王立東、高社干、周福有、李學(xué)民、秦艷茹等堅持食管癌高發(fā)現(xiàn)場防治和實驗室研究，對食管癌發(fā)生分子機(jī)制、高危人群分子分型和早期發(fā)現(xiàn)方向的研究進(jìn)展作簡要回顧和展望，并以此文紀(jì)念鄭州大學(xué)醫(yī)學(xué)院“河南林縣食管癌防治高發(fā)現(xiàn)場研究基地建設(shè)”60周年(1959～2019)。

1 林縣(現(xiàn)林州市)食管癌高發(fā)現(xiàn)場防治和實驗室研究歷史回顧

1.1林縣食管癌獨特發(fā)病模式河南是中國食管癌高發(fā)省份，食管癌高發(fā)區(qū)(發(fā)病率>60/10萬)人口超過4 371萬，占全省人口的41%，分布在11個市，9萬多平方公里的區(qū)域，占全省面積的55%[3-4]。河南、河北和山西三省交界的太行山地區(qū)，特別是河南的林縣、安陽、輝縣等地是中國，也是世界上食管癌發(fā)病率和死亡率最高的地區(qū)。以河南林縣地區(qū)為中心，隨著半徑逐漸增大，食管癌的發(fā)病率呈明顯降低的趨勢，例如，與林縣相距僅200公里的河南范縣，食管癌發(fā)病率已由林縣地區(qū)的160/10萬人下降到25/10萬人左右[5]。河南林縣食管癌高發(fā)區(qū)這種獨特的發(fā)病模式提示環(huán)境和遺傳因素可能在食管癌發(fā)生中起重要作用[6]。

1.2河南醫(yī)療隊1957年11月，時任林縣縣委書記的楊貴同志在全國山區(qū)生產(chǎn)座談會上匯報了林縣“三不通”(水、路和食管不通)的問題。該發(fā)言被會議簡報收錄，引起了周恩來總理的高度關(guān)注，并指派國務(wù)院辦公廳找到楊貴了解情況，指示“摸清情況，研究出對策”[7]。1959年11月，河南省委和省政府指派河南醫(yī)學(xué)院(現(xiàn)鄭州大學(xué)醫(yī)學(xué)院)、河南中醫(yī)學(xué)院、河南省人民醫(yī)院、安陽地區(qū)醫(yī)院等單位的教學(xué)、科研和醫(yī)務(wù)人員組成了協(xié)作組進(jìn)駐林縣開展食管癌防治現(xiàn)場研究工作[8-12]。從此，在黨和各級政府主導(dǎo)和支持下，全社會參與的食管癌綜合防治工作在林縣和其他高發(fā)地區(qū)蓬勃開展起來。以劉芳園、沈瓊、裘宋良、楊文獻(xiàn)、王瑞林、劉桂亭、邵令芳、苗健、蘇濟(jì)豪等為代表的協(xié)作組專家長期駐扎在林縣，開展從基礎(chǔ)到臨床的多學(xué)科、大規(guī)模、長時間的系統(tǒng)研究，在食管癌的發(fā)病危險因素、發(fā)病機(jī)制和防治方面，獲得了一系列原創(chuàng)性研究成果[13-19]。其中，腫瘤病理學(xué)專家沈瓊和裘宋良教授從1959年11月進(jìn)駐林縣，一直到1978年12月才回到河南醫(yī)學(xué)院，在林縣潛心進(jìn)行食管癌高發(fā)現(xiàn)場和病理學(xué)研究近20年[20-22]。1960年，沈瓊等教授發(fā)明了“食管細(xì)胞采取器”(簡稱拉網(wǎng))，創(chuàng)立了食管脫落細(xì)胞學(xué)診斷標(biāo)準(zhǔn)[17-19，23]，明顯提高了早期食管癌發(fā)現(xiàn)率。1971年，劉桂亭教授在國際上率先證實霉菌毒素(互隔交鏈孢霉菌)和亞硝胺的存在可能是林縣食管癌發(fā)生的重要危險因素[9-10]。1989年，裘宋良教授有關(guān)高發(fā)區(qū)無癥狀人群食管內(nèi)鏡檢查和黏膜活檢組織病理學(xué)檢查的重要研究成果在國際頂級雜志《柳葉刀》上發(fā)表[20]。這些研究工作集中揭示了該地區(qū)食管癌人群流行病學(xué)分布特征，食管癌變早期的細(xì)胞和組織形態(tài)學(xué)變化特征，提出早期食管癌和食管癌前病變的概念[16，22，24]，建立了食管癌危險因素鑒定標(biāo)準(zhǔn)，并利用食管拉網(wǎng)進(jìn)行大范圍無癥狀人群早癌篩查、早期發(fā)現(xiàn)和預(yù)防等工作，積累了防霉、去胺、施鉬肥、治增生、改變不良飲食生活習(xí)慣等防控經(jīng)驗[1，25-26]。協(xié)作組的工作深受林縣人民的歡迎，并被親切地稱為“河南醫(yī)療隊”。

