胰腺癌非编码基因组新发现：保守增强子突变调控胰腺谱系基因的新机制

《Cancer Research Communications》：Mutational overview of end-stage PDACs in the autopsy cohort. A, Schemati... Open Access

本文通过全基因组测序（WGS）深入研究了胰腺导管腺癌（PDAC）的非编码基因组特征，发现增强子区域具有独特的突变特征（如SBS39富集），并首次系统鉴定了保守增强子中的复发性体细胞突变（如KLF5、TP63），这些突变通过影响转录因子结合导致邻近基因表达改变（多为表达下调），揭示了非编码基因组在PDAC演进中的新型调控机制。

　　

胰腺导管腺癌（PDAC）的非编码基因组景观

引言

尽管胰腺导管腺癌（PDAC）的编码基因组已被详细表征，但其非编码基因组的特征仍相对未被探索。本研究利用两个独特的患者队列进行全基因组测序（WGS），系统研究了编码区和非编码区（包括启动子、增强子及其他非编码区域）的突变特征。研究发现，接受治疗的癌症在所有四个基因组区域的突变负荷均显著高于未治疗癌症，但各区域的相对突变比例在治疗诱导的遗传瓶颈后仍得以保持。

材料与方法

研究纳入了10例晚期PDAC患者的86个肿瘤样本和10个正常样本（其中4例未治疗，6例接受过化疗）。通过WGS（中位覆盖度76.5×）检测体细胞突变，并使用Treeomics进行系统进化分析。增强子区域通过整合23个胰腺癌H3K27ac ChIP-seq数据集进行定义，并通过与ENCODE数据库中人鼠保守增强子区域比对，进一步筛选出保守增强子区域（8,966个）。利用Palimpsest进行突变特征分析，并通过RNA-seq数据评估增强子突变对基因表达的影响。

结果

突变特征分析显示，增强子区域的突变频率（mut/Mb）低于其他非编码区域，且具有独特的突变特征，包括SBS39的显著富集以及SBS1、SBS5、SBS8、SBS40的减少。进化分析表明，大多数非编码突变在最近共同祖先形成之前就已积累，且治疗虽增加了整体突变负荷，但各基因组区域的相对突变比例保持不变。

在保守增强子区域中，研究者鉴定出复发性体细胞突变，并发现这些突变邻近的基因多为与胰腺发育和癌症相关的转录因子，如KLF5和TP63。RNA-seq分析显示，携带增强子突变的样本中，邻近基因的表达水平发生显著改变，且多为表达下调（如TP63表达降低超过10倍），提示这些突变具有功能效应。基因本体分析进一步证实，下调基因显著富集于DNA模板转录调控相关通路。此外， motif分析发现，突变富集的增强子区域中存在ELF5、Isl1、Smad2、Nanog和Sox18等转录因子的结合 motif。

讨论

本研究首次系统揭示了PDAC中保守增强子区域的复发性突变及其功能影响，扩展了对非编码基因组在癌症中作用的认识。这些发现不仅为理解PDAC的发病机制提供了新视角，也为开发新的生物标志物和治疗靶点提供了潜在方向。未来的研究需要进一步验证这些增强子突变的具体调控机制及其在PDAC演进中的临床意义。