胰腺癌累及门脉系统的外科治疗及其转录调控预测研究

发布时间：2019-01-10 16:22

【摘要】：研究背景：胰腺癌(pancreatic cancer, PC)是预后极差的消化系统恶性肿瘤,能否行根治性切除目前仍是决定胰腺癌患者预后的最主要因素。而在影响胰腺癌根治性切除率的因素中,肿瘤侵犯胰头周围血管如门静脉(portal vein, PV)、肠系膜上静脉(superior mesenteric vein, SMV)、腹腔干(celiac axis, CA)、肝总动脉(common hepatic artery, CHA)以及肠系膜上动脉(superior mesenteric artery, SMA)等是公认的导致胰腺癌切除率明显低于其他消化道肿瘤的重要因素之一,也给胰腺外科的发展带来巨大困扰。上世纪70年代开始,外科先辈对胰腺癌累及周围血管进行早期的探索,但结果却不尽如人意,在当时联合血管切除的胰腺癌根治术没有带来生存期的明显延长,相反却增加了患者额外的术后并发症及围手术期死亡率。进入新世纪以来,随着外科技术的发展,联合血管切除的胰腺癌手术围手术期风险逐渐降低,该课题又重新引起大家的兴趣。对于胰腺癌累及肠系膜上动脉、腹腔动脉干等动脉行联合动脉切除的胰十二指肠切除术,由于围手术期并发症发生率较高,改善预后作用非常有限,目前文献多持否定态度。而对于门静脉、肠系膜上静脉受累者的标准治疗方式仍存在争议,包括一些权威性的指南如美国国立综合癌症网络(National Comprehensive Cancer Network, NCCN)和国际胰腺外科研究小组(International Study Group Of Pancreatic Surgery, ISGPS)的指南对此的结论也并不一致。因此,对胰腺癌累及PV/SMV患者如何标准化处理仍是胰腺外科学界争论焦点和热点,且对该领域的探索尚处于初级阶段,有许多值得探索的问题存在,尤其是决定胰腺癌联合PV/SMV切除术预后的临床病理因素、血管切除重建的方式的优劣以及血管替代物的选择等。我中心近年来利用肝移植供体所提供的同种异体血管替代切除的受累PV/SMV,取得了较好的疗效和独特的经验,并借此研究对上述临床问题进行探索,以期对临床处理累及门静脉系统的胰腺癌提供针对中国人群特点的新建议和思路。当然,对于胰腺癌的研究,除了外科临床治疗,也要从基因调控的角度理解胰腺癌的发生发展,这样更有利于从本质上改变胰腺癌患者的预后。随着公开的的癌症多水平分子表达数据库的积累为整合和分析癌症大数据提供了新的机会。有研究报道微小核糖核酸(microRNA, miRNA)通过调控信使核糖核酸(messenger RNA, mRNA)参与胰腺癌的发病、癌细胞的凋亡和生长,发挥着抑癌或促癌作用。然而大多数研究着重于阐明miRNAs的调控功能,很少去研究miRNA自身如何受到其他分子调控。文献研究表明在恶性肿瘤中,长链非编码核糖核酸(long non-coding RNA, lncRNA)和转录因子(transcription factor, TF)可以对miRNA的异常表达产生重要的调控作用。因此我们通过生物信息学方法,利用现有的大数据库和生物信息学软件对胰腺癌的miRNA转录调控机制进行预测研究,以便更深入地认识胰腺癌的发病机制。方法：对我中心2009年6月至2013年5月收治的208例经病理确诊为胰腺癌并接受胰十二指肠切除术(pancreaticoduodenectomy, PD)或胰十二指肠联合PV/SMV切除重建术(pancreaticoduodenectomy with vascular resection, PDVR)的患者进行随访和临床资料的回顾性分析,其中PD组166例,PDVR组42例。首先对比PDVR组相对于PD组其围手术期并发症、死亡率以及中长期预后情况,明确PDVR术的安全性和有效性；再进一步对不同血管切除重建方式的PDVR术进行分类对比研究,其中直接缝合重建(suture reconstruction, SR)组28例,植入缝合重建(implant reconstruction, IR)组14例,探讨其临床特征及治疗效果,分析影响PDVR术预后的危险因素；同时,对于14例行同种异体血管植入的PDVR术患者资料进行深入的临床及病理特征分析。在胰腺癌的转录调控预测研究方面,首先通过整合胰腺癌和正常胰腺组织的基因芯片数据来筛选出差异表达的mRNA、miRNA和lncRNA。其次根据StarBas数据库收录的由紫外交联免疫沉淀结合高通量测序(crosslinking and immunoprecipitation followed by high-throughput sequencing, CLIP-Seq)技术产生的miRNA-mRNA相互作用数据,来构建miRNA-mRNA调控网络。再分别根据ChIPBase数据库收录的由染色质免疫共沉淀淀结合高通量测序(Chromatin immunoprecipitation followed by high-throughput sequencing, ChIP-Seq)技术产生的TF-miRNA相互作用数据和StarBas数据库收录的lncRNA-miRNA相互作用数据来预测构建TF-miRNA-mRNA和lncRNA-miRNA-mRNA转录调控网络。