1.3北京醫(yī)療隊1958年8月，時任中國醫(yī)學(xué)科學(xué)院日壇醫(yī)院(現(xiàn)腫瘤醫(yī)院)李冰副院長到林縣了解食管癌情況，傳達(dá)周總理對食管癌等疾病要“摸清情況，研究出對策”的重要指示[1，27-28]。1959年，北京阜外醫(yī)院吳英凱院長、中國醫(yī)學(xué)科學(xué)院日壇醫(yī)院黃國俊教授也奉周總理的指示先后到林縣實地調(diào)查食管癌發(fā)病情況[7]。1964年，由中國醫(yī)學(xué)科學(xué)院日壇醫(yī)院哈獻(xiàn)文、王建璋、楊簡、張大為、王國清、胡育華等組成的醫(yī)療隊到林縣進(jìn)行食管癌流行病學(xué)調(diào)查。1969年，國家指派中國醫(yī)學(xué)科學(xué)院日壇醫(yī)院、中國科學(xué)院生物物理研究所、地球物理研究所等單位組成的中央醫(yī)療隊(亦稱北京醫(yī)療隊、駐林醫(yī)療隊)進(jìn)駐林縣，以姚村公社(現(xiàn)姚村鎮(zhèn))為基地，與河南醫(yī)療隊一起進(jìn)行林縣食管癌防治聯(lián)合研究[29]。

在聽取林縣食管癌防治研究工作匯報后，周恩來總理指示：“林縣食管癌防治點要堅持辦好，像林縣這樣的點全國應(yīng)多辦幾個”[7]。隨后，林縣食管癌研究成果被作為林縣經(jīng)驗和模式，廣泛用于我國其他高發(fā)腫瘤(胃癌、鼻咽癌、宮頸癌、肝癌和肺癌等)現(xiàn)場防治研究并取得明顯效果。

1.4食管癌防治國際合作研究1980年，英國廣播公司(BBC)專門赴林縣食管癌防治研究基地，制作了《中國林縣癌癥探索者》(The Cancer Detectives of Linxian)科教專題片，向全球介紹林縣食管癌防控經(jīng)驗，產(chǎn)生了廣泛的國際影響。國際癌癥研究中心(IARC)和美國國家癌癥研究所(NCI)等也先后到林縣考察訪問。1980年至今，來自美國、德國、英國、法國等眾多國際一流腫瘤研究機(jī)構(gòu)的專家學(xué)者到河南林縣開展食管癌合作研究[19-20，30-35]。

2 河南食管癌研究的傳承和主要成果

1981年國家恢復(fù)學(xué)位制。同年，河南醫(yī)學(xué)院以食管癌腫瘤病理為主要研究方向和基礎(chǔ)申報病理學(xué)碩士學(xué)位點，出人意料的是，國務(wù)院學(xué)位辦將申報的病理學(xué)碩士學(xué)位點評審為博士學(xué)位點。1995年，以王立東等為學(xué)術(shù)帶頭人，在已積累的扎實的食管癌研究基礎(chǔ)上，進(jìn)一步突出臨床、實驗室和高發(fā)現(xiàn)場研究相結(jié)合的食管癌研究思路，河南醫(yī)科大學(xué)(現(xiàn)鄭州大學(xué)醫(yī)學(xué)院)成功申報消化道腫瘤博士學(xué)位點。從此， 河南食管癌研究高層次專業(yè)人才培養(yǎng)進(jìn)入快速發(fā)展期，同時，也大大加強(qiáng)了河南食管癌這一獨具特色的惡性腫瘤的傳承研究。60年來，河南食管癌病理研究團(tuán)隊從細(xì)胞、組織和分子病理學(xué)等角度，揭示食管癌變多階段演進(jìn)的組織學(xué)模式和相關(guān)分子機(jī)制，積極開展食管癌Ⅰ級預(yù)防(病因?qū)W預(yù)防)和癌前病變干預(yù)阻斷的Ⅱ級預(yù)防(發(fā)病學(xué)預(yù)防)，積累了豐富的食管癌現(xiàn)場防治經(jīng)驗和研究資料。

