英國維康基金會桑格研究所Moore等報告，健康的人體組織內有許多細胞攜帶著致癌的驅動突變，這些突變有時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膜進行全基因測序，全面概述了子宮內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，對于提高預防、盡早發(fā)現(xiàn)并治療癌癥至關重要。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行分析，缺乏對正常組織的相應分析。一個原因在于可從活檢或手術中獲得患者癌組織，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個正常的子宮內膜腺體。她們進行子宮內膜活檢的原因包括：生殖問題(14人)，因良性的非子宮內膜病變需進行子宮切除術(2人)，器官捐獻后殘留組織(8人)。還有4人是非婦科相關疾病死亡后，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，將這些樣本中的子宮內膜腺體分離出來，將子宮內膜腺體的上皮組織與組成結締組織的周圍基質細胞分開，然后采用專門研發(fā)的測序技術，對少量細胞進行DNA序列分析，對分離得到的子宮內膜腺體進行全基因組測序，并與同個體的其他正常組織進行比較，找出子宮內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%)的正常子宮內膜組織中總共找到了209個致癌的驅動突變，最年輕的突變攜帶者為24歲。幾乎90%的人中，正常的子宮內膜也包含致癌的驅動突變，這些人近60%的子宮內膜樣本中有不只一個驅動突變。這些突變中有很多都是在生命早期，也就是兒童時期就出現(xiàn)的。不過，一般來說單個驅動突變還不足以讓正常細胞轉化為侵襲性癌癥，同一個細胞中可能出現(xiàn)3~6個驅動突變才會發(fā)生癌癥。突變會隨著年齡增長而積累，總的突變負荷以平均每年每個腺體29個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)，每個腺體幾乎都是“克隆”形成的，一個腺體中的上皮細胞幾乎都是來自同一個上皮祖細胞。隨后的分析顯示，許多子宮內膜腺體都攜帶已知的癌癥相關驅動突變，不過子宮內膜腺體的克隆性與驅動突變的存在無關。28名女性的正常子宮內膜腺體的體細胞突變負荷包含209~2833個堿基替換和1~358個插入缺失。數(shù)量上的差異主要是由年齡導致的，每個腺體每年大約增加29個堿基替換。

在以前已經被確定為驅動突變相關的基因中，研究者發(fā)現(xiàn)有12個在他們的子宮內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名都存在驅動突變，總數(shù)達209個，其中最年輕突變攜帶者24歲，其子宮內膜腺體樣本中，每7個就有1個攜帶KRAS G12D突變。在總的257個腺體樣本中，有147個(57.20%)攜帶至少1個驅動突變，攜帶2個及以上的有42個(16.34%)。有4名女性采集的每個腺體樣本中都存在驅動突變。在這些驅動基因中，PIK3CA是突變頻率最高的。

和體細胞突變負荷類似，每個腺體中的驅動突變數(shù)量和不同人之間的驅動突變數(shù)量都主要與年齡有很大的關系，基本呈正相關。驅動基因的突變主要發(fā)生在生長因子受體編碼基因和一些重要的信號傳導通路中，包括介導類固醇激素應答通路、染色質功能相關蛋白和癌蛋白降解通路等。

通過構建每個人的子宮內膜腺體系統(tǒng)發(fā)育樹，研究者對細胞克隆的擴增模式和驅動突變的獲得進行了表征。分析結果表明，在整個生命過程中，正常子宮內膜腺體上皮細胞的驅動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膜仍然是正常組織，并未發(fā)生癌變。

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

從驅動突變上看，PTEN、CTCF、CTNNB1、ARID1A和TP53的突變在癌細胞中更多。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胞中突變較少的原因。在這次的研究中，研究人員僅在5個腺體樣本(2%)中發(fā)現(xiàn)了PTEN和TP53的雜合突變。總的來說，在正常細胞中也同樣會存在不止一種驅動突變，但它們致癌的風險是相對有限的。

與其他研究相比，該研究有更嚴格的樣本分離和測序方法、更完善的生物信息學算法，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膜癌的獨立危險因素，可能對研究結果造成影響。未來，這類研究還會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)展過程的表征就會更加完整。這種方法也可能有助于確定單個驅動突變導致癌癥發(fā)展的致病能力。

研究者認為，人類子宮內膜是一種高度活躍的組織，在女性生育年齡期間會經歷很多次重塑，在正常子宮內膜中發(fā)現(xiàn)頻發(fā)的癌癥驅動突變，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。對這些基因層面變化的認識，可以結合其他危險因素，像不孕不育、肥胖和種族等一起幫助篩選高風險女性，或有望改變預防和早期篩查。

(編譯 于娜)