第三章 病理学诊断及其在肺癌个体化治疗中的作用
肿瘤治疗从同病标准化同治走向同病个体化异治,标志着肿瘤的治疗已经进入了个体化治疗的新时代。个体化治疗需要个体化诊断,这就对病理诊断提出了新的要求,同时对病理学科来讲更是一个发展机遇。
从肿瘤病理学诊断的发展过程,可以预测未来病理学诊断的发展趋势。19世纪中叶Virchow创立现代病理学,当时诊断主要依据病变的大体病理改变,部分结合组织学改变。20世纪初,肿瘤病理学诊断主要依据组织学改变。20世纪70年代,WHO第1版肿瘤组织病理学分类蓝皮书的依据为组织病理学改变。以后IHC方法应用于肿瘤的病理学诊断和鉴别诊断。21世纪初,WHO新版肿瘤病理学分类又有了标志性的进展:根据组织病理学、免疫组化(immunohistochemical,IHC)及分子遗传学改变来进行比较精确的肿瘤分类和分型。随着全基因组测序技术及其他分子生物学技术的应用,基于以分子改变为核心的肿瘤病理学诊断、分类及分型的诊断已经日益广泛地应用于临床。以前,诊断肺癌时我们要区分鳞癌、腺癌、神经内分泌肿瘤等组织学类型,腺癌还需细分为不同的亚类(型),现在还要加上分子分型,如此,才是一个真正意义上的个体化诊断,进而指导个体化的治疗及预测疾病的预后。
一、肺癌病理学分类
(一)传统的肺癌组织病理学分类
临床分期在肺癌治疗策略的制定、疗效的评价和预后的评估中起着重要的作用,而准确的临床分期依赖于传统的病理学指标,包括肿瘤大小、切缘状态、淋巴结状况、组织学分型、远处转移、肺内转移、纵隔、心包及胸膜侵犯情况等。因此,传统病理学指标是肺癌个体化诊疗和预后评估的重要依据。
传统上,肺癌按组织病理学改变主要分为SCLC和NSCLC,其中NSCLC占80%。1999年以及2004年WHO/国际肺癌研究协会(International Association for the Study of Lung Cancer,IASLC)公布的肺癌组织学分类之间并无太大变化[1]。2004年版WHO肺癌分类(表3-1)中主要有8个组织学类型,包括鳞癌、腺癌、大细胞癌、小细胞癌、腺鳞癌、肉瘤样癌、类癌、涎腺型肿瘤。其中类癌、小细胞癌和大细胞神经内分泌癌属于肺神经内分泌肿瘤(neuro-endocrine tumors,NET)。肺癌最常见的组织学类型是腺癌,约占所有肺癌的50%,而肺NET占所有原发性肺肿瘤的20%。
表3-1 2004年版WHO肺肿瘤组织学分类
(二)肺癌组织病理学分类新进展
随着肺癌分子病理学及靶向治疗研究的进展,2004年WHO分类已不能很好地反映肿瘤分子生物学、病理学和影像学的新进展,也不能满足临床诊疗和预测预后的需要,故新的分类方法应运而生。根据最近WHO对肺癌的分类,经典的将肺癌分为SCLC和NSCLC并未发生改变,但将NSCLC主要分为三种组织学亚型:腺癌(adenocarcinoma,ADC)、鳞状细胞癌(squamous cell carcinoma,SCC)和大细胞癌(large cell carcinoma,LCC)[2]。在过去的40余年间,ADC发病率呈迅速上升趋势,目前已成为肺癌中最常见的病理学类型,且其基础和临床研究已经发生了巨大变化,其不同的组织亚型在临床表现、影像学、病理学和遗传学上有很大差异,对其亚型的分类仍然需要有一个普遍接受的标准。2011年,IASLC、美国胸科协会(American Thoracic Society,ATS)和欧洲呼吸协会(European Respiratory Society,ERS)等国际肺癌研究机构为适应目前肺癌临床诊治的需求,由病理科、放射科、肿瘤内科、胸外科和分子生物学家在内的专家组共同讨论,提出了能够反映病理学、影像学、分子生物学等学科最新进展的肺腺癌综合诊断标准,统一了诊断分类和术语,制定并推荐小活检标本和细胞学标本的诊断规范,并于同年公布了肺腺癌的国际多学科分类[3]。该分类使临床医师可以根据影像-病理学方法预测肺腺癌的组织学亚型,提高了术前评估的准确性,有利于外科干预时机和手术方式的选择。该分类是2004年版WHO病理学分类后最具影响力的肺腺癌分类标准,将对肺腺癌诊疗产生重大影响。
在2015年的WCLC会议上,美国纪念斯隆凯特琳癌症中心的Travis介绍了第5版的肺部肿瘤分类标准。该分类由IASLC病理委员会达成共识,将病理和基因分型以及肿瘤分级整合并向全球推广,在第4版的基础上再次强调了充分利用小标本进行光镜和分子诊断,注重影像、病理、分子和预后的相关性,从而为病理诊断、临床实践、癌症注册、流行病学研究、临床试验和基础研究提供依据。与第4版相比,第5版分类主要的变化包括:①引入2011年三大学会公布的肺腺癌多学科分类标准;②鳞癌分为角化型、非角化型和基底样鳞癌;③将大细胞神经内分泌癌、典型类癌、非典型类癌和SCLC归为一类——神经内分泌型肿瘤,并严格限制缺乏IHC和形态学分化的大细胞肺癌的诊断。
本节将对比2004版WHO肺肿瘤组织学分类,对NSCLC分类的一些更改和进展进行扼要的阐述。
与2004年版肺癌分类比较,变化的组织病理学分类部分如下:
A.癌前病变
鳞状上皮不典型增生(squamous dysplasia,SD)和原位癌(carcinoma in situ,CIS)
非典型性腺瘤样增生(atypical adenomatous hyperplasia,AAH)
原位腺癌(adenocarcinoma in situ,AIS)(原分类中≤3cm的细支气管肺泡癌)
弥漫性特发性肺神经内分泌细胞增生(diffuse idiopathic pulmonary neuroendocrine cell hyperplasia,DIPNECH)
B.腺癌
微小浸润性腺癌(minimally invasive adenocarcinoma,MIA)
浸润性腺癌(invasive adenocarcinoma,IAC):
贴壁状生长为主型(原来的非黏液性细支气管肺泡癌,浸润成分≥5mm)
腺泡状为主型
乳头状为主型
微乳头状为主型
实体为主伴黏液分泌型
浸润性腺癌变异型(variation of invasive adenocarcinoma)
浸润性黏液腺癌(原来的黏液性细支气管肺泡癌)
胶样癌
胎儿性腺癌
肠型腺癌
以下详细介绍癌前病变、肺腺癌各亚型的病理诊断要点、临床病理实际工作中的问题及解决方案:
1.癌前病变
癌前病变目前尚未引起人们足够的重视,其研究基本处于盲区。若能早期发现癌前病变并及时干预,患者的获益及在减轻社会经济负担方面无疑是非常重要的,来自肺癌高发区的研究证实这也是可能实现的:从接触致癌因素到形成临床癌(鳞状细胞癌)约需30年[4];肺癌发病率和死亡率的模式与吸烟的时间模式一致,其间有20余年的潜伏期[5]。由此说明,肺癌是可以预防和早期诊断、早期治疗的疾病,问题是我们临床医师如何在这漫长的过程中发现肺癌?