2.1河南師徒三代食管癌病理學(xué)研究團(tuán)隊從1959年開始，以沈瓊、裘宋良、楊文獻(xiàn)、劉桂亭等為代表的河南醫(yī)療隊專家組(河南第一代食管癌研究專家)長駐林縣開展高發(fā)區(qū)食管癌防治研究，從此揭開了連續(xù)三代人、長達(dá)60年的食管癌高發(fā)現(xiàn)場防治研究工作的序幕。沈瓊和裘宋良教授是我國第一批赴林縣食管癌高發(fā)區(qū)進(jìn)行現(xiàn)場人群研究的病理專家，堅持在林州工作和生活近20年，研發(fā)出食管“拉網(wǎng)”檢查方法，建立了國際上首個食管癌和癌前病變脫落細(xì)胞學(xué)診斷標(biāo)準(zhǔn)等[19]。研究生培養(yǎng)制度恢復(fù)后，老一代科學(xué)家培養(yǎng)了一大批青年人才。其中，以王立東(師從裘宋良教授)、董子明(師從劉桂亭教授)等為代表的學(xué)者，秉承老一代專家的無私、奉獻(xiàn)、創(chuàng)新和愛國精神，1985年至今繼續(xù)堅持林縣食管癌高發(fā)現(xiàn)場防治和實驗室研究，形成了河南第二代食管癌研究專家群體。1995年以來，以王立東教授培養(yǎng)的高社干、周福有、秦艷茹、王啟鳴和李秀敏博士等為代表的食管癌研究專家(河南第三代食管癌研究專家)又相繼投入這一工作。期間，還有許多有師承關(guān)系的第二代和第三代學(xué)者，例如，董子鋼(師承劉桂亭教授)、王堯河(師承張云漢教授)等一批青年才俊于國外繼續(xù)從事腫瘤研究，并取得杰出成就。本文僅以裘宋良教授領(lǐng)銜的食管癌腫瘤病理師徒三代人堅持河南林縣食管癌高發(fā)現(xiàn)場和實驗室研究為例，對其研究傳承進(jìn)展作簡要回顧和展望。

2.2新老學(xué)者食管癌研究思路和研究內(nèi)容的聯(lián)系和區(qū)別近20年來，師承裘宋良教授(第一代)的王立東博士(第二代)領(lǐng)銜和培養(yǎng)了一批河南第三代食管癌研究專家，包括馮笑山、周福有、高社干、秦艷茹、任景麗、王啟鳴、袁翎、庫建偉、周建煒、周英發(fā)、王道存、李健、岳文彬、劉紅彥、丁廣成、張冬云、趙學(xué)科和宋昕等61名博士。他們在食管癌發(fā)生的分子機(jī)制、高危人群分子分型和早期發(fā)現(xiàn)方面取得了新的突破和進(jìn)展，并在國內(nèi)外食管癌研究領(lǐng)域產(chǎn)生較大影響，其研究思路和內(nèi)容是在老一代學(xué)者研究基礎(chǔ)上的延續(xù)和深入(圖1)。研究技術(shù)和手段的進(jìn)步為新一代學(xué)者提供了更寬廣、更深入的研究空間。

圖1 新老學(xué)者研究內(nèi)容的聯(lián)系與區(qū)別

新老學(xué)者的共識：早期發(fā)現(xiàn)是降低食管癌死亡率的關(guān)鍵。食管癌前病變雙向不穩(wěn)定發(fā)展特性(向癌的方向發(fā)展，或停留多年不變，甚或退回正常)是精準(zhǔn)甄別無癥狀高危人群和個體化防治的難點。單純從形態(tài)改變無法解釋食管癌前病變雙向不穩(wěn)定發(fā)展的特性。利用多維組學(xué)結(jié)合臨床表型大數(shù)據(jù)關(guān)聯(lián)分析，闡明食管癌變分子機(jī)制，將有助于揭示食管癌前病變惡性發(fā)展的分子特征和建立高危人群分子分型的客觀評價體系，進(jìn)一步實現(xiàn)精準(zhǔn)預(yù)測癌前病變進(jìn)展，是提高早期食管癌發(fā)現(xiàn)率、降低發(fā)生率的重要保證。

2.3食管癌和癌前病變患者臨床診療、病理和隨訪信息大數(shù)據(jù)庫和生物樣品庫的建設(shè)及應(yīng)用王立東領(lǐng)銜的食管癌研究團(tuán)隊歷20余年，走訪全國高發(fā)區(qū)4 000多個鄉(xiāng)鎮(zhèn)，12萬個自然村，700多家醫(yī)院，建立5.4萬例無癥狀高危人群隨訪(1985～2018)隊列和50萬例食管癌和賁門癌患者隨訪(1973～2018)、病理和診療信息數(shù)據(jù)庫及10萬例手術(shù)切除組織、8萬例內(nèi)鏡活檢組織、6萬例血樣本和1.6萬例臨床診療和隨訪信息完整、并已去世的食管癌患者癌組織芯片生物樣本庫[36-37]。利用這些大數(shù)據(jù)和樣本庫，已發(fā)現(xiàn)15個食管癌和賁門癌易感基因和8個致病基因，研究結(jié)果連續(xù)在《Nature Genetics》(2010、2014)，《GUT》(2016)，《Nature Communications》(2018)和《Cancer Discovery》(2012)等國際知名雜志上發(fā)表[38-42]。這些研究闡明了環(huán)境和遺傳因素交互作用對食管癌發(fā)生的影響，揭示老一代科學(xué)家發(fā)現(xiàn)的食管癌致病危險因素(維生素和微量元素缺乏及亞硝胺暴露等)導(dǎo)致食管癌發(fā)生的分子基礎(chǔ)，為食管癌精準(zhǔn)防治提供新的研究思路和方法。

