17-2期肝细胞癌相关遗传改变:更新版

·综述·

肝细胞癌相关遗传改变：更新版

 

侯玉丽 译,娄金丽 审校

(Zhao-Shan Niu, et al; Geneticalterations in hepatocellular carcinoma: An update. World J Gastroenterol.2016November;22(41): 9069-9095)

 

【摘要】肝癌是全球癌症致死的原因之一。尽管近年来对于肝癌的治疗方式已大有进步，提高了肝癌患者的预后，但是由于没有早期诊断，其生存率较低。因此，必须进行早期诊断来进一步执行有效的治疗。有必要更深入地了解肝癌的发生和发展的分子机制，因为这些机制是早期诊断和发展新的治疗策略的关键。过去十年，在阐明肝癌发生的分子机制方面已经取得了很大的进展，特别是新一代测序技术的最新进展，揭示了众多的遗传改变，包括复发性突变基因和肝癌信号通路的失调。更好地了解肝癌的基因改变可能有助于确定潜在的驱动程序的突变，并在未来发现新的治疗靶点。在这篇文章中，我们总结了在遗传变异方面的研究进展，包括基因组不稳定性、单核苷酸多态性、体细胞突变和信号转导通路失调，它们都参与了肝癌的发生和发展过程。我们也试图阐明一些有助于早期诊断和发展分子靶向治疗肝癌的遗传机制。

 

简介

肝癌是全球第六大常见肿瘤和第三大肿瘤致死原因。肝癌有高发生率和不良预后。许多国家肝癌的发生率和死亡率不断上升，尤其是在非洲、亚洲的东部和北部。现在普遍接受的观点是持续的乙肝病毒和丙肝病毒感染是导致慢性肝病的主要原因，慢性肝病继续发展为肝硬化和肝癌。黄曲霉素B1暴露和慢性的滥用酒精也是进展为肝癌的主要危险因素。尽管由于手术技术的提高，肝癌的整体生存率有所上升，但是5年生存率仍低至18%。由于肝癌患者诊断较晚，导致大部分病人诊断时已经不能通过手术或者肝移植进行治疗。除此之外，肝癌有高的复发率，手术后的5年复发率高至50%。因此，对于肝癌的早期检测尤为重要，以此来进行早期干预和有效治疗，提高长期生存率。有必要更深入地了解肝癌发生发展的分子机制，因为这种理解对于早期诊断和发展新的治疗策略至关重要。

人们广泛认为，致癌是一个由于基因改变激活不同信号转导的积累从而驱动正常细胞转变成恶性细胞的渐进性过程。关于肝癌发生和发展精确的分子机制仍不清楚。表型（形态和微观）和肝癌的遗传异质性，还加深了我们了解肝癌新的复杂性水平。然而，尽管面临许多挑战，这一领域的一系列进展也正在进行中。与其它实体瘤一样，在肝癌进展中有各种各样基因改变的积累。在癌症的早期有一定数量基因和染色体位点改变的缓慢积累，并且加速了细胞的发育不良导致肝癌的发生和进展。以往的研究表明，肝癌遗传改变的发病率是比较罕见的，仅限于几个癌症特异性基因的一个群体。令人鼓舞的是，在最近几年中功能基因组学方法的应用，如基于阵列比较基因组杂交、基因组关联研究（GWAS）和下一代测序（NGS），对于肝癌的遗传基础有了进一步的了解。特别是最近NGS技术的提高已经确定了在肝癌发生发展过程中扮演主要作用的致癌基因和相关的致癌通路。

    众所周知，肝癌细胞是对几乎所有传统的化疗药物耐药的，并且直到现在，只有几种有限的化疗药物用于晚期肝癌和无法进行肝癌切除的患者的治疗。目前，肿瘤学家正在测试新的分子靶向药物治疗肝癌。因此，在精准肝癌治疗时代，监测临床相关遗传改变对于个体化靶向治疗是非常重要的。

   肝癌进展的分子机制是非常复杂的，包括明显的遗传和表型改变。尽管目前广泛认为，表观遗传学改变在肝癌发生过程中也起着重要作用，但是这个话题已经超出了本文的范围。然而，在本文中，我们关注的当前的遗传改变包括：基因不稳定性、单核苷酸多态性、体细胞突变和信号通路失调方面在肝癌发生和发展方面的进展。我们也试图去阐述一些潜在的遗传机制，这可能有助于肝癌的早期诊断和发展分子靶向治疗。遗传因素在肝癌发生中的影响见表1。

基因组不稳定性

    基因组不稳定性（也被称为“遗传不稳定性”或“基因组不稳定性”）被定义为在基因组的变化中一个高频率的突变，包括核酸序列、染色体重组或非整倍体的改变。然而，目前仍不清楚，基因组不稳定性是癌症发生的原因还是结果。近年来，越来越多的证据表明，基因组不稳定性是肿瘤发生和发展的主要驱动力。在肿瘤中，基因组不稳定性可以根据其起源大致分为染色体不稳定（CIN）或不常用的微卫星不稳定性（MSI）。目前，检测基因组不稳定性的技术越来越多，包括染色体核型分析、流式细胞术、荧光原位杂交（FISH）、阵列比较基因组杂交（aCGH）、高密度的单核苷酸多态性（SNP）数组、随机扩增多态性DNA（RAPD）技术和NGS技术。

染色体不稳定性

    在癌症中，非整倍体是一种在有丝分裂中整个染色体分离不断增加的结果，这一过程称为染色体不稳定性（CIN）。CIN通常涉及数量和染色体结构的变化。数量性CIN的特点是染色体整体异常，如全染色体的获得或丢失，导致DNA拷贝数的改变（非整倍体）。结构性CIN可能只涉及染色体的部分，导致染色体部分的缺失或获得、片段易位、倒置、扩增、缺失与等位基因丢失（LOH）。CIN是人类癌症的一个标志，被认为有助于肿瘤的发生、肿瘤进展和治疗手段的发展。此外，它已被广泛接受，CIN与固体肿瘤的临床病理相关，并且CIN是肝癌最常见的异常。CIN的特征与肝癌患者临床病理可能的关系总结见表1。此外，我们也回顾了微核作用，而这些是CIN和染色体碎核的指标，这是一个新的复杂的染色体重组。 

