遗传背景与致癌驱动因素共同塑造乳腺肿瘤转移的基因组进化与转录组特征

为解决乳腺癌转移机制不清的难题，研究人员通过四种不同致癌驱动(MMTV-PyMT/Myc/Her2/C3(1)TAg)的小鼠模型和PyMT-F1杂交队列，结合全外显子测序(exome-seq)和RNA测序(RNA-seq)技术，揭示了遗传背景比致癌驱动更能影响转移特异性拷贝数变异(MSCNV)和基因表达(MSGE)，发现代谢、免疫和ECM等通路是转移的共同靶点，为个体化抗转移治疗提供新思路。该成果发表于《Communications Biology》。

　　

乳腺癌转移是导致患者死亡的主要原因，尽管原发灶切除后5年生存率可达99.6%，但转移患者骤降至31.9%。传统认为转移是肿瘤细胞逐步获得驱动突变的过程，但临床测序数据始终未能发现高频转移驱动突变。这种认知空白使得抗转移治疗缺乏有效靶点，亟需在可控实验体系中解析转移的分子机制。

美国国家癌症研究所(National Cancer Institute)的Christina R. Ross团队通过四种基因工程小鼠模型(GEMM)——模拟Luminal B型的MMTV-PyMT、Her2扩增型的MMTV-Her2、Myc驱动型的MMTV-Myc和基底细胞型的C3(1)TAg，以及PyMT与7种不同遗传背景小鼠杂交的F1代队列，构建了197对原发灶-肺转移灶样本。研究采用全外显子测序检测体细胞突变(SNV)，Nexus Copy Number软件分析拷贝数变异(CNV)，RNA-seq解析转录组变化，结合DAVID和KEGG通路分析，系统揭示了遗传背景和致癌驱动对转移的调控规律。论文发表于《Communications Biology》。

研究主要运用三种关键技术：1) 多模型策略——四种致癌驱动模型和七种遗传背景的PyMT-F1杂交队列；2) 全外显子测序(exome-seq)结合Nexus 10.0软件分析SNV和CNV；3) RNA-seq与Partek Flow分析转移特异性基因表达(MSGE)和选择性剪接。所有样本均来自未治疗动物，避免治疗干扰。

单核苷酸变异不太可能是转移的驱动因素

通过197对样本的外显子测序，仅在5例中发现Kras突变，84%样本未检测到高频转移特异性SNV。这与临床中同步转移灶的基因组特征一致，表明点突变并非转移的主要驱动力。

致癌驱动决定转移特异性CNV事件的数量和大小

Myc模型表现出最多的MSCNV区域(10,576个)和受累基因(16,134个)，而C3Tag模型仅818个区域。值得注意的是，MSCNV区域平均长度(200 kb)比转移灶整体CNV区域(2000 kb)小10倍，且Myc和C3Tag模型中扩增区域显著大于缺失区域，PyMT模型则相反。

遗传背景改变CNV事件的数量和大小

在PyMT-F1队列中，BL6/BL10等低转移品系仅有50-39个MSCNV区域，而高转移品系BALB/AKR高达24,650个。野生来源的CAST品系MSCNV区域平均达1250 kb，是其他品系的15倍。特别值得注意的是，虽然SEAGN品系基因组50%来自BALB，但其基因组不稳定性显著高于BALB，提示遗传背景可调控基因组稳定性机制。

遗传背景塑造CNV中的基因集富集

四种FVB模型共享1676个MSCNV基因，富集于细胞粘附和T细胞病毒应答通路。染色体4上400 kb的干扰素基因簇和染色体17上3000 kb的MHC基因区呈现转移灶特异性扩增与缺失的"夹心式"改变。而PyMT-F1队列中，不同遗传背景富集通路差异显著，仅高转移品系共同富集"细胞粘附"通路，其中chr18上的19个原钙粘蛋白基因呈现品系特异性扩增模式。

转移基因表达不受CNV显著影响

仅8-58%的MSCNV基因在转移灶中表达，且表达变化方向与CNV类型(增益/缺失)无显著相关性。例如CAST品系仅8%的MSCNV基因表达，而BALB达58%，但两者转移效率均较高，表明宏观转移阶段的基因表达主要受其他机制调控。

致癌驱动和遗传背景塑造转移基因表达

PCA分析显示样本聚类主要取决于致癌驱动而非组织类型。PyMT模型有561个差异表达基因，而Myc模型仅4个。三种模型共享的凝血级联等通路实则由不同基因驱动，仅Icam1、Vwf等少数粘附分子重叠。值得注意的是，Rnase4异构体2在多数模型中特异性上调，其5'UTR差异可能影响转移中的翻译调控。

在PyMT-F1队列中，所有品系均富集ECM-受体相互作用和肾素分泌通路，但各品系通过调控不同基因实现通路激活。例如粘附通路中，BL6/BL10通过Thbs2和Col1a2调控，而CAST主要改变Egflam表达，展现"殊途同归"的转移调控模式。

研究最终揭示：1) 遗传背景比致癌驱动更能影响MSCNV和MSGE特征；2) 尽管各模型改变的特定基因和通路不同，但均集中于免疫、代谢和ECM三大生物学过程；3) 全基因组复制在鼠模型中未出现，与人类转移灶存在差异。这些发现解释了临床中转移机制的异质性，提示针对通路交叉点而非单个基因可能是抗转移治疗更有效的策略。

该研究的创新性在于首次系统比较了遗传背景和致癌驱动对转移的相对贡献，为理解临床中转移的个体差异提供了实验依据。发现的干扰素基因簇、MHC区域和原钙粘蛋白等热点CNV区域，以及Rnase4异构体切换等保守特征，为开发广谱抗转移靶点指明了新方向。研究者建议未来应着重探索不同遗传背景如何调控基因组稳定性，以及微环境如何重塑转移细胞的表观遗传景观，这些都将为克服转移治疗抵抗带来突破。