迄今明确的肺癌癌前病变主要有三种:SD和CIS、AAH和CIS、DIPNECH,分别对应的是鳞癌癌前病变、腺癌癌前病变以及类癌癌前病变。迄今,对于SCLC的癌前病变仍不明确。2004年版国际肺癌分类对细支气管肺泡细胞癌(bronchioloalveolar carcinoma,BAC)类型的诊断制定了明确而严格的标准:全部的肿瘤成分均表现为沿肺泡壁结构生长(lepidic pattern),且无间质浸润、胸膜侵犯及脉管瘤栓。因此,BAC类型只有在手术切除的标本中才可得以诊断,并且从理论上讲,此种BAC处在CIS阶段,这也就不难解释BAC类型的肺癌患者5年甚至10年生存率可达到100%,提示BAC类型的肺癌有别于其他类型的肺腺癌。但在实际工作中,诊断的BAC包括了CIS、微小浸润癌及浸润性癌等多种腺癌类型,病理科医师也常常将BAC和以BAC为主的生长方式混为一谈,给临床诊治和深入研究造成很大混乱,也给癌症登记及流行病学研究带来困难。实际上,有关临床Ⅲ期或Ⅳ期BAC、肺内转移性BAC等说法也是错误的。因此,2011年IASLC等机构建议肺腺癌新分类中取消BAC亚型,将BAC根据肿瘤大小及间质浸润程度不同归入AIS(癌前病变)、MIA、浸润性腺癌及浸润性腺癌变异型等4种不同类型。
(1)SD和CIS:
1999年版WHO肺癌分类已经将鳞状上皮CIS归入癌前病变。因此,鳞状上皮癌前病变包括鳞状上皮非典型增生和CIS。但由于CIS中的异型细胞没有突破上皮基底膜,尚未发展到浸润和转移的程度,故严格意义上来讲并不属于癌。因此,对于CIS切忌按照真正意义上的癌进行过度治疗。近年来,为了与真正意义上的癌鉴别,WHO在许多器官组织学分类中已经废弃CIS的概念,而更改为高级别上皮内瘤变。高级别上皮内瘤变的概念已经在许多器官肿瘤诊断中被广泛应用。所以,在规范病理诊断术语中,轻度、中度以及重度不典型增生等癌前病变的概念未来是否会被淘汰而改称为低级别和高级别上皮内瘤变等相关名称,还有待大量循证医学研究的结果。
AAH是目前比较明确的肺腺癌癌前病变。在肺癌外科切除标本中,AAH占到2.4%~5.7%,5%~23%的腺癌旁可见到AAH,7%的肺腺癌可出现多个AAH病灶(图3-1)。临床病理研究发现,合并肺癌的AAH常发生于肺癌病灶周围,其原因可能是肿瘤周围的肺组织被高度增生的肿瘤细胞激活。因此,合并多发性AAH的肺癌患者发生同时或异时性多原发肺癌的风险较大。这些AAH病灶往往边界不清,直径通常<0.5cm,少数情况下直径可以超过0.5cm,偶尔,也有可能达到1.0cm。组织病理学表现为肺泡结构完整,肺泡上皮细胞增生呈一致的立方形或矮柱状,细胞轻中度不典型,呈“图钉”样,可有核内包涵体,细胞间有裂隙,核仁缺乏或模糊。可能AAH和AIS为一个连续的过程,有时仅凭细胞形态难以区分,从细胞形态到组织结构有时也难以与既往所谓的BAC鉴别,并可出现与BAC成分的过渡移行状态[1,6,7]。AAH不分高级别和低级别。AAH和肺腺癌存在一些相似的分子生物学改变,包括FHIT、K-RAS突变及其核苷酸多态性、EGFR突变、杂合性丢失、生存素及cyclin D过表达和Wnt信号通路表观遗传学改变等,其中最明显的改变为p53蛋白聚集[8,9]。生存素(在AAH向腺癌演进的过程中,生存素的过表达率从9%逐渐升高到89%)、FHIT(90%的AAH中存在FHIT高表达,而腺癌中仅6%呈高表达)和端粒酶(在AAH中端粒酶逆转录酶的表达比例仅27.3%,而在腺癌中达97.5%)在AAH可能在AAH向腺癌的转化中发挥了重要的促进作用。临床病理研究发现,随着影像学技术的进步,体积较小的AAH病变逐渐被发现,影像以“磨玻璃影(ground glass opacity,GGO)”改变为特点。不同类型、不同阶段的GGO可合并存在于同一患者的肺组织,提示AAH进展为肺腺癌是一个连续的过程,即肺腺癌的发生、发展是一个由AAH演进为AIS,再为MIA,最后形成侵袭性腺癌的过程。
图3-1 非典型性腺瘤样增生(HE染色,×200)
(3)AIS:
2011年,多学科肺腺癌组织学分类对肺腺癌癌前病变概念做了进一步延伸与调整,将病灶≤3cm,瘤细胞沿肺泡壁生长(呈贴壁样或鳞屑样生长),无乳头、微乳头或腺泡状结构,肺泡腔内无癌细胞聚集,并且缺乏间质、脉管及胸膜浸润的病变定义为AIS,分为黏液型和非黏液型(图3-2)。AIS以非黏液型多见。目前认为,将非黏液型AIS分成Ⅱ型肺泡细胞型和Clara细胞型并无临床意义,因此,新分类不再推荐使用。黏液型AIS极罕见,由高柱状细胞组成,胞质充满黏液,有时像杯状细胞,细胞核位于基底部,细胞核异型性不明显。AIS,特别是非黏液型AIS常见肺泡间隔增宽。该类病变无真正浸润的证据,故将其归为AIS。在HRCT上,AIS表现为pGGN或mGGN,生长非常缓慢,如果病灶增大或密度增高,提示其向浸润性腺癌发展;黏液型AIS通常表现为实性或大部分实性病变。该类病变手术完全切除后5年DFS率为100%。
图3-2 原位腺癌(HE,×200)
(4)DIPNECH:
