镶嵌性染色体改变与两个大型丹麦队列中血液系统癌症的关系

《British Journal of Haematology》：Mosaic chromosomal alterations and relation to haematological cancer in two large Danish cohorts

　　

镶嵌性染色体改变（mosaic chromosomal alterations, mCAs）是外周血中检测到的大片段体细胞获得、缺失和拷贝数中性杂合性缺失（copy-neutral loss of heterozygosity, CN-LOH），代表了克隆性造血（clonal haematopoiesis）中一个相对未探索的谱系。研究人员旨在通过基于注册登记的长期随访，描述两个大型丹麦队列中的mCAs，并检查其与血液系统恶性肿瘤的关联。研究人员使用MoChA软件分析了来自丹麦献血者研究（Danish Blood Donor Study, DBDS）的97?752名参与者和来自哥本哈根医院生物库（Copenhagen Hospital Biobank, CHB）的86?301名患者的基因型数据。通过全国注册登记链接，采用竞争风险方法和Cox回归或逻辑回归模型对血液系统癌症的关联进行建模。在184?053名个体中，15?459人（8%）携带常染色体mCAs，14?322名女性（17%）存在X染色体缺失（loss of X），且患病率随年龄增长而增加。在血液系统癌症诊断前后采集的样本中，常染色体mCAs在21%–62%的个体中可检测到，具体取决于癌症亚型。总体而言，携带常染色体mCAs的个体患血液系统癌症的风险增加（风险比[hazard ratio, HR] 4.1，95%置信区间[confidence interval, CI] 3.1–5.5），但携带X染色体缺失的个体风险未增加（HR 1.1，95% CI 0.7–1.6）。不同染色体异常之间的恶性风险水平差异很大，且与癌症基因相关的mCAs风险最高。常染色体mCAs，尤其是那些与癌症基因位点重叠的，可识别出血液系统恶性肿瘤风险增加的个体，并可能有助于改善风险分层和早期检测。

**论文解读：镶嵌性染色体改变与血液系统癌症的关联——基于两个大型丹麦队列的研究**

**研究背景与问题**
血液中的镶嵌性染色体改变（mosaic chromosomal alterations, mCAs）是造血细胞中发生的大片段体细胞结构遗传改变，包括获得、缺失和拷贝数中性杂合性缺失（copy-neutral loss of heterozygosity, CN-LOH），被视为克隆性造血（clonal haematopoiesis）的一种形式。既往研究主要来自英国生物银行（UK Biobank）、日本生物银行（Biobank Japan）和FinnGen等大规模人群队列，以及特定疾病（如慢性淋巴细胞白血病[CLL]和多发性骨髓瘤[MM]）患者，发现mCAs在50岁人群中患病率约为5%，风险因素包括男性、年龄增长、吸烟以及种族/遗传背景。这些研究还提示mCA携带者患血液系统癌症、肺癌、心血管疾病和感染的风险增加。然而，由于先前研究数量有限，需要在其他医疗体系、祖先背景和暴露环境下验证并扩展其发现。因此，研究人员利用丹麦两个大型队列——健康献血者队列（丹麦献血者研究，DBDS）和住院患者队列（哥本哈根医院生物库，CHB），评估mCAs的患病率、特征及其与血液系统癌症的关联。

**研究内容与结论**
本研究分析了184?053名个体的基因型数据，其中DBDS队列包含97?752名健康献血者（中位随访10.0年），CHB队列包含86?301名住院患者（中位随访2.5年）。主要发现：
- 常染色体mCAs在DBDS中检出率为3%，在CHB中为15%，且随年龄增长患病率增加。
- 携带常染色体mCAs的个体患血液系统癌症的风险显著增加（DBDS中HR 4.1，95% CI 3.1–5.5；CHB中OR 4.5，95% CI 4.2–4.7），而X染色体缺失与风险增加无显著关联。
- 髓系mCAs与髓系癌症风险强相关（DBDS中HR 8.9，CHB中OR 6.3），淋巴系mCAs与淋巴系癌症风险强相关（DBDS中HR 9.1，CHB中OR 6.6），且两者存在交叉风险。
- 与癌症基因（如癌基因和肿瘤抑制基因）位点重叠的mCAs风险最高，而非癌症基因相关mCAs风险较低。
- 在DBDS中，mCAs可早于血液系统癌症诊断长达12年出现，且细胞分数（cell fraction）随诊断时间临近而升高。
- 不同血液系统癌症亚型中mCAs的检出率和类型各异，例如CLL中62%携带mCAs，MDS中45%，AML中47%，MPN中41%。

**重要意义**
本研究证实了mCAs与血液系统恶性肿瘤的强关联，并揭示了不同mCA亚型风险差异显著，尤其与已知癌症基因位点重叠的mCAs风险最高。研究结果发表于《British Journal of Haematology》，提示mCAs可作为血液系统癌症早期检测和风险分层的潜在生物标志物，为未来将mCAs整合到临床风险分层模型、探索mCA形成风险因素及其在疾病进展中的作用提供了依据。

**主要技术方法**
研究人员利用丹麦两个大型队列：DBDS（97?752名健康献血者，来源自2010年启动的献血者队列）和CHB（86?301名住院患者，来源自2009年起的首都地区医院生物库）。采用Infinium? Global Screening Array（GSA）进行基因分型，并使用MoChA软件从原始强度数据（IDAT）中检测mCAs。通过丹麦国家患者登记册（DNPR）链接获取血液系统癌症诊断信息。统计分析采用竞争风险Aalen-Johansen估计、原因特异性Cox回归（DBDS）和二元逻辑回归（CHB），调整年龄、性别、GSA版本和吸烟状态（如可用）。此外，通过孟德尔随机化（MR）分析探讨吸烟与mCAs的因果关系。

