年龄相关肿瘤突变负荷与炎性衰老：初治患者泛癌多组学研究

《Immuno-Oncology and Technology》：Age-related tumor mutational burden and inflammaging: a pan-cancer multi-omics study of treatment-na?ve patients

　　

背景：衰老是癌症的主要不可改变风险因素，但年龄相关的基因组不稳定性、炎症激活和肿瘤微环境（tumor microenvironment, TME）相互作用仍表征不足。

患者与方法：主要基因组队列包括153例未接受治疗（treatment-na?ve）患者，涵盖六种癌症类型，以60岁分层；另4例无基因组分析患者参与非基因组分析。肿瘤突变负荷（tumor mutational burden, TMB）和基因组改变分数（fraction genome altered, FGA）由全基因组测序（whole-genome sequencing, WGS）得出，炎症通路活性由配对肿瘤和正常组织的RNA测序（RNA sequencing, RNA-seq）和蛋白质组学的单样本基因集富集分析（single-sample gene set enrichment analysis, ssGSEA）确定。由于年龄组间癌症类型分布不同，所有主要关联均在多变量模型中重新检验。

结果：老年患者TMB更高（中位数4.55比2.84 mutations per megabase；P < 0.001），并与年龄相关（r_s = 0.334，P < 0.001），但校正癌症类型后减弱，且在加入微卫星不稳定性（microsatellite instability, MSI）状态、性别和分期后失去显著性（P = 0.27）。正常组织炎症与配对肿瘤TMB相关（蛋白r_s = 0.387，P < 0.001），但在校正年龄和癌症类型后不相关（偏r_s = 0.07，P = 0.54）。MSI-high（MSI-H）肿瘤较非MSI-H肿瘤显示更大的肿瘤-正常炎症扩增（+0.065，P = 0.015），校正后增强（+0.087，P < 0.001）。免疫热（immune-hot）簇仅出现于老年患者，但与年龄无独立关联（比值比1.03，P = 0.61）。

结论：大多数年龄相关分子差异可由癌症类型充分解释。仅正常组织炎症在蛋白质水平随年龄增加以及MSI-H肿瘤更大的炎症扩增持续存在。正常组织炎症与肿瘤TMB之间的相关性并非全身性炎性衰老（inflammaging）驱动基因组不稳定性的证据。

论文解读：年龄相关肿瘤突变负荷与炎性衰老的泛癌多组学分析

研究背景与问题：衰老是癌症主要不可改变风险因素，癌症发病率随年龄上升，从<20岁不足26/100 000升至≥60岁超过1000/100 000。炎性衰老（inflammaging）是与衰老相关的慢性低度系统性炎症，特征为循环细胞因子升高、免疫细胞组成改变和持续炎症信号。大规模基因组研究显示肿瘤突变负荷（tumor mutational burden, TMB）随年龄增加，与体细胞突变累积一致，并影响免疫检查点抑制剂反应。炎症与基因组不稳定性双向：慢性炎症可诱导DNA损伤，基因组不稳定肿瘤可通过胞质DNA感应触发炎症。全身性炎性衰老是否促成年龄相关TMB增加仍未知。TITANIA（mulTi omIcs daTa cANcer dIagnostics therApies）框架提供匹配多组学机会，其样本处理缩短冷缺血时间，避免生物分子信号丢失。研究人员比较≤60岁与>60岁初治患者六种癌症类型：结直肠癌（colorectal cancer, CRC）、胃癌、肾细胞癌（renal cell carcinoma, RCC）、非小细胞肺癌（non-small-cell lung cancer, NSCLC）、卵巢癌和肝细胞癌（hepatocellular carcinoma, HCC），表征基因组不稳定性与炎症通路活性，并探索肿瘤微环境（tumor microenvironment, TME）特征。结论是多数年龄相关分子差异可由癌症类型充分解释；仅正常组织蛋白水平炎症随年龄增加和MSI-H肿瘤更大炎症扩增持续。该研究提示年龄相关TMB增加不独立于肿瘤实体与微卫星不稳定性（microsatellite instability, MSI）状态，不支持将年龄作为免疫治疗分层变量。

