研究背景肺癌与食管癌是我国常见的的恶性肿瘤,2010年,我国肺癌与食管癌的发病率分别居第一位和第五位,严重威胁我国居民健康。肺癌按病理类型分为小细胞肺癌与非小细胞肺癌,其中非小细胞肺癌约占总数的80%,非小细胞肺癌的主体是腺癌和鳞状细胞癌,近年来,肺腺癌比例逐渐上升,但肺鳞状细胞癌所占比例仍然高于30%,由于鳞状细胞癌分子特征的研究远远滞后于腺癌,导致其难以从靶向治疗中获益,预后仍无明显改善；同样,我国的食管癌绝大多数为鳞状细胞癌,由于长期缺乏有说服力的研究,食管鳞状细胞癌的治疗效果一直没有明显的改善,五年生存率仍徘徊于20%左右。鳞状细胞癌作为肺癌与食管癌的重要亚型,亟需系统深入的研究以寻找有效的治疗方法。成纤维细胞生长因子受体(Fibroblast growth factor receptor, FGFRs)是一个高度保守的酪氨酸激酶受体家族,目前已确定了四种由独立基因编码的成纤维细胞生长因子受体：FGFR1, FGFR2, FGFR3, FGFR4。FGFR1是一个跨膜的酪氨酸激酶受体,由三个主要部分组成：细胞外段、跨膜区和细胞内段;其中细胞外段是与其配体成纤维细胞生长因子(Fibroblast growth factor, FGFs)结合的区域。当FGF与FGFR1胞外段结合后,FGFR1构象发生改变,其胞内段发生自身磷酸化,导致PI3K-AKT, RAS-RAF-MAPK, STAT等多条信号通路的活化。正常情况下,FGFR1的生物学作用主要表现在胚胎发育、骨骼形成、血管生成、神经再生等生长发育方面,而在发生功能紊乱的情况下,其与多种恶性肿瘤的发生发展有着密切关系。导致FGFR1信号通路的失调控的最常见原因是基因改变,FGFR1基因位于染色体8p12,目前发现的两种最常见的基因异常为点突变和基因扩增。FGFR1基因扩增是肿瘤最常见的遗传学改变之一,在乳腺癌、卵巢癌、膀胱癌及头颈鳞状细胞癌中均已被证实。在肺癌中,Weiss等首次发现FGFR1过表达与吸烟的鳞癌患者有关,提示烟草可能破坏该蛋白质的编码基因,与肺鳞癌的发生密切相关,在肺鳞癌细胞系中,肿瘤的生长存在依赖于FGFR1激活的现象,而特异性阻断这种激活后肿瘤表现为生长缓慢甚至体积缩小。Schildhaus等应用FISH (fluorescence in-situ hybridization)法检测402例非小细胞肺癌组织中FGFR1的水平,其中肺鳞癌中16%为高度扩增(n=307),4%为低度扩增,而肺腺癌中未见扩增(n=100),该现象己被多个研究所证实。肺鳞状细胞癌基因研究在世界范围内方兴未艾,但在我国仍然缺乏相应资料。在食管癌中,FGFR1基因研究较少,而且,由于欧美国家绝大多数食管癌为腺癌,而鳞状细胞癌较少,也导致了食管鳞状细胞癌一直以来缺乏有说服力的研究。尽管如此,在为数不多的相关研究中,研究者用多种方法证实了食管鳞状细胞癌中8p11-12片段的扩增,这也使得位于该片段上的FGFR1成为了深入研究的候选基因(candidate gene)。2002年,日本学者利用DNA微阵列比较基因组杂交技术(Array Comparative genomic hybridisation)研究食管鳞状细胞癌时发现了8p11片段的扩增(2/32),但样本量较小。2003年,Weiss等用同样的方法研究了食管腺癌及鳞状细胞癌,结果发现食管鳞状细胞癌中8p11.2-12片段扩增率高达21%,远远超过腺癌(9%)。2009年底,Bass等在检测肺及食管鳞状细胞癌样本时,也证实了在两种肿瘤中均存在不同程度的8p12基因拷贝数增加。这些研究均提示了食管鳞状细胞癌中可能存在FGFR1基因扩增,但该基因异常在食管癌发生发展中的生物学意义尚无研究。目前,癌症越来越被视为一种主要是由其基因图谱而不是由其发病器官决定的疾病。在发生上具有同源性的器官发生的同一组织学起源的癌可能具有相似的分子特征及生物学行为,其在发生／侵袭／转移方面可能存在明显的共性。