该病变逐渐被证明是一种少见的与肺典型类癌和非典型类癌有关的癌前改变。DIPNECH主要位于支气管壁内或周围,体积<0.5cm。主要表现为散在瘤样增生的细胞结节(神经内分泌小体)或岛状细胞团,细胞大小一致,核深染,核仁不明显,染色质细腻,核分裂象罕见且无坏死。当该增生区域>0.5cm时即可诊断为类癌。作为最常见的肺NET,SCLC很可能直接发生于弥漫性神经内分泌上皮细胞,而不经过复杂的癌变病理过程,但这还需进一步研究。
2.ADC
(1)MIA:
作为肺腺癌混合型中最为常见的成分之一,BAC成分常常出现在癌灶的外围部分。多年来,国际肺癌病理分类并未明确界定其在混合型腺癌中的含量或比例及临床意义。越来越多的研究[10-12]显示肺腺癌BAC成分含量有一定的预后意义,故新分类中单独列出MIA。MIA定义为肿瘤最大径≤3cm。镜下形态主要为沿肺泡壁贴壁状(鳞屑状)生长为主的单发腺癌,伴有1个或多个最大直径≤5mm的浸润灶的小腺癌。如果存在多处间质浸润时以最大病灶的直径为准,而不能将多处浸润灶相加计算。诊断多发性病变的条件是这些病变被认为全部是原发癌而不是肺内转移灶。大部分为非黏液型,很少为黏液型。肿瘤不能出现淋巴管、血管或胸膜侵犯,也不能出现肿瘤性坏死,否则,直接诊断浸润性腺癌。MIA浸润成分的判断指标有:①出现贴壁生长以外的类型,如腺泡状、乳头状、微乳头状或实性生长;②癌细胞浸润肌纤维母细胞间质。MIA在影像学上表现不一致,通常表现为部分实性结节,即主要为磨玻璃成分的中央有一≤5mm的实性区域。此型预后好,MIS手术切除后5年生存率达到或接近100%,肺段或楔形切除与肺叶切除的局部复发率和生存率差异无统计学意义(P>0.05)。
(2)IAC:
这是一类异质性非常大的肺癌亚型,以往分类通常分为以下五种类型:腺泡型、乳头型、BAC、混合型,伴黏液产生的实性腺癌。AAH、AIS、MIA及IAC是一个多基因参与的连续的动态过程。在第5版(2015年)肺部肿瘤分类中,Travis介绍了经气道播散(STAT)的病理特点,并指出STAT应作为浸润性腺癌的一种类型。再进行局限性切除时,更需注意评估切缘是否存在STAT。实际上,80%以上的肺腺癌为前四种类型(至少两种以上)的混合型,而这种混合成分种类及含量多少在很大程度上影响了病理诊断的差异性,同时也增加了患者病理类型与治疗或预后判断对比的评价难度。IASLC/ATS/ERS多学科国际协作新分类提出取消2004年版WHO分类中“混合型腺癌”亚型,可改为组织学半定量方式,提示各亚型含量,以优势成分命名并提供各亚型所占百分比,若肿瘤内含有诸如乳头状癌等其他亚型成分≥5%,即需在病理报告中注明[3]。至于具体亚型仍保留原分类中的腺泡型(图3-3)、乳头型(图3-4)以及伴黏液产生的实性腺癌(图3-5)三个亚型,增加了贴壁状生长为主型(lepidic predominant,LP)腺癌(该型指非黏液型,最大径≤3cm,浸润范围>5mm,既往归入BAC的腺癌,现在也称为鳞屑状腺癌(图3-6)。CT表现为磨玻璃影者病理学上很可能就是鳞屑状腺癌及微乳头为主型腺癌(图3-7)。因此,新分类废除了混合型浸润性腺癌,将其细分为不同亚型。如果肿瘤形态类似MIA,但出现淋巴管或血管或胸膜的侵犯,或出现坏死时,即应诊断为LP型腺癌。因此,准确判断局部胸膜是否受累显得尤为重要。原来的BAC类型的腺癌沿肺泡壁达胸膜下时,病理医师常常认为累及脏层胸膜。其实大多数情况下胸膜没有真正受侵,国际肺癌组织建议行弹力纤维染色观察胸膜是否存在弹力纤维断裂来确定胸膜是否受累。另外,LP型腺癌中的附壁结构特指非黏液型成分。因此,以附壁结构为主的浸润性黏液性肺腺癌这个诊断术语是不正确的。正如第5版(2015年)肺部肿瘤分类中所描述的一样,微乳头型腺癌类型与临床关系比较密切,只要出现就预示着肿瘤有较强的侵袭性,更易发生脉管侵犯或转移,易发生早期转移。目前,所有研究[13-14]均表明以该亚型为主的早期肺癌预后不良,尤其对早期肺腺癌患者更有高危提示价值。第5版(2015年)肺部肿瘤分类认为实性腺癌预后较AIS和MIA差,该类患者可能更需要辅助治疗,期待相关的RCT研究结果。在肿瘤晚期由于受临床分期的影响,该结构不是独立的预后因素。乳头为主型和腺泡型腺癌往往伴有EGFR基因突变,接受TKIs治疗的可能性更大。
图3-3 腺泡为主型腺癌(HE,×200)
图3-4 乳头状腺癌(HE,×400)
图3-5 伴黏液分泌的实性腺癌(HE,×200)
图3-6 贴壁状生长为主型腺癌(HE,×200)
图3-7 微乳头状腺癌(HE,×400)
(3)浸润性腺癌变异型:
