英國維康基金會(huì)桑格研究所Moore等報(bào)告，健康的人體組織內(nèi)有許多細(xì)胞攜帶著致癌的驅(qū)動(dòng)突變，這些突變有時(shí)在人生的頭十年就已出現(xiàn)。研究者通過對女性受試者的子宮內(nèi)膜進(jìn)行全基因測序，全面概述了子宮內(nèi)膜中基因突變的速率和模式。(Nature. 2020; 580: 640-646. doi: 10.1038/s41586-020-2214-z.)

了解正常組織如何引發(fā)癌癥，對于提高預(yù)防、盡早發(fā)現(xiàn)并治療癌癥至關(guān)重要。過去的癌癥研究主要分析的是癌組織，對其中主要的癌基因進(jìn)行分析，缺乏對正常組織的相應(yīng)分析。一個(gè)原因在于可從活檢或手術(shù)中獲得患者癌組織，來自正常組織的樣本要少得多，尚未建立完善的收集方法。

研究者旨在分析健康子宮內(nèi)膜組織中的癌基因突變，從28名年齡在19~81歲的女性中獲得了257個(gè)正常的子宮內(nèi)膜腺體。她們進(jìn)行子宮內(nèi)膜活檢的原因包括：生殖問題(14人)，因良性的非子宮內(nèi)膜病變需進(jìn)行子宮切除術(shù)(2人)，器官捐獻(xiàn)后殘留組織(8人)。還有4人是非婦科相關(guān)疾病死亡后，研究者取得的尸檢樣本。

研究者通過激光捕獲顯微解剖技術(shù)，將這些樣本中的子宮內(nèi)膜腺體分離出來，將子宮內(nèi)膜腺體的上皮組織與組成結(jié)締組織的周圍基質(zhì)細(xì)胞分開，然后采用專門研發(fā)的測序技術(shù)，對少量細(xì)胞進(jìn)行DNA序列分析，對分離得到的子宮內(nèi)膜腺體進(jìn)行全基因組測序，并與同個(gè)體的其他正常組織進(jìn)行比較，找出子宮內(nèi)膜腺體中的基因突變。

研究發(fā)現(xiàn)，在提供樣本的28名女性中，在25人(近90%)的正常子宮內(nèi)膜組織中總共找到了209個(gè)致癌的驅(qū)動(dòng)突變，最年輕的突變攜帶者為24歲。幾乎90%的人中，正常的子宮內(nèi)膜也包含致癌的驅(qū)動(dòng)突變，這些人近60%的子宮內(nèi)膜樣本中有不只一個(gè)驅(qū)動(dòng)突變。這些突變中有很多都是在生命早期，也就是兒童時(shí)期就出現(xiàn)的。不過，一般來說單個(gè)驅(qū)動(dòng)突變還不足以讓正常細(xì)胞轉(zhuǎn)化為侵襲性癌癥，同一個(gè)細(xì)胞中可能出現(xiàn)3~6個(gè)驅(qū)動(dòng)突變才會(huì)發(fā)生癌癥。突變會(huì)隨著年齡增長而積累，總的突變負(fù)荷以平均每年每個(gè)腺體29個(gè)堿基替代的速度增加，要比癌組織中低好幾倍。

研究者發(fā)現(xiàn)，每個(gè)腺體幾乎都是“克隆”形成的，一個(gè)腺體中的上皮細(xì)胞幾乎都是來自同一個(gè)上皮祖細(xì)胞。隨后的分析顯示，許多子宮內(nèi)膜腺體都攜帶已知的癌癥相關(guān)驅(qū)動(dòng)突變，不過子宮內(nèi)膜腺體的克隆性與驅(qū)動(dòng)突變的存在無關(guān)。28名女性的正常子宮內(nèi)膜腺體的體細(xì)胞突變負(fù)荷包含209~2833個(gè)堿基替換和1~358個(gè)插入缺失。數(shù)量上的差異主要是由年齡導(dǎo)致的，每個(gè)腺體每年大約增加29個(gè)堿基替換。

在以前已經(jīng)被確定為驅(qū)動(dòng)突變相關(guān)的基因中，研究者發(fā)現(xiàn)有12個(gè)在他們的子宮內(nèi)膜腺體檢測中也存在：PIK3CA、PIK3R1、ARHGAP35、FBXW7、ZFHX3、FXA2、ERBB2、CHD4、KRAS、SPOP、PP2R1A和ERBB3。

