1研究背景食管癌是消化系统最常见的恶性肿瘤,在所有癌症中发病率排名位于第八位,死亡率位于第六位。2012年全世界有45.6万新发病例,40.0万死亡病例,而且80%病例发生在发展中国家和地区。中国食管癌具有较高的发病率和死亡率,2015年食管癌的发病人数为47.8万,死亡人数为37.5万,在所有癌症中其发病率位于第三位,死亡率第四位。流行病学调查研究发现中国食管癌的发病存在地区和民族差异,但是中国所有民族食管癌的主要组织学类型是鳞状细胞癌(Esophageal Squamous Cell Carcinoma,ESCC)。对食管癌的发病危险因素调查显示:中国ESCC的发生与吸烟和饮酒的关系不密切;而与家族史阳性、营养缺乏、不良生活习惯和饮食习惯以及不合理的膳食结构关系密切。此外,基因多态性也可能是导致食管癌发病率较高的危险因素。对ESCC患者的生存分析发现食管癌患者的生存预后与高、低发区、发病年龄、性别、职业、家族史、肿瘤的大小、淋巴结转移、以及肿瘤的分子学标记物等多种因素密切相关,并且这些因素又相互交织在一起影响食管癌患者的生存期。近年来,全基因组测序(whole-genome sequencing,WGS)和全外显子组测序(whole-exome sequence,WES)研究已经揭示ESCC部分驱动基因突变及其相应的体内致癌信号通路。在中国,ESCC人群WES研究已经有报道。Gao等分析了低发区北京地区113对ESCC及癌旁配对正常对照WES结果;Zhang等和Song等报道了高发区太行山地区和广东省的潮山地区ESCC外显子组情况。尽管有文献报道不同民族间在食管癌的发病危险因素、遗传易感性、临床流行病学和分子基础上存在的差异,但是大多数报道都是对同一地区不同民族进行比较。因此,本研究旨在通过大样本量的流行病学调查和研究,首先分析中国汉族、哈萨克族(简称哈族)、维吾尔族(简称维族)、回族和蒙古族ESCC流行病学特征的差异和影响患者生存预后的因素以及差异。然后通过对123对太行山地区汉族和26对新疆地区哈族ESCC患者WES分析,对比两个地区、两个民族ESCC人群基因组突变谱的差异,探讨突变后基因对ECSS患者的生存影响。2材料与方法2.1汉、哈、维、回和蒙古族ESCC临床流行病学特征及生存影响因素分析2.1.1研究对象汉、哈、维、回和蒙古族ESCC共2113例,平均年龄58.5±9.7,男:女=2.6:1;其中汉族1587例,平均年龄58.5±9.7,男:女=2.6:1;哈族221例,平均年龄57.3±9.7,男:女=2.3:1;维族136例,平均年龄56.6±9.0,男:女=2.2:1;回族89例,平均年龄63.2±9.6,男:女=2.1:1;蒙古族80例,平均年龄59.6±9.5,男:女=9:1。2.1.2研究方法以流行病学问卷调查方式为主,电话随访、查阅病历资料为辅的调查方法,对患者的基本资料、一般体格检查、生活习惯、肿瘤家族和患病情况充分调查。到患者治疗医院进行临床资料和病理信息核实和补充,临床病理资料包括ESCC发生部位、大体类型、分化程度、手术切缘情况等。电话随访或直接下乡入户对患者进行生存随访。采用SPSS 21.0(SPSS,Inc.,Chicago IL,USA)统计软件对相关数据进行分析处理。汉、哈、维、回和蒙古五个民族之间平均诊断年龄的比较采用t检验;汉、哈、维、回和蒙古ESCC患者单因素生存差异采用Kaplan-Meier法和Log-rank检验分析;影响汉族与哈、维、回和蒙古ESCC患者生存期的独立因素采用Cox风险比例模型。2.2中国汉族与哈族ESCC基因组突变谱对比分析2.2.1研究对象选取汉族123(5.82%,123/2113)例,哈族26(1.23%,26/2113)例,进行外显子组测序研究。所有样本为ESCC原发病灶及配对癌旁正常组织。所有患者术前有详细的临床病史资料及术前未进行任何抗肿瘤治疗,术后标本经病理诊断证实。