肺癌是全世界发病率和死亡率最高的恶性肿瘤，其中非小细胞肺癌（NSCLC）占全部肺癌的 80% 左右。目前，我们已发现的肺癌的驱动基因已达数十种（EGFR、ALK、ROS1、HER2、MET、RET、KRAS、NTRK、BRAF 等）。针对这些突变基因，目前市场上已有众多靶向药可供选择，还有一部分靶向药正在研发当中。
但有一个问题值得考虑，同样是基因突变，甚至是同一基因位点突变，为什么有的患者治疗效果很好，有的患者疗效很差呢？
这可能要从肿瘤的异质性说起。
什么是肿瘤异质性？
在绝大多数情况下，成人的肿瘤都是 10 年以上漫长进化的产物。癌细胞的出现不是一夜之间完成的，而是一个正常细胞通过不断积累新的突变，不断改变生长特性而产生的。
肿瘤异质性（Tumor heterogeneity）是恶性肿瘤的特征之一，是指肿瘤在生长过程中，经过多次分裂增殖，其子细胞呈现出分子生物学或基因方面的改变，从而使肿瘤的生长速度、侵袭能力、对药物的敏感性、预后等各方面产生差异。
简单点说就是同一肿瘤中可以存在有很多不同的基因型或者亚型的细胞。因此同一种肿瘤在不同的个体身上可表现出不一样的治疗效果及预后，甚至同一个体身上的肿瘤细胞也存在不同的特性和差异。
肿瘤异质性主要有哪几种表现形式？
肿瘤异质性的表现形式简单可以划分为以下两类：
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肿瘤间异质性（Inter-tumor heterogeneity），即不用类型肿瘤的细胞存在基因型和表型差异；
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肿瘤内异质性（Intra-tumor heterogeneity），即同一种肿瘤内其细胞也存在基因型和表型差异。
肿瘤内异质性又分为空间异质性和时间异质性。空间异质性是指肿瘤通过转移之后造成原发肿瘤和/或转移瘤的发生部位不同，其内部亚克隆的组成和分布存在显著差异。时间异质性指随着时间推移，由于肿瘤的自然进化或者临床治疗干预的原因，导致单个病变部位内部亚克隆的组成和分布发生明显变化。肿瘤细胞的时间异质性可能是肿瘤复发的主要根源。
肿瘤异质性产生的机制是什么？
关于肿瘤异质性产生的机制，主要有以下两种假说：
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克隆进化模型（Clonal evolution model），即肿瘤细胞群起源与单个细胞，在增殖的过程由于多次突变分化成了不同的亚克隆细胞群。
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肿瘤干细胞模型（Cancer stem cell model），即肿瘤组织内内可以分为肿瘤干细胞和其他细胞两大类，随着肿瘤干细胞的增殖和分化，形成了肿瘤异质性，其他细胞经过几次分化后最终死亡。
肺癌中存在哪些基因突变异质性？
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EGFR 突变异质性
研究表明 NSCLC 的肿瘤组织中存在基因突变的异质性，即一个肿瘤中部分细胞为 EGFR 突变型，部分为 EGFR 野生型。2012 年发表在 PLOS ONE 杂志上的一篇文章报道：将 45 例 EGFR 突变型 NSCLC 患者的肿瘤组织经显微切割成 1431 个组织块，对这些组织块分别进行 EGFR 突变检测，其中 21 例（47%）患者的肿瘤组织为纯的 EGFR 突变型，24 例（53%）的患者肿瘤组织中存在突变的异质性（即部分组织块为 EGFR 野生型）。
同样的 40 例 EGFR 野生型的患者的肿瘤组织也进行了相似的检测，其中 36 例（90%）患者的肿瘤组织为纯的 EGFR 野生型，4 例患者（10%）存在突变的异质性（即部分组织块中检测到 EGFR 突变）。