2.4食管癌病因?qū)W研究最新進(jìn)展作為第三代河南食管癌研究團(tuán)隊代表之一的高社干研究團(tuán)隊首次發(fā)現(xiàn)牙齦卟啉單胞菌(porphyromonas gingivalis，PG)可能是食管鱗狀細(xì)胞癌發(fā)生的一個重要危險因素[43]。這一研究成果為食管癌病因?qū)W研究提供了新的研究方向和領(lǐng)域，對食管癌預(yù)防將產(chǎn)生重要影響。

2.5食管癌發(fā)生分子機(jī)制、高危人群分子分型和早期發(fā)現(xiàn)研究進(jìn)展

2.5.1 食管鱗狀細(xì)胞癌遺傳易感性的分子基礎(chǔ)及其與環(huán)境致癌因素的交互作用 發(fā)現(xiàn)中國人食管癌易感基因PLCE1和C20orf54，糾正了原有食管癌高危人群評價標(biāo)準(zhǔn)，加深了對核黃素、維生素A和葉酸預(yù)防食管癌的認(rèn)識，揭示“環(huán)境-遺傳-基因互作”模式對食管癌高危人群預(yù)警篩查和個體化防治的影響。王立東課題組針對2.5萬例中國漢族食管鱗狀細(xì)胞癌患者和對照的全基因組關(guān)聯(lián)分析(GWAS)發(fā)現(xiàn)2個中國人群食管鱗狀細(xì)胞癌重要易感位點rs2274223、rs13042395，分別定位于10q23的PLCE1和20p13的C20orf54基因(又稱核黃素轉(zhuǎn)運基因，RFT2)；這2個SNP位點也明顯與新疆哈薩克族和維吾爾族人群食管鱗狀細(xì)胞癌高風(fēng)險密切相關(guān)[38]。這些結(jié)果在《Nature Genetics》發(fā)表后，得到國內(nèi)外學(xué)術(shù)界的關(guān)注。隨后，發(fā)表在《Nature Genetics》雜志上的另外2項中國不同地區(qū)食管鱗狀細(xì)胞癌的GWAS也重復(fù)驗證了PLCE1為易感基因[44-45]。該項目組聯(lián)合其他2個研究小組進(jìn)行多中心聯(lián)合分析，PLCE1又得到重復(fù)驗證[39]。PLCE1基因功能研究[46]發(fā)現(xiàn)，5780G等位基因變異可通過上調(diào)PLCE1 mRNA、蛋白表達(dá)和酶活性導(dǎo)致食管上皮炎癥加劇，進(jìn)一步增加食管癌的高易感性。PLCE1還明顯促進(jìn)食管癌細(xì)胞系的增殖[47]。

2.5.2 發(fā)現(xiàn)中國人群主要致病因素核黃素、維生素A和葉酸體內(nèi)利用障礙和環(huán)境暴露亞硝胺導(dǎo)致DNA烷基化損傷修復(fù)缺陷的分子基礎(chǔ)，并據(jù)此提出個體化預(yù)防的新見解 20世紀(jì)60年代已發(fā)現(xiàn)維生素缺乏，特別是核黃素、維生素A中間代謝產(chǎn)物維甲酸和葉酸缺乏，是中國人食管鱗狀細(xì)胞癌主要致病危險因素。長期膳食補(bǔ)充這些維生素(如核黃素強(qiáng)化鹽)干預(yù)效果明顯，但存在個體差異[48-53]。王立東課題組發(fā)現(xiàn)3個中國人食管鱗狀細(xì)胞癌高風(fēng)險易感基因RFT2[38]、亞甲基四氫葉酸還原酶(MTHFR)(維持葉酸在體內(nèi)正常代謝)[54]和維甲酸受體β基因(發(fā)生啟動子區(qū)域甲基化)[55]，從而導(dǎo)致基因、蛋白異常表達(dá)或基因沉默，進(jìn)一步導(dǎo)致這些維生素利用障礙，最終引起細(xì)胞增生紊亂和癌變。亞硝胺暴露可能是食管癌又一重要致病危險因素。該項目發(fā)現(xiàn)河南林州高發(fā)區(qū)人群發(fā)生明顯O6烷基鳥嘌呤DNA烷基轉(zhuǎn)移酶基因多態(tài)改變，這種基因多態(tài)性導(dǎo)致亞硝胺烷基修復(fù)缺陷，從而提高食管癌易感性[56]。上述研究闡明了食管鱗狀細(xì)胞癌高易感的分子遺傳基礎(chǔ)，揭示了環(huán)境和遺傳因素交互作用影響食管癌變的分子機(jī)制，從分子遺傳水平極大豐富了中國老一代科學(xué)家所發(fā)現(xiàn)的維生素缺乏和亞硝胺暴露與食管癌變關(guān)系的理論，并據(jù)此提出了個體化預(yù)防的新見解。這些研究成果為食管鱗狀細(xì)胞癌高危人群篩查、早期發(fā)現(xiàn)和個體化預(yù)防及新藥研制提供了理論依據(jù)、分子靶標(biāo)和新思路。