既往分类为:胶样癌、胎儿型腺癌、黏液性囊腺癌、透明细胞腺癌和印戒细胞癌。新分类分为四个变异型:浸润性黏液腺癌(图3-8)、胶样癌、胎儿型腺癌(高级别和低级别,图3-9)及肠型腺癌。新分类废除了黏液性囊腺癌,将其归入胶样癌,还废除了透明细胞腺癌和印戒细胞癌,增加了肠型腺癌及浸润性黏液腺癌。肠型腺癌指形态上类似肠道腺癌即高柱状、管状或筛状腺癌,且可以表达COX-2、CK20或MUC2蛋白中的一种,与肠癌肺转移难以鉴别,TTF-1、Napsin-A的阳性表达可以将二者区分。浸润性黏液腺癌的病理诊断标准为肿瘤最大径>3cm,或浸润范围>5mm的既往称为黏液型BAC类型。此新分类在病理形态与预后关系方面进一步细化,提出了和临床治疗、判断预后密切相关的亚型分类,与原分类相比显示出其具有较好的临床应用价值[15-16]。病理医师诊断时应严格掌握并按照国际标准进行分类以尽可能保证结果的一致性,但也确实存在一些目前尚难以解决的问题,如肿瘤间质纤维化不甚明显时,如何判断附壁结构有无浸润?因为还没有类似检测乳腺导管内癌或前列腺腺体基底膜是否完整的相关标志物来判断附壁结构的完整或受侵状态,诊断时只能依靠病理医师的经验或主观判断,势必会造成诊断亚型的分歧。另外,应用冰冻切片诊断时由于取材有限,如何恰当提示肿瘤类型?这种情况下可以借鉴小标本的处理原则,提示肿瘤主要表现为附壁型结构,需要石蜡标本充分取材观察后明确其亚型。CT表现为实性结节者病理学上很可能就是浸润性腺癌。
图3-8 浸润性黏液腺癌(HE,×400)
图3-9 胎儿型腺癌(HE,×200)
3.SCC
SCC病理学方面的问题主要集中在诊断和鉴别诊断。对于分化较好的SCC通常容易诊断,其关键是如何区分原发性和转移性鳞癌,例如喉部鳞癌或食管鳞癌的肺转移。在临床工作中,并未发现一个灵敏度较高的免疫组织化学指标可有效区分原发性鳞癌和转移性鳞癌。有研究显示,p53蛋白作为特定的转录因子,在SCC组织内呈弥漫性高表达,可能成为SCC诊断中有效的生物标志物。针对分化较差的肿瘤组织,一般很难直接诊断为SCC,需与其他一些肺癌病理亚型进行鉴别诊断,包括肺NET。某些SCLC的变异型已经被归入SCC的亚分类中,这种变异型以SCC角质或多或少的丢失和SCLC基质持续增生为主要特征,类似于NET和鳞状小细胞癌的复合类型。另外,约不到5%的类型为基底细胞癌,属于较为罕见的变异型,与我们十分常见的皮肤基底细胞癌惊人地相似,此类肿瘤细胞形态单一,呈器官样模式生长,具有强侵袭性,高分子量细胞角蛋白在基底细胞癌内过表达,有助于鉴别诊断。其他两类罕见鳞癌亚型是乳头型和透明细胞型,后者需与ADC或者继发于肺的肾透明细胞癌进行鉴别。
4.LCC
既往未分化或间变性大细胞癌现在被统一称为LCC,它主要包括了基底细胞癌、横纹肌样癌、透明细胞癌、淋巴上皮样癌和大细胞神经内分泌癌等罕见亚型。除此之外,其他未分化类型则被归为肉瘤样癌,包括多形性癌和巨细胞癌。对于镜下形态学上与LCC相似的癌组织,需要进一步行IHC检测以明确诊断。在LCC中,大细胞神经内分泌癌最为常见,它与SCC有许多相似性,治疗上与高度恶性神经内分泌肿瘤的治疗方法一样。LCC在镜下表现为无腺特征、无鳞状特征、无小细胞癌特征的低分化实体性、无特定结构的癌。必须注意的是,在诊断大细胞癌时,首先应排除鳞癌、腺癌以及小细胞癌。低分化鳞状细胞癌有灶性角化和(或)细胞间桥,实性腺癌癌细胞内可见黏液滴(≥5个/2HPF)。传统上,把LCC当作腺癌来治疗,但疗效及预后有较大差别。它们的镜下表现及IHC特点如下:
(1)大细胞神经内分泌癌:
呈器官样结构、巢状、小梁状、花瓣状或栅栏状排列。癌细胞体积大,胞质中等或丰富,核仁常见而显著,核分裂象计数超过11个/10HPF,平均75个/10HPF,常见大片状坏死。诊断大细胞神经内分泌癌至少要有一个神经内分泌标记阳性,如CgA、Syn、CD56及TTF-1等。
(2)基底样癌:
呈实性结节状或吻合小梁状侵袭性方式生长,周边细胞呈栅栏状排列,常见小囊及粉刺样坏死,1/3病例可见花瓣样结构。癌细胞体积相对较小,形态单一,立方形或短梭形,胞质少,无鳞状分化,核分裂指数高(15~50个/10HPF),核染色深度中等,染色质呈细颗粒状,有小核仁或无核仁。IHC检查神经内分泌标志物常呈阴性,少数病例(<10%)神经内分泌标志物呈弱阳性(<20%肿瘤细胞),CK标志物同NSCLC,CK1、5、10及14阳性,TTF-1阴性。
(3)淋巴上皮瘤样癌:
镜下癌细胞呈合胞样生长,核大、泡状,核仁明显并有显著的嗜伊红性。此病理类型癌IHC上皮性标记阳性,有显著的炎细胞浸润:肿瘤边缘可见显著的淋巴细胞弥漫性或片状浸润,可混杂浆细胞、组织细胞,偶见中性粒细胞或嗜酸性粒细胞浸润,极少数肿瘤内可见淀粉样物沉积。
(4)透明细胞癌:
呈多边形,因内部含糖原而胞质透明或呈泡沫样。肺原发性透明细胞癌需与肾、甲状腺及唾液腺等其他器官来源的转移性透明细胞癌鉴别。
(5)横纹肌样癌:
超过10%的癌细胞胞质内含嗜伊红小球,该小球表达vimentin和CK。
综上所述,国际肺癌研究协会肺腺癌新的组织学分类在预测肺腺癌预后及指导治疗方面提供了更加详细准确的病理信息。建议废除BAC类型,拓展了腺癌癌前病变的范畴,增加了AIS、MIA、LP亚型及肠型腺癌变异型;对于具有多种腺癌形态的病理学诊断,建议不再使用混合型腺癌类型,而代之以优势亚型为主并注明各成分含量的病理诊断报告模式;为满足晚期肺癌患者靶向治疗或个体化治疗的需求,建议在活检标本中尽可能区分腺癌、鳞状细胞癌亚型,必要时需进行免疫表型检测,尽量不使用非特指性NSCLC(NSCLC-NOS)的诊断名词。腺癌以外其他类型或亚型肺癌则仍保留2004年WHO肺肿瘤分类原则,变动不大。