关键技术方法：TITANIA为前瞻性多组学注册研究，样本来自日本国家癌症中心医院东（Kashiwa, Japan）与Indivumed GmbH合作，伦理批准号2020-079。主要基因组队列153例初治患者，六癌种，按60岁分层；另4例无基因组数据。术中采集肿瘤与配对正常组织，中位冷缺血12 min（IQR 10-14），肿瘤细胞≥30%、坏死≤30%，正常组织远离肿瘤。WGS肿瘤≥60×、正常≥30×；RNA-seq去核糖体RNA后≥100 million reads；数据非依赖采集液相色谱-串联质谱蛋白质组，DIA-NN 1.8.1处理。TMB、MSI状态、FGA由数据提供方计算；Hallmark通路GSEA/ssGSEA，六条炎症通路组成炎症评分；xCell去卷积；生存分析。

结果：
患者特征和数据可用性：153例中位年龄72岁，40例≤60岁。癌症类型分布年龄组差异显著，年轻组富集卵巢癌，老年组富集NSCLC和胃癌。MSI-H 11/132，均>60岁，均来自CRC或胃癌。WGS全部153例，肿瘤RNA-seq 132例，肿瘤蛋白137例，正常RNA 61例，正常蛋白81例；卵巢癌无正常组织，肿瘤-正常比较限于五癌种；4例CRC或卵巢癌有转录和蛋白但无基因组数据。
癌症类型特异性分子分析：各癌种年龄组top突变基因大体一致，Fisher检验无基因经Benjamini-Hochberg校正后年龄组差异。卵巢癌ARID1A名义82%比25%，P=0.024，未存活校正。差异表达基因（differentially expressed gene, DEG）各癌种不同，无三癌种共有。卵巢癌DEG最多548个，CRC 56个、RCC 55个，下采样后仍最多。GSEA在150个通路-癌种组合中11个校正P<0.05：CRC老年富集IFN-γ反应、同种移植排斥、补体；卵巢癌老年富集TNFα经NF-κB、氧化磷酸化、MYC targets V1、缺氧、IL6-JAK-STAT3、同种移植排斥；RCC无。
整合多组学ssGSEA分析：对50个Hallmark通路ssGSEA，层次聚类和主成分分析主要按癌症类型而非年龄分离，无年龄组聚类；Sankey图显示MSI-H肿瘤主要流向高TMB。
年龄相关TMB增加：TMB与年龄正相关（r_s=0.334，P<0.001），FGA不相关（r_s=0.05，P=0.54），校正癌种后仍无；卵巢癌单独呈正相关（r_s=0.58，校正P=0.046）。老年TMB显著更高，中位TMB随年龄十年递增。癌种特异中RCC P<0.001、CRC P<0.05，卵巢癌反向r_s=-0.31。多变量中年龄对log₁₀(TMB)系数从未校正0.077/10年（P=0.007），到校正癌种0.059（P=0.034），再加MSI、性别、分期后0.027（P=0.27）。MSI-H最强预测（β=1.08，P<0.001，约12倍TMB）；排除MSI-H后年龄效应仍β=0.025，P=0.30；标准误未增加，VIF<1.2。结论：年龄相关TMB增加不独立于肿瘤类型和MSI状态。
年龄相关炎症通路激活：肿瘤炎症与年龄弱正相关，RNA r_s=0.223，P=0.0091；蛋白r_s=0.233，P=0.0054。正常组织蛋白r_s=0.279，P=0.011；RNA r_s=0.241，P=0.059。60岁切点下老年患者肿瘤RNA、蛋白和正常蛋白炎症更高。校正癌种后，年龄-炎症关联仅在正常组织蛋白层持续（β=0.0007/年，P=0.006），进一步校正后β=0.0008，P=0.003，n=74；六条通路中仅正常组织蛋白IL6-JAK-STAT3存活，校正P=0.002。MSI-H与肿瘤蛋白炎症更高相关（β=0.081，P<0.001），正常组织无。
校正后正常组织炎症与TMB：蛋白相关校正年龄后偏r_s=0.276，P=0.013；校正癌种后偏r_s=0.165，P=0.15；校正两者后偏r_s=0.071，P=0.54，均基于同一81例。RNA类似，双向线性回归同。癌种分层仅CRC蛋白保留显著相关（r_s=0.51，校正P=0.012，n=35）。泛癌相关反映实体间TMB和起源器官炎症基调差异，而非癌种内一致关系。
MSI-H状态与炎症扩增：正常组织炎症在MSI-H与非MSI-H间无差异。肿瘤-正常炎症差在MSI-H蛋白水平更大（P=0.016），RNA不显著。74例配对蛋白可评估MSI者中，差异未校正0.065，P=0.015；校正癌种0.087，P<0.001；仅CRC为0.076，P=0.005。通路中IFN-α反应和TNFα经NF-κB放大更明显。RNA仅4例MSI-H配对正常，未拟合校正模型。年龄未纳入因年轻组无MSI-H。
多组学一致性：RNA与蛋白年龄效应右上象限显示TNFα经NF-κB、IL6-JAK-STAT3、IFN-γ反应、炎症反应、同种移植排斥等在两水平老年更高，但原文将其作为一致性验证而非独立结果。
TME聚类：xCell k-means得三簇，平均轮廓宽度低，视为探索性：免疫热、免疫冷、血管丰富。重复聚类和共识聚类稳定，但回归癌种后重聚类一致性ARI=0.36。免疫热高B细胞、CD4⁺ T细胞、CD8⁺ T细胞、M1巨噬细胞，最高中位TMB，仅老年；免疫冷免疫细胞低、TMB最低；血管丰富内皮和基质高、TMB中等。14例免疫热均>60岁，9例NSCLC；校正癌种、MSI、log₁₀(TMB)后年龄比值比1.026，P=0.61。TMB与B细胞、中性粒细胞、M1、CD4⁺ T细胞和免疫评分正相关，与内皮、M2和基质负相关。MSI-H增加CD4⁺ T细胞、记忆B细胞、CD8⁺效应记忆T细胞，降低基质和内皮特征。
预后通路分析：探索性C-index中上皮-间质转化（epithelial-mesenchymal transition, EMT）最高，RNA 0.63、蛋白0.61。高EMT与更差进展无生存（progression-free survival, PFS）相关，RNA HR 3.19，P=0.0013；蛋白HR 2.92，P=0.0029。连续变量HR/标准差无显著，置换校正后RNA P=0.026、蛋白P=0.052，原文声明为假设生成，无独立预后价值。
敏感性分析：排除4例HCC后n=149，20个模型中仅一个显著性结论改变；MSI-H炎症扩增不变，TME聚类重现，ARI=1.000。