2.5.3 發(fā)現(xiàn)導(dǎo)致食管癌前病變進(jìn)展的重要分子事件，闡明食管癌前病變雙向發(fā)展不穩(wěn)定特性的分子機(jī)制 王立東課題組與美國Johns Hopkins大學(xué)Stephen Melter課題組合作得到了中西方食管鱗狀細(xì)胞癌全基因組外顯子的測序結(jié)果，發(fā)現(xiàn)NOTCH1基因突變發(fā)生在食管癌前病變組織，并與這些病變的惡性進(jìn)展有關(guān)；同時發(fā)現(xiàn)中西方食管鱗狀細(xì)胞癌組織均發(fā)生NOTCH1基因突變，但食管腺癌未檢測到[42]。隨后連續(xù)在《Nature》和《Nature Genetics》上發(fā)表的3篇有關(guān)中國人食管鱗狀細(xì)胞癌測序研究報道均重復(fù)驗證了這一重要發(fā)現(xiàn)[57-59]。

2.5.4 p53-Rb信號傳導(dǎo)通路變異是中國人食管鱗狀上皮癌變極早期階段的關(guān)鍵分子改變，亦是導(dǎo)致早期輕度病變持續(xù)向癌發(fā)展的主要分子機(jī)制 王立東課題組利用7 073例食管鱗狀細(xì)胞癌和配對癌旁正常上皮以及無癥狀人群食管癌前病變和正?；顧z組織，系統(tǒng)分析了p53-Rb信號通路基因突變，雜合缺失，甲基化和磷酸化以及mRNA和蛋白表達(dá)，主要包括p53、Rb、p14、p15、p16、p21、Cyclin D1、PCNA、Bax、MDM2和Bcl2等的變化特征及其與癌前病變形態(tài)學(xué)和病變進(jìn)展的關(guān)系[5，60-67]。

2.5.5 預(yù)測食管癌前病變的血清自身抗體的甄別和高危人群分子分型的分子靶標(biāo)的建立 王立東課題組發(fā)現(xiàn)利用蛋白質(zhì)組技術(shù)和基因組技術(shù)所發(fā)現(xiàn)的食管癌前病變和癌組織特異蛋白譜可通過檢測外周血自身抗體反映出來[68-71]。進(jìn)一步研究發(fā)現(xiàn)，血清自身抗體能夠甄別和預(yù)測食管癌前病變進(jìn)展[70-71]。將這些靶標(biāo)用于北方太行山和南方浙江仙居食管癌高發(fā)區(qū)46 955例無癥狀居民，早期癌發(fā)現(xiàn)率較傳統(tǒng)內(nèi)鏡篩查提高了14倍(毛偉敏，凌志強(qiáng)，王立東，等，浙江省科技進(jìn)步一等獎，2015)。

3 河南食管癌研究大事記 見表1。

表1 河南食管癌高發(fā)現(xiàn)場防治和實驗室研究大事記(1959～2019)

4 食管癌研究重要科學(xué)問題和展望

4.1食管癌防治研究背景和林縣高發(fā)現(xiàn)場防治研究的認(rèn)識

4.1.1 食管癌是極具中國特色的惡性腫瘤 中、西方人群食管癌在流行特征、組織學(xué)發(fā)生和發(fā)病危險因素等方面存在巨大差異，導(dǎo)致中西方學(xué)者關(guān)注的科學(xué)問題明顯不同，食管癌的研究成果共享困難。全球每年新增的約50萬例食管癌患者中，一半以上發(fā)生在中國，比西方國家的發(fā)病率高100倍，而5 a生存率僅15%左右；中國人食管癌組織學(xué)類型以鱗狀細(xì)胞癌為主，占97%，主要危險因素是維生素缺乏(特別是核黃素、維生素A、葉酸等)和亞硝胺暴露。西方人群以食管腺癌為主(80%)，主要危險因素是肥胖和反流性食管炎。中國食管癌流行特征具有顯著的地域性分布差異(高、低發(fā)區(qū)發(fā)病率相差500倍)和明顯的家族聚集現(xiàn)象(家族史陽性患者占40%)，提示環(huán)境和遺傳因素在中國食管癌發(fā)生中起重要作用，而西方人群這兩種特征均不明顯。高發(fā)現(xiàn)場人群普查、隨訪和防治研究所積累的流行病學(xué)調(diào)查信息數(shù)據(jù)庫和食管癌前病變樣本庫是闡明中國人食管癌變機(jī)制的重要基礎(chǔ)[6]。