**主要结果**
- **镶嵌性染色体改变**：在184?053名参与者中，15?459人（8%）携带常染色体mCAs，14?322名女性（17%）存在X染色体缺失。mCAs频率随年龄增长而增加，中位常染色体mCA长度为78 Mbp，中位细胞分数为4%。在血液系统癌症患者中，诊断前5年以上样本的mCA中位细胞分数为3%，诊断前1–4年升至8%，诊断前1年内为11%，诊断后1年以上为13%，而未患癌症者仅为3%。
- **mCA的风险因素**：在DBDS中，性别与常染色体mCA患病率无显著关联（OR 1.01），而在CHB中男性风险更高（OR 1.27）。吸烟状态与常染色体mCA无显著关联，但与女性X染色体缺失相关（OR 1.13）。孟德尔随机化分析未显示吸烟对mCAs的因果效应（OR 1.05）。既往报道的种系遗传变异关联得到广泛验证。
- **mCA与血液系统癌症**：常染色体mCA携带者患血液系统癌症的风险显著增加（DBDS HR 4.1，CHB OR 4.5）。X染色体缺失仅在CHB中与轻微风险增加相关（OR 1.3），在DBDS和过滤后的CHB队列中无显著关联。在DBDS中，淋巴系mCAs与淋巴系癌症的关联强于髓系mCAs与髓系癌症的关联，而在CHB中相反。过滤后的CHB队列（排除诊断前1年内样本）显示类似模式。
- **髓系和淋巴系mCAs**：髓系mCAs（如5q缺失、20q缺失、8号获得、14q CN-LOH）与髓系癌症风险强相关（DBDS HR 8.9，CHB OR 6.3），同时轻度增加淋巴系癌症风险。淋巴系mCAs（如13q缺失、10p缺失、17p缺失）与淋巴系癌症风险强相关（DBDS HR 9.1，CHB OR 6.6），也轻度增加髓系癌症风险。
- **与癌基因/肿瘤抑制基因相关的mCA**：15?459名常染色体mCA携带者被分为五类：癌基因相关获得（24%）、TSG相关缺失（21%）、CN-LOH（37%）、未确定mCA（11%）和非癌症基因相关mCA（6%）。非癌症基因相关mCAs长度较短（中位0.7 Mbp）、细胞分数较高（中位22%）。在DBDS中，癌基因相关获得（HR 8.5）和TSG相关缺失（HR 6.7）风险最高，而非癌症基因相关mCA无显著风险。在CHB中，所有mCA类别均与血液系统癌症风险增加相关，尤以癌基因相关获得（OR 7.5）和TSG相关缺失（OR 6.1）为甚。
- **mCA与血液系统癌症的时间关系**：在DBDS中，59名mCA阳性个体后来被诊断为血液系统癌症，最长间隔12年。mCA细胞分数在诊断前随时间升高，提示其作为疾病前兆的潜力。
- **血液系统癌症中最常见的mCA**：髓系癌症中，MDS患者45%携带mCA（常见8号获得、20q缺失、5q缺失），AML患者47%（常见8号获得、7q缺失、5q缺失），MPN患者41%（常见9p CN-LOH、9p缺失、14q CN-LOH）。淋巴系癌症中，CLL患者62%携带mCA（常见13q缺失、12号获得、13q CN-LOH），ALL患者54%（常见13q缺失、12号获得、11q缺失），淋巴瘤26%（常见13q缺失、12号获得、17p缺失），MM患者21%（常见13q缺失、6q缺失、1q CN-LOH）。
- **与高风险相关的单个mCA**：对于髓系癌症，DBDS中9p CN-LOH风险最高（HR 3602），CHB中11号获得（OR 39）和9p CN-LOH（OR 36）风险最高。对于淋巴系癌症，DBDS中10p缺失（HR 211）和5p缺失（HR 159）风险最高，CHB中10p缺失（OR 33）和13q缺失（OR 26）风险最高。多个mCAs在所有队列中一致显示强关联，如13q缺失和10p缺失。

**讨论与结论**
**讨论总结**：本研究在真实世界背景下全面验证了mCAs与血液系统恶性肿瘤的关联。研究发现常染色体mCAs在DBDS和CHB中的检出率分别为3%和15%，且随年龄和癌症状态增加。mCAs可早于癌症诊断长达12年，且与癌症基因位点重叠的mCAs风险更高。不同血液系统癌症亚型中mCA谱系存在差异，髓系癌症mCA模式更复杂，而淋巴系癌症mCA模式相对一致。研究还确认了髓系和淋巴系mCA分类的关联性，并发现两者存在交叉风险，提示mCAs可能反映造血不稳定性。研究优势包括样本量大、队列多样性及高质量注册登记链接，但局限性包括罕见mCAs和癌症亚型可能遗漏、吸烟数据仅限DBDS、CHB中多数癌症诊断早于采样时间可能引入偏倚，以及MoChA软件可能过滤掉小片段或低细胞分数事件。
**研究结论**：综上所述，本研究证实mCAs与后续血液系统恶性肿瘤的发生密切相关，而特定mCA亚型风险差异显著，且与已知癌症基因位点存在明显重叠。研究提供了特定血液系统癌症亚型中mCA的概览，有助于改善癌前病变的风险分层、早期癌症检测，并协助开发预防性干预措施。未来研究可聚焦于将mCAs整合到临床风险分层模型中，探索mCA形成的风险因素，以及检验mCAs在疾病进展中的作用。