DNA拷贝数变化（CNAs）是体细胞突变的重要的子类，与异常的染色体区域的扩增或缺失普遍表达癌基因相关。因此，CNAs可以作为识别致癌或丢失抑癌基因（TSGs）驱动基因的一种有效方法。这样的改变与癌症的某些类型相关，包括肝癌在内；这是可能的，通过特异性癌症CNAS鉴别驱动基因为了解肝癌的发生和发展过程中的分子机制提供了新见解。特别是，对CNAS的分子作用的阐明有助于发展临床相关的预后和预测指标以及治疗肝癌新的治疗靶点，这可能最终被用于个性化治疗。目前，通过CNAs检测肝癌细胞的常规方法有FISH、比较基因组杂交aCGH和SNP阵列。最近，NGS技术已经被用来检测几种肿瘤的CNAs。研究表明，NGS相对于aCGH和SNP阵列在检测CNAs方面具有较高的敏感性、可靠性和准确性。然而，在肝癌中使用NGS检测CNAs方面的研究只有一个。
    然而在肝癌中染色体臂有异常的分布，利用aCGH数据和SNP阵列，许多研究表明，一部分的染色体区域是与肝癌相关的，包括1q、5p、6p、7q、8q、17q和 20q 增多，1p、4q、6q、8p、9p、13q、14q、16p-q、17p、21p-q和22q的缺失。这些研究结果反映了CIN在肝癌发生中的高频率。此外，一些包含CAN相关的结构癌基因或抑癌基因，例如细胞骨髓瘤病毒癌基因（C-myc）（8Q）、细胞周期蛋白A2（4Q），细胞周期蛋白D1（11q）、视网膜母细胞瘤1（RB1）（长臂）、轴抑制蛋白1（AXIN1）（16P）、p53（17p）、甘露糖-6-磷酸受体（IGFRII/M6PR）（6Q）、p16（9p）、上皮钙粘蛋白（E-cadherin）（16Q）、细胞因子信号转导抑制因子（SOCS）（16P）和PTEN（10Q），这些基因与肝癌相关。这些发现可以为我们提供了解肝癌发生和发展过程中所涉及的遗传关键信息。然而，采用无偏倚的全基因组搜索肝癌驱动基因的研究是有限的，特别是对癌症的预后相关基因的研究。因此，综合的方法，如CNAs和基因表达的综合分析，可以确定遗传基因的驱动突变。

1q区域的拷贝数增多是在肝癌中经常检测到的遗传突变（58%-86%），并且是在肝癌进展中的早期遗传事件。值得注意的是，该区域1q21是最常见的最小扩增区域（MAR）。一个研究小组显示，1q21区域是1q染色体中最常扩增的区域，这种扩增是在60%（36/60）的肝癌患者中检测到的。除此之外，1q21-23的获得也被确定为肝癌早期进展中的相关遗传因素。1q21-q22区域的获得也是在40%的晚期转移性肝癌患者中发现的。特别是1q21.1-q23.2的增加与II-IV级肝癌患者和中低分化的HCV相关肝癌的发病明显相关。1q21.1-q23.2目标基因包含了5个癌基因：BCL9(B-cell CLL/淋巴瘤蛋白9 )、芳香烃受体核转位子（ARNT）、原肌球蛋白α-3链（TPM3）、黏蛋白1（MUC1）和神经营养酪氨酸激酶受体1（NTRK1）。这些研究结果表明，染色体1q21可能包含许多潜在癌基因，以及这些基因通过扩增的过度表达在肝癌进展中起着重要的作用。近年来，一些小组研究都集中在识别1q21靶基因包括色区结构解旋酶/ATP酶DNA脱氧核糖核酸结合蛋白1类似物（CHD1L）、细胞周期蛋白依赖激酶调节亚单位调节亚单位1（CKS1B）、跳跃异位断电（JTB）和SHC-转化蛋白1（SHC1）在肝癌进展中的作用。在这些基因中，发现CHD1L基因在肝癌中是被扩增和过度表达的。最近的一项研究发现CHD1L在正常肝组织或发育不良的结节中（DNS）没有核免疫反应。相反在肝癌中，CHD1L与肿瘤血管浸润、门静脉侵犯和AJCC的肿瘤分级相关。因此，研究人员认为CHD1L跟肝癌的早期进展没有相关性而是与肝癌切除后的低无病生存率相关。鉴于这些发现，阐述1q21基因中其它靶基因在肝癌进展中作用是非常重要的，这有助于我们对肝癌发病机制的研究。

除了染色体1q21，在1q22-23.1染色体中还有一个潜在的原癌基因抗原呈递糖蛋白（CD1d）的扩增也与肝癌相关。此外，使用拷贝数和表达式的综合分析数据，最近的一项研究发现，在肝癌组织中1q24.1-24.2扩增的区域是与肝癌肝内转移成正相关的髓磷脂蛋白零点相似蛋白1（MPZL1病毒致瘤基因）。

在肝癌中常见扩增的第二大染色体区域是8q。更具体地说是8q24.21-24.22是8q中最常被扩增的区域，这种扩增发生在53.4%的标本中，并且其靶标为已知的原癌基因病髓细胞瘤毒致瘤基因（MYC）、伴有SH3区域的Arf-GAP、DDEF1和人类黑色素瘤衍生亮氨酸拉链额外核因子（MLZE）。myc基因已被确定为在早期肝癌恶性转变中的核心调节器，并且MYC基因的扩增与肝癌术后的DFS和OS明显相关。这些研究显示，MYC基因在肝癌的病理进展中存在重要作用。除此之外，8q染色体中发现还有其它区域的扩增：8q21.13、8q22.3和8q24.3。8q21.13区域的靶基因是与YRPW基序蛋白相关的HEY1，并且功能性试验表明HEY1的增强表达与体内和体外肝癌细胞增殖相关。8q22.3的2个靶基因：胶原三螺旋重复包含体1（CTHRC1）和颗粒状转录因子2（GRHL2）。CTHRC1基因是进展期肝癌的一个潜在的新肿瘤标记物，GRHL2基因的扩增是与肝癌的早期进展相关的。8q24.3基因包含几个与肝癌功能相关的基因，包括SCRIB（scribble）和增值块1（BOP1）。研究表明，BOP1的过度表达与晚期肝癌、微血管浸润和低DFS相关。

其它包括与肝癌进展相关的7q21.3区域的扩增。7q21.3扩增中的肌聚糖类（SGCE）、DYNC1I1（胞质动力蛋白中间链1）和父系表达基因10（PEG10）基因目前被假定为与肝癌进展相关的原癌基因。这些结果预示，7q21.3的扩增有可能与肝癌形成相关。

LOH是宫颈上皮内瘤样病变的标记，包括在一个或多个位点的杂合子等位标记的缺失。LOH是抑癌基因失活的一个主要机制，LOHs的鉴定和特征对于寻找肝癌相关抑癌基因提供了潜在的方式。在肝癌患者中LOH常在染色体1p、4q、6q、8p、9p、10q、11p、13q、14q、16q、和17p中被发现。其中，4q和8p的缺失是在肝癌染色体改变中最常见的。

现已报道4q的LOH与肝癌患者中的AFP水平增高相关，并且在低分化肝癌中LOH的发现率更高。这些结果表明，4号染色体上的抑癌基因失活可能与恶变发生后的晚期进展相关。使用高通量SNP阵列，发现肝癌中4q24-26和4q34.3-35是4q染色体的热点区域。包括内核酸内切酶VIII类似物（NEIL3）、干扰素调节因子2（IRF2）和生长抑制家族成员2（ING2）三个抑癌基因位于染色体4q34.3-35，但是仅仅ING2是与肝癌相关的抑癌基因。除此之外，4q13.3-q35.2的缺失与HBV和AFB1相关肝癌相关，4q13.3-q35.2基因异常有可能在HBV和AFB1相关肝癌发生中扮演一定的角色。包括醇脱氢酶4（AADH4）、醇脱氢酶1C（ADH1C）、醇脱氢酶1A（ADH1A）和醇脱氢酶6（ADH6）都在q13.3-q35.2这个区域。