本课题通过应用FISH技术检测肺及食管鳞状细胞癌样本中FGFR1基因扩增,探讨了肺及食管鳞状细胞癌在基因改变方面是否存在共性,FGFR1基因扩增与肺及食管鳞状细胞癌临床病理特征之间是否存在相关性,并结合肺及食管鳞状细胞癌患者的随访资料,探讨了FGFR1基因扩增与肺及食管鳞状细胞癌患者手术治疗后的预后关系,以期从基因水平探讨FGFR1信号通路在肺及食管鳞状细胞癌发生与发展、浸润与转移中的作用机制,并为肺及食管鳞状细胞癌的基因治疗筛选理想的靶点。第一部分：FGFR1基因扩增在肺鳞状细胞癌中的水平及其与临床病理特征之间的关系目的：肺癌的发生和发展是一个由多因素参与的多步骤的复杂的病理过程,本课题旨在研究肺鳞状细胞癌组织中FGFR1基因扩增与临床病理特征之间的关系,探讨其在肺鳞状细胞癌发生发展中可能的作用。方法：本研究选取2008年1月至2011年1月之间在山东大学附属省立医院胸外科施行肺叶切除加系统淋巴结清扫的肺鳞状细胞癌患者的标本,包括142例肺鳞状细胞癌组织和20例随机选取的癌旁正常肺组织。应用FISH技术检测肺鳞状细胞癌组织和癌旁正常肺组织FGFR1基因扩增情况；本次研究采用FGFR1基因扩增标准为：FGFR1/CEN8信号比值≥2.0,或每个细胞核中FGFR1信号数≥6。应用SPSS19.0统计软件对实验结果进行统计学分析,将患者的临床资料、病理学特征及实验结果共同建立数据库,计数资料采用X2检验或Fisher’s精确概率检验；计量资料用均数±标准差表示,两组均数比较时采用独立样本t检验(方差齐时)或t’检验(方差不齐时)；多组计量资料均数之间的比较采用方差分析(F检验),如果差别有统计学意义,则行SNK检验法进行组间两两比较。以P<0.05为差异具有统计学意义。结果：肺鳞状细胞癌组织中FGFR1基因扩增率为16.9%,癌旁肺组织有2例呈FGFR1基因拷贝数增加,但未达到扩增标准,其余正常组织均未见FGFR1扩增,此2例患者均为长期吸烟患者。FGFR1扩增在性别不同的患者组中无显著差异(P>0.05)。将患者年龄以60岁为界分为2组,2组间FGFR1基因扩增无显著性差异(P>0.05);FGFR1扩增组与非扩增组的中位肿瘤直径均为4cm,无显著性差异(P>0.05); FGFR1基因扩增在T分期各组之间无显著性差异(P>0.05)；在NO、N1、N2组之间,FGFR1扩增无显著性差异(P>0.05)；在pTNM各期患者之间,FGFR1扩增无显著性差异(P>0.05);在不同吸烟状态的患者之间,FGFR1扩增存在显著差异(P<0.05)。结论：肺鳞状细胞癌中存在明确的FGFR1扩增亚集；FGFR1扩增与性别、年龄、肿瘤直径、T分期、N分期、TNM分期均无显著相关,但与患者吸烟状况显著相关,而在吸烟患者的正常肺组织中也检测到FGFR1基因拷贝数增加,提示烟草成分的刺激对于FGFR1基因扩增可能起着重要的作用。FGFR1基因扩增为肺鳞状细胞癌提供了一个可利用的靶点。第二部分：FGFR1基因扩增在食管鳞状细胞癌中的水平及其与临床病理特征之间的关系目的：食管鳞状细胞癌具有发病率高、死亡率高和预后差的特点,本实验旨在研究食管鳞状细胞癌组织中FGFR1基因扩增水平及其与临床病理特征之间的关系,探讨其在食管鳞状细胞癌发生发展中可能的作用。方法：本研究选取2010年1月至2011年1月之间在山东大学附属省立医院胸外科施行食管癌切除加系统淋巴结清扫的食管鳞状细胞癌患者的标本,包括82例食管鳞状细胞癌组织和20例随机选取的癌旁正常食管组织。应用FISH技术检测食管鳞状细胞癌组织和癌旁正常食管组织FGFR1基因扩增情况；本研究采用FGFR1基因扩增标准为：FGFR1/CEN8信号比值≥2.0,或每个细胞核中FGFR1信号数≥6。应用SPSS19.0统计分析软件,将患者的临床资料、病理学特征以及实验结果共同建立数据库。计数资料采用Pearson X2检验或Fisher’s精确概率检验法；计量资料应用均数±标准差(x±s)表示,两组均数比较时采用独立样本的t检验(方差齐时)或t’检验(方差不齐时),多组计量资料样本比较应用方差分析(F检验),若组间差异有统计学意义,则行SNK检验(q检验)进行两两比较。