二、病理学类型在NSCLC个体化治疗中的指导作用
临床研究表明,病理学类型在肺癌治疗方案的选择中发挥着重要作用。对于SCLC,除Ⅰ期外,其余患者均以化疗或化疗联合放疗为主要治疗模式。对于NSCLC,除部分Ⅲa、Ⅲb和Ⅳ期外,其余患者的治疗模式均是以手术切除为主的综合治疗。
众所周知,在我国非选择性NSCLC中,EGFR突变率约为30%左右,其中腺癌EGFR突变率约为50%左右,不吸烟腺癌可高达60%~70%,而鳞癌中EGFR突变率约为2.5%~10%;ALK基因融合在NSCLC中阳性率约为5%~7%,而在EGFR、K-RAS基因无突变的NSCLC患者中ALK基因融合的阳性率约为25%左右。在我国,EGFR和K-RAS均为野生型、不吸烟的年轻腺癌患者中ALK基因融合的阳性率可高达40%左右[17]。因此,随着更多驱动基因的不断发现,分子靶向药物在NSCLC,尤其在腺癌的治疗中发挥着越来越重要的作用。
尽管靶向药物在一定程度上改变了NSCLC的治疗模式,但由于相关基因的突变检测率低、靶向药物价格昂贵等因素,目前,晚期NSCLC的治疗仍以化疗为主。20世纪90年代出现了6种高效低毒新抗癌药物应用于NSCLC的治疗,分别是紫杉醇(P)、多西他赛(D)、吉西他滨(G)、长春瑞滨(N)、伊立替康(CPT-11)及拓扑替康(TPT)。这些新药含铂双药方案已成为NSCLC或SCLC化疗的一线标准方案。自20世纪90年代中期确立其临床地位以来,至今仍是NSCLC一线治疗的标准方案。然而,经过多年的发展,含铂双药化疗方案的疗效已达平台期。进入21世纪,随着基因组学和蛋白质组学的发展,与化疗疗效相关的新驱动基因的发现使癌症的治疗模式由粗放型治疗向个体化治疗的转变逐渐成为现实,同时结合临床,应用分子病理分型,筛选更合适的化疗方案,有望提高临床化疗效果,最大限度地降低化疗不良反应,尽可能延长患者生存期。
(一)ADC
不同组织学类型对肺癌化疗方案的选择有一定的指导意义。Georgoulias等[18]在一项多中心随机研究中发现病理类型对顺铂/多西他赛及吉西他滨/多西他赛疗的效有一定预测作用。441例Ⅲb~Ⅳ期NSCLC患者随机分成多西他赛/顺铂组(DP)与多西他赛/吉西他滨组(DG)。结果显示,两组总RR、TTP及中位MST相当。然而,根据不同组织学类型分析发现,对于腺癌,DG组ORR明显高于DP组(43.2% vs.23.2%,P=0.011),DP组的非腺癌亚组ORR高于DG组(40.4% vs.27.6%,P=0.028)。提示DG方案对腺癌患者疗效较好,而DP方案对非腺癌患者疗更优,但两组PFS与OS无显著性差异。
JMDB是第一个以NSCLC亚型适应证写入NCCN指南的循证医学研究。其结果显示,培美曲塞对腺癌患者的疗效优于鳞癌,顺铂/吉西他滨治疗鳞癌疗效优于顺铂/培美曲塞。由于这项临床试验样本量大,而且亚组分析为事先设定,因此,欧洲肿瘤学会提出肺癌的组织学分型可作为选择不同化疗方案的标准。由此,人们开始进一步探索组织学分型对治疗策略的影响。
JMDB(一线)、JMEN(维持)、PARAMOUNT(维持)和JMEI(二线)(详见第六章 肺癌的个体化化疗及和第九章 肺癌的维持治疗)的研究结果表明组织学类型与化疗疗效密切相关,从而开启了基于组织学类型的肿瘤个体化化疗的大门;培美曲塞成为第一个证明组织学类型与化疗疗效相关的药物;培美曲塞联合铂类成为非鳞NSCLC新的一线治疗的标准方案;培美曲塞单药成为非鳞NSCLC维持治疗的优先选择。
在2014年ASCO会议上,美国非鳞NSCLC治疗现状真实世界调查数据出炉(Abstract:e17652)[19]。共有17 133例患者被纳入研究,平均年龄75岁,其中56%的患者接受放疗,45%的患者接受化疗,19%的患者接受手术,1%的患者接受生物治疗。约72%的患者接受了≥1种肿瘤相关治疗。迄今,在进行一线系统治疗的7026例患者中,卡铂联合紫杉醇的使用率最高,为46%,这与现行NCCN指南推荐相吻合。在这些患者中,48%的患者进行了二线治疗,24%的患者进行了三线治疗。吉西他滨单药治疗是最常见的二线(16%)及三线(16%)治疗方案;多西他赛单药是使用率位居其次的二线治疗方案。
随着研究的深入开展,组织学类型与NSCLC治疗安全性的关系也逐渐引起了人们的重视。在一项化疗±贝伐单抗随机Ⅱ期临床研究[20]中,贝伐单抗治疗组患者中有6例发生咯血,其中4例为致命性的,有9例患者死于治疗相关毒性,主要原因为大咯血及肝衰竭等。该研究中观察到贝伐单抗引起的致命性出血和肺鳞癌似有一定的相关性。因此,在后期的研究中入组时将鳞癌患者排除在外。ECOG4599[21]和BEYOND[22]研究结果均显示,在西方人群和中国人群中贝伐单抗联合化疗(紫杉醇/卡铂)首次使晚期非鳞NSCLC的OS超过了1年(分别为12.3个月和24.3个月)。以上研究表明,对晚期NSCLC患者区分组织学类型非常重要。