染色体8p的LOH是肝癌最常见的改变。一组研究人员发现，8p等位基因的缺失是在高级异型增生结节（HGDNs）中发现的，暗示这种缺失有可能与肝癌早期阶段的发生有关。染色体8p含有大量候选和已验证的抑癌基因：肝癌删除基因 1（DLC1）、卷曲螺旋结构域蛋白25（CCDC25）、复合蛋白3（ELP3）、脯氨酸合成酶转录细菌同系物（PROSC）、SH同源包含蛋白 4A（SH2D4A）、山梨糖和SH3结构域包含体3（SORBS3）六个基因，这几个基因在预后不良的肝癌患者中缺失。值得注意的是，各种研究发现，在肝癌中8p22-p23的LOH高频出现、8p22-p23等位基因的缺失与肝癌转移和不良预后相关。微脑磷脂1（MCPH1）、tRNA甲基转移酶 9相似体（KIAA1456）、肿瘤抑制基因3（TUSC3）和锌指DHHC型包涵体2（ZDHHC2）这四个基因位于这个区域。在这些基因中，ZDHHC2的LOH有可能与肝癌患者移植后的复发转移相关。这些研究表明，8p22-p23染色体包含各种抑癌基因，这些抑癌基因在肝癌进展中发挥重要作用并且可以用来评估肝癌患者复发和转移的风险率。

    除此之外，最近一项新研究发现了新的抑癌基因的杂合性缺失（LOH）与肝细胞癌临床病理特征的相关性。例如，ARD1B基因的LOH是肝癌的低整体生存率预后影响因子，并且M6P/IG2R基因的LOH是肝癌手术切除后的不良预后的预测因子。

总之，上述研究结果提供有价值的信息，可能有助于我们了解肝癌的发生。然而，还有很多与肿瘤发生、生物学特征和临床病理相关基因的LOH区域需要进一步研究。

MN为包含有损坏核结构的碎片，或者是细胞分裂时没有进入核内的整个染色体的核外部分。MN在肿瘤细胞和DNA修复系统或者细胞周期检测点机制缺陷的细胞中表达较高，因此，MN可以作为CIN的指标。在一项研究中发现微核指数随着肝癌的进展逐渐增加。肝癌的微核指数的值最高，并且高于伴有肝癌病灶的HGDN和DN，具有统计学差异。在另一项研究中，从肝硬化结节（CNS）到大再生结节（LRN）再到DNS到肝癌的过渡过程中，MN的数量逐渐增加。这些结果表明，CIN可能发生在肝癌发生的早期阶段，癌细胞一般有染色体异常；因此，CIN的程度在肝癌的进展过程中逐渐增加。

最近，已使用全基因组测序（WGS）鉴定染色体碎片作为针对复杂而严重的染色体重组情况的一种新型测序类型。染色体碎片是一个染色体断裂和重组的DNA修复机制的一个单细胞的危机，导致大量的重排聚集在一个染色体区域。虽然染色体碎片是比较少见的，但是它是在癌症突变机制中一种极端的结果。更进一步，染色体碎片可以影响肿瘤基因功能，并且，因此对肿瘤的发生、发展、治疗和预后有主要的影响。到目前为止，我们只发现了一个报道染色体碎片在肝癌发病率中的研究。在这项研究中，染色体碎片和CIN通过间断影响染色体1q和8q导致基因扩增，研究认为，染色体碎片有可能导致肝癌。

MSI

MSI是错配修复基因缺陷导致的微卫星即重复的短核苷酸的膨胀和收缩。微卫星是简单的串联重复序列，是在人类基因组中成千上万的基因位点。MSI可以导致抑癌基因的失活或其它非编码序列的异常，因此在肿瘤形成中具有重要作用。MSI在肝硬化中有相关研究，主要是HBV相关肝硬化。最近的可用的关于MSI在肝癌中发病率的研究是有限的。几项研究表明，MSI可能在肝癌发生中起的作用很小。此外，MSI在无肝硬化的肝癌的老年患者中肝癌发病中没有相关性。然而，有两项研究表明高水平的MSI（MSI-H >30%）与组织学的低分化和复发前较短的平均延迟时间有关，并且MSI的程度与肝癌的低分化和门静脉浸润相关。这些研究认为，MSI在肝癌中发挥的作用较小，而可能与慢性肝病或肝硬化导致的肝癌的进展相关。

SNPs

    单核苷酸多态性（SNP）是人类遗传多态性中最常见的一种形式，它有助于解释个体对癌症的易感性和进展差异。越来越多的研究表明某些基因的单核苷酸多态性与肝癌的易感性相关。GWAS已成为确定低渗透癌症的可能及其发生和发展密切相关易感基因的一种新方法。

最近的GWAS已经确定了几个与肝癌相关基因的SNP（表2），然而许多结果有争议并且不一致。例如，三个研究者研究中国人群中驱动蛋白类似因子1 B（KIF1B）基因rs17401966SNP是否与HBV相关肝癌相关。一个研究发现他们之间有相关性，另一个研究发现没有。1/3的研究发现，KIF1B基因与肝癌发病无独立相关性，但是KIF1B基因多态性和酒精饮用量结合与肝癌发病风险相关。这些不一致的结果可能是由于缺乏控制混杂变量，如在前两项研究中流行病学和环境风险因素的不一致。因此，将KIF1B rs17401966水平与基因环境的相互作用结合来研究其对肝癌遗传易感性的作用是重要的。有趣的是，三个研究发现在泰国、日本和沙特阿拉伯KIF1B rs17401966多态性是与乙肝相关肝癌相关的，并且两个其它研究认为KIF1Brs17401966对中国人乙肝相关肝癌易感性具有保护作用。这些不一致部分可能是因为不同种族或研究人群具有不同的遗传结构。另一个例子，三个GWAS认为在日本人群中，MICA和DEPDC5（DEP域包涵体5）SNP是与HCV相关肝癌明显相关的。然而，其它两个研究发现，DEPDC5 rs1012068和MICA rs2596542在欧洲人群的HCV相关肝癌患者和中国人群的HBV相关肝癌患者中是没有相关性的。这些研究中的差异有可能是由于实验设计的不同和种族差异。上述对HBV或HCV相关肝癌不一致的结果，我们考虑是否MICA和DEPDC5基因位点对肝癌易感性的研究具有种族的特异性差别。毫无疑问，同样的多变性也适用于所有其它肝癌相关的单核苷酸多态性，这可以解释在已研究过的不同种族或族裔群体中由基因基因和基因环境的相互作用造成不一致的结果。

    总之，现有的结果表明，大多数在肝癌GWAS检测中SNPs结果是很难复制的原因有可能是由于不同人种/种族差异的问题，不同的研究设计和遗传异质性。GWAS已经识别了许多与肝癌易感性相关的单核苷酸多态性。然而，大多数这些研究结果受样本量较小或者是只有一个种族/族裔的限制性。这些研究结果的不一致可以归因于许多因素，如缺乏对于混杂变量的控制，不同的研究设计或不同种族/族裔群体的研究。鉴于GWAS SNP相关研究结果的高变异性/非一致性，至少到目前为止，我们不建议继续研究单核苷酸多态性与肝癌的关系作为鉴定HCC发展和进展的可靠指标的一种手段。因此，需要进一步精心设计调查大样本、多种族/族裔来阐明单核苷酸多态性对肝癌易感性的影响。

