《Journal of Investigative Dermatology》：The genomic and spatial transcriptomic landscape of seborrheic keratoses
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脂溢性角化病（seborrheic keratosis）是一种常见良性皮肤肿瘤，影响大多数个体，尤其在生命后期。尽管其患病率很高，但脂溢性角化病的潜在生物学仍知之甚少。在这项研究中，研究人员对一组脂溢性角化病和太阳能斑（solar lentigo）病变进行了全
脂溢性角化病（seborrheic keratosis）是一种常见良性皮肤肿瘤，影响大多数个体，尤其在生命后期。尽管其患病率很高，但脂溢性角化病的潜在生物学仍知之甚少。在这项研究中，研究人员对一组脂溢性角化病和太阳能斑（solar lentigo）病变进行了全外显子测序（whole-exome sequencing）和空间转录组学（spatial transcriptomics）分析，以深入了解其分子景观。研究结果显示，由日光紫外线（solar UV）损伤驱动的高突变负荷（mutational burden），在FGFR3、NOTCH1和TP53等基因中观察到复发性体细胞变异（recurrent somatic variants）。空间转录组学分析揭示了复杂的组织架构，病变亚型之间存在显著异质性。此外，差异基因表达（differential gene expression）分析强调Wnt信号通路（Wnt signaling pathway）失调是这些病变发病机制的关键特征。综上所述，研究结果提供了驱动脂溢性角化病和太阳能斑的分子机制见解，对理解其发生和发展具有重要意义。
研究背景与意义
脂溢性角化病（seborrheic keratosis, SK）及其相关病变太阳能斑（solar lentigo, SL）是人类最常见的非癌性皮肤肿瘤。SK可发生于日晒及非日晒的非无毛皮肤，而SL源于累积的日晒暴露，二者均起源于角质形成细胞（keratinocytes），常表现为色素性增生。SK虽为良性，但若发炎、模仿黑色素瘤或角质形成细胞癌外观、引起不适或因美容原因常被切除。SK亚型包括棘层肥厚型（acanthotic）、网状型（reticulated）、过度角化型（hyperkeratotic）、克隆型（clonal）及激惹型（irritated）或这些形态的联合。既往已确立FGFR3（成纤维细胞生长因子受体3）基因的激活体细胞变异常见于SK，被认为诱导FOXN1表达增加导致角质形成细胞分化。然而，支撑不同亚型的分子机制尚未完全表征，虽认为常见体细胞改变源于日光紫外线损伤且基因组遗传稳定，但具体驱动基因及空间分子特征不明。鉴于SK高发且常与恶性病变鉴别困难，研究人员开展了此项研究以扩展对这些频发良性皮肤病变的分子表征，通过全外显子测序与空间转录组学揭示其基因组与转录组景观，探究发病机理及良性维持机制，该研究发表于《Journal of Investigative Dermatology》。
主要关键技术方法
研究人员纳入8名个体的9例SK（含1例过度角化型、2例棘层肥厚型、5例网状型、1例激惹型）与3例SL进行全外显子测序，匹配唾液来源种系DNA对照；另纳入28份组织样本（来自28名参与者，含SK及正常皮肤）进行Visium CytAssist空间转录组学研究，SK亚型由皮肤病理学家依据H&E染色及组织病理学特征分类。技术方法包括高通量全外显子测序及生物信息学体细胞突变分析、10X Visium CytAssist空间转录组捕获与测序、基于正常皮肤单细胞RNA参考数据集的Spot去卷积（deconvolution）细胞类型比例分析、差异基因表达（DE）分析（采用EdgeR伪批量法）、免疫组化（immunohistochemistry）验证及统计检验（Wilcoxon秩和检验等），所有分析排除低测序产量斑点及毛囊、外泌腺等附属器结构干扰。
研究结果
Whole-exome profiling reveals NOTCH1 as frequently mutated in SK