4.1.2 食管癌研究重要科學(xué)問題 早期發(fā)現(xiàn)是降低食管癌發(fā)病率和死亡率的關(guān)鍵；早期發(fā)現(xiàn)指的是無癥狀重度癌前病變患者和早期癌患者。目前，臨床上90%的食管癌患者就診時已屬中晚期，導(dǎo)致此結(jié)局的主要原因是患者早期無特異癥狀，缺乏無癥狀高危人群預(yù)警篩查的分子靶標(biāo)。傳統(tǒng)上，“高發(fā)區(qū)、40歲以上、男性、吸煙、飲酒、家族史陽性的無癥狀人群”被籠統(tǒng)界定為“食管癌高?；蚋唢L(fēng)險人群”，也是食管癌早期篩查的主要對象。目前，色素內(nèi)鏡和黏膜活檢是食管癌早期發(fā)現(xiàn)的重要篩查方法。但是，內(nèi)鏡篩查有創(chuàng)傷、成本高且效率低(例如，常規(guī)高發(fā)區(qū)內(nèi)鏡篩查高危人群，早期癌的發(fā)現(xiàn)率僅2%左右，約90%以上的無癥狀高危人群均為“陪伴檢查”)[85]，這些限制了內(nèi)鏡篩查在無癥狀人群中的推廣應(yīng)用。很顯然，應(yīng)結(jié)合現(xiàn)代多維組學(xué)研究最新成果，通過分子分型和組織分類(重度癌前病變)，精準(zhǔn)界定高危人群。

4.1.3 食管癌高危人群界定標(biāo)準(zhǔn)的變化 1959年至今，由于研究技術(shù)的進(jìn)步和研究成果的積累，對食管癌高危人群的認(rèn)識更加全面和系統(tǒng)，其界定標(biāo)準(zhǔn)也發(fā)生了明顯變化。1959～1970年，高危人群界定標(biāo)準(zhǔn)主要包括：①來自高發(fā)區(qū)，②男性，③40歲以上，④家族史陽性，⑤吸煙，⑥飲酒；1980～2000年增加了⑦細(xì)胞和(或)活檢組織癌前病變；2000年至今又逐漸增加了⑧基于多維組學(xué)的分子分型，⑨液體活檢(主要包括腫瘤相關(guān)基因蛋白、自身抗體、SNP和代謝組學(xué)指標(biāo)等)和⑩基于生物計算的智能醫(yī)學(xué)風(fēng)險模型[6，70-71，85]。

4.2癌前病變進(jìn)展精準(zhǔn)預(yù)測食管癌前病變的形態(tài)學(xué)改變主要是上皮細(xì)胞不典型增生。近年，國際上把這一病變歸類為上皮內(nèi)瘤變。癌前病變的主要特點是雙向發(fā)展不穩(wěn)定性：發(fā)展成癌，或多年不變，或退回到輕度病變[86-87]。很顯然，單純從形態(tài)學(xué)改變難以預(yù)測癌前病變進(jìn)展，但尚無能精準(zhǔn)預(yù)測癌前病變進(jìn)展的標(biāo)志物，也缺乏針對癌前病變組織的全基因組特征譜分析，這可能是導(dǎo)致癌前病變進(jìn)展精準(zhǔn)預(yù)測困難的主要原因之一。此外，因癌前病變多為黏膜活檢組織，病變細(xì)胞數(shù)量極少，有效DNA量也較少，導(dǎo)致癌相關(guān)組學(xué)研究進(jìn)展緩慢。近年，隨著分子生物學(xué)技術(shù)的進(jìn)步，50～200 ng的全基因組DNA已能獲得滿意測序數(shù)據(jù)。西方學(xué)者對重度不典型增生Barrett's食管癌前病變活檢組織全基因組外顯子測序已取得重要進(jìn)展[88]。

4.2.1 分子分型和靶向治療 許多長期困擾醫(yī)師和患者的臨床現(xiàn)象亟待闡明其機(jī)制，如：早期食管癌(T1N0M0)5 a生存率盡管明顯優(yōu)于中晚期，但是，臨床上約3%的中晚期患者生存期超過10 a。甚至一些個案在探查手術(shù)發(fā)現(xiàn)無法實施根治切除而放棄外科治療后，也能奇跡般地生存超過10 a[89]。而早期癌患者實施外科根治手術(shù)治療后，仍有8%的患者1 a內(nèi)死亡，主要死因是短時間內(nèi)暴發(fā)性全身大器官廣泛血道轉(zhuǎn)移[90]。這種一般認(rèn)為死亡風(fēng)險很高反而有很好的預(yù)后，而死亡風(fēng)險很低反而預(yù)后很差的矛盾現(xiàn)象顯然很難單純從臨床角度解釋。多組學(xué)分子變異，并利用多維組學(xué)特征譜對疾病進(jìn)行分類(分子分型)，可能有助于闡明這種現(xiàn)象。目前，國內(nèi)外尚無食管鱗狀細(xì)胞癌和賁門腺癌靶向治療方案。