原发性肝癌的体细胞突变

   类似于其它癌症，肝癌是由多个基因的改变，特别是体细胞突变形成的高度异质性肿瘤。NGS技术的进步，如GWS或外显子测序（WES），使我们能够发现与肝癌进展相关的全局驱动基因。此外确定了的在肿瘤细胞蛋白P53、CTNNB1和AXIN1中有高频的体细胞突变。应用深层次测序分析的最近研究发现在基因中新的体细胞突变，例如，在与染色体重塑相关的基因ARID1A和ARID2、氧化应激相关的基因NFE2L2和KEAP1、RAS/MAPK信号通路相关基因RPS6KA3基因和JAK/STAT信号通路JAK1基因的体细胞突变。除了ARID1A（10%-16%），许多其它新发现的驱动基因在肝癌患者中的突变率低于10%。令人鼓舞的是，端粒酶逆转录酶（TERT）启动子复发的突变最近已被确定为在肝癌中最常见的分子改变，并且成为了在肝硬化癌前病变中出现复发突变的第一个被发现的基因。有充分的证据表明TERT、TP53、CTNNB1、ARID1A和 AXIN1 是肝癌中反复突变的基因。具体而言，TERT、TP53和CTNNB1的驱动突变是这几个基因中与病因学无关的与肝癌进展相关的基因。

在本节中，我们简要地总结了以前众所周知的基因突变和一些在NGS研究中发现的新的基因突变。CTNNB1和AXIN1随后发现与 Wnt/β-连环蛋白信号通路相关。在肝癌中频发体细胞突变的作用和特点及其与临床病理的关系见表3。

TP53

TP53是TP53细胞信号通路中的重要蛋白，p53基因的突变或者缺失可以通过其转录因子的作用和与其它蛋白的相关作用对细胞增殖、分化和凋亡发挥作用，它也是肝癌标本中最常检测到的变异基因。值得注意的是，肝癌中TP53突变率在不同地区不同，反映了不同地区的不同病因和易感因素的不同。肝癌中TP53基因突变最常发生于撒哈拉以南非洲与东南亚，这些地区的膳食中有大量的黄曲霉素B1的暴露以及高流行率的乙肝病毒促进了TP53基因的突变。在这些地区，黄曲霉素B1是一个广泛的致TP53突变的物质，引起其R249S密码子第三个区的G-C突变为T-A，TP53 R249S突变率可以加速病毒感染。这种突变在没有黄曲霉素感染的地区没有检测到。

越来越多的证据表明，乙肝病毒X（HBx）蛋白是一种多功能的调节器，在HBV相关肝癌发生中起着至关重要的作用。然而，潜在的HBx蛋白和TP53突变的协同效应与肝癌的发生过程仍不清楚。一些研究表明，HBx蛋白的功能影响P53蛋白，并且与肝癌的进展相关。例如，完整的HBx蛋白序列往往与TP53 R249S突变的存在有关，并发现在无肝硬化病史的肝癌患者中HBx和TP53 R249S的突变相关。除此之外，HBx突变和TP53R4249S突变相关作用调节肝细胞的增殖和染色体稳定性。现已证明，HBx与P53联合，可以阻滞p53特异序列DNA结合和p53依赖的转录，最终阻断p53介导的细胞凋亡。已证实，HBx和TP53基因突变协同有助于肝癌动物模型的形成。这些研究结果表明，HBx在与肝癌进展相关分子机制的TP53基因突变的机制中发挥作用。

持续的HCV感染对肝癌的发生发挥重要作用，然而对于其机制一直未明。对于HCV引起肝癌的可能机制是由于HCV蛋白干扰包括细胞周期控制失调的细胞内信号转导过程。在DNA损伤中，P53蛋白被激活，促进几个与细胞周期阻滞和凋亡相关的基因的表达。相应地，HCV感染是否同时发生基因组的改变，如TP53突变，在肝癌发生发展中起作用亦值得关注。目前，一些研究提供了一些直接的证据证明TP53蛋白与HCV相关蛋白有关。例如，HCV感染通过上调DHCR24表达损害p53蛋白功能，DHCR24可以调节p53和MDM2D （也被称为HDM2，p53特殊的E3泛素连接酶）相互作用，在细胞质和细胞核中抑制p53乙酰化。此外，一种新型的TP53突变，616插入14删除1（14-1 缺失突变），一直是肝癌患者HCV感染的相关检测，证据表明，HCV相关的肝癌是典型的与TP53基因突变失活相关的。此外，TP53基因的改变已经在慢性HCV感染相关的非肿瘤检测病变中检测到。总的来说，上述结果表明，在肝癌发生过程中，HCV与TP53蛋白相关。然而，这些结果是在体外通过细胞模型或动物模型得到的，HCV与TP53突变在肝癌进展中的协同作用需要进一步的研究。

TP53基因突变已被确定为一个在肝癌中最常见的分子改变；然而，TP53突变在肝癌发生中的作用仍有争议。令人瞩目的是，已发现p53基因外显子7区(R249S)的错意突变在黄曲霉素B1高暴露的地区与肝癌的发生有相关性。几个研究表明，TP53 R249S突变是极有可能在黄曲霉素暴露和HBV感染导致的肝癌早期发生中发生。最近一个研究表明，TP53蛋白突变是黄曲霉素高暴露的巴西的肝癌发病中的一个重要的影响因子。与此相反，TP53基因突变在黄曲霉素低暴露的地区作为一个肝癌发生的晚期事件，并且没有明显的突变模式。更进一步，另一个研究表明TP53 R249S突变有可能在HCV高流行的地区并且是一个主要肝癌发生危险因素的埃及肝癌患者中没有相关性。综合考虑，这些结果显示TP53突变可能在慢性HBV感染中扮演重要作用，特别是在黄曲霉素B1高暴露的地区。以上结果的不一致性甚至是矛盾的对于TP53突变在肝癌发生中的作用，有可能是由于这些研究对象的地区和病因的不同导致的。

最近的结果表明，TP53突变可以用来对肝癌预测。例如，TP53突变与高复发和低DFS相关。除此之外，两个系统综述表明，TP53突变与肝癌患者的低OS、无病生存率（RFS）和DFS相关，相似的结果也在乙肝和丙肝感染中发现。然而，最近的研究表明，TP53突变仅仅与HBV相关肝癌中的短期生存率有关，然而R249S热点突变与欧洲地区乙肝病毒相关肝癌的生存率是不相关的。相反的，另一个研究发现，TP53突变特别是R249S和V157F这两个热点地区的突变，与样本地区无关，是与肝癌患者的不良预后相关。各种病因导致的肝癌的复发和TP53突变之间关系的研究被另一个研究重复。综合考虑，研究结果的不一致性甚至是矛盾性结果，很大一部分原因是由于研究对象的不同种族和地区以及其它包括小样本量等因素导致的。因此，当评估TP53突变对肝癌预后的影响因素时应考虑进这些混杂因素。越来越多的证据表明肿瘤中p53基因突变的稳定性对原癌基因的活性是至关重要的，突变型p53缺失的衰减是癌细胞的恶性特性。因此，突变型p53的癌症治疗是一个有吸引力的用药靶标。

