低覆盖度全基因组测序技术(LC-WGS)在结直肠腺瘤风险分层中的应用与染色体不稳定性(CIN)的临床价值

本研究创新性应用低覆盖度全基因组测序(LC-WGS)技术，通过超敏染色体非整倍体检测(UCAD)方法系统分析了77例结直肠腺瘤(CRA)患者的染色体不稳定性(CIN)特征。研究发现7p/8q扩增和14q缺失与腺瘤恶性进展显著相关，其中绒毛状腺瘤CIN阳性率高达75%，为结直肠癌(CRC)早期筛查提供了新型分子标志物。

　　

研究背景

结直肠癌(CRC)作为全球第三大高发恶性肿瘤，其癌前病变——结直肠腺瘤(CRA)的早期诊断面临重大挑战。传统形态学分型存在局限性，而染色体不稳定性(CIN)作为关键分子特征，在腺瘤恶性转化过程中扮演重要角色。本研究采用创新的低覆盖度全基因组测序(LC-WGS)技术，结合超敏染色体非整倍体检测(UCAD)方法，系统评估了CIN在CRA风险分层中的诊断价值。

研究方法

研究纳入77例经结肠镜确诊的FFPE样本，包括39例管状腺瘤、8例绒毛状腺瘤、16例管状-绒毛状腺瘤及14例未分类病例。通过LC-WGS技术进行全基因组拷贝数变异(CNV)分析，采用UCAD算法检测染色体异常。技术流程涵盖DNA提取、文库构建、Illumina X10平台测序，以及基于200kb窗口的Z-score标准化分析。统计方法采用R语言进行CBS算法分段和ROC曲线评估。

主要发现

1. 1.

   CIN阳性率梯度分布：绒毛状腺瘤组CIN阳性率最高(75%)，显著高于管状-绒毛状(50%)和管状腺瘤组(30.76%)。

2. 2.

   特征性染色体异常：

   • •

     高频扩增区域：7p(含EGFR)、8q(含MYC)、13q、20q

   • •

     高频缺失区域：14q(含SMAD4/DCC)、18q

3. 3.

   关键基因变异：

   • •

     EGFR扩增率在绒毛状腺瘤达87.5%，激活MAPK/PI3K通路

   • •

     MYC扩增在管状腺瘤占71.79%

   • •

     SMAD4缺失率在绒毛状腺瘤达75%，影响TGF-β信号通路

4. 4.

   微卫星不稳定性：MSI分析发现≥5bp长片段缺失特征性模式，提示错配修复缺陷。

临床意义

1. 1.

   诊断价值：UCAD技术以约50美元/例的成本实现CRA分子分型，较传统FISH检测更具经济效益。

2. 2.

   风险预测：7p扩增、8q扩增和14q缺失构成独立预测组合，其中14q32区作为第二大抑癌基因簇，其甲基化状态与CRC进展密切相关。

3. 3.

   治疗指导：ERBB2扩增提示曲妥珠单抗靶向治疗潜力，而染色体8非整倍体与化疗耐药相关。

机制探讨

研究揭示了CIN通过驱动肿瘤异质性、促进亚克隆进化、加速转移等机制推动腺瘤-癌转化。特别值得注意的是：

• •

  染色体7：包含EGFR(7p12)、MET(7q31)等癌基因，其扩增导致持续有丝分裂信号

• •

  染色体8：8q24区MYC扩增协调细胞周期调控网络

• •

  染色体14：14q32.3区DCC缺失影响细胞凋亡，14q22.2区SMAD4缺失破坏TGF-β生长抑制

研究展望

当前样本量(n=77)仍需扩大验证，未来可结合单细胞测序解析CIN时空异质性。该技术平台还能同步检测微生物DNA，为CRC多组学研究提供新思路。研究建立的LC-WGS+UCAD方案，为结直肠癌早期筛查和精准治疗提供了经济高效的分子工具。