结果：本研究共入组胰腺癌患者208例,其中PD组患者166例,男性115例,女性51例,平均年龄60.5岁；PDVR组患者42例,男性26例,女性16例,平均年龄59.4岁。两组间围手术期并发症及死亡率比较无显著差异。该组患者总体1、2、3年生存率为78%、50%、12%,中位生存期为24.0±0.9月。PD组1、2、3年生存率为80%、52%、12%,中位生存期为26.0±1.0月；PDVR组1、2、3年生存率为70%、41%、16%,中位生存期为20.0±4.3月；两组间对比P=0.205。R0切除率PD组和PDVR组分别为78.3%和81.0%(P=0.708)。非R0切除、肿瘤大于2cm以及分化程度低是影响胰腺癌术后生存的独立危险因素。在接受PDVR术患者中,SR组和IR组围手术期并发症率分别为21.4%和42.9%(P=0.147)。SR组中位生存期为22.0±±4.0月,1、2、3年生存率为74%、45%、18%；IR组中位生存期14.0±3.0月,1、2年生存率为52%、40%；两组间对比P=0.432。血管内膜累及率SR组为46.4%,IR组为78.6%(P=0.047)。在各项临床、病理及血管指标中,血管内膜累及和非R0切除是影响PDVR术后生存的独立危险因素,而血管腔狭窄程度1/3是肿瘤累及血管内膜的独立危险因素。同种异体血管植入的围手术期血栓形成率为7.1%,中位生存期为14.0±3.0月,Y型同种异体血管的应用解决了部分门脉系统重建困难的难题。胰腺癌的转录调控预测研究结果显示总共4385个mRNAs,500个miRNAs和21个lncRNAs被识别为胰腺癌和癌旁组织差异表达的分子,其中18个mRNAs和54个miRNAs有较高的置信度。在miRNA-mRNA调控网络中,36个差异的miRNAs靶向1779个mRNAs,使之上调或下调。通过构建调控网络,预测了19个miRNAs (hsa-miR-137, hsa-miR-206, hsa-miR-429, hsa-miR-320d,hsa-miR-320c等)参与了IncRNA-miRNA-mRNA调控。此外,8个miRNAs (hsa-mir-137, hsa-mir-206, hsa-mir-429, hsa-mir-375, hsa-mir-326, hsa-mir-217, hsa-mir-301b and hsa-mir-184)被预测参与了TF-miRNA-mRNA调控。这些参与转录调控网络的miRNAs对应的靶基因和所在通路也得到了确认。结论：研究表明对于胰腺癌可能伴有门静脉系统累及的患者,术前的明确判断目前主要依据影像学资料,临床体征如腰背部疼痛等有一定的提示作用。对于累及门静脉系统可能性较大的患者,不应抱有悲观的情绪,因为经过外科努力行PDVR术仍能达到常规胰腺癌切除的根治率水平,且围手术期风险和中长期生存也和常规胰腺癌切除术相当。PDVR术目前在技术成熟的中心风险已逐步降低,采用局部切除、段切除直接吻合或植入血管等技术在围手术风险或预后方面无明显差异。所以对于胰腺癌累及门静脉系统的患者,如术前预计可能达到根治性切除的,应主张积极手术,可采用各种手段重建门脉系统血管。研究同时发现肿瘤累及血管内膜和R0切除是影响PDVR术后生存的独立相关因素,尤其是肿瘤累及血管内膜时,即便达到R0切除,预后也不理想,这点也是本研究的一个重要发现,对临床工作具有指导意义。而术前的血管成像检查提示血管腔狭窄程度大于1/3则是患者血管内膜受累的独立危险因素,其发生概率为其他患者的8.5倍,因此对于术前影像提示受累血管管腔明显狭窄的患者对其预后情况应有新的认识。此外,同种异体血管作为PDVR术中的门静脉替代物是本研究的特色和创新之一,其具有生物学、结构学方面的优势,避免了人工材料血管或自体血管移植带来的一些弊端,能解决较为复杂的门脉系统重建问题。目前的数据也表明该术式并未增加PDVR术的围手术期并发症和死亡率,中长期预后也与血管直接端端吻合术式相当,因此具有较强的理论研究价值和临床应用前景。当然对于胰腺癌患者来说,手术治疗是重要手段,发病机制研究和早期诊断更是改善预后的关键所在。我们利用生物信息学对胰腺癌的miRNA转录调控机制相关预测研究发现多个miRNA分子在胰腺癌的发生发展中起到承上启下的调控作用,并预测构建出多条lncRNA、TF通过调控miRNA进一步调节mRNA转录表达的调控通路,并将其靶基因定位于相关的成熟分子通路。而且,我们预测的部分结果在已报道的文献和我们自已的深入研究中被证实存在于胰腺癌的发病和发展进程之中,说明利用生物信息学工具进行大数据分析对胰腺癌或其他恶性肿瘤的转录调控机制预测具有准确性和实用性,为理解胰腺癌复杂的分子生物学机制提供了新的研究思路和方法,同时也发掘出一些潜在的转录调控通路和关键基因。
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【学位授予单位】：浙江大学
【学位级别】：博士
【学位授予年份】：2015
【分类号】：R735.9

【共引文献】