直腸癌占結直腸癌的35%，90%的直腸癌為腺癌，鱗狀細胞癌占0.3%。由於直腸鱗狀細胞癌的罕見性，對其發病機制、分子特徵和治療管理了解較少。目前，直腸鱗狀細胞癌的治療往往與肛門鱗狀細胞癌類似，採用根治性放化療，局部復發的患者不用手術治療。本研究對10例直腸鱗狀細胞癌樣本進行了全面的分子特徵分析（突變、拷貝數變異和HPV），並將其與肛門鱗狀細胞癌和直腸腺癌進行了比較。直腸鱗狀細胞癌HPV陽性率100%，突變譜（PIK3CA、PTEN、TP53、ATM、BCL6、SOX2）和拷貝數變異譜（3p、10p、10q、16q缺失和1q、3q、5p、8q、20p擴增）與肛門鱗狀細胞癌類似。PI3K/Akt/mTOR通路基因變異發生率最高，與肛門鱗狀細胞癌類似。直腸腺癌中最常見的基因擴增或缺失（FLT3、CDX2、GNAS、BCL2、SMAD4、MALT1）未見於直腸鱗狀細胞癌。本研究首次對直腸鱗狀細胞癌進行了全面的分子特徵分析，證實了該罕見腫瘤的存在，以及其與肛門鱗狀細胞癌分子特徵的相似性。這種分子特徵的相似性證實了基於組織學而非部位的治療是合理的，提示直腸鱗狀細胞癌的治療應類似於肛門鱗狀細胞癌，而非直腸腺癌。
研究背景
直腸癌（RC）約占結直腸癌（CRC）的35%，在歐洲，每年有125000例新發病例。其治療與顯著的致病率和死亡率相關。超過90%的直腸腫瘤為腺癌（ADC），直腸鱗狀細胞癌（rSCC）非常罕見，占所有RC的0.2%-0.4%。結腸SCC更罕見。儘管人乳頭瘤病毒（HPV）在肛門SCC（aSCC）發生中的作用已得到較多描述，但HPV與結直腸SCC的相關性仍存在爭議，尚未得到證實。另一方面，Coghill等人的大型回顧性研究顯示，晚期免疫抑制患者罹患rSCC的風險較高。在預後方面，分期匹配時，rSCC的預後似乎比直腸腺癌（rADC）差。Dyson等人表明，rSCC的預後不如結腸SCC。與生存較優相關的預後因素包括：早期、年輕、女性、非裔/美國人種族和使用放療（RT）。
鑒於rSCC的罕見性，一些作者質疑其存在。原發性rSCC的診斷需要滿足4個（William）標準：（1）腫瘤與肛門鱗狀上皮或生殖道之間沒有連續性；（2）其他原發部位沒有SCC；（3）炎症性腸病患者無鱗狀內襯瘺；（4）組織學證實。
免疫組化顯示，與aSCC不同，rSCC和rADC表達細胞角蛋白CAM5.2，提示這兩種直腸癌亞型具有共同的起源細胞。rSCC和aSCC常表達P63，rADC常表達CK20。與ADC相比，rSCC和aSCC似乎更常表達34bE12。
關於rSCC分期應採用哪種TNM分期（AJCC-肛門或AJCC-直腸），尚無明確共識。一項納入2881例rSCC患者的大型研究得出結論，與AJCC直腸相比，AJCC肛門分期系統具有更好的預後分層能力，因此應作為預測患者生存的首選。
rADC採用放療（RT）聯合5-氟尿嘧啶（5-FU）化療後手術治療，而aSCC則採用根治性放療同步絲裂黴素C（MMC）和5-FU化療，局部復發的患者不用手術治療。對於rSCC，沒有明確的推薦。過去，基於回顧性和觀察性研究，手術是標準治療。最近，一些小型病例系列研究提示，根治性同步放化療（CRT）可導致較高的部分或完全病理緩解率以及器官保留率。本研究旨在闡明HPV在rSCC中的作用，並比較rSCC、aSCC和rADC分子譜。
研究結果
患者特徵
本研究納入了10例rSCC患者。患者信息見表1。
表1. 患者信息
分子檢測
HPV檢測
所有患者（10/10）高危HPV16陽性，其中1例同時高危HPV18陽性。
NGS檢測
每個樣本檢出0到13個突變。PIK3CA和PTEN基因致病性變異發生率最高（圖1）。腫瘤突變負荷（每兆鹼基的非同義突變數量）通常較低且具有異質性（範圍：0-9 mut/Mb）。
圖1. 10例rSCC患者體細胞突變頻率和致病性
Oncoscan檢測