端粒逆转录酶

    人端粒酶逆转录酶（hTERT）基因编码一个限速端粒酶催化亚基，维持DNA端粒的长度和染色体稳定性。hTERT是端粒酶活性的主要决定因素，它在细胞永生化作用与人类癌症的发生和进展中起着关键的作用。端粒酶活性的激活存在于约90%的人类癌症中，使细胞克服衰老和逃避凋亡，这是恶性转化和启动的基本步骤。肿瘤端粒酶活性的激活的背后确切机制仍然是不清楚的，但它可能涉及在癌症进展中包括基因突变和染色体重排的多个变化。在最近研究中，研究人员发现了与TERT启动子结合的特殊的转录调节子例如ETS（E-26）/三元复合因子（TCFs），并且导致TERT基因启动子的活性增高，它可以反过来导致该基因的表达和癌细胞无限分裂的特性，这些研究表明，TERT启动子突变有可能是癌细胞中TERT激活中的机制。在很多最近的研究中，研究人员发现在TERT启动子中两个高度复发性点突变（g228t和g250t）可能与端粒酶在癌症中的活化/表达有关。

肝癌中端粒酶的激活的分子机制和最重要的TERT突变机制一直未明。TERT的扩增和HBx融入TERT启动子基因是端粒酶激活的另一种解释。特别是，在肝癌中TERT启动子突变与CTNNB1突变相关，TERT启动子突变与Wnt/β-连环蛋白信号通路的降解可能在肝细胞的恶性转化中相互作用。总体而言，与肝癌相关的TERT启动子突变是癌细胞端粒酶激活和端粒末端维持的新的见解。尽管有这些令人信服的结果，但TERT启动子突变在肝癌中的作用仍不清楚，必须进一步探索。

    迄今为止，TERT启动子常染色体突变已被确定为在多种癌症类型中最常见的非编码突变，这表明TERT启动子突变是这些癌症的驱动程序突变。在肝癌中的TERT启动子突变的频率在不同的地理区域中的研究变化很大，例如，肝癌中TERT启动子突变频率在美国是44%、欧洲47%-59%、非洲53%和东亚（除了日本）20.7%-38.8%。这些研究结果表明，在亚洲人中，TERT启动子染色体突变在HBV相关肝癌中的频率是低于HCV相关肝癌的。在HBV相关肝癌中低频的TERT启动子突变有可能是由于在TERT启动子中HBV DNA的插入，这种插入可以导致端粒酶转录。这些研究结果表明，在肝癌发生中各种病因参与了各种机制保存端粒的活性。尽管有各种结果的不同，TERT启动子突变被认为是在肝癌中与地区无关的高频的染色体突变。在过去的几年，几个研究者已经探究了TERT突变在肝癌中的作用。在最近的研究中，TERT启动子突变在6%的低度异型增生结节（LGDNs）、19%的高度异型增生结节（HGDNs）、61%早期肝癌和42%的小肝癌和进展期肝癌中被发现。然而，其它经典的肝癌驱动基因的突变（如CTNNB1、TP53、ARID1A或ARID2）在LGDNs、HGDNs或早期肝癌中的作用不清楚。在最近的另一项研究中， TERT突变发生在肿瘤的早期阶段。具体的说，是在57%的癌前病变、30%I期肝癌中发现，表明TERT启动子突变发生在恶性肿瘤转变早期和肿瘤进展中。这些结果被最近的两个研究采用TERT启动子突变的肝癌样本的基因组或DNA测序进一步证实。此外，当利用荧光定量PCR检测hTERT mRNA含量时，发现hTERT mRNA的水平与肝癌的进展呈正相关。在最近一项研究中，研究人员发现hTERT的激活和表达在肝癌的发生和进展中扮演重要的角色。之前的研究也表明，端粒的缩短和端粒酶的再激活都发生在肝癌的早期阶段。事实上，端粒酶限制性片段（TRF）的长度、端粒酶活性（TA）、hTERT和hTR的改变在早期和晚期肝癌都有发生。这些研究结果表明，端粒状态是肝癌发生的一个因素。

报道显示，肝癌患者血清中hTERT mRNA在诊断肝癌方面的敏感性和特异性分别是77.14%和100，比AFP在早期肝癌中的敏感性和特异性高。另一项报告表明，血清hTERT mRNA在诊断肝癌中敏感性和特异性分别是90.2%和85.4%，是高于AFP、AFP-L3和γ-羧基凝血酶 (DCP)在早期肝癌中的诊断效能。因此，检测血清中hTERT mRNA的水平有可能作为肝癌诊断的潜在工具。

综上所述，TERT启动子突变是在肝癌中发生的最早期的遗传改变，发生在肝癌的癌前阶段，并且在恶性肿瘤转化过程中充当守卫员的作用。

考虑到TERT启动子突变是肝癌发生中的最早期事件和高频的遗传改变，可以作为通过端粒酶抑制来治疗肝癌的新靶点。目前，不同的端粒酶抑制策略，如使用核苷类似物、寡核苷酸、小分子抑制剂、稳定剂和不同癌症的免疫治疗与基因治疗，目前正在开发中、临床前研究或临床试验阶段。

ARID1A和ARID2

越来越多的研究表明，ATP依赖的染色质重塑复合物失调（染色质重塑）有助于肿瘤的发生、肿瘤的异质性和细胞对抗癌药物的反应。在这些不同的ATP依赖的染色体模型中，编码SWICH/SNF复合体亚基是现在公认的影响染色体重塑的突变位点，它们存在在20%的人类癌症中。SWI/SNF染色体重塑与各种表观遗传过程相关联，包括维护核小体定位的作用、与其它染色质调节物相互作用的作用。SWI/SNF复合体根据富AT反应性结构域存在与否可以分为两类：ARID1A/B亚基（BAF复合体）或者ARID2和PBMR1亚基（PBAF复合体）。

    最近通过外显子和GWS研究表明，复发的SWI/SNF复合体的突变失活，参与肝癌发生的分子机制。然而，这些突变在肝癌发生和进展中的分子机制还不是很清楚。在肝癌中参与染色体修饰蛋白的基因突变比较常见。特别是，编码SWI/SNF复合体的基因和ARDA1/ARID2基因的突变在约10%的肝癌患者中发现。因此，对于染色质调节复合物突变在肝癌发生和进展中扮演一定的作用是不足为奇的。有趣的是，ARID1A和ARID2在肝癌的突变频率依靠不同的地区和病因。例如，ARID1A突变在酒精导致的肝癌中比在其它病因导致的肝癌中的突变率高，ARID2在HCV相关肝癌中的突变比较普遍。然而，几个研究没有发现ARID1A和ARID2突变与肝癌病因的相关性。ARID1A在13%HBV相关肝癌中有突变，ARID2与HCV感染没有明显相关性。最近的研究发现，ARID1A改变与HBV感染、HCV感染和大量酒精摄入无关。这些结果表明ARID1A和ARID2突变普遍存在于肝炎病毒感染和酒精摄入相关肝癌中。