P<0.05表示有统计学意义。结果：食管鳞状细胞癌组织中FGFR1基因扩增率为15.8%,癌旁食管组织均未见FGFR1扩增。FGFR1扩增在性别不同的患者组中无显著差异(P>0.05)。将患者年龄以60岁为界分为2组,2组间FGFR1基因扩增无显著性差异(P>0.05)；FGFR1基因扩增在T分期各组之间无显著性差异(P>0.05)；在N1、N2、N3组之间,FGFR1扩增无显著性差异(P>0.05),但在NO组与Nx(x=1,2,3)组之间,FGFR1存在显著性差异(P<0.05)；在pTNM各期患者之间,FGFR1扩增无显著性差异(P>0.05)；在不同吸烟状态的患者之间,FGFR1扩增无显著差异(P>0.05)；不同饮酒史的患者之间,FGFR1扩增无显著差异(P>0.05)。结论：食管鳞状细胞癌中存在明确的FGFR1扩增亚集；FGFR1扩增与性别、年龄、肿瘤直径、T分期、N分期、TNM分期均无显著相关,但在存在淋巴结转移的患者中发生率较高,提示FGFR1可能与食管鳞状细胞癌淋巴结转移的发生存在联系。第三部分：F6FR1基因扩增与肺及食管鳞状细胞癌术后患者预后的关系目的：探讨FGFR1基因扩增与肺及食管鳞状细胞癌预后的关系,旨在寻找能够更准确预测肺及食管鳞状细胞癌术后生存的生物学指标。方法：本研究选取2008年1月至2011年1月之间在山东大学附属省立医院胸外科施行肺叶切除加系统淋巴结清扫的肺鳞状细胞癌患者的标本142例及2010年1月至2011年1月之间在山东大学附属省立医院胸外科接受食管癌切除加系统淋巴结清扫的食管鳞状细胞癌患者的手术标本82例。应用FISH技术检测样本中FGFR1基因的扩增情况；同时统计术后患者的随访资料,以术后3年生存率为统计指标,应用SPSS19.0软件进行统计分析,Kaplan-Meier法计算生存率,Log-rank检验比较生存率差别,应用Cox回归法分析手术后生存的预后因素。P<0.05表示有统计学意义。结果：所有患者术后均进行随访,平均随访时间为21.5个月(8-36个月)。Kaplan-Meier生存曲线分析显示本组肺鳞状细胞癌患者3年生存率为49.3%。食管鳞状细胞癌术后患者3年生存率为53.7%。Kaplan-Meier单因素分析结果显示：在肺鳞状细胞癌,淋巴结转移和TNM分期和FGFR1基因扩增是影响术后3年生存率的相关因素；在食管鳞状细胞癌,肿瘤的浸润深度、淋巴结转移、TNM分期、FGFR1基因扩增是影响患者术后3年生存率的相关因素。淋巴结转移阳性和阴性的肺鳞状细胞癌患者的3年生存率分别为：28.8%和67.1%,两组间的差异具有统计学意义(P<0.05)；不同pTNM分期的肺鳞状细胞患者的3年生存率分别为p Ⅰ组：93.8%,pⅡ组：47.1%,pⅢ组：29.2%,各组间差异具有统计学意义(P<0.05)；在食管鳞状细胞癌中,不同肿瘤的浸润深度(pT)的患者3年生存率分别为pTl组：100%,pT2组：53.3%,pT3组：39.3%,各组间的差异具有统计学意义(P<0.05)；淋巴结转移阴性和阳性的食管鳞癌患者的3年生存率分别为：67.3%和25.9%,两组间的差异具有统计学意义(P<0.05)；不同pTNM分期的食管鳞癌患者的3年生存率分别为pⅠ组：100%,pⅡ组：52.5%,pⅢ组：28.6%,各组间差异具有统计学意义(P<0.05); Cox回归分析显示：在肺鳞状细胞癌,FGFR1基因扩增、淋巴结转移、TNM分期是患者术后3年生存率的独立危险因素；在食管鳞状细胞癌,肿瘤浸润深度(pT)和淋巴结转移是影响食管鳞癌患者术后3年生存率的独立危险因素。结论：在肺鳞状细胞癌中,FGFR1基因扩增、淋巴结转移、pTNM分期是影响肺鳞状细胞癌术后3年生存率的独立危险因素。在食管鳞状细胞癌中,FGFR1基因扩增、肿瘤浸润深度(pT)、淋巴结转移、pTNM分期是影响食管鳞癌患者3年生存率的相关因素,肿瘤的浸润深度(pT)和淋巴结转移是食管鳞状细胞癌患者手术后3年生存率的独立危险因素。