圖2展示了10例患者體細胞拷貝數變異（CNV）檢測結果。在rSCC中，染色體3p、10p、10q和16q最常發生缺失，10q23區域包含PTEN基因（已發現雜合和純合缺失）。染色體1q、3q、5p、8q和20p 最常發生擴增，3q26和3q27區域包含PIK3CA、SOX2、BCL6基因。
圖2. 10例rSCC患者體細胞CNV譜
圖3展示了Oncoscan檢測顯示的擴增或缺失頻率最高的基因。擴增頻率最高的基因是PIK3CA（8/10）、SOX2（9/10）、BCL6（9/10）、TERT（6/10）和BCL2L1（7/10）。缺失頻率最高的基因是ATM（7/10）、PTEN（3/10）、RSF1（6/10）和RAF1（5/10）。
圖3. 10例rSCC患者變異頻率前50高的基因
突變和CNV——通路分析
綜合分析體細胞突變和CNV，發現rSCC中PI3K/AKT/mTOR通路基因（PIK3CA、PTEN）變異發生率最高。
比較rSCC與rADC
使用TCGA資料庫，獲取了rADC中拷貝數變異（CNV）發生率最高的基因。擴增最常見於FLT3、CDX2、GNAS和BCL2L1基因，而缺失最常見於BCL2、SMAD4和MALT1基因。
為了直觀地比較rSCC與rADC（圖4），我們繪製了這2種腫瘤中缺失或擴增發生率最高的基因。圖5比較了rSCC與rADC數據集拷貝數變異。使用R包拷貝數函數圖像差繪製rSCC和rADC每個基因組片段的CNV平均值。在兩張圖中，rSCC中常見的CNV很少見於rADC，而rADC中最常見的CNV在rSCC中不存在。
圖4. 比較rADC與10例rSCC變異頻率前100高的基因
圖5. rSCC與rADC數據集拷貝數變異
由於沒有aSCC資料庫，我們從文獻中獲取了數據。幾項研究對aSCC進行了全面的基因組分析，顯示PIK3CA、FBXW7、TP53、PTEN和ATM基因突變頻率較高，與本研究中10例rSCC患者的情況相似。為了比較rSCC與rADC高頻突變基因，使用公共rADC突變資料庫，發現KRAS、TP53、APC和FBXW7突變頻率較高，SMAD4、BRAF、CTNNB1和ERBB2突變頻率較低。
討 論
本研究納入了根據William標準診斷為rSCC的10例患者，首次全面分析了rSCC的分子特徵，包括HPV、基因突變和CNV。本研究數據證明了rSCC的存在，顯示其與aSCC具有高度相似性，支持目前rSCC與aSCC類似的治療方案，採用根治性CRT，局部復發患不用手術治療。
所有患者均HPV陽性，高危HPV16是最普遍的基因型（10/10），1例（1/10）患者同時高危HPV18陽性。文獻顯示，88%的aSCC呈HPV陽性，其中HPV16是最常見的HPV亞型（占所有aSCC的75-80%），其次是HPV18（3.5-7%）。此外，2/10例患者攜帶TP53突變。在不同的研究中（25），aSCC中TP53突變的存在可能與HPV陰性腫瘤有關，提示預後不良以及腫瘤復發。與在aSCC中一樣，將HPV視為rSCC風險因素是合理的，而在rADC不是如此。這一結果為rSCC治療參照aSCC提供了額外的依據。
NGS分析顯示，在rSCC中，PIK3CA和PTEN突變發生率最高（30%），其次是ERBB4、KDM6A和NFKBIA（20%）。最近的aSCC靶向測序研究顯示，PIK3CA突變頻率最高（30%），與本研究結果一致。有趣的是，在其他HPV相關癌症，如頭頸癌或宮頸癌中，PIK3CA突變發生率也較高。PTEN突變發生率也為30%，突出了PI3K/Akt/mTOR通路在rSCC發生中的重要作用，與aSCC相似。在其他鱗狀細胞癌或HPV相關癌中，PIK3CA和PTEN與靶向該通路的治療療效有關。Cacheux等人認為，PIK3CA突變可能在HPV相關SCC（包括肛門癌）中起重要作用，特別是在對CRT的耐藥機制中。
