《British Journal of Cancer》：Functional footprints of homologous recombination deficiency in prostate cancer revealed by ctDNA fragmentation and transcription factor accessibility
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本研究针对前列腺癌中同源重组缺陷（HRD）检测面临的肿瘤异质性、骨转移活检困难等挑战，开发了一种基于循环肿瘤DNA（ctDNA）的多组学无创检测策略。通过整合HRR基因靶向测序、低深度全基因组测序（lpWGS）基因组不稳定性评分（GIS）、全外显子组测序（WES）突变特征分析和cfDNA片段组学特征，研究人员发现HRD肿瘤不仅呈现SBS3/ID6突变特征和高GIS，更表现出独特的核小体片段分布模式（290-320 bp二核小体片段富集）和锌指转录因子结合位点（TFBS）可及性降低。该研究为前列腺癌HRD的功能性评估提供了新的生物标志物体系，对PARP抑制剂（PARPi）的精准用药具有重要临床意义。
在男性癌症相关死亡中，转移性去势抵抗性前列腺癌（mCRPC）始终是主要推手。而同源重组缺陷（HRD）作为其关键分子特征，能显著增强肿瘤对PARP抑制剂（PARPi）和铂类化疗的敏感性。然而，现有的HRD检测方法多局限于BRCA1/2基因突变检测或基因组瘢痕分析，难以全面捕捉HRD的全貌。尤其对于以骨转移为主的患者，组织活检难度大，肿瘤异质性高，更凸显了开发无创、动态监测技术的迫切性。
在此背景下，发表于《British Journal of Cancer》的研究论文提出了一种创新的解决方案：利用循环肿瘤DNA（ctDNA）进行多模态HRD分析。该研究团队设想，HRD不仅会引起基因突变和基因组不稳定性（GIS），还可能通过改变染色质结构和核小体排列，在血液中的ctDNA上留下独特的“分子足迹”。这些足迹或许能成为比传统基因检测更灵敏、更功能化的生物标志物。
为验证这一设想，研究人员开展了一项系统性的探索。他们从375名转移性前列腺癌患者的898份血浆样本中，筛选出106例ctDNA含量较高的样本进行深入分析。这些样本覆盖了mCRPC、mHSPC和神经内分泌前列腺癌等多种亚型，确保了研究队列的临床代表性。
研究采用了多层次的技术路线：首先通过靶向测序检测18个HRR通路基因的突变情况；利用低深度全基因组测序（lpWGS）计算基因组不稳定性评分（sHRD）；通过全外显子组测序（WES）分析HRD相关的突变特征（如SBS3、ID6）；更重要的是，他们首次在前列腺癌ctDNA中系统分析了片段组学特征（包括片段长度分布、末端基序）和转录因子结合位点（TFBS）的染色质可及性。
关键技术方法包括：1）使用改良的快速非整倍体筛查测试（mFAST-SeqS）和低深度全基因组测序（lpWGS）评估ctDNA含量和基因组不稳定性；2）针对HRR基因的靶向panel测序；3）基于患者血浆ctDNA和匹配Germline DNA的全外显子组测序（WES）进行突变特征分析；4）高深度全基因组测序（hcWGS）用于片段组学和转录因子结合位点可及性分析。
模式分析显示BRCA2与PTEN缺失频繁共现
靶向测序结果显示，BRCA2是最高频突变的HRR基因，且70.6%为胚系突变。共现分析发现BRCA2突变常与PTEN缺失同时发生，而CDK12突变则与其他遗传改变互斥，提示前列腺癌中存在不同的分子亚型。
基因组不稳定性评分揭示HRD特异性改变
低深度全基因组测序显示，BRCA1/2突变样本呈现出高度碎片化的基因组和显著升高的sHRD评分。值得注意的是，即便是单等位基因的HRR基因缺失也与体细胞拷贝数变异（SCNAs）增加相关，挑战了传统的“二次打击”模型。CDK12突变肿瘤则表现出独特的局灶串联重复（FTDs），这是CDK12失活的标志性特征。
生存分析揭示基因组特征与预后的关联
肿瘤分数（TF）≥5%的患者总生存期（OS）显著缩短。sHRD评分高的患者（≥20）中位OS仅为3个月，显著短于低评分组。特别值得注意的是，同时携带TP53/RB1和BRCA/PALB2突变的患者预后最差，中位OS仅3个月，凸显了这些通路在疾病进展中的协同作用。
突变特征分析揭示HRD的分子足迹
全外显子组测序分析显示，SBS3特征（HRD的标志性特征）在HRR突变和高sHRD评分的样本中显著富集。有趣的是，38.1%的样本同时存在错配修复缺陷（MMRd）和HRD特征，提示这两种DNA修复缺陷可能在前列腺癌中共同存在并相互作用。
片段组学特征实现HRD无创检测
研究最引人注目的发现之一是HRD肿瘤在cfDNA片段分布上表现出独特模式：BRCA1/2或PALB2突变样本中290-320bp的二核小体长度片段显著富集，而在其他肿瘤或健康对照中未见此现象。基于此开发的机器学习分类器整合片段长度和末端基序特征，在交叉验证中达到AUC=0.79的性能，展现了片段组学在HRD无创检测中的潜力。
染色质可及性分析揭示表观遗传调控机制
通过分析转录因子结合位点（TFBS）的覆盖信号，研究发现BRCA2突变、高sHRD评分样本在多个锌指转录因子（如ZNF34、ZNF781）结合位点上的可及性显著降低。这表明HRD不仅影响基因组稳定性，还通过改变染色质状态影响转录调控网络，为理解HRD的表观遗传机制提供了新视角。
本研究通过多模态ctDNA分析，不仅证实了传统HRD生物标志物（如HRR基因突变、基因组不稳定性评分）在前列腺癌中的临床价值，更发现了片段组学和染色质可及性这两种新型功能性生物标志物。这些发现极大拓展了HRD的检测维度，为前列腺癌的精准分型和PARP抑制剂疗效预测提供了更全面的工具。尤其重要的是，片段组学特征可能捕获那些传统基因检测无法发现的“功能性HRD”病例，从而扩大可能从PARP抑制剂治疗中获益的患者人群。
尽管该研究在低ctDNA含量样本中的检测灵敏度仍需进一步验证，且缺乏与PARP抑制剂治疗反应的直接关联数据，但其提出的多模态ctDNA分析框架无疑为前列腺癌的精准医疗开辟了新途径。未来研究可通过扩大样本量、开展前瞻性临床试验，进一步验证这些新型生物标志物的临床效用，最终实现更精准的患者分层和个性化治疗。