全外显子谱分析揭示NOTCH1在SK中频繁突变。研究人员对SK与SL病变进行全外显子测序，中位覆盖度73，体细胞突变频率每Mb 2.4至64次，与鳞状细胞癌（squamous cell carcinoma, SCC）相当，高突变率见于颈部SL（日晒更多），低紫外线环境个体病变突变负荷低。突变富集紫外线辐射（ultraviolet radiation, UVR）特征SBS7a/b且有链偏向性（strand bias）。除预期FGFR3、TP53、PIK3CA突变外，鉴定到NOTCH1失活突变（9例SK中5例，3例SL中1例），突变位于外显子7和8错义突变及锚蛋白（Ankyrin）域截断突变，与SCC相似。NOTCH1突变等位基因分数（variant allele fractions, VAFs）与FGFR3、AHNAK2等相似或更高，提示NOTCH1突变可能是部分SK和SL的起始事件，常与TP53、FAT1共现于同一克隆。SL中未见FGFR3突变，需更多样本确认差异。NOTCH1、FGFR3、TP53、FAT1亦常见于SCC，需进一步探索良恶性增殖的独特分子事件。
SKs and SLs are genomically silent
SKs与SLs在基因组层面沉默（稳定）。既往研究显示SK拷贝数异常（copy number aberrations, CNAs）少，本研究证实所有SK和SL病变基因组稳定，极少CNAs，与恶性肿瘤基因组不稳定性的标志相反，类似良性获得性黑色素细胞痣无或平衡拷贝数，区别于黑色素瘤频发CNAs。
Spatial transcriptomic profiling details cell types and signaling pathways
空间转录组谱分析详述细胞类型与信号通路。研究人员用10X Visium CytAssist平台（斑点大于细胞故先去卷积）结合正常皮肤单细胞RNA参考数据集，表征6例正常皮肤与22例SK组织切片。病变具正常皮肤架构但伴网状化、角囊肿、假角囊肿及免疫细胞浸润复杂性，细胞类型贡献多样（免疫细胞、黑素细胞、成纤维细胞）。激惹或免疫浸润病变基底角质形成细胞显著减少（P = .001），循环角质形成细胞增加（P = .0004）。免疫浸润与无显著免疫SK斑点差异表达分析显示浸润病变高表达趋化因子CXCL9、CXCL10，富集“抗病毒防御”“抗细菌防御”术语。正常表皮与非浸润SK（>80%角质形成细胞斑点）差异分析显示SK最显著上调基因为SFRP1（分泌型卷曲相关蛋白1，Wnt信号通路调节子及衰老介质），免疫组化验证SFRP1膜/胞外定位强染色。SFRP1在正常表皮稳态抑制角质形成细胞增殖，恶性肿瘤中常下调促瘤发生，本研究SK中高表达可能维持良性状态。空间转录组鉴定两类病变：高免疫浸润（循环角质形成细胞多）与低免疫浸润（基底角质形成细胞多）。NOTCH1突变可能为起始事件呈单克隆，其突变促角质形成细胞增殖而非恶性；SFRP1过表达等通路维持SK干细胞潜能防终末分化，未来需年轻个体及遮蔽区SK探究生命周期表达时序。
总结讨论部分与研究结论翻译
本研究在基因组与转录组水平提供了SKs和SLs的综合分子谱。数据显示NOTCH1功能缺失突变可能是部分SK和SL病变的起始事件，VAFs提示突变以单克隆存在于病变中。NOTCH1突变亦见于正常人类食管及罕见食管癌，表明此类突变驱动克隆扩增但防护癌变。因NOTCH1是SCC最常见突变且见于正常皮肤，提示NOTCH1突变可能不贡献恶性而是促进角质形成细胞增殖能力。SK空间转录组分析揭示这些临床归为一类的病变的细胞多样性，鉴定两类主要病变：高免疫浸润（循环角质形成细胞比例高）与低免疫浸润（循环角质形成细胞少、基底角质形成细胞多）；鉴定免疫浸润与非免疫富集SK间、SK与正常表皮间富集的基因与通路，参与维持SK干细胞潜能及防止终末分化。受限于中位66岁（范围47–84岁）病变可能存留多年累积UVR损伤，无法确定基因表达在SK生命周期诱导时序，未来需年轻个体及遮蔽区SK探究SFRP1过表达发生时相，进一步研究基因通路有助阐明SK和SL维持良性状态的机制。
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