在高頻突變基因中，PIK3CA、PTEN和ATM突變潛在可靶向治療。可以使用特異性酪氨酸激酶抑制劑靶向治療，如阿培利司用於PIK3CA，AKT抑制劑如capivasertib用於PTEN，ATR抑制劑如elimusertib用於ATM。本研究發現rSCC突變譜與rADC突變譜幾乎沒有重疊。因此，rSCC常規檢測KRAS，NRAS和BRAF突變可能沒有太大意義。雖然不排除在少數情況下檢出這些基因突變，但這些突變不太可能影響轉移性rSCC的臨床治療決策。
rSCC中最常見的拷貝數變異包括染色體3p、10p和16q缺失，以及1q、3q、5p、8q和20p擴增。3p缺失和3q擴增是鱗狀細胞癌的主要特徵，可見於宮頸和肛門鱗狀細胞癌、HPV陽性頭頸部鱗狀細胞癌以及食管鱗狀細胞癌。宮頸癌最常見5p擴增，與HPV密切相關。8q擴增，特別8q24區域CSMD3、MYC和ASAP1基因擴增，已在不同類型癌症中被報道。染色體20p11擴增（C20orf3基因）與CRC患者肝臟特異性轉移有關。
本研究可能存在幾個局限。首先，由於所研究的腫瘤類型的罕見性，納入的患者數量有限（10例患者），不確定這些患者的分子特徵是否代表rSCCs的真實分子特徵，特別是對於頻率低於10%的變異，不過，相信本研究發現了一些高頻變異。此外，與aSCC（已得到較多研究）分子特徵的相似性，使我們確信本研究結果是最相關的變異。
另一個重要問題是，本研究中3例患者使用的是CRT後樣本進行分子檢測，因為這些樣本腫瘤細胞比例較高。我們不能排除CRT引起一些基因變異的可能性（RT誘導的DNA雙鏈斷裂）。如果是這樣，我們無法識別那些分子特徵差異，因為沒有與未經治療的原發灶樣本進行比較（腫瘤細胞含量低）。值得一提的是，一項研究中，比較aSCC原發灶和（CRT後）復發灶全外顯子組測序結果，發現突變和突變負荷結果相同。
上述所有發現支持三個重要結論：首先，rSCC存在，並由特定臨床標準定義。既往rSCC相關文獻中數據的質量存在爭議，因為不確定是否符合所有4個William標準（沒有明確提及）。例如，其中一些研究沒有說明是否滿足了其中一項主要條件，腫瘤中心是否在齒狀線上方（至少2 cm），腫瘤是否出現在肛門並延伸到直腸。本研究確保滿足所有診斷標準。
此外，rSCC分子譜（基因突變，拷貝數變異）與aSCC相似，與rADC不同。最後，本研究證實rSCC的治療應類似於aSCC，而不是rADC。針對rSCC患者的大型、多中心、正式、前瞻性臨床試驗將引起很大興趣。需要對更大型隊列進行全面分子檢測，包括甲基化以及轉錄組學、表觀遺傳學和蛋白質組學分析，進一步明確rSCC的特徵。這些研究還可以額外分析接受過或未接受過CRT治療的患者突變特徵的差異，看DNA損傷藥物對分子特徵的影響。此外，在rSCC等CRT用作根治性治療的腫瘤中，識別CRT療效預測性生物標誌物具有意義，如果患者攜帶提示復發風險較高的預測因子（如PIK3CA突變），臨床醫生或許可以升級治療，或加入新藥，這可能是一項挑戰。本研究強調了罕見癌症進行分子檢測的重要性，可以指導臨床管理。
參考文獻：
Astaras C, De Vito C, Chaskar P, Bornand A, Khanfir K, Sciarra A, Letovanec I, Corro C, Dietrich PY, Tsantoulis P, Koessler T. The first comprehensive genomic characterization of rectal squamous cell carcinoma. J Gastroenterol. 2023 Feb;58(2):125-134. doi: 10.1007/s00535-022-01937-w. Epub 2022 Nov 11. PMID: 36357817; PMCID: PMC9876866.