28名女性中有25名都存在驅(qū)動(dòng)突變，總數(shù)達(dá)209個(gè)，其中最年輕突變攜帶者24歲，其子宮內(nèi)膜腺體樣本中，每7個(gè)就有1個(gè)攜帶KRAS G12D突變。在總的257個(gè)腺體樣本中，有147個(gè)(57.20%)攜帶至少1個(gè)驅(qū)動(dòng)突變，攜帶2個(gè)及以上的有42個(gè)(16.34%)。有4名女性采集的每個(gè)腺體樣本中都存在驅(qū)動(dòng)突變。在這些驅(qū)動(dòng)基因中，PIK3CA是突變頻率最高的。

和體細(xì)胞突變負(fù)荷類似，每個(gè)腺體中的驅(qū)動(dòng)突變數(shù)量和不同人之間的驅(qū)動(dòng)突變數(shù)量都主要與年齡有很大的關(guān)系，基本呈正相關(guān)。驅(qū)動(dòng)基因的突變主要發(fā)生在生長因子受體編碼基因和一些重要的信號傳導(dǎo)通路中，包括介導(dǎo)類固醇激素應(yīng)答通路、染色質(zhì)功能相關(guān)蛋白和癌蛋白降解通路等。

通過構(gòu)建每個(gè)人的子宮內(nèi)膜腺體系統(tǒng)發(fā)育樹，研究者對細(xì)胞克隆的擴(kuò)增模式和驅(qū)動(dòng)突變的獲得進(jìn)行了表征。分析結(jié)果表明，在整個(gè)生命過程中，正常子宮內(nèi)膜腺體上皮細(xì)胞的驅(qū)動(dòng)突變獲得是呈線性的，至少有一部分突變發(fā)生在生命早期。在34歲和35歲的2名女性中，她們的KRAS G12D突變和PIK3CA突變都可能發(fā)生在10歲前。另一名60歲女性的ZFHX3和PIK3CA兩個(gè)基因的突變也都發(fā)生在10歲前。雖然積累了大量的突變，但這些女性的子宮內(nèi)膜仍然是正常組織，并未發(fā)生癌變。

與過去子宮內(nèi)膜癌患者全基因組分析的結(jié)果對比可發(fā)現(xiàn)，子宮內(nèi)膜癌患者的突變負(fù)荷更高，約為正常細(xì)胞的5倍。雖然兩者都有較多的堿基替換和插入缺失，但子宮內(nèi)膜癌患者還有很高的DNA錯(cuò)配修復(fù)率和聚合酶-ε/聚合酶-δ的校對突變率，在正常細(xì)胞中沒有發(fā)現(xiàn)。另外，癌細(xì)胞的結(jié)構(gòu)變異和拷貝數(shù)變異也更多。

從驅(qū)動(dòng)突變上看，PTEN、CTCF、CTNNB1、ARID1A和TP53的突變在癌細(xì)胞中更多。其中PTEN、CTCF、ARID1A和TP53可能需要雙等位基因突變才能顯示出明顯的致癌效果，這可能是它們在正常細(xì)胞中突變較少的原因。在這次的研究中，研究人員僅在5個(gè)腺體樣本(2%)中發(fā)現(xiàn)了PTEN和TP53的雜合突變?？偟膩碚f，在正常細(xì)胞中也同樣會(huì)存在不止一種驅(qū)動(dòng)突變，但它們致癌的風(fēng)險(xiǎn)是相對有限的。

與其他研究相比，該研究有更嚴(yán)格的樣本分離和測序方法、更完善的生物信息學(xué)算法，但要注意的是，參與研究的女性有一半是因不孕不育接受檢查的。不孕不育本身是子宮內(nèi)膜癌的獨(dú)立危險(xiǎn)因素，可能對研究結(jié)果造成影響。未來，這類研究還會(huì)納入更多具有代表性的人群，例如有潛在的癌前癥狀的女性，包括非典型子宮內(nèi)膜增生等患病群體。對從正常組織，到癌前組織，再到正式癌變組織的發(fā)展過程的表征就會(huì)更加完整。這種方法也可能有助于確定單個(gè)驅(qū)動(dòng)突變導(dǎo)致癌癥發(fā)展的致病能力。

研究者認(rèn)為，人類子宮內(nèi)膜是一種高度活躍的組織，在女性生育年齡期間會(huì)經(jīng)歷很多次重塑，在正常子宮內(nèi)膜中發(fā)現(xiàn)頻發(fā)的癌癥驅(qū)動(dòng)突變，此類事件在人生早期階段甚至青春期之前就發(fā)生，提示雖然多數(shù)癌癥發(fā)生相對晚期，但其背后的基因改變可能始于生命早期。對這些基因?qū)用孀兓恼J(rèn)識，可以結(jié)合其他危險(xiǎn)因素，像不孕不育、肥胖和種族等一起幫助篩選高風(fēng)險(xiǎn)女性，或有望改變預(yù)防和早期篩查。

(編譯 于娜)