4.2.2 復(fù)發(fā)轉(zhuǎn)移、放化療敏感性和預(yù)后關(guān)鍵分子標(biāo)志物 復(fù)發(fā)轉(zhuǎn)移和放化療抵抗是導(dǎo)致食管癌高死亡率的主要因素。利用組學(xué)特征譜進(jìn)行多中心大規(guī)模驗證，分析組學(xué)和臨床表型的關(guān)系，從而確定復(fù)發(fā)轉(zhuǎn)移、放化療敏感性和預(yù)后關(guān)鍵分子標(biāo)志物，進(jìn)行分子分型是實施精準(zhǔn)醫(yī)療、提高生存率的又一關(guān)鍵問題。建立食管癌和賁門癌臨床診療、病理和隨訪信息大數(shù)據(jù)庫和生物樣品庫是實現(xiàn)上述目標(biāo)的關(guān)鍵和條件。目前，國外尚無食管鱗狀細(xì)胞癌和賁門腺癌臨床大隊列和標(biāo)本庫的報道。國內(nèi)近年許多醫(yī)院和科研機(jī)構(gòu)都在建立相應(yīng)數(shù)據(jù)庫和標(biāo)本庫，但多數(shù)都在起步階段，尤其是隨訪資料更需長時間積累。

4.3食管癌防治研究領(lǐng)域發(fā)展趨勢和前景

4.3.1 基于生物計算的智能醫(yī)學(xué)研究將是食管癌防治領(lǐng)域新趨勢 近年來，高通量測序技術(shù)發(fā)展迅速，積累了基因組、表觀組及轉(zhuǎn)錄組等多種生物醫(yī)學(xué)數(shù)據(jù)。現(xiàn)有生物醫(yī)學(xué)數(shù)據(jù)庫越來越多，包括Cancer Genome Atlas(CGA)數(shù)據(jù)庫、美國國家生物技術(shù)中心數(shù)據(jù)庫、蛋白質(zhì)相互作用數(shù)據(jù)庫，以及生物代謝途徑數(shù)據(jù)庫等。據(jù)統(tǒng)計，全世界每年的生物醫(yī)學(xué)數(shù)據(jù)產(chǎn)生總量已經(jīng)高達(dá)EB級，如此海量數(shù)據(jù)為深入了解癌癥的發(fā)生發(fā)展機(jī)制及生物學(xué)過程等提供了條件和基礎(chǔ)。生物計算是以生物技術(shù)實現(xiàn)信息處理的一個新興研究領(lǐng)域，具有分布式、離散性、算法性、可擴(kuò)展性、易讀性以及并行性等許多適用于生物系統(tǒng)建模仿真的優(yōu)點，已受到生物醫(yī)學(xué)界的廣泛關(guān)注。目前，生物計算作為生物技術(shù)、計算機(jī)科學(xué)以及臨床醫(yī)學(xué)等技術(shù)的交叉研究領(lǐng)域，致力于發(fā)展高性能計算模型和算法，是探索癌癥診療研究的重要工具。

食管癌的發(fā)生發(fā)展是一個多基因參與的病理過程，分子病理學(xué)改變貫穿了癌變的全過程，開發(fā)分子水平上的指標(biāo)用于監(jiān)測食管癌的發(fā)生發(fā)展具有重要應(yīng)用價值。因此，研究挖掘標(biāo)志物方法，從食管癌病理模型中準(zhǔn)確尋找標(biāo)記食管癌各亞型和癌前狀態(tài)的分子，對于食管癌的早期發(fā)現(xiàn)和防治預(yù)測有重要研究價值。

傳統(tǒng)的疾病預(yù)測模型尚不足以早期發(fā)現(xiàn)食管癌。現(xiàn)階段疾病預(yù)測模型研究存在問題：一是預(yù)測模型忽略了腫瘤異質(zhì)性；二是預(yù)測模型多基于線性模型及決策樹模型，難以刻畫疾病發(fā)生發(fā)展的動態(tài)過程；三是現(xiàn)階段的預(yù)測模型或多或少遺漏了某些重要因素?；谑彻馨┑母咄繙y序數(shù)據(jù)，構(gòu)建反映食管癌發(fā)生發(fā)展特征的系統(tǒng)模型，綜合生活環(huán)境、飲食習(xí)慣、年齡、性別等多因素建立個性化、系統(tǒng)化的食管癌早期預(yù)測模型是早期準(zhǔn)確預(yù)測食管癌發(fā)生發(fā)展，提高食管癌患者生存率的關(guān)鍵。相關(guān)科學(xué)問題主要包括：如何基于短序列高維數(shù)據(jù)構(gòu)建能夠反映食管癌多進(jìn)程性、異質(zhì)性的模型；如何有效識別食管癌各亞型的標(biāo)志物；如何綜合考慮腫瘤標(biāo)志物、性別、年齡、人種、地域、飲食習(xí)慣等食管癌的影響因素，建立適用于食管癌早期發(fā)現(xiàn)的多因素個性化預(yù)測模型[91]。