(二)SCC
由于肺鳞癌和非鳞癌在发病机制、临床表现、对三代化疗药物及分子靶向药物的反应方面都有明显的区别,故目前的肺癌治疗指南和临床研究均已将晚期转移性NSCLC分为鳞癌和非鳞癌两大类,也就是说,肺鳞癌可能是一种独立的疾病。与肺腺癌相比,肺鳞癌尚无明确的靶向治疗药物,大多数患者经历了一线、二线治疗后面临无药可用的尴尬状态。令人欣慰的是,近年来一些临床试验的结果逐渐使人们看到了肺鳞癌治疗的希望。
美国北卡大学Socinski等[23]报告了一项对比紫杉醇联合卡铂(PC)和白蛋白结合紫杉醇(nab-P)联合卡铂(C)一线治疗晚期NSCLC的Ⅲ期随机临床研究。该研究共入组了1052例初治的、ECOG评分0~1分的Ⅲb或Ⅳ期NSCLC患者,随机接受卡铂(AUC=6,每3周1次)联合nab-P(100mg/m2,每周1次,无须预处理,521例)或P(200mg/m2,每3周1次,需预处理,531例),主要终点为ORR。结果显示,nab-PC组方案给予的紫杉醇剂量强度高于PC组方案[82mg/(m2·周)vs.5mg/(m2·周)],nab-PC组的ORR显著高于PC组,ORR提高了32%(33%vs.25%,P=0.005)。进一步亚组分析表明,对于鳞癌患者,nab-PC组(228例)的ORR较PC组(221例)提高了71%(4l% vs.24%,P<0.001)。然而,对于非鳞癌患者,nab-PC组与PC组疗效相似(ORR:26% vs.25%)。不良反应方面,nab-PC组仅增加了贫血及血小板减少等血液学毒性,而中性粒细胞减少、感觉神经受损、肌痛等方面的发生率明显较低,显示出nab-PC有较好的安全性和耐受性。研究认为,nab-PC方案在鳞癌患者中疗效更好,可能与其CAV1异常过表达从而导致nab-PC通过gp60-CAVl通路高浓度聚集于肿瘤内有关,故nab-P具有靶向化疗的作用。
奈达铂是一种疗效较好、毒副作用较少的第二代铂类抗癌药。一项荟萃分析[24]纳入了四项临床研究,比较了奈达铂联合伊立替康治疗SCC和非SCC的临床效果,结果显示,上述方案治疗SCC具有更好的疗效(1年生存率:63.0% vs.39.4%,P=0.023)。
替吉奥是一种口服氟尿嘧啶衍生物,已广泛应用于胃肠道等肿瘤的治疗。LETS研究[25]结果显示,肺鳞癌患者中卡铂/替吉奥治疗组中位OS显著长于PC组,提示替吉奥可用于晚期NSCLC一线治疗,与非鳞NSCLC患者相比,鳞癌患者获益更大。
FLEX研究[26]比较了顺铂/长春瑞滨联合西妥昔单抗组与顺铂/长春瑞滨化疗组一线治疗NSCLC患者的疗效。结果显示,对于EGFR表达阳性的初治NSCLC患者,顺铂/长春瑞滨联合西妥昔单抗组的OS优于顺铂/长春瑞滨化疗组。亚组分析显示,肺鳞癌组EGFR高表达患者数明显高于低表达患者数,其中EGFR高表达者OS显著优于肺腺癌及其他病理类型的肺癌患者。
2014年ASCO会议上报道的SQUIRE研究[27]则比较了吉西他滨/顺铂联合necitumumab(Gem/Cis联合Neci)与单纯吉西他滨/顺铂(Gem/Cis)一线治疗Ⅳ期肺鳞癌的疗效。结果发现,Gem/Cis联合Neci和Gem/Cis组的中位OS分别为11.5和9.9个月(P=0.012)。尽管差异有统计学意义,但是绝对获益有限,两组的ORR没有差别,但两组DCR差别具有统计学意义。SQUIRE研究是迄今规模最大的一项关于转移性肺鳞癌一线治疗的随机对照Ⅲ期临床研究,该研究达到了主要终点,联合组安全性也可接受,OS显著改善。
基于严格设计的多中心随机对照临床研究,靶向于VEGFR-2的单抗雷莫芦(ramucirumab)联合多西他赛于2014年被批准应用于晚期NSCLC的二线治疗(详见第八章 肺癌的分子靶向治疗);抗PD-1单抗nivolumab于2015年被批准用于晚期肺鳞癌的二线治疗(详见第十章 肺癌的个体化生物治疗)。
总之,在肺癌的治疗中,首先应明确组织学类型。对于SCLC,绝大多数患者均以化疗或化疗联合放疗为主要治疗模式。对于大部分肺鳞癌患者,以吉西他滨/铂类为代表的化疗方案目前仍是标准一线治疗。对于非鳞NSCLC,则不应仅仅满足于组织学类型,更需进一步明确分子分型。对于有驱动基因改变的非鳞NSCLC,相应靶向药物应作为标准一线治疗方案;而对于无驱动基因改变的非鳞NSCLC,第三代细胞毒药物联合铂类的双药化疗目前仍是标准一线治疗方案,而培美曲塞联合铂类药物或贝伐单抗联合紫杉醇/卡铂应该作为此类患者一线治疗的较好选择。
三、肺癌病理学诊断中的常见问题
(一)小活检标本在肺癌病理学诊断中的应用
约70%的肺癌患者在病理诊断时已属晚期,只能通过支气管镜下活检、经CT引导下肺穿刺活检等方式获得小活检标本。所以,小活检标本的正确获取和病理解读对治疗决策的制定显得非常重要。虽然小活检标本与外科切除标本的组织学亚型和免疫表型的一致性普遍来说是好的,但对材料有限的小活检标本和免疫表型模糊的病例进行亚型分类时应该谨慎。为了更好地利用小活检标本,建议如下:
