《Genes》：DNA Methylation Patterns Between Serous Uterine and Ovarian Carcinomas Indicate Shared Markers with Fallopian Tube Epithelium and Distinctions Consistent with Histopathology
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背景/目的：子宫浆液性癌（USC）是一种致死性的II型子宫内膜癌，在美国发病率不断上升。目前认为其起源于子宫，但新出现的证据表明USC的病因更为复杂，可能涉及输卵管。DNA甲基化是一种可遗传的抑制性表观遗传标记，能够区分细胞起源，因此研究人员选择开展一项比较U
背景/目的：子宫浆液性癌（USC）是一种致死性的II型子宫内膜癌，在美国发病率不断上升。目前认为其起源于子宫，但新出现的证据表明USC的病因更为复杂，可能涉及输卵管。DNA甲基化是一种可遗传的抑制性表观遗传标记，能够区分细胞起源，因此研究人员选择开展一项比较USC、输卵管和子宫DNA甲基化的研究。方法：比较了USC、输卵管上皮（FTE）、正常子宫，以及一种已知主要起源于FTE的癌症——高级别浆液性卵巢癌（HGSC）的DNA甲基化谱。对DNA甲基化进行了层次聚类分析。相对于正常子宫，定义了肿瘤和FTE中差异甲基化的基因。结果：USC的层次聚类将其与正常子宫分离，但显示出与某些FTE谱的相似性，如HGSC。USC中差异甲基化基因对应与USC生物学相关的已知和新基因。已知生物标志物包括PAX8在HGSC和USC中的低甲基化，这常用于组织病理学。另一个已知的组织病理学标志物是WT1，其通常在HGSC中表达高于USC。通过DNA甲基化分析，观察到HGSC中WT1低甲基化，而USC中WT1高甲基化。文中还讨论了其他新发现的标志物。结论：USC肿瘤与输卵管上皮之间的DNA甲基化生物标志物存在大量重叠，与已知起源于FTE的癌（HGSC）类似。这些结果支持某些USC可能首先起源于FTE（从而保留FTE的可遗传DNA甲基化标志），然后转移至子宫的可能性。
【研究背景与问题】
在美国大多数癌症发病率下降的背景下，II型子宫内膜癌尤其是浆液性亚型（子宫浆液性癌，USC）的发病率却显著上升，从2001年的34/百万女性增至2021年的63/百万女性，增幅达85%。USC虽仅占子宫内膜癌病例的10%，却导致约40%的死亡，是极具侵袭性的恶性肿瘤。目前USC被认为起源于子宫内膜，但多项证据提示其病因更为复杂，可能涉及输卵管。例如，输卵管结扎可显著降低II型子宫内膜癌风险（风险比0.25），且研究人员建立的小鼠模型发现源自输卵管上皮（FTE）的癌细胞可嵌入子宫上皮。已知高级别浆液性卵巢癌（HGSC）主要起源于FTE，而USC与HGSC在病理形态、p53突变、治疗方式等方面高度相似，仅少数标志物（如WT1）存在差异。因此，研究人员假设部分USC可能并非起源于子宫，而是起源于FTE并转移至子宫。DNA甲基化是一种可遗传的抑制性表观遗传标记，能够反映细胞起源，可用于检验这一假说。然而，此前缺乏FTE特异性的DNA甲基化谱，限制了对子宫起源与输卵管起源的直接比较。
【研究内容与结论】
研究人员系统比较了USC、FTE、正常子宫及HGSC的DNA甲基化谱，通过层次聚类和差异甲基化分析，发现USC的DNA甲基化模式更接近FTE而非正常子宫，且USC与HGSC共享大量与FTE一致的差异甲基化基因。这些结果支持至少部分USC可能起源于FTE，并保留了FTE的可遗传甲基化标记。
【主要技术方法】
研究人员从GEO数据库获取FTE样本（GSE65820，n=6；GSE81228，n=5），从TCGA（经NCI GDC）获取正常子宫（n=47）、p53突变USC（n=37）及HGSC（n=611）的DNA甲基化数据，所有