2.2.2研究方法首先对患者癌组织和配对癌旁正常组织内基因组DNA的提取、提取DNA质量及浓度的检测;然后对提取DNA进行外显子组测序、生物信息流程分析和目标区域捕获测序验证;最后采用SPSS 21.0(SPSS,Inc.,Chicago IL,USA)统计软件对相关数据进行分析处理。应用Student’s t test比较两样本之间均值;应用Fisher精确检验分析计数资料构成比。分析采用Kaplan-Meier法和Log-rank检验,筛选影响生存期的危险基因;采用Cox风险比例模型分析判断影响汉族和哈族ESCC患者生存期的独立影响基因。3结果响因素分析3.1汉、哈、维、回和蒙古族ESCC临床流行病学特征及生存影3.1.1汉、哈、维、回和蒙古族ESCC临床流行病学特征汉族、回族和蒙古族农村患者>城镇,哈族、维族城镇患者>农村;汉族和蒙古族高、低发区人数相当,哈族和维族高发区人数明显高于低发区,回族高发区人数明显少于低发区;五个民族中大部分ESCC患者体重在正常范围内;汉族和哈族吸烟与不吸烟人数占比例相当,维族和回族吸烟人数低于不吸烟人数,蒙古族吸烟人数高于不吸烟;汉族、哈族、维族和回族不饮酒患者比例高于饮酒者,而蒙古族患者相反;HP阳性率在汉族、哈族、维族和蒙古族中所占比率均较低,而回族中HP阳性率高达57.1%;五个民族ESCC最易发部位均在胸中段;五个民族中大体类型均以溃疡型为主;汉、哈、维和蒙古族以中分化为主,回族以低分化为主;汉、哈、维、回和蒙古族淋巴结阳性转移率分别为38.4%、42.2%、29.0%、46.2%和40.6%;五个民族中TNM分期均以Ⅱ期为主;五个民族患者均以单纯手术为主要治疗方式。3.1.2汉、哈、维、回和蒙古族ESCC生存期影响因素3.1.2.1民族差异是影响患者生存期的因素(P<0.001)。3.1.2.2汉族50岁之前患ESCC患者的生存预后显著高于50岁之后,且在50岁之后,随着年龄的增长,患者的生存越差;哈、维、回和蒙古族70岁之前患者,各年龄段患者生存期之间无显著差异,70岁之后ESCC患者预后较差。3.1.2.3汉族生存期≤10年的农村患者生存期优于城市(P<0.001),生存期>10年患者农村和城市无明显差异;哈、维、回和蒙古族城市患者生存期显著高于农村患者(P=0.007)。3.1.2.4五个民族高发区患者生存期均显著高于低发区。3.1.2.5五个民族患者BMI对生存期的影响均无差异。3.1.2.6汉族家族史阳性患者生存期优于家族史阴性(P=0.001);哈、维、回和蒙古族家族史阳性和阴性对生存期影响无明显差异(P=0.22)。3.1.2.7五个民族患者吸烟饮酒史对生存期均无统计学差异。3.1.2.8汉族是否感染HP对生存期无影响(P=0.09);哈、维、回和蒙古族HP感染阳性患者预后生存较差(P=0.001)。3.1.2.9汉族ESCC发生在胸上、中、下段对生存期无明显影响(P=0.42);哈、维、回和蒙古族ESCC发生在胸中段患者的生存期显著优于发生在胸上段和胸下段(P=0.02)。3.1.2.10汉族缩窄型患者生存预后最差(P=0.007);哈、维、回和蒙古族肿瘤大体类型与生存期无明显相关性(P=0.21)。3.1.2.11随着ESCC的分化程度的降低,汉族患者的预后越差(P=0.001);哈、维、回和蒙古族肿瘤分化程度对生存期无明显相关性(P=0.07)。3.1.2.12手术切缘阴、阳性对汉族患者生存期无明显统计学差异(P=0.34);哈、维、回和蒙古族手术切缘阳性患者生存期优于阴性患者(P=0.01)。3.1.2.13汉族淋巴结转移阳性患者生存期明显低于淋巴结转移阴性患者(P<0.001);淋巴结转移阳性和阴性对哈、维、回和蒙古族生存期的影响无统计学差异(P=0.37)。3.1.2.14汉族中TNMⅠ期患者生存期优于Ⅱ期,Ⅱ期优于Ⅳ期,Ⅳ期优于Ⅲ期(P<0.001);TNM分期对哈、维、回和蒙古族患者生存期影响无明显统计学差异(P=0.88)。