SWI/SNF亚基突变的主要机制尚不清楚。到目前为止，在肿瘤细胞中检测到的大多数ARID1A和ARID2突变为失活突变，这表明这两种蛋白作为肿瘤抑制基因的作用。对于这种效应的几种可能的机制被提出。ARID1可以阻止DNA在有丝分裂过程中缠连。因此，它的突变失活可能会导致基因组不稳定和改变基因的表达，这可能有助于肿瘤的发生。此外，已发现ARID1A突变与PI3K/Akt通路相关，促进不同来源的许多人类癌症发生。此外，最近的一项研究发现，ARID1A单独基因突变并不能导致癌症的发生或进展，但是ARID1A基因失活和PI3K/Akt信号通路异常结合足以导致肿瘤形成。从理论上讲，上述两种在其它实体肿瘤中的机制也可能适用于肝癌。ARID1A和ARID2突变的作用对肝细胞癌的发生和进展仍有待阐明。

    在最近的研究中，ARID1A表达的改变与p53的核酸定位和β-连环蛋白的表达呈负相关，提示在肝癌中ARID1A信号通路有可能是p53和β-连环蛋白的替代通路。因此， ARID1A可能成为治疗肝癌中的一个有前途的治疗靶目标。

NFE2L2/NRF2 and KEAP1

氧化应激反应包括引起脂质、蛋白质和DNA的损伤的细胞内活性氧（ROS）水平的升高。最近的研究表明，由于ROS水平的升高所致的持续的氧化应激压力是与癌症的发生和进展相关的。NRF2-KEAP1信号通路是对于ROS和亲电试剂导致的内源性和外源性压力的细胞保护调节剂。NRF2-KEAP1信号通路的主要蛋白是NRF2转录因子，它介导氧化应激压力反应。KEAP1是NRF2活性的负调节剂。

Nrf2历来由于其对细胞的保护作用被认为是一种肿瘤抑制基因。事实上，通过遗传分析越来越多的证据表明NRF2的降解是癌症发生的关键机制，NRF2或KEAP1的体细胞突变在各种各样肿瘤中被发现。这些研究预示NRF2和KEAP1的突变在肿瘤发生中扮演重要作用。

    最近肝癌样本的外显子测序反应显示，氧化应激压力通路在12%的肝癌患者中被发现，并且主要是由于NRF2或KEAP1突变的结果。多项对肿瘤基因的研究报道，NRF2的体细胞突变在6%-10%肝癌患者中发现，KEAP1失活突变在3%-8%肝癌患者中发现。最近的功能试验发现NRF2/KEAP1突变在71%的早期癌前结节中发现并且在78.6%的早期肝癌和59.3%的晚期肝癌中发现，预示NRF2/KEAP1突变是鼠肝癌发生的早期事件。相反，在人类中NRF2和KEAP1的突变仅仅发生在晚期肝癌，并且没有在癌前结节和早期肝癌中发现，预示这些突变在人类肝癌中是晚期事件。尽管在老鼠和人类NRF2和KEAP1突变的作用不相同，但是显而易见，NRF2和KEAP1信号通路的失调和基因突变在这两种物种中都扮演着重要角色。NRF2/KEAP1信号通路通过以下机制对肝癌起作用。首先，NRF2/KEAP1信号通路可能造成表观遗传学不稳定导致肝癌。其次，NRF2作为一个癌前基因或者NRF2/KEAP1突变促进其它额外癌前基因的突变。第三，NRF2/KEAP1信号通路可以改变染色体状态，导致TSGs甲基化的异常，这样有可能导致肝癌的发生。有趣的是，最近在肝癌的体细胞突变研究中发现，NRF2或者KEAP1的突变与CTNNB1或者AXIN1突变导致的Wnt/β-连环蛋白信号通路降解有关。这些结果表明，NRF2/KEAP1信号通路有可能与Wnt/β-连环蛋白信号通路相互作用来促进肝癌的发生。然而，关于NRF2在肝癌中的具体分子机制还需要进一步探索。

    在肝癌的复发突变中发现NRF2激活是肿瘤进展的启动因子。总的来说，NRF2和KEAP1突变可能参与肝癌进展的发病机制。在体外和裸鼠移植瘤模型中发现肝癌细胞中NRF2表达/活性的抑制可以增加抗癌药物爱拉斯汀和索拉菲尼的活性。有趣的是，发现P62磷酸化的积累、选择性底物的自噬可以造成NRF2的持续激活，导致肝癌的发生。除此之外，在日本肝癌患者中，NRF2激活与P62磷酸化相关但是与KEAP1状态不相关。这些结果表明，NRF2/KEAP1信号通路和P62介导的选择性自噬和选择性NRF2抑制剂之间有相互作用，或者在P62磷酸化和KEAP1的相互作用的抑制剂应该作为治疗肝癌的潜在治疗药物。

Janus 激酶1

    已证实JAK/STAT信号通路通过细胞因子介导的JAK/STAT信号通路激活导致肝癌的发生。之前用单链构象多态性（SSCPs,单链构象多态性）和直接测序的研究报道Janus 激酶1（JAK1）在肝癌的突变率较低（1/84,1.2%）。最近一个综合的全基因组测序显示，JAK1突变在肝癌的比例为9.1%，JAK/STAT信号通路改变在45.5%的肝癌患者中发现。这些结果预示JAK/STAT信号通路有可能在肝癌中作为一个主要的原癌基因启动子并且认为它可能作为肝癌治疗的方法。

核糖体蛋白S6激酶多肽3

核糖体蛋白S6激酶多肽3(RPS6KA3，核糖体蛋白S6激酶多肽3)编码RAS/MAPK信号通路组件，它是一个定位于X染色体编码RSK2（核糖体S6蛋白激酶2）的基因。RPS6KA3复发性突变在2%-9%的肝癌患者中发现，提示RPS6KA3可以作为肝癌进展中新发现的潜在的启动基因。特别是，RPS6KA3在低分化肝癌中有突变趋势并且在无肝硬化的进展期肝癌中发现。除此之外，RPS6KA3突变与AXIN1突变高频相关，认为RPS6KA3失活有可能与Wnt/β-连环蛋白信号通路相互作用促进肝癌的发生。

与肝癌密切相关的信号通路

以上提到的各种复发的突变基因被认为是高度富集的多个关键驱动信号通路的结果，包括端粒的维持、TP53、细胞周期的调节、Wnt/β-连环蛋白信号通路（CTNNB1和AXIN1）、染色体重塑（ARID1A和ARIDA2）、PI3K/AKT/mTOR信号通路和氧化/内质网应激（NFE2L2和KEAP1）。在以下部分，我们简单总结了肝癌中两个最常见的细胞分子通路:Wnt/β-连环蛋白 和PI3K/AKT/mTOR信号通路。其它的信号通路总结在上面部分中。