讨论与结论翻译：匹配肿瘤-正常组织、初治人群和严格冷缺血控制使研究人员能区分属于肿瘤和属于肿瘤实体的年龄相关差异。未校正时老年TMB和炎症通路活性更高，但癌种分布差异大，校正癌种后多数衰减且标准误未增加。持续存在的是正常组织蛋白水平炎症随年龄增加，以及MSI-H肿瘤相对自身正常组织更大的炎症扩增。正常组织炎症与TMB相关未存活校正，最简约解释是组成性：肿瘤实体在典型TMB和起源器官炎症基调上不同，合并后产生泛癌相关，癌种内不一致；因此不支持系统性炎性衰老驱动基因组不稳定性。MSI-H正常组织炎症相似，但肿瘤内炎症扩增更强，差异限于肿瘤 compartment；横断面设计不能排除反向因果。TMB与免疫浸润正相关，与基质/内皮负相关。免疫热分布主要受癌种影响，年龄不独立相关。TMB随年龄很大程度是肿瘤实体功能，不支持年龄作为免疫治疗分层变量。局限包括样本量、年轻患者少、横断面、癌种强混杂、MSI-H均老年、卵巢癌无正常组织、HCC仅4例、炎症评分未独立验证、生存事件33例。优势为匹配肿瘤-正常、中位冷缺血12 min和初治。研究结论部分翻译为：总之，这项匹配肿瘤-正常组织的多组学分析显示，在泛癌外科队列中，大多数明显的年龄相关差异可由年龄组间癌症类型组成不同充分解释。校正后有两个发现持续存在：正常组织炎症信号在蛋白质水平随年龄增加；MSI-H肿瘤相对于其自身正常组织比非MSI-H肿瘤更大扩增炎症。正常组织炎症与TMB之间的相关性未持续，不应解释为全身性炎性衰老驱动基因组不稳定性的证据。检验炎性衰老假说将需要足够大队列，以在单个肿瘤实体内估计年龄效应。