《Nature》MYC ecDNA：胰腺癌研究的新突破，驱动肿瘤异质性与可塑性

为探究胰腺癌（PDAC）表型异质性的遗传机制，研究人员开展 MYC ecDNA 研究，发现其促进肿瘤异质性和可塑性，意义重大。

　　

### 胰腺癌研究的新突破：MYC ecDNA 的关键作用
在肿瘤研究领域，肿瘤的异质性和可塑性一直是阻碍攻克癌症的重要难题。肿瘤内部细胞的多样性，也就是肿瘤异质性，以及肿瘤细胞在不同环境下改变自身特性的能力，即肿瘤可塑性，使得肿瘤能够不断发展、产生耐药性，从而对患者的生命健康造成严重威胁。在众多影响肿瘤发展的因素中，癌基因剂量变异在细胞状态转变和表型异质性方面发挥着关键作用，然而其背后的遗传机制却鲜为人知。

胰腺癌（Pancreatic Ductal Adenocarcinoma，PDAC）作为一种恶性程度极高的消化系统肿瘤，其预后极差，5 年生存率仅约 10%。在胰腺癌的发生发展过程中，MYC 基因的异常扩增与肿瘤的侵袭性和不良预后密切相关。MYC 基因的扩增不仅促进肿瘤细胞的增殖，还参与肿瘤微环境的重塑，然而，驱动 MYC 转录异质性的遗传事件仍不明确。

为了深入了解胰腺癌表型异质性的遗传机制，来自意大利维罗纳大学、英国格拉斯哥大学等多个研究机构的科研人员展开了深入研究。该研究成果发表在《Nature》杂志上，为胰腺癌的研究开辟了新的方向。

研究人员在本次研究中主要运用了以下几种关键技术方法：

1. 全基因组测序（Whole Genome Sequencing，WGS）：对患者来源的类器官（Patient - Derived Organoids，PDOs）进行全基因组测序，分析基因组重排和拷贝数变异情况，以此来确定 ecDNA 的存在和特征。

2. 荧光原位杂交（Fluorescence In Situ Hybridization，FISH）：通过 FISH 技术观察 MYC 基因在细胞中的定位和拷贝数，直观地展示 MYC 在染色体外 DNA（extrachromosomal DNA，ecDNA）上的分布情况，以及细胞间 MYC 拷贝数的差异。

3. RNA 测序（RNA Sequencing，RNA - seq）：对 PDOs 进行 RNA 测序，分析基因表达谱，探究 ecDNA 对基因表达的影响，以及不同条件下基因表达的变化，从而了解肿瘤细胞的转录状态。

4. 空间转录组学（Spatial Transcriptomics）：结合空间转录组学和细胞遗传学，对 PDAC 组织切片进行分析，在空间层面上研究 ecDNA 驱动的 MYC 扩增与肿瘤细胞状态、微环境之间的关系。

研究结果主要体现在以下几个方面：

1. ecDNA 驱动 PDAC 中的癌基因扩增：研究人员对 41 个早期传代的 PDOs 进行 WGS 分析，发现 12 个 PDOs 中存在 ecDNA。CCND₃和 MYC 是 PDOs 中最常发生扩增的基因，其中 MYC 的扩增有 2 例发生在 ecDNA 上。通过 CIRCLE - seq 和毛细管测序验证了含有 MYC 的环形扩增子结构。此外，研究还发现含有 ecDNA 的 PDOs 具有一些特征，如 TP53 双等位基因失活、CDKN₂A 拷贝数丢失等，并且 ecDNA 相关的基因表达显著升高，与更具侵袭性的疾病特征相关。

2. MYC ecDNA 驱动肿瘤内异质性：研究人员通过比较染色体外（ecMYC）和线性染色体内（icMYC）的 MYC 扩增，发现 ecMYC 的 PDOs 中 MYC 表达更高，且细胞间 MYC 拷贝数和基因表达存在显著差异。在原发性组织中也证实了 ecDNA - 携带肿瘤中 MYC 的细胞间变异。同时，研究还发现 ecDNA 的结构，如是否包含 PVT₁启动子等调控元件，对 MYC 的表达有重要影响，表明 ecDNA 的调控景观在调节基因表达中起主要作用。

3. MYC 驱动肿瘤对 WNT 缺陷微环境的适应：研究人员发现 MYC 是 WNT 通路的靶基因，MYC 过表达可以使 PDO 细胞在 WNT 缺陷的环境中存活，而无需外源性 WNT。在去除 WNT 激动剂的培养基中培养 PDOs 时，ecMYC 和部分 icMYC 的 PDOs 能够适应并获得 WNT 独立性（WRi），且 WRi 的出现与 ecDNA 拷贝数增加和结构变化有关。通过对适应 WRi 的 PDOs 进行分析，发现其转录组发生了可预测的变化，细胞形态也发生了改变，从囊性结构转变为实性或筛状生长模式。

4. 环境诱导的 ecDNA 选择：对适应 WRi 的 PDOs 进行基因组和转录组分析，发现其适应过程并非通过激活 WNT 通路，而是通过选择含有 MYC 的 ecDNA 来实现。WRi 的 PDOs 中 ecDNA⁺细胞比例、平均 MYC 拷贝数和每个细胞的 ecDNA 分子数量均显著增加，而在没有选择压力的情况下，高 ecDNA 负担会导致细胞适应性降低。

5. ecDNA 和 PDAC 中的细胞表型：ecMYC 积累的 WRi PDOs 表现出明显的形态变化，且这种变化与细胞内在属性有关，去除选择压力后形态变化可逆转。此外，ecMYC 积累还影响细胞状态，使转录组发生变化，增强了经典和基底程序，同时免疫表型数据也显示出相关变化，如鳞状标记物表达增加，经典标记物 GATA6 表达减少。

6. ecDNA 驱动的 MYC 在 PDAC 中的空间分析：通过对 PDAC 组织切片进行空间转录组学和细胞遗传学分析，研究人员发现 ecDNA⁺组织中 MYC 拷贝数和 mRNA 水平更高，且 MYC 扩增细胞与 LGR5 表达降低和 WNT 配体表达减少相关，同时在空间上存在异质性。此外，高 MYC 扩增区域的细胞状态呈现出亚型混合的特点，且与免疫细胞的分布也有关系，如细胞毒性 T 细胞在高 MYC 扩增区域频率降低。

研究结论和讨论部分表明，该研究详细分析了 PDAC 中的 ecDNA，证实了 ecDNA 是 PDAC 关键癌基因高水平扩增的主要来源，也是 MYC 异质性的主要贡献者。MYC 在 ecDNA 上的扩增为肿瘤细胞提供了快速适应环境的机制，然而，高负荷的 ecDNA 会给癌细胞带来适应性成本，只有在特定的微环境条件下，ecDNA 才能为癌细胞提供生存优势。此外，研究还发现 p53 失活可能是 PDAC 中 ecDNA 形成的先决条件，但其具体形成机制仍需进一步研究。总体而言，该研究确立了 MYC ecDNA 作为 PDAC 基因组可塑性的关键驱动因素，它通过扩增癌基因、创造异质性和实现可逆的表型变化，促进肿瘤的快速和灵活适应，为胰腺癌的研究和治疗提供了新的思路和潜在靶点，具有重要的科学意义和临床应用价值。