Wnt/β -连环蛋白信号通路

Wnt/β-连环蛋白通路β可分为经典（β-连环蛋白依赖性）和非经典（β-连环蛋白非依赖）型信号通路。Wnt蛋白缺失时，β-连环蛋白的丝氨酸氨基末端和苏氨酸残基被酪氨酸激酶1和糖原合成酶激酶3β（GSK-3）磷酸化。β-连环蛋白的磷酸化可以被轴抑制蛋白（AXIN蛋白）和 腺瘤性息肉病（APC）促进。当wnt配体与FZD结合时wnt信号通路被激活，随后，GSK-3β介导的β-连环蛋白丝/苏结构的磷酸化导致细胞内β-连环蛋白的积累。β-连环蛋白非磷酸化释放它复杂的APC、AXIN、GSK-3β和CK1的降解，导致β-连环蛋白在细胞质内的积累。随后，包浆β-连环蛋白可以进入细胞核启动转录通过与T细胞因子作用的靶基因（TCF）/淋巴增强因子（LEF）转录因子。肝细胞的β-连环蛋白的细胞核易位在细胞增殖和与肝癌、转移癌和肿瘤干细胞相关的膜蛋白的表达中发挥重要作用。

Wnt/β-连环蛋白信号通路的降解在40%-70%的肝癌患者中发现。越来越多的证据表明Wnt/β-连环蛋白信号通路在肝癌的发生中扮演重要作用。一些研究提示了 Wnt/β-连环蛋白信号通路在肝癌中可能的机制。例如，研究人员发现肝癌的发生有可能与同位基因的缺失、染色体的改变和wnt/β-连环蛋白信号通路的突变有密切关系。除此之外，Wnt /β-连环蛋白信号通路通过调节血管生成因子如基质金属蛋白酶2（MMP-2）、金属蛋白酶9（MMP-9）、血管内皮细胞生长因子-A（VEGF-A）、血管内皮生长因子（VEGF）和基质成纤维细胞生长因子（bFGF）促进肝癌的血管生成、浸润和转移。然而，确切的分子机制仍然是不确定的。

编码β连环蛋白的CTNNB1基因外显子3区突变，构成了一个导致与肝癌密切相关的Wnt /β-连环蛋白信号通路异常激活的关键的分子机制。除了Wnt信号通路的正向调节器增益功能突变如β-连环蛋白，wnt信号通路可以通过负向调节剂如AXIN和APC的缺失突变激活。现已经表明，AXIN可能通过wnt信号通路在肝癌的发病和进展中发挥重要作用。此外，FZD-7受体的过度激活和糖原合酶激酶-3（GSK-3）的失活有可能导致β连环蛋白信号通路的激活，并且已经发现在90%的肝癌患者中FZD-7受体上调。预示wnt/Frizzled介导的信号通路的激活在肝癌中发挥重要作用。特别是，一个研究分析125例肝癌患者的突变，研究者认为ARID1A、RPSK6KA3或者NFE2L2和CTNNB1或者AXIN1有相互关系，认为wnt/β信号通路有可能与氧化应激反应、染色体重塑或RAS/MAPK信号通路相关促进肝癌发生。

已发现Wnt/β-连环蛋白信号通路突变存在于20%-40%的肝癌患者中。在HBV相关肝癌中，β-连环蛋白突变频率较低，然而高突变率的β-连环蛋白在酒精性和HCV肝癌中发现。这些研究结果表明β-连环蛋白突变与肝癌的病因学相关，这个可以部分解释HCV核心蛋白与wnt的协同作用诱导β连环蛋白的稳定性和β连环蛋白的累积，在HCV的感染中扮演重要角色。在HBV相关肝癌中，患者表现β-连环蛋白的激活，这是由HBx蛋白表达导致的突变依赖的行为。此外，对于为什么β-连环蛋白突变发生在非HBV相关的肝癌解释是AXIN突变主要在HBV相关的染色体不稳定的肿瘤中发现，并且β-连环蛋白突变主要在非HBV、高分化和染色体稳定的肿瘤中发现。因此，wnt信号通路的两种组分wnt信号、β连环蛋白和AXIN1在以不同的方式导致肝癌。

对于β-连环蛋白突变在肝癌发生和进展中的确切作用还不是很清楚。一些研究表明β连环蛋白突变仅仅与肝癌相关，与DNs无关。这些结果表明，β连环蛋白突变有可能是恶性肿瘤进展的晚期事件而不是肝癌多步进展的早期事件或者警戒基因。然而，另一个研究表明，在肿瘤癌前病变中β连环蛋白在细胞质和细胞核的积累至少部分导致肝癌的发生。此外，一个克隆性分析预示CTNNB1突变是克隆的并且发生在肝癌病变的早期阶段。到目前为止，大量研究探索了β连环蛋白突变在肝癌发生和进展的可能机制。例如，CTNNB1突变是极有可能发生在黄曲霉素暴露和慢性HBV感染导致的肝癌的晚期，然而，CTNNB1突变有可能在低AFB1摄取地区的无典型突变模式肝癌中的早期事件。转录复合物，核内β连环蛋白和转录因子的联合形成，激活下游靶基因和调节相关基因的表达，导致肝癌的发生。尽管β-连环蛋白的突变有可能是导致肝细胞癌变的重要事件，用转基因小鼠模型研究表明β连环蛋白突变的过表达或它本身的稳定形式是不足够导致肝癌的。一个最近的研究表明，肌腱膜纤维肉瘤癌基因同源物G（MAFG）和滑膜肉瘤X断点1（SSX1）明显与β连环蛋白的转录活性有协同作用，并且下游调节同源基因1（同源异型盒1）和叉头框蛋白A3（FOXA3）有可能抑制CTNNB1突变阳性的HepG2细胞系和突变阴性的Huh7和Hep3B细胞系的生长。在另一项研究中，富含半胱氨酸蛋白61（Cyr61/CCN1）的过表达是与β连环蛋白的增加正相关，预示Cyr61是肝癌中β连环蛋白信号通路的直接靶目标。因此，这些研究结果表明β连环蛋白突变可以与其它原癌基因的改变或信号通路相互作用导致肝癌的发生（比以前研究更频繁）。

相似的，在肝癌中β连环蛋白的突变对肝癌预后好坏的关系的研究结果有一定的冲突。一些研究发现β连环蛋白突变或激活与肝癌的不良预后例如中/低分化HCV相关肝癌、大块的肿瘤体积、多淋巴结转移和大量的血管侵犯有关。相反，其它结果报道表明肝癌中β连环蛋白突变与肝癌的良好预后例如低侵犯和低频门静脉侵犯相关。一个最近的meta分析显示，β连环蛋白突变可以预示肝癌的良好预后。除此之外，一个研究报道，β连环蛋白突变与晚期肝癌患者的预后没有关系。有趣的是，可以抑制经典wnt信号通路的非经典的wnt5a表达是在低分化肝癌细胞中表达增加的。基于这个结果，研究者假设经典和非经典的wnt信号通路在肝癌中扮演互补作用，经典信号通路促进肿瘤发生和非经典信号通路导致肿瘤进展。因此，wnt非经典途径的激活应该进一步研究。此外，对于β连环蛋白突变与肝癌良好预后的可能机制在另一个研究中进行。在这个研究中，发现CK19的表达或者β连环蛋白突变的缺失可以预示早期肿瘤复发（ETR），并且CK19表达可以消除β连环蛋白对肝癌进展中的抑制作用。研究发现CK19表达和β连环蛋白突变在血管浸润、ETR和肝癌患者进展中有相反的作用。

考虑到这些结果，未来对于WNT/β连环蛋白在肝癌的发生、进展和预后方面的功能研究非常必要。特别是，一些研究应该考虑地理、病因和患者的异质性以及WNT/β-连环蛋白信号通路的激活模式。

