空间转录组学解析胶质瘤亚克隆基因组异质性：聚焦染色体杂合性缺失与染色体外DNA的时空动态

本研究通过整合空间转录组学(ST)、肿瘤/正常DNA测序和批量RNA测序技术，揭示了胶质瘤中亚克隆基因组异质性的空间分布特征。研究人员在11例不同病理类型的胶质瘤中发现，EGFR和PDGFRA等癌基因在染色体外DNA(ecDNA)上的局灶性扩增与染色体17杂合性缺失(LOH)存在空间共现模式，并在验证队列中证实MDM2/MDM4 ecDNA亚克隆的促瘤机制。该研究为理解胶质瘤基因组可塑性提供了三维视角，对靶向治疗耐药机制研究具有重要启示。

　　

胶质瘤作为最具侵袭性的脑肿瘤之一，其治疗困境始终围绕着肿瘤异质性这一核心问题。传统研究犹如"盲人摸象"，仅能通过批量测序获得基因组变异的平均信号，而忽视了肿瘤内部不同区域亚克隆群体的动态演化。尤其当癌基因以染色体外DNA(ecDNA)形式存在时，这些被称为"基因组暗物质"的双微染色体(DMs)可在细胞分裂时随机分配，产生复杂的空间异质性。正是这种基因组"乐高积木"般的重组能力，使得胶质瘤能够快速适应治疗压力，导致靶向EGFR等疗法最终失效。

为破解这一难题，南加州大学等机构的研究团队在《Nature Communications》发表了一项突破性研究。通过创新性地结合10X Genomics Visium空间转录组学、高深度外显子测序(平均675×)和批量RNA测序，研究人员构建了首个多类型胶质瘤的空间基因组图谱。研究涵盖5例胶质母细胞瘤、3例少突胶质细胞瘤、2例星形细胞瘤和1例弥漫中线胶质瘤的初始队列，以及6例EGFR扩增胶质母细胞瘤的验证队列。关键技术包括：基于贝叶斯因子和隐马尔可夫模型(HMM)的杂合性缺失分析算法tLOH、ESTIMATE肿瘤纯度评估、ecDNA断点分析等，其中空间转录组数据通过55μm分辨率捕获区域特异性表达谱。

临床和分子特征
临床样本显示IDH野生型胶质母细胞瘤存在特征性染色体7增益/10缺失，而少突胶质细胞瘤均呈现1p/19q共缺失。外显子测序在4/11初始病例中检测到ecDNA扩增，包括Glioblastoma A1中两个不同大小的EGFR ecDNA变体(3.7 Mb和500 kb)，暗示治疗压力下的基因组演化。

跨肿瘤类型的空间特征
整合聚类揭示9个保守空间模块：少突胶质细胞瘤富集OLIG1/2和髓鞘基因(PLP1, MBP)，而胶质母细胞瘤中VEGFA/HIF1A标记的缺氧区域与COL1A1⁺
基质区相邻。特别值得注意的是，弥漫中线胶质瘤中PDGFRA扩增区域与肿瘤纯度评分高度共定位，为靶向治疗提供空间导航图。

亚克隆LOH分析
创新开发的tLOH算法通过34个SNP位点追踪发现：Glioblastoma A1中EGFR^high
亚克隆伴随染色体17p LOH，该区域包含临床报告的TP53 R252C突变。单碱基分辨率分析显示，这些亚克隆的等位基因失衡模式与批量外显子数据高度吻合，证实空间方法的可靠性。

ecDNA驱动异质性
断点分析揭示Glioblastoma A5中700kb的ecDNA将7p22.3的EIF3B(翻译起始因子)与7p11.2的EGFR物理连接，形成"致癌-翻译耦合体"。空间共表达网络显示，ecDNA携带的8个基因呈现模块化表达(r>0.92)，这种"全或无"的表达模式印证了ecDNA在细胞分裂中的随机分配特性。

验证队列发现
在MDM4/MDM2扩增的胶质母细胞瘤中，发现EGFR⁺
/MDMX⁺
亚克隆富集增殖信号(如CDK4)，而单纯EGFR⁺
区域则呈现缺氧特征。这种"双重打击"模式模拟了TP53缺失的促瘤效应，揭示ecDNA协同扩增可产生类似Knudson"二次打击"的分子效应。

这项研究首次在三维空间尺度证实：胶质瘤通过ecDNA动态重组和区域性LOH构建"基因组马赛克"，其中EGFR扩增与p53通路失活的空间共现是驱动恶性进展的关键节点。发现不仅解释了靶向治疗耐药的空间基础，更提供了tLOH等创新分析工具，为未来空间多组学研究树立了新范式。特别值得注意的是，复发肿瘤中ecDNA结构的演化提示这些游离于染色体外的致癌元件可能成为动态监测治疗响应的"基因组标尺"。该研究将传统病理学推进到"空间基因组学"时代，为理解肿瘤适应性进化提供了全新视角。