3.1.2.15不同手术方式对汉族生存期影响无明显差异(P=0.52);哈、维、回和蒙古族左开胸患者生存期优于右开胸患者(P=0.02)。3.1.2.16不同治疗方式对汉族生存期影响无明显统计学差异(P=0.80);哈族和维族治疗方式对生存期影响从好到差的顺序为单纯手术、对症治疗、手术和/或放化疗、手术和/或化疗(P=0.04)。3.1.3影响生存期的独立因素诊断年龄、高、低发区、ESCC的分化程度、TNM分期和早中晚分期是影响汉族ESCC患者生存期的独立因素;诊断年龄和城乡分布是影响哈、维、回和蒙古族ESCC患者生存期的独立因素。3.2中国汉族与哈族ESCC基因组突变谱对比分析3.2.1 SNVs3.2.1.1 SNVs类型和区域(1)汉族ESCC患者SNVs类型和区域共发现166945个突变事件,包括158531个SNP、3831个Insertion和4583个Deletion,SNP中错义突变占17.89%,无义突变占0.58%,Insertion中移码插入占9.34%,非移码插入占6.70%;Deletion中移码缺失占10.16%,非移码缺失占7.15%。(2)哈族ESCC患者SNVs类型和区域共发现3967个突变事件,包括2959个SNP、505个Insertion和503个Deletion。SNP中错义突变占40.49%,无义突变占1.89%;Insertion中移码插入占43.37%,非移码插入占16.83%;Deletion中移码缺失占52.49%,非移码缺失占10.14%。3.2.1.2 ESCC显著突变基因(1)汉族ESCC显著突变基因共检测出5个显著突变基因,分别为TP53、FAM194B、MSH3、ZNF750和C19orf73;突变率分别为6.5%、6.5%、4.7%和2.8%。(2)哈族ESCC显著突变基因共检测出7个显著突变基因,分别为TP53、PBRM1、SMAD4、SPDYE4、STATH、RAC1和RAC2;突变率分别为1.3%、0.8%、0.8%、0.4%、0.4%和0.4%。3.2.2汉族和哈族ESCC显著突变基因对生存期的影响3.2.2.1汉族显著突变基因与ESCC患者的生存分析五个突变TP53、FAM194B、MSH3、ZNF750和C19orf73均不是汉族ESCC患者生存期独立影响因素(P均>0.05)。3.2.2.2哈族显著突变基因与ESCC患者的生存分析七个突变基因TP53、PBRM1、RAC1、SMAD4、SPDYE4、STATH和RAC2基因均不是影响哈族ESCC患者生存期的预后因素(P均>0.05)。4结论(1)汉族和哈、维、回和蒙古族ESCC患者的临床流行病学特征存在差异,哈、维、回和蒙古族ESCC患者BMIⅢ级和Ⅳ级、具有吸烟、饮酒史和HP感染阳性人数所占比例高于汉族。(2)民族差异是影响ESCC患者生存期的重要因素,哈族、维族ESCC患者生存期优于汉族、回族和蒙古族。(3)诊断年龄越晚,ESCC患者预后越差,高年龄患ESCC可能是患者预后差的危险因素。(4)肿瘤分化程度越差,ESCC患者预后越低,肿瘤分化程度越低可能是患者预后差的危险因素。(5)深入对汉、哈、维、回和蒙古族ESCC生存期对比研究,对揭示环境与遗传因素在食管癌发生发展及预后过程中的作用机制有重要指导意义。(6)汉族ESCC中显著突变基因依次为TP53、FAM194B、MSH3、ZNF750和C19orf73。(7)哈族ESCC中显著突变基因依次为TP53、PBRM1、RAC1、SMAD4、SPDYE4、STATH和RAC2。(8)TP53、FAM194B、MSH3、ZNF750和C19orf73均不是影响汉族ESCC患者生存预后的独立影响因素;TP53、PBRM1、RAC1、SMAD4、SPDYE4、STATH和RAC2均不是影响哈族ESCC患者生存预后的独立影响因素。