4.3.2 “高發(fā)區(qū)人群-實驗室-高發(fā)區(qū)人群”的循環(huán)研究策略 未來食管癌的研究將充分利用我國食管癌的病例資源優(yōu)勢，采用多維組學(xué)整合并與臨床表型大數(shù)據(jù)關(guān)聯(lián)分析等技術(shù)，獲得癌前病變進(jìn)展及食管癌組學(xué)特征譜，進(jìn)行多中心規(guī)?；炞C，獲得可用于精準(zhǔn)預(yù)測食管癌前病變進(jìn)展、復(fù)發(fā)轉(zhuǎn)移和放化療敏感性及預(yù)后的關(guān)鍵分子標(biāo)志物，為食管癌精準(zhǔn)診療提供重要的技術(shù)支撐。組學(xué)和臨床流行病學(xué)大數(shù)據(jù)的積累將為實現(xiàn)食管癌精準(zhǔn)醫(yī)學(xué)(防治)奠定重要基礎(chǔ)，也是未來中國食管癌研究有望取得重大突破的主要領(lǐng)域。

目前尚無規(guī)范化食管癌高危人群預(yù)警篩查早期發(fā)現(xiàn)和防治指南?；凇碍h(huán)境-遺傳-基因互作”食管癌變機(jī)制的新模式，建立界定高危人群的分子分型標(biāo)準(zhǔn)，確定用于預(yù)警篩查、早期發(fā)現(xiàn)、早期診斷和個體化防治的分子靶標(biāo)，利用一滴血檢測這些分子標(biāo)志物，確定高危人群，然后對高危人群進(jìn)行色素內(nèi)鏡和活檢病理檢查，將極大提高早期癌和癌前病變患者的檢出率，從而為最終降低食管癌發(fā)病率和死亡率提供重要技術(shù)支撐。利用這一思路，王立東課題組對食管癌高發(fā)區(qū)無癥狀1.1萬例居民進(jìn)行外周血易感基因位點、自身抗體等檢測，確定660例高危人群，然后對高危人群進(jìn)行色素內(nèi)鏡和黏膜活檢病理檢查，發(fā)現(xiàn)234例食管癌患者，極大提高了早期癌的篩查效率。越來越多的組學(xué)研究結(jié)果正在不斷豐富“環(huán)境-遺傳-基因互作”食管癌變機(jī)制的新模式。這些研究為進(jìn)一步建立和完善規(guī)范化食管癌高危人群預(yù)警篩查、早期發(fā)現(xiàn)和防治指南奠定了重要基礎(chǔ)。

4.3.3 化學(xué)預(yù)防 高危人群確定之后，針對癌前病變的干預(yù)阻斷和化學(xué)預(yù)防就成為降低食管癌發(fā)病率的焦點之一。個體化預(yù)防是以食管癌變早期階段的多維組學(xué)變化特征和高易感分子機(jī)制為靶向基礎(chǔ)，設(shè)計不同預(yù)防策略。

4.3.4 細(xì)胞與基因治療和靶向藥物治療 單純依靠傳統(tǒng)的手術(shù)和放化療已很難進(jìn)一步提高食管癌治療效果。新的治療方法和傳統(tǒng)治療方法結(jié)合是提高中晚期食管癌患者5 a生存率的關(guān)鍵。鄭州大學(xué)王堯河課題組和劉宏民課題組在細(xì)胞與基因治療和靶向藥物研究方面已取得重要進(jìn)展，這些研究成果具有重要臨床應(yīng)用前景。

5 小結(jié)

60年來，河南三代食管癌病理研究團(tuán)隊前仆后繼，采取從“高發(fā)區(qū)人群-實驗室-高發(fā)區(qū)人群”的循環(huán)研究策略，建立食管癌和癌前病變患者臨床診療、病理和隨訪信息大數(shù)據(jù)庫和生物樣品庫，以無癥狀高危人群分子分型和早期發(fā)現(xiàn)的關(guān)鍵分子靶標(biāo)和理論體系為主要研究內(nèi)容，以提高早期發(fā)現(xiàn)率為主要研究目標(biāo)，以分子遺傳學(xué)和分子病理學(xué)及多維組學(xué)技術(shù)和人群普查為主要技術(shù)手段，基于臨床表型和多維組學(xué)關(guān)聯(lián)分析的生物計算，建立食管癌早期發(fā)現(xiàn)和個體化防治的智能醫(yī)學(xué)模型體系，系統(tǒng)闡明食管癌變分子機(jī)制，食管癌變早期分子變化特征及其與癌前病變組織形態(tài)變化和轉(zhuǎn)歸的關(guān)系，進(jìn)一步揭示環(huán)境和遺傳因素交互作用對食管癌變的影響，為食管癌高危人群篩查、早期發(fā)現(xiàn)和個體化防治提供重要理論和技術(shù)支撐。

致謝：河南省腫瘤醫(yī)院/腫瘤研究所楊文獻(xiàn)教授和林州市腫瘤醫(yī)院劉志才主任醫(yī)師提供有關(guān)河南醫(yī)療隊1959年開始長駐林縣開展食管癌協(xié)作研究的相關(guān)信息和材料；鄭州大學(xué)第一附屬醫(yī)院河南省食管癌重點開放實驗室韓文莉在論文參考文獻(xiàn)整理過程中給予的巨大幫助。