1.在临床上,经支气管镜及CT引导下穿刺活检获得小标本时,组织挤压和细胞变形的问题常常给病理诊断带来困难。除了加强操作者的操作能力培训以便尽可能的钳夹较大的组织标本外,也有文献报道可先用0.9%氯化钠注射液将钳取的变形、挤压的肺组织浸泡15分钟,然后放入10%福尔马林液中固定。该方法能明显改善组织挤压及细胞变形的问题。
2.由于肺癌组织学具有明显的异质性,小活检标本不能反映整个肿瘤的组织学亚型,也难以判断是否存在浸润。因此,肺小活检标本的病理诊断主要明确有无肿瘤及肿瘤类型;原位腺癌、微小浸润性腺癌和大细胞癌不能在小活检标本、术中冰冻病理诊断中完成,需手术切除标本肿瘤全部或充分取材后方可诊断[28]。
3.大多数NSCLC可单独依据形态学做出腺癌或鳞状细胞癌的诊断,但由于在小活检标本中,腺鳞癌和实性腺癌都很像鳞癌,易将其他类型肺癌误诊为鳞癌(误诊率34%),大细胞癌常常被误诊为鳞癌或腺癌。同时,约10%~30%的NSCLC分化差,小活检标本难以进一步分型,通常诊断为非特指的NSCLC(non-small cell lung cancer-not otherwise specified,NSCLCNOS),这是应该尽量避免的。IHC对进一步鉴别腺癌和鳞癌表型分化发挥至关重要的作用。基于小标本组织的有限性和后续分子检测的需要,腺癌和鳞癌鉴别指标规范化应用推荐使用TTF1、Napsin(腺癌)和p63、p40、CK5/6(鳞状细胞癌)等5个标志物,以尽可能节省标本组织。经过鉴别诊断后,NSCLC-NOS可控制在5%以下。对于形态上具有内分泌分化特征者建议进行相关标志物的检测,常规推荐使用CD56、Syn、CgA、Ki-67及TTF-1等,至少有一种神经内分泌标志物阳性,且阳性细胞数>10%即可诊断神经内分泌肿瘤。对于实体为主型腺癌,细胞内黏液物质的鉴别宜进行黏液卡红染色、AB-PAS特殊染色;经黏液染色证实黏液分泌缺乏的NSCLC,还要常规进行IHC检测以除外腺癌或鳞癌表型分化特征,从而确诊大细胞癌;可疑累及胸膜时应进行弹力纤维特殊染色[28]。
4.小活检标本除用于常规病理诊断外,还应尽可能多地留存一些标本用于基因突变、扩增和染色体易位等分子检测,从而预测某些靶向药物治疗的疗效。但若标本量极少时,只要明确是癌变组织,则强烈建议限制IHC检查在小组织标本中的应用,从而为分子检测保留关键的肿瘤组织,以指导靶向治疗,特别是病变处于晚期的患者(2014版NCCN指南)。一个鳞癌标志(如p63)和一个腺癌标志(如TTF-1)的有限组合对于鉴别多数病理诊断问题应该是充足的[29]。但实际工作中可以采取分批次较少的选择抗体检测,即先选择最特异的一线抗体,诸如TTF1、p63,如果依据此能够得出肯定的结论,那就既节约了标本(用于分子检测),又节省了就诊费用并能快速得出明确的病理诊断。但实际工作中,经常会有抗体特异性不理想,致使仅选择一线抗体不能明确诊断,故又选用二线抗体、甚至三线抗体,如此便会造成拖延诊断报告的时间,引起临床医师及患者不满。鉴于此,病理医师往往会一次性选择多线抗体以求最短时间内交出一份具有明确组织病理学类型的肺癌诊断报告,但这样可能会造成部分病例检测指标多余及费用的浪费,同时会浪费有限的标本以致无法完成后续的分子检测,目前这些矛盾仍是临床和病理之间难以调和的矛盾,若要解决这些矛盾,还需要临床医师与病理医师更好的沟通与交流,形成最合适及最佳的肺癌规范化诊断模式。如果标本量太少,建议若为进一步检测,应该考虑重新活检。
5.现在分子生物学的发展使得福尔马林固定、石蜡包埋组织也可以用于大多数分子分析,但是如果条件许可,还是建议使用新鲜组织进行分子病理检测。为使分子病理检测的结果更可靠,石蜡包埋的组织要求取材后应在30分钟之内尽快用10%中性福尔马林固定,固定得越早越好,时间一般在1~2小时之内,时间过长或过短均可影响检测的结果,固定液的量应该是标本体积的10倍。
(二)细胞病理学检测在肺癌病理诊断中的重要作用
对于组织活检难度较大及无法获得组织标本的肺癌病例来说,细胞病理学不失为一种有效、便捷、安全的检测手段。原发灶可通过病灶部位的针吸细胞学检查,胸腔内淋巴结病变的性质通过经支气管壁针吸活检(TBNA),远处淋巴结转移借助淋巴结细针穿刺针吸细胞学,浆膜腔转移病灶通过浆膜腔穿刺引流等方式获得细胞学标本进行细胞病理学检测。细胞病理学有传统的涂片法及现今应用较广的液基细胞学检测。液基细胞学检测分为膜式和离心沉淀式两种检测方法,在肺癌诊断中离心沉淀式液基细胞学检测系统(liquid-based cytologic test,LCT)因其以下的优越性逐渐凸显出优势:①标本离心沉淀后,去除了血液和黏液的干扰,涂片背景干净;②整个制片过程均在液体环境中完成,细胞分布均匀、细胞形态保存好,细胞核结构清楚,核仁、染色质等细微结构清晰可见,使异常细胞无处“藏身”,大大提高了阳性检出率;③LCT为电脑芯片控制的程序化制片并自动化染色,1张细胞学涂片能最大限度地保留所采集标本中细胞的所有信息,并能自动消除非上皮细胞成分对诊断的影响,提高了工作效率;④涂片质量高,可以使满意和基本满意的涂片接近百分之百[30,31];⑤应用LCT技术还可将残余细胞制备成白片用于细胞免疫化学或FISH等分子病理检测。目前,液基细胞病理学在多数地市级医院已逐渐取代了传统的涂片法。
