林奇综合征的临床与基因组特征存在显著的肿瘤部位和疾病谱系异质性

《Nature Communications》：Clinical and genomic features of Lynch syndrome differ by tumor site and disease spectrum

本研究针对林奇综合征（LS）携带者中发生的、传统上与综合征关联不明确的中枢神经系统（CNS）恶性肿瘤及其他非典型肿瘤缺乏系统表征和临床共识的问题，开展了一项基于肿瘤视角的大规模研究。通过对228例经基因确诊的LS携带者的238例泛癌种标本进行分析，并将其按解剖部位和既定LS肿瘤谱系分为CNS LS相关、非CNS LS相关和非CNS LS无关三组，研究人员揭示了不同组别在胚系致病性变异、诊断年龄、体细胞突变图谱、肿瘤突变负荷（TMB）和微卫星不稳定性（MSI）状态等方面的显著异质性。该研究为未来基于数据驱动的LS疾病精准管理策略优化提供了重要依据。

　　

林奇综合征（Lynch Syndrome, LS）是一种常见的常染色体显性遗传性癌症易感综合征，主要由MLH1、MSH2、MSH6、PMS2等错配修复（Mismatch Repair, MMR）基因的胚系致病性变异引起。该综合征显著增加了个体患结直肠癌、子宫内膜癌、胃癌、卵巢癌等多种恶性肿瘤的风险。然而，临床观察发现，LS携带者偶尔也会发生中枢神经系统（Central Nervous System, CNS）肿瘤（如胶质瘤）或传统上不被认为与LS密切相关的肿瘤（如乳腺癌、肉瘤）。这些“非典型”肿瘤在LS中的临床病理特征、基因组图谱以及相应的临床管理指南均缺乏系统性的研究和共识，这为患者的精准诊断和治疗带来了挑战。

为了解决这一知识空白，一项发表在《Nature Communications》上的研究开展了一项大规模、基于肿瘤视角的探索。该研究旨在系统描绘LS相关肿瘤的全面图谱，并重点比较CNS LS相关肿瘤、非CNS LS相关肿瘤以及非CNS LS无关肿瘤这三组患者在临床和基因组特征上的异同，以期为LS的精准识别、风险管理和治疗策略提供新的见解。

为了开展这项研究，研究人员从44,040例泛癌种样本中筛选出229例携带MMR基因胚系致病性或可能致病性（P/LP）变异的LS患者，最终纳入238份肿瘤样本（来自228例患者）进行分析。根据肿瘤部位和LS肿瘤谱系，样本被分为三组：CNS LS相关肿瘤组（n=68）、非CNS LS相关肿瘤组（n=117）和非CNS LS无关肿瘤组（n=53）。研究团队采用了基于杂交捕获的新一代测序（NGS）技术，分别使用了551基因、131基因和353基因（Neuro-Onco360）panel对肿瘤组织和配对血液样本进行测序。生物信息学分析涵盖了体细胞突变（单核苷酸变异SNV和插入缺失Indel）、基因融合、拷贝数变异（CNV）、肿瘤突变负荷（Tumor Mutational Burden, TMB）和微卫星不稳定性（Microsatellite Instability, MSI）状态的评估。胚系变异则通过配对血液样本进行检测，并依据美国医学遗传学与基因组学学会（ACMG）指南进行致病性解读。此外，研究还将本队列（Simceredx队列）中LS在不同癌种中的发生率与癌症基因组图谱（The Cancer Genome Atlas, TCGA）数据库的数据进行了比较。

患者入组

三组患者在年龄、胚系变异基因和MSI状态上存在显著差异。CNS LS相关肿瘤组患者的平均年龄（38.0岁）显著低于非CNS LS相关组（52.8岁）和非CNS LS无关组（55.5岁）。胚系变异基因的分布也显著不同，例如，CNS LS相关组中MSH2变异比例最高（42.6%），而非CNS LS相关组中MLH1比例最高（31.6%），非CNS LS无关组中PMS2比例最高（43.4%）。MSI-H状态在非CNS LS相关组中占比最高（70.1%），而在非CNS LS无关组中占比极低（5.7%），CNS LS相关组居中（25.0%）。性别分布在三组间无显著差异。

不同癌症类型中LS的发生率

在研究的19种癌症类型中，LS相关胚系P/LP变异检出率最高的三种癌症均为非CNS LS相关肿瘤，分别是子宫内膜癌（EC, 5.68%）、尿路上皮癌（3.59%）和结直肠癌（CRC, 1.96%）。与TCGA队列相比，本队列中子宫内膜癌的LS发生率显著更高（5.68% vs. 1.66%），而肝癌的LS发生率显著更低（0.27% vs. 1.33%）。

