整合多组学解析乳腺化生性癌瘤内异质性：揭示关键转录因子驱动的谱系转化机制

本研究针对乳腺化生性癌(MpBC)这一具有高度形态学异质性的三阴性乳腺癌亚型，通过整合甲基化组(EPIC芯片)和空间转录组(10× Genomics Visium)分析，揭示了从上皮性NST成分向间叶性(梭形/软骨样/骨样)成分转化的表观遗传调控机制。研究发现IL6R/OSBPL5等甲基化差异基因和SPP1/IBSP等关键分子标记的梯度表达模式，证实了"转化模型"理论，并鉴定出GRHL3/ELF3等可能驱动异质性的主效转录因子，为这一难治性乳腺癌亚型的精准诊疗提供了新靶点。

　　

乳腺化生性癌(Metaplastic breast cancer, MpBC)作为三阴性乳腺癌(TNBC)中最具侵袭性的亚型，以其独特的"双相性"形态特征困扰着临床诊疗——肿瘤内同时存在上皮性(如非特殊类型癌NST、鳞状)和间叶性(如梭形细胞、软骨样、骨样)成分。这种"嵌合体"般的组织学表现背后，隐藏着两个关键科学问题：这些异质性成分是源自多能祖细胞的分化，还是经历逐步的化生转化？驱动这种可塑性的分子机制是什么？这些问题对理解肿瘤进化、开发靶向治疗至关重要。

昆士兰大学(The University of Queensland)和皇家布里斯班妇女医院(Royal Brisbane and Women's Hospital)的Yufan Feng、Amy E. McCart Reed等研究者，通过对31例MpBC样本进行全基因组甲基化芯片(EPIC)分析，结合3例典型病例的空间转录组(10× Genomics Visium)解析，首次在表观遗传和空间维度揭示了MpBC的异质性演化规律。研究发现发表于《npj Breast Cancer》的这项工作中，创新性地证实了"线性转化模型"的合理性，鉴定出控制谱系分化的关键转录因子，为这一临床难治性疾病提供了新的生物标志物和治疗靶点。

研究采用三大关键技术：1) 对FFPE样本进行显微切割获取特定形态区域，使用Infinium MethylationEPIC芯片分析494,046个CpG位点的甲基化差异；2) 应用10× Genomics Visium平台对包含NST-梭形-多形性、鳞状-软骨样-骨样等典型转化区域的连续切片进行空间转录组测序；3) 通过Monocle3轨迹分析和Cytoscape网络建模，整合多组学数据揭示调控网络。所有样本均来自经病理确诊的MpBC患者队列(n=29)，包含18例用于甲基化分析，3例用于空间转录组验证。

【Profiling of Methylation Patterns in Distinct MpBC Morphologies】

甲基化分析显示上皮性(NST/鳞状)与间叶性(梭形/软骨样)成分存在显著差异：比较NST与梭形细胞时发现5,848个差异甲基化位点(MVPs)，其中SHANK2、MAD1L1等基因呈现启动子高甲基化。特别值得注意的是，IL6R在梭形与软骨样比较中呈现5'UTR高甲基化(3个位点)与基因体低甲基化(2个位点)的"双向调控"模式，提示其在间叶转化中的动态调控作用。UMAP聚类显示不同形态具有特征性甲基化谱，但同一病例不同成分仍保持较高相似性，支持单克隆起源假说。

【Granular analysis of metaplastic transcriptomes with spatial context】

空间转录组揭示了三类关键转化轨迹：1) 病例1中NST→梭形→多形性细胞的连续过渡，伴随CTNND1表达逐渐降低和SPP1表达升高；2) 病例2显示鳞状→软骨样→骨样的分化路径，IBSP表达随骨化程度递增；3) 病例3中NST与软骨样虽聚类分离，但存在ECM相关基因(如COL2A1、ACAN)的梯度表达。蛋白互作网络分析发现，上皮成分高表达CDH1和claudins家族，而间叶成分以COL1A1/2、MMPs等ECM重塑分子为特征。

【Integrated Analysis of transcriptomics and methylation profiling】

多组学整合鉴定出核心调控网络：NST-梭形比较中ERBB2、ITGB3等粘附分子表现甲基化-表达一致性变化；软骨样区域特异性高表达FN1、COL6A1等胶原基因与其启动子低甲基化状态相关。独立队列验证证实COL2A1在软骨样成分的特异性高表达(p=0.0006)，与本研究结果高度一致。

【Transcription Factor Enrichment Analysis】

转录因子富集发现GRHL3、OVOL1等7个TF在≥5次比较中显著富集。METABRIC数据库分析显示，GRHL3基因改变与claudin-low亚型(p=8.40e-5)和三阴性特征(p=3.137e-5)显著相关，而ELF3高表达患者预后更差，提示这些TF可能作为MpBC的分子分型标志物。

这项研究通过多组学整合，系统阐明了MpBC异质性产生的表观遗传机制：1) 证实不同形态成分共享表观遗传记忆但具有分化路径特异性甲基化谱；2) 首次在空间维度描绘NST→梭形→多形性和鳞状→软骨样→骨样的转化轨迹；3) 鉴定IBSP、SPP1等可临床验证的分子标记；4) 发现GRHL3/ELF3等可能驱动谱系转化的主效转录因子。这些发现不仅为理解肿瘤可塑性提供了新视角，更重要的是为开发针对MpBC特定分化状态的表观遗传疗法奠定了理论基础。特别是SPP1/IBSP在晚期成分中的特异性表达，可能成为抑制肿瘤去分化、阻断转移的潜在靶点。研究采用的"形态学导向的空间多组学"策略，也为其他类型肿瘤异质性研究提供了方法学范式。