如今,病理技术的发展实现了细胞与组织病理之间的转化,病理工作人员可以通过反复离心、沉淀,将富余的细胞学标本制备成细胞块,细胞块实际上是一种由细胞组成的细胞团块,从制作工艺及作用上几乎完全等同于组织标本,故组织标本能完成的各项检查,包括特殊染色、IHC、分子病理检测等均可以通过细胞块实现,而这些检测仅通过细胞学标本往往难以实现,一些甚至不可能实现,但这些检测又很重要,在相当一部分病例的确诊中是必不可少的。因此,细胞块技术的发展极大地提高了细胞学病理诊断的精准性,为相当一部分患者提供了一种更安全、便捷的病理诊断方法。由于细胞病理学检测手段创伤小、安全、有效,相信随着检测技术的不断进步,未来有可能取代组织病理学检测。
(三)IHC在肺癌病理诊断中的价值
由于支气管镜活检标本较小加之肺癌异质性较大,所以,单靠形态学分型,其准确性和可靠性较差,容易造成SCLC与NSCLC的鉴别困难,尤其对无法明确分化方向的低分化病例。联合检测多种蛋白表达能够准确鉴别SCLC和NSCLC,IHC方法在两大类型肺癌的病理鉴别诊断中具有重要的应用价值,对减少临床误诊率及提高患者生存率具有重要意义。
IHC应该用于区分肺原发腺癌与以下肿瘤:鳞状细胞癌、大细胞癌、转移癌和恶性胸膜间皮瘤并确定是否具有神经内分泌分化[32-34]。
1.原发性腺癌
(1)TTF-1:是Nkx-2基因家族中一个包含同源结构域的核转录蛋白,表达在肺和甲状腺的胚胎和成熟上皮细胞。TTF-1免疫反应性见于原发肺腺癌中的绝大多数(70%~100%)非黏液性腺癌亚型[35]。肺转移性腺癌除转移性甲状腺癌外TTF-1通常呈阴性。转移性甲状腺癌中甲状腺球蛋白是阳性的。
(2)NapsinA:是正常肺泡壁Ⅱ型细胞和近端及远端肾小管表达的一种天冬氨酸蛋白酶。>80%的肺腺癌表达,与TTF-1联合检测价值更大。
(3)以前分类为NSCLC及NSCLC-NOS的患者,推荐应用一个合适的IHC染色组合以排除肺转移癌[36]。可用TTF-1和p63(或p40代替)的组合来确诊小活检标本是腺癌还是鳞癌[29]。
2.神经内分泌肿瘤
CD56、嗜铬粒蛋白A(CGA)和突触囊泡蛋白等被应用于确定神经内分泌肿瘤。
3.恶性间皮细胞瘤与肺腺癌的鉴别
(1)应用一组标志物区别肺腺癌与恶性胸膜间皮瘤(上皮型),通常包括两个在间皮瘤中呈阳性的指标(同时要求在腺癌中呈阴性)和两个在腺癌中呈阳性的指标(同时要求在间皮瘤中呈阴性)[34]。
(2)在恶性间皮细胞瘤中相对敏感性和特异性均较好的标志物包括:WT-1、calretinin、D2-40、HMBE-1和cytokeratin5/6(肺腺癌中呈阴性)[37,38]。
(3)肺腺癌中的抗体免疫反应性包括:CEA、B72.3、Ber-EP4、MOC31、CD15和TTF-1(间皮瘤中呈阴性)[29,34]。
(4)最佳组合可选取calretinin和CK5/6(或WT1)作为阳性标记物,CEA和MOC-31(或B72.3、Ber-EP4或BG-8)作为阴性标记物。
综上所述,标志神经内分泌分化的抗体CD56、syn、CGA能够区别SCLC和NSCLC;CK5/6、p63、CK14及TTF-1能够区别低分化SCC和低分化ADC,也可以用于与SCLC的鉴别;联合检测CK7、Napsin A和TTF-1,能更好地将低分化ADC从低分化SCC及SCLC中区分出来。
四、小结
病理诊断应该是基于治疗和预后的病理诊断。循证医学要求肺癌化疗、放疗、手术治疗前必须获得准确的病理学诊断乃至分子分型诊断,没有准确的病理诊断,肺癌的治疗就无从开始。随着肺癌病理学、影像学和分子生物学研究的不断深入,肺癌病理学诊断从形态病理学向分子病理学快速发展,使得肺癌的病理学诊断更为精准,分子分型亦日益成为肺癌诊断的必要组成部分。分子病理学与形态病理学不但相辅相成,而且能在形态病理学的基础上进一步预测肿瘤的生物学行为及指导肿瘤的个体化治疗。
分子分型诊断是肺癌个体化治疗的关键所在,其在一定程度上弥补了肺癌形态病理学的不足。对传统HE染色不能分型的肺癌标本应进行IHC染色,必要时还需应用原位杂交和基因测序等多种手段,确定标本中是否存在特定的基因表达异常或突变,从而对肺癌的疗效及预后进行预测,并据此进行个体化治疗。例如,EGFR突变和EML4-ALK基因融合是迄今TKIs最强的疗效预测因子,对NSCLC标本还应常规进行EGFR突变和EML4-ALK融合基因检测。目前所掌握的肺癌分子标志物还很有限,如何做到病理诊断中的标准化和规范化是目前分子病理学面临的重大挑战。相信随着肺癌基因组学、分子生物学及系统生物学研究的日益深入,分子病理学亦将得到长足的发展,并将对肺癌的精准诊断及个体化治疗产生更为巨大的影响。
(杨拴盈 张冠军 明宗娟 张涛 赵新汉)
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