Chang 等采用测序法对 56 例 NSCLC 患者原发灶和淋巴结转移灶中 EGFR 的突变状态进行检测，发现原发灶和淋巴结转移灶 EGFR 突变异质性达到 28.6% (16 /56)，说明 NSCLC 中 EGFR 基因在原发灶和转移灶中存在不同程度的异质性，同一患者不同病灶之间 EGFR 突变异质性可能导致 EGFR-TKIs 治疗出现差异性反应。众多研究表明，EGFR 突变阳性的肺癌是复杂的和高度异质的。
因此，背景基因组变异驱动的克隆扩增存在很高的耐药风险，导致潜在的难以治疗的肿瘤，即使初始治疗前，这种突变仅存在非常少的肿瘤细胞中。
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其他基因突变异质性
一项肺鳞癌的研究结果表明，采用全外显子测序技术对肺癌肿瘤组织和相应癌旁组织测序, 用 COSMIC 肿瘤数据库比较分析统计出肺癌可能致病基因；用激光显微切割技术提取五个不同部位肿瘤细胞，通过巢式 PCR 扩增和一代测序验证基因分型，发现了这例肺癌病人的 7 个高频突变基因：LPHN2、TP53/ target=_blank class=infotextkey>P53、MYH2、TGM2、C10orf137、MS4A3 和 EP300，这些基因在 10×镜下和 20×镜下经显微切割的肺癌组织的 5 个不同部位上的基因分型不同。
为什么靶向药对基因突变的肺癌效果不佳？
导致靶向药对肺癌的疗效参差不齐的原因有很多，其中就有肿瘤异质性这一因素。目前研究认为肿瘤产生耐药性主要有以下两种方式：
第一种是肿瘤内异质性，早期肿瘤内可能就有一部分耐药的细胞群体，在经过临床治疗干预之后，使这些耐药的细胞群体发生扩增，导致疾病进展。
第二种是耐药持久的细胞产生耐药细胞后代，耐药细胞后代由于各种原因造成基因组不稳定，进而出现新的耐药突变，形成耐药克隆群体，如 EGFR-T790M 继发性耐药突变。还有研究发现在治疗过程中，肺癌的组织类型也会发生改变，如从肺腺癌转变为肺鳞癌，从非小细胞肺癌转变为小细胞肺癌等。
针对肺癌异质性，有哪些诊疗策略？
目前的临床操作中，通常只取肿瘤组织的一部分做基因检测。由于肿瘤的异质性，取材部位的检测情况可能无法准确反应整个肿瘤内的全部信息。理论上最直接的办法是同时从多个肿瘤部位取样，但这过程一方面会增加检测费用，另一方面也会对患者造成额外伤害。
近年来，随着「液体活检」技术的发展，我们可以到患者血液循环中去捕获到处跑的癌细胞，或者癌细胞所释放出来的 DNA。穿刺，类似随机摘一片树叶；而液体活检，类似于分析掉在地上的所有树叶。由于掉在地上的树叶来自各种分支，是个混合体，因而理论上，只要分析足够多落在地上的树叶，就可能获取全面的信息。
从多样性的肺癌异质性的原因及表现形式出发，可以采取不同的针对异质性的治疗策略。主要措施有靶向药物轮换用药、替代或联合使用策略。对于 EGFR-TKIs 治疗后缓慢进展的患者，适当延长 EGFR-TKIs 的治疗时间，或者在 EGFR-TKIs 治疗基础上联合放化疗。
全反式维甲酸 (ATRA) 是一种有效靶向肿瘤干细胞的治疗方法。近年来有研究报道 ATRA 能逆转 NSCLC 富集干细胞样细胞介导的 EGFR-TKI 耐受。Moro 等人发现使用 ATRA 和顺式维甲酸几个治疗循环可稳定减轻肺抽搐和肺损伤。
总结
肿瘤无时无刻不处于进化中，在原发肿瘤和复发肿瘤、转移肿瘤、耐药肿瘤间可能都会表现出不一样的基因突变信息，导致肿瘤治疗效果不佳。
因此，在肿瘤治疗的全过程中，对于肿瘤组织空间或时间上的异质性的评估显得尤为重要。既往仅仅通过组织活检获取肿瘤相关信息。
近年来，液体活检（如外周血检测肿瘤释放的循环肿瘤 DNA）、单核测序（Single-nucleus sequencing）等技术的兴起与发展，为构建肿瘤异质性的动态发展模型、深入研究肿瘤时间异质性的成因和进化过程、探索肿瘤微环境对进化的影响提供了可能。借助于这些新兴技术，希望在不久的将来，我们对肿瘤异质性有更加深入的理解，从而更好地攻克肿瘤这个难题。