PI3K-AKT-mTOR信号通路

磷酸次黄苷酸3-激酶-AKT-钠巴霉素的哺乳动物靶子（PI3K-AKT-mTOR）信号通路是在肿瘤中最常下调的信号通路，并且它是有助于肿瘤发生和肿瘤维持的主要调节因子。通过PI3K磷酸化膜脂磷脂酰肌醇4，5二磷酸（PIP2）变成磷脂酰肌醇3，4，5-三磷酸（PIP3），它可以结合并激活丝氨酸/苏氨酸激酶AKT 。染色体上删除抑癌基因产物PTEN，可拮抗PI3K的活性；通过基因缺失导致PTEN的失活增加PIP3水平和激活AKT，从而抑制细胞凋亡，导致肿瘤的发生。活化的Akt启动级联下游信号事件，包括mTOR信号通路。一旦通过AKT激活，mTOR通过4E-BPs和S6激酶磷酸化促进蛋白合成，促进细胞生长和增殖。

     PI3K/AKT/mTOR信号通路在肝癌中经常下调。此外，PI3K/AKT/mTOR信号通路的关键基因的下调在肝癌中具有重要的临床意义。PTEN作为PI3K/AKT/mTOR信号通路的负向调节剂，被认为是一种肿瘤抑制剂。在肝癌中很少发生PTEN的突变，然而PTEN基因的杂合体，导致PTEN表达减少，这已在32% - 44%的肝癌患者中观察到。最近的研究表明，PTEN的下调与肝癌的低分化、TNM晚期（肿瘤转移）、肝内转移和肝癌患者低生存率有关。PI3KCA是AKT的上游调节剂，尽管对于PI3KCA突变在肝癌中的作用有一定的争议性。最近的研究表明PIK3CA突变发生在14%的肝癌患者中。这些突变与肿瘤大小有密切的相关性，预示PIK3CA突变可以被用来作为肝癌的预后标记物。然而，其它更多的研究表明，PIK3CA的热点突变在肝癌患者中几乎是没有的或是缺失的，PI3K突变与肝癌的发生和肝癌预后没有相关性。

AKT也被称为蛋白激酶B，是PI3K信号通路的中心效应器。许多研究表明肝癌患者存在AKT信号通路的 激活，并且报道HBV和HCV可以激活PI3K/AKT信号通路。现已确定AKT通过刺激细胞增殖和抑制细胞凋亡在肿瘤发生中发挥重要作用。AKT的S473的磷酸化在71%的肝癌患者中上调并且与肝癌的侵犯、转移和血管形成有关。S6 核糖体蛋白（Ps6）作为AKT的一个效应因子，可以作为肝癌预后的标记物，除此之外，磷酸化的AKT表达与OS的下调有明显的相关性，预示可以作为肝癌不良预后的因子。mTOR是G1到S期过渡所要求激活的下游激酶PI3K和AKT信号通路的关键因子。mTOR下调在肝癌发生和进展中发挥重要作用。最近的研究显示mTOR的高水平表达与Edmondson肿瘤分级和肝硬化相关。此外，临床前数据分析显示mTOR信号通路的下调表达发生在40%-50%的肝癌患者中，mTOR信号通路效应器的激活与肿瘤低分化、早期肿瘤复发和低生存率有关。mTOR 通过直接激活p70S6激酶和抑制4E结合蛋白1（4E-BP1），形成两种复合物，mTOR 复合物（mTORC1）和mTOR复合基因符号（mTORC2）。MTORC1和mTORC2都参与调解肿瘤细胞的转移和浸润的调解。最近在肿瘤中研究发现mRNA的高表达水平是肿瘤无病生存率的一个独立预后因子。这些研究表明肿瘤组织中mTOR 的表达可以作为药物治疗后肝癌复发的预测标记物。

目前，对于PI3K/AKT/mTOR 信号通路的抑制剂针对肝癌治疗的研究已经进入临床前阶段和临床阶段。对于PI3K/AKT/mTOR信号通路的抑制剂与其它抗癌药物的结合有可能作为治疗肝癌患者的新的有前景的治疗方式。

问题和前景

尽管与肝癌相关的基因有很多，但是只有一少部分被认为其改变可以驱动细胞克隆和扩增。许多体细胞突变对肿瘤细胞的选择是无效的。目前为止，对于引起肝癌事件的基因还不是很清楚。因此，研究肝癌的关键驱动基因对于阐明肝癌的基因机制和对于提供肝癌患者新的分子治疗是非常重要的。

最近随着NGS技术的进步已经允许肝癌发病的复发性突变基因的鉴定。例如，最近对于NGS研究分析已经定义了TERT启动子、TP53和CTNNB1基因突变是肝癌进展的主要因子。然而，到目前为止，没有潜在的特殊的原癌基因的启动子（癌基因依赖，这是一个被用来定义一个癌细胞依赖单基因生存的术语）相应有针对性的治疗出现，很可能由于肝癌患者的癌基因的异质性。此外，最常见的在肝癌中已确定的关键驱动基因突变尚未有作为靶目标的可用药物。尽管几个分子机制的靶物质已在晚期肝癌研究的实验阶段，除了索拉菲尼，没有新的完全有效的对于晚期肝癌治疗的分子药物被生产。有两个因素，即缺乏明确定义的原癌基因和潜在肝硬化的出现，它们是导致在肝癌治疗中新的药物不成功的主要原因。

可以预期的是，大样本的研究包括结合多种数据的融合，如基因组不稳定的数据、SNPs和体细胞突变，结合功能基因组学方法，将有助于驱动基因在肝癌发病机制中的作用的研究。这些驱动基因的识别将导致有效分子靶向治疗与个性化医疗的研究进展。

目前，支配致癌基因作用过程的信号通路已被广泛认知，而非单个基因。事实上，肝癌被认为是一个与多因素病因有关的多基因疾病，肝癌也是一个包括多信号通路改变的极其复杂的多步骤的疾病。简而言之，由于肝癌基因组的高复杂性和异质性，强调肝癌的信号通路的改变而不是单个基因的突变是重要的，这有可能是阐述肝癌基因机制的关键一步。此外，对于关键信号通路的研究将极有可能帮助确定之前未认识的原癌基因循环并且研究更多有效的靶基因治疗。最近更多的研究已经确定了在肝癌进展的多信号通路，然而，不幸的是，在肝癌中没有单一信号通路改变是特殊的。进一步对于信号通路的研究应该阐明不同信号通路的相互作用，不同的信号通路如何相互联系和它们在肝癌中如何进行协调。对于这些信号通路的相互作用将促进肝癌患者更有效的临床治疗药物的研究。

综上所述，当前的证据表明在大多数肝癌患者进展中没有主要的突变基因和信号通路，有可能是由于肝癌患者地理和病因的异质性导致。由于肝癌肿瘤间和肿瘤内的异质性，未来的研究应该更详细的研究与患者的地理、个体和随时间改变的肿瘤进展相关的基因改变。同时，肝癌患者的地理和病因学背景应该在未来对于肝癌的分子靶治疗中考虑进去。这类考虑将有助于肝癌患者的个性化治疗。（本文图表略）

（本文编辑：欧阳颖）