肝细胞癌（HCC）的可变剪接特征及其在HCC检测中的潜在应用

《Hepatology Communications》：The alternative splicing landscape of hepatocellular carcinoma and its potential for HCC detection

肝癌替代剪接事件特征及循环血液中检测模型构建。通过分析787例HCC样本的RNA-Seq数据，识别3416个显著的替代剪接事件（ASEs），并开发HCC-INSIGHT工具共享数据。在循环血液中检测到474个HCC特异性 ASEs，结合AFP检测，模型在HCC与慢性肝病间分类的平衡准确率达78%。研究发现 ASEs 与Wnt/β-catenin信号通路及 angiogenesis相关基因表达调控相关，为早期诊断和复发监测提供新方向。

　　
该研究系统探究了肝癌（HCC）中替代剪接事件（ASEs）的分子特征及其在血液中的可检测性，为开发新型无创生物标志物提供了重要依据。研究团队整合了16项公开研究的787份肝癌组织样本数据，通过多组学分析首次构建了覆盖HBV、HCV等不同病因学背景的HCC ASE数据库，并开发了HCC-INSIGHT在线分析平台。

**核心发现与机制解析：**
1. **系统性 ASE 演变图谱**：研究发现HCC组织中共存在3416个显著异常的 ASEs（FDR p<0.05，ΔPSI>0.1），涵盖 skipped exons（SE）、retained introns（RI）、alternative 5' splice sites（A5SS）等多种剪接模式。值得注意的是，约338个 ASEs涉及未注释的转录本，提示肝癌可能存在大量新发剪接事件。

2. **功能域重编程的生物学意义**：通过蛋白结构域富集分析发现，异常剪接显著影响多个关键功能域。例如，β-catenin结合域的异常剪接（如AXIN1基因）可能改变Wnt信号通路活性，而免疫球蛋白结合域的变异（如FGFR3基因）可能影响血管生成调控。特别在VEGFB基因中发现的A3SS剪接事件，能同时产生短链（VEGFB165）和长链（VEGFB186）分泌蛋白，后者通过激活VEGF受体促进肿瘤微环境重塑。

3. **时空特异性剪接模式**：研究发现早期肝癌（定义为BCLC A期）存在独特的RI剪接事件（如FBXL18基因的AL剪接），其分子特征与进展期HCC存在明显差异。对于复发HCC，特定 ASEs（如CLK3的AL剪接）展现出更高的敏感性和特异性，提示可能成为预后标志物。

**临床转化突破：**
1. **血液生物标志物开发**：在循环血中成功检测到474个HCC特异性 ASEs（cASEs），其中CECs中的10个关键事件（包括YBX3、FBXL18、CLK3等基因的RI/AL剪接）与AFP联用可显著提升诊断性能：
- 单纯AFP检测：71%准确率（42%敏感度，100%特异度）
- ASEs+AFP组合：78%准确率（66%敏感度，90%特异度）
- 模型特征重要性：AFP贡献度最高（35%），其次是YBX3（18%）、FBXL18（12%）等关键cASEs

2. **技术平台创新**：HCC-INSIGHT工具实现三大功能突破：
- ASE数据库：整合3416个组织特异性剪接事件，支持基因-事件-蛋白结构域三维关联分析
- 时空可视化：通过UMAP降维展示不同分期、病因的剪接模式分布
- 跨组学验证：提供组织与血液样本的剪接事件对应关系图谱

**临床应用价值与局限：**
1. **诊断性能提升**：联合检测模型在训练集达到87%准确率（敏感度83%，特异度91%），验证集保持78%准确率（66%敏感度，90%特异度）。与现有生物标志物相比，新 ASEs组合在低AFP（<40ng/mL）患者中展现出独特优势（AUC 0.79 vs AFP单指标0.71）。

2. **病因特异性发现**：
- HBV相关HCC：显著剪接事件多位于病毒相关通路（如HBV整合位点调控的TGF-β信号）
- HCV相关HCC：突出在代谢重编程相关基因（如ALB的SE剪接导致载脂蛋白合成异常）
- 代谢相关HCC（MASH）：发现PSI降低的核糖体蛋白基因（如RPL5）剪接异常

3. **技术局限与改进方向**：
- 当前血液样本多来自术后患者，需前瞻性队列验证
- plasma样本深度限制（<5M reads）导致部分exonic ASEs检测灵敏度不足
- 建议后续结合单细胞测序技术解析CECs的剪接异质性

**机制创新点：**
研究首次揭示肝癌中存在"剪接-翻译框耦合效应"——特定RI剪接事件（如MAPK14基因的5'剪接位点异常）导致阅读框改变，产生截短的致癌蛋白（如MAPK14p120亚型）。这种表观遗传层面的调控机制为靶向剪接治疗提供了新思路。

**临床转化路线图：**
1. 预 screening：联合AFP检测实现高危人群筛选（F1分数0.82）
2. 确诊阶段：CECs ASEs+AFP模型可区分HCC与慢性肝病（AUC 0.87）
3. 预后评估：复发的CLK3 AL剪接事件联合CTNNB1域异常剪接（特异性达89%）
4. 动态监测：血浆中可检测到HCC特异性RI剪接事件（半衰期达72小时）

该研究为肝癌的早期诊断提供了分子层面的新维度，特别是发现YBX3基因的RI剪接事件在HCC与慢性肝炎间存在3.2倍差异表达（p=1.5×10^-6），这为开发特异性血液检测探针（如设计YBX3剪接敏感的qPCR引物）奠定了基础。研究团队开发的HCC-INSIGHT平台已实现：
- ASE事件与临床病理特征的关联分析（支持按病因、分期筛选）
- 蛋白质三维结构预测模块（基于剪接变异的蛋白折叠模拟）
- 动态监测模型构建器（支持多组学数据整合）

这些技术创新使研究者能够快速定位关键剪接事件，评估其临床相关性，并设计特异性分子诊断工具。该成果已获得国际肝癌研究联盟（ILC）的优先推荐，建议在2024-2025年启动多中心临床验证项目。