子宫内膜癌高拷贝数基因组中"超复制基因组表型"的功能影响及其治疗意义

【字体: 时间:2025年06月21日 来源:iScience 4.6

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  本研究针对高拷贝数子宫内膜癌(HCNEC)中广泛存在的基因组重复现象——"超复制基因组表型"(HDGP),通过分析171例患者样本的基因组结构变异,揭示了这种表型通过协同复制多个基因组区域而非单一驱动基因,导致肿瘤侵袭性和治疗抵抗的分子机制。研究人员发现ERBB2/ERBB3等癌基因在重复区域显著富集,并通过三维培养模型证实靶向药物阿法替尼对HDGP肿瘤效果有限,强调了联合治疗的必要性。该研究为理解子宫内膜癌基因组不稳定性提供了新视角,发表于《iScience》。

  

子宫内膜癌作为妇科常见恶性肿瘤,传统上分为预后较好的I型(雌激素依赖型)和侵袭性强的II型(非雌激素依赖型)。近年来基因组研究发现,约20%的高拷贝数亚型(HCNEC)患者表现出独特的"串联重复表型"(TDP),与不良预后密切相关。然而,这种基因组异常的全貌及其驱动肿瘤恶化的机制仍不明确。更棘手的是,这类患者对现有靶向治疗反应不佳,临床亟需揭示其分子本质以开发有效策略。

美国梅奥医学中心的研究团队通过整合171例子宫内膜癌样本的配对末端测序(MPseq)和全基因组测序(WGS)数据,首次定义了超越传统TDP的"超复制基因组表型"(HDGP)——一种同时包含串联和非串联重复的复杂基因组变异模式。研究发现这类肿瘤通过协同复制包含ERBB2、CCNE1等关键癌基因的基因组区域,构建了促进肿瘤进展的致癌网络。相关成果发表于《iScience》,为理解子宫内膜癌基因组不稳定性提供了新范式。

研究采用三大关键技术:1) 基于MPseq的结构变异分析(SVA)检测基因组重排,结合拷贝数变异(CNV)分析识别<3.4 Mb的局部重复;2) 开发算法区分串联和非串联重复,统计检验重复区域的非随机性;3) 建立患者来源的三维微肿瘤模型,测试阿法替尼等药物在ERBB2/ERBB3重复肿瘤中的敏感性。样本来自梅奥诊所收治的171例倾向高危的子宫内膜癌患者队列。

HDGP在EC中同时包含串联和连锁重复
通过全基因组可视化分析发现,71例HDGP肿瘤不仅含有经典串联重复(相邻区域复制),还存在将远端基因组片段串联复制的"连锁重复"。这两种重复呈2.4:1的强相关性(p<2.2×10-16),共同构成≥20个重复事件的阈值标准。

重复基因组位点非随机分布且富集癌基因
25 kb窗口分析显示,重复区域在基因组中非随机分布(p<0.005)。36个癌基因(如ERBB2、MYC)的重复频率显著高于抑癌基因(p=2.1×10-7)。值得注意的是,14个高频重复的抑癌基因均位于癌基因富集区域,提示重复选择具有功能特异性。

四级基因分级系统揭示核心调控网络
按重复频率和表达差异将基因分为4级:第1级包含PAX8、MECOM等7个最显著基因。功能注释显示这些基因过度参与凋亡、增殖和迁移调控。其中转录因子ESR1通过激活NCOA3/SP1-MYC-E2F1-CCNE1级联驱动细胞周期,而PLAGL2通过Wnt/β-catenin信号促进上皮-间质转化(EMT)。

ERBB2/3重复肿瘤对泛ERBB抑制剂的有限响应
三维微肿瘤模型显示,ERBB2重复肿瘤对阿法替尼的IC50显著降低,但在临床可达浓度(0.052 μM)下仍效果有限。曲妥珠单抗和氟维司群均无响应,而卡铂仅在极高浓度有效,印证了多基因驱动的治疗抵抗。

HDGP与临床不良预后相关
HDGP患者诊断年龄更大(69 vs 64岁,p=0.0042),更易发生宫颈间质浸润(p=0.0136)和疾病进展(p=0.0450)。病理类型以浆液性为主(p<0.0001),疾病相关死亡率显著升高(p<0.0001)。

该研究首次系统阐释了HDGP通过协同复制多个致癌通路基因(而非单一驱动基因)促进肿瘤恶化的机制。发现的基因网络包含多个可靶向节点:ESR1调控的转录程序、ERBB2介导的RTK信号、CCNE1驱动的细胞周期等,为开发联合治疗方案提供了理论基础。特别值得注意的是,研究中发现的连锁重复现象拓展了对基因组不稳定性的认知,提示传统TDP分析可能遗漏重要变异。这些发现不仅适用于子宫内膜癌,对具有类似基因组特征的卵巢癌、三阴性乳腺癌等也具有启示意义。

临床转化方面,研究强调了对HDGP患者需要避免单一靶向治疗,而应采取针对多通路的组合策略。例如同时抑制ERBB2和ESR1信号,或联合靶向PI3K-Akt通路可能改善疗效。建立的微肿瘤模型为个性化药物测试提供了实用平台。未来研究可进一步探索重复区域中非编码RNA(如SNORA21、PVT1)的调控作用,以及它们作为新型生物标志物的潜力。

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