MMR基因的胚系突变特征分析

在238个样本中，胚系P/LP变异基因包括MLH1（n=52）、MSH2（n=69）、MSH6（n=60）和PMS2（n=57）。不同组别中胚系变异基因的比例存在显著差异。非CNS LS无关肿瘤组中PMS2的检出比例显著高于其他两组。非CNS LS相关肿瘤组中MLH1携带者的比例显著高于非CNS LS无关肿瘤组。CNS LS相关肿瘤组中MSH2的检出比例显著高于非CNS LS无关肿瘤组。MSH6的比例在三组间无显著差异。对相同基因在不同组别间的年龄分布比较发现，携带MSH6和PMS2变异的患者在CNS LS相关肿瘤组中的年龄显著低于其他两组。

体细胞突变图谱和特征分析

体细胞突变热图显示，三组肿瘤的突变谱存在明显差异。CNS LS相关肿瘤组中突变频率最高的前5个基因是TP53（等位基因频率AF 91.18%）、SETD2（AF 67.65%）、NF1（AF 63.24%）、SMARCA4（AF 52.94%）和PDGFRA（AF 51.47%）；非CNS LS相关肿瘤组为MUC16（AF 75.21%）、ACVR2A（AF 64.96%）、FAT4（AF 64.96%）、LRP1B（AF 63.25%）和CIC（AF 61.54%）；非CNS LS无关肿瘤组为TP53（AF 52.83%）、EGFR（AF 35.85%）、MUC16（AF 33.96%）、CDKN2B（AF 20.75%）和LPR1B（AF 20.75%）。

在TMB方面，非CNS LS无关肿瘤组的TMB中位数（3.55 muts/Mb）显著低于非CNS LS相关组（51.47 muts/Mb）和CNS LS相关组（42.27 muts/Mb）。CNS LS相关组与非CNS LS相关组的TMB分布无显著差异，表明两组的TMB特征更为相似。组内比较发现，在总体和Non-CNS LS相关组中，携带MLH1、MSH2、MSH6变异患者的TMB显著高于携带PMS2变异的患者。

MSI状态在不同组别和不同胚系变异基因中的情况

MSI状态分析显示，非CNS LS相关肿瘤组中MSI-H比例最高，尤其在携带MLH1和MSH2胚系P/LP变异的样本中。非CNS LS无关肿瘤组中MSI-H仅存在于部分MLH1变异样本和1例PMS2变异患者中。CNS LS相关肿瘤组中，携带MSH6和PMS2变异的样本未发现MSI-H状态。值得注意的是，在CNS LS相关肿瘤组中，有6例TMB极高（>300）但为MSS的胶质瘤样本，这些样本均携带与超突变表型相关的DNA聚合酶基因POLE或POLD1突变。

LS中的特殊情况

研究还发现10例（约4.4%）LS患者携带非MMR遗传性癌症基因的共现致病性变异，这些基因主要涉及DNA损伤修复通路（如ATM, ATR, AXIN2等）。此外，有9例（3.9%）患者被诊断为多原发癌，其中部分患者在不同病灶部位表现出不同的MSI状态。

结论与讨论

本研究通过对中国人群大规模LS队列的深入分析，首次系统性地揭示了基于肿瘤部位和谱系分层的LS存在显著的临床和基因组异质性。主要结论包括：

1. 1.
   年龄与谱系关联：CNS LS相关肿瘤患者发病年龄更轻，非CNS LS无关肿瘤患者发病较晚。
2. 2.
   基因分布差异：MSH2变异在CNS肿瘤中占主导，PMS2变异在非CNS LS无关肿瘤中更常见。
3. 3.
   分子特征异质性：非CNS LS相关和CNS LS相关肿瘤表现出高TMB和相对较高的MSI-H比例，分子特征相似，提示MMR缺陷在其中起作用。而非CNS LS无关肿瘤则表现出低TMB、MSS为主的分子特征，更接近散发性癌症，可能生物学上与LS无关。
4. 4.
   发生率差异：本研究队列中子宫内膜癌的LS发生率高于TCGA队列，而肝癌发生率较低，提示可能存在种族差异。
5. 5.
   共现突变与多原发癌：部分LS患者存在非MMR基因的共现致病性变异，且多原发癌现象值得关注。

这项研究强调了不能将LS视为一个均质的疾病实体。基于肿瘤部位和谱系的精细分层对于LS的精准诊断、风险预测、筛查策略制定（例如，对非CNS LS无关肿瘤可能无需加强筛查）以及治疗选择（如免疫检查点抑制剂对MSI-H肿瘤的有效性）具有至关重要的指导意义。研究结果为未来修订国际LS临床管理指南提供了坚实的数据支持，并指出了对CNS LS相关肿瘤和非CNS LS无关肿瘤进行更全面多组学分析的未来方向。