胃癌中伴随LINE-1反转录转座子过表达与同源重组缺陷的免疫通路激活

《Experimental & Molecular Medicine》：Immune pathway activation in gastric cancers with LINE-1 retrotransposon overexpression and homologous recombination deficiency

　　

研究人员对100例胃癌（GC）及癌旁正常组织进行了全基因组、批量RNA和甲基化测序分析；在一个较小的非EBV/非MSI亚组（n=23）中还进行了质谱蛋白质组学分析，并在独立数据集中验证蛋白质组发现。利用该前所未有的胃癌样本数据集，研究人员检测了染色体碎裂、同源重组缺陷（HRD）和反转录转座事件的程度，并将这些事件与患者结局相关联。研究人员发现染色体碎裂发生于22%的胃癌中，并与不良预后相关；多染色体碎裂与极高的死亡风险相关。基于拷贝数（CN）特征分析，研究人员识别出具有显著更差结局的非CN9亚组。同源重组缺陷存在于4%的胃癌中，并与免疫信号通路的过表达相关。体细胞反转录转座事件与全局低甲基化关系最密切。研究人员还确定BYSL为6p21位点内一个推定的致癌驱动因子，其扩增与不良预后相关。总体而言，这些发现为人体胃癌中DNA稳定性与修复失调及其临床意义提供了新见解。

研究背景方面，胃癌（GC）是全球癌症死亡第四大原因，染色体不稳定是胃癌发生的重要特征。已有全基因组测序（WGS）研究较少，且随访时间较短，难以评估染色体碎裂（chromothripsis）、同源重组缺陷（HRD）等基因组不稳定事件的预后价值。染色体碎裂在多种癌症中提示预后不良，但在胃癌中的预后意义不明；HRD作为双链断裂修复缺陷，在胃癌中的发生率和基因组基础也未被WGS充分刻画；反转录转座与低甲基化、染色体不稳定的关系同样缺乏胃癌系统性证据。因此，研究人员依托韩国100例冷冻切除胃癌与配对正常组织，开展WGS、转录组、甲基化及部分蛋白质组整合研究，以明确DNA稳定性失调的临床相关机制。

主要关键技术方法中，样本来自韩国首尔大学医院和韩国国家癌症中心共100例胃腺癌患者，其中60例来自首尔大学医院、40例来自国家癌症中心，包含肿瘤与相邻正常组织；对其中非EBV/非MSI亚组23例做串联质量标签质谱蛋白质组学，并在独立ICGC数据集与TCGA-STAD数据集中做验证。测序层面包括WGS、批量RNA测序、亚硫酸氢盐甲基化测序；结构变异用ShatterSeek判定染色体碎裂，AmpliconArchitect分析额外染色体DNA（ecDNA），TraFiC-mem识别反转录转座，CHORD与HRDetect判定HRD，CN特征按48上下文方案聚类，突变特征用SigProfilerAssignment，蛋白质组用Perseus归一与缺失值填补，低甲基化定义为Δβ<-0.2且≥20% CpG受影响。

研究结果如下。

编码与非编码驱动事件：研究人员通过MutSig2CV在非超突变胃癌中识别13个显著突变基因，TP53突变48例，超二倍体预后差；发现TERT启动子突变及IRS4、IGF2增强子劫持事件；GISTIC显示20个扩增区与21个缺失区，6p21扩增与BYSL等基因转录及蛋白过表达相关，CRISPR/Cas9敲除BYSL抑制细胞增殖与体内成瘤，6p21扩增胃癌预后更差，BYSL被确定为胃癌中推定癌基因。

染色体碎裂是胃癌不良预后因素：ShatterSeek联合人工核查认定38次染色体碎裂事件、22例阳性；事件数与死亡风险升高相关，多染色体碎裂死亡风险显著增加；ecDNA阳性与染色体碎裂重叠且边际预后更差，ecDNA位点扩增基因转录活性更高，CCNE1扩增同时位于染色体碎裂与ecDNA区域；鉴定25个框内融合，其中16个3'伙伴基因mRNA过表达，但断点不位于染色体碎裂区。

拷贝数特征也与胃癌预后相关：k均值聚类将100例分为CN9组61例与非CN9组39例；非CN9组生存更差，ICGC独立集中CN9有更好生存趋势；CN4、CN5、CN6、CN20在染色体碎裂阳性肿瘤更活跃，说明CN特征可简化评估胃癌染色体不稳定预后。

HRD占胃癌4%，与免疫相关基因过表达相关：CHORD和HRDetect以评分≥0.4定义4例HRD，机制包括BRCA1/BRCA2/RAD51D/PALB2等双等位失活、启动子甲基化或重排；HRD肿瘤均为远端、非EBV、非MSI。RNA分析显示趋化因子信号、NK细胞、B细胞受体通路富集；12趋化因子总和在HRD高于非EBV/非MSI HRP组，TCGA中BRCA1/2突变者也有升高趋势；TMB与新抗原负荷无差异，提示未修复DNA损伤可能通过cGAS/STING类先天免疫而非新抗原激活免疫。

体细胞反转录转座事件与肿瘤全局低甲基化最强相关：23例非EBV/非MSI蛋白质组中ORF1p表达与701个蛋白相关，抗原加工呈递、核质运输、DNA复制修复通路富集；70例早发胃癌验证集里T细胞受体、NK介导细胞毒、FcγR吞噬、B细胞受体通路富集。100例WGS中LINE-1占反转录转座87%，弹性网络模型显示全局低甲基化、年龄>62岁、染色体碎裂可建模预测反转录转座负荷，低甲基化与SV、ecDNA、超二倍体、TP53突变、HRD均显著相关。

讨论部分总结：研究人员指出这是首次在胃癌中将BYSL作为6p21扩增驱动癌基因，并证明染色体碎裂次数及多染色体碎裂可预测死亡风险，ecDNA可能是中介机制；CN特征中是非CN9而非单一签名具有预后价值，且比WGS更易转化到临床；HRD虽仅4%，却伴随趋化因子与先天免疫通路激活，为PARP抑制剂联合免疫检查点阻断提供假设；全局低甲基化驱动LINE-1反转录转座并加重染色体不稳定，是胃癌表观基因组与基因组不稳定交互的核心环节。

结论部分翻译：总体而言，这些发现为人体胃癌中DNA稳定性与修复失调及其临床意义提供了新见解。

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