《Cancer Discovery》：Clonal hematopoiesis in IM samples. A, Oncoprint plot displaying CH mutat...
Open Access
编辑推荐：
本研究通过高深度靶向测序、全基因组测序和DNA甲基化分析，对来自六个国家的1500多例肠道化生（IM）样本进行系统研究，揭示了IM的特异性驱动基因、突变特征（SBS17）以及与高风险相关的克隆造血（CH）现象。研究强调了非上皮细胞来源的体细胞变异（CH）在IM向胃癌进展中的作用，并提出了通过调节宿主-微生物黏膜免疫来干预早期癌症的新策略。
引言：肠道化生与胃癌风险
胃癌是全球第五大常见恶性肿瘤，也是癌症死亡的第四大原因。肠型胃癌通常通过Correa级联发展，即从正常胃黏膜进展为慢性萎缩性胃炎、肠道化生（IM）、异型增生，最终演变为胃癌。其中，IM被视为一种癌前病变，IM患者后续发生胃癌的风险显著增加。幽门螺杆菌（Hp）感染是IM和胃癌的主要风险因素，但其他环境、宿主遗传因素（如ALDH2多态性）及生活方式（如吸烟、饮酒）也参与其中。此外，克隆造血（CH）作为一种与年龄相关的造血干细胞体细胞突变现象，已被发现与多种实体瘤风险增加相关，但其在IM和胃癌进展中的作用尚不明确。
数据收集与多地域分析
研究对1582例IM样本（包括来自新加坡、韩国、香港、美国、日本和台湾的新近样本及历史样本）进行了高深度靶向DNA测序（平均深度1108×），并对部分样本进行了全基因组测序（WGS）和全基因组酶促甲基化测序（EM-seq）。通过分析Hp基因的覆盖度，研究发现基因组评估与组织学评估的Hp感染状态高度一致。高丰度Hp感染在胃癌高风险地区（如韩国、日本）更为常见。系统发育分析显示，高风险地区（日/韩）与中风险地区（新加坡）的Hp菌株在系统发育上明显分离，这与cagA基因N端的三个非同义编码变异（E106D、R109K、N228H）显著相关。蛋白质结构建模和免疫共沉淀实验证实，来自高风险地区的CagA变体（E106/R109/N228）与宿主蛋白ASPP2的结合亲和力更强，这可能通过抑制ASPP2–TP53的肿瘤抑制功能，进而影响Correa级联的启动和地区性胃癌风险差异。
跨地域IM样本的驱动基因景观
利用IntOGen管道，研究在IM样本中鉴定出47个显著突变基因，包括已知基因（如SOX9、ARID1A、ARID2、FBXW7）和25个先前未报道的基因。在1059例胃窦IM样本中，中国人群SOX9截短突变更为普遍，而高风险人群（日/韩）的ARID1A、ARID2等基因突变频率更高。值得注意的是，ARID1A截短突变与IM进展为早期胃肿瘤（EGN）显著相关。研究还强调，高深度靶向测序对于在IM中准确检测低频体细胞突变至关重要，因为标准深度的全外显子组测序（WES）或WGS会漏检大部分突变。
KRAS/MAPK基因改变在IM中普遍存在
研究发现多个IM驱动基因涉及RAS–RAF–MEK–ERK信号通路，包括KRAS、BRAF、MAP2K1、MAP3K1、MAP2K4和NF1。携带这些KRAS/MAPK通路驱动突变的IM样本，其KRAS和ERK信号通路基因集显著富集。单细胞RNA测序（scRNA-seq）分析进一步揭示，KRAS–ERK通路信号在肠道干细胞和肠道扩增细胞中最为活跃，且与细胞周期状态相关。利用人源胃类器官模型，研究发现源自严重IM患者的类器官中KRAS–ERK信号通路显著富集，并且IM类器官对同时抑制MEK/ERK和STAT信号通路的药物吡文铵（pyrvinium）表现出比正常胃类器官更高的敏感性，提示靶向该通路可能具有治疗潜力。
SBS17是IM相关的突变特征
对20对IM-正常组织的WGS样本进行特征分析，鉴定出四个主要的单碱基替换（SBS）特征：SBS1（时钟样）、SBS5/40（时钟样）、SBS17（未知病因）和SBS18（氧化应激）。其中，SBS17是区分IM与正常胃组织的特异性突变特征，其在正常胃组织中未被报道。SBS17相关突变通常具有较低的等位基因频率（VAF），且显著富集于DNA复制晚期区域。机制上，SBS17可能与IM干细胞中活跃的氧化磷酸化（OXPHOS）导致的氧化损伤有关，因为IM类器官表现出更高的OXPHOS活性和8-氧代-dG（8-oxo-dG）水平。流行病学关联分析显示，SBS17与吸烟显著相关，而与年龄无显著关联，提示其可能反映了特定的环境暴露而非内源性累积损伤。
DNA低甲基化与IM突变景观共存
对匹配的正常、异型增生和早期胃癌样本进行全基因组甲基化测序分析发现，具有染色体不稳定性（CIN）或微卫星不稳定性（MSI）特征的病变存在广泛的基因组低甲基化。这些低甲基化区域与IM体细胞突变区域，特别是SBS17突变区域存在大量重叠，且SBS17突变在复制晚期的低甲基化区域特异性最高。这加强了复制时序、DNA损伤和表观遗传改变在胃癌前病变中的联系。
种系分析揭示CH是胃癌进展的风险因素
通过对血液或唾液样本的种系靶向测序数据进行分析，研究检测了克隆造血（CH）变异。共鉴定出四个显著的CH驱动基因（DNMT3A、TET2、ASXL1、PPM1D），其突变模式与大型泛癌数据集一致。CH携带者年龄更大，IM体细胞突变率更高，且ASXL1突变在吸烟者中更常见。逻辑回归和多变量分析证实，高CH（VAF > 5%）和ARID1A截短突变是IM进展为异型增生/EGN的独立风险因素。将基因组变量（突变数、ARID1A突变、高CH）加入临床预测模型，可显著提高对EGN风险的预测效能，为IM患者的风险分层和靶向内镜监测提供了新思路。
CH扩增与改变的IM微生物组-免疫景观相关
为探索CH促进IM进展的机制，研究发现CH与IM驱动基因PIGR的截短突变存在显著共现，特别是与TET2CH突变相关。PIGR编码多聚免疫球蛋白受体，参与黏膜免疫。scRNA-seq和批量RNA-seq去卷积分析显示，高CH的IM样本中，免疫微环境中的总免疫细胞、IgA+浆细胞和成熟T细胞比例发生变化，且IgA+浆细胞丰度与样本中细菌RNA读长比例呈正相关。微生物组分析进一步揭示，高CH患者的IM样本中，源自口腔的细菌（如链球菌属、韦荣氏菌属）丰度更高。通过荧光原位杂交（FISH）在胃癌组织中也证实了链球菌属的存在，且其感染区域与炎症因子CXCL8的表达共定位。这些发现提示，CH可能通过改变免疫细胞功能，影响黏膜免疫力，进而促进口腔来源细菌在IM微环境中的定植，形成促炎环境，最终驱动IM向胃癌进展。
综上所述，这项跨国多组学研究系统描绘了IM的基因组、表观基因组和微生物组全景，首次将克隆造血确立为IM向胃癌进展的关键风险因素，并揭示了其通过调节宿主-微生物黏膜免疫驱动癌变的潜在机制，为胃癌的早期检测、风险分层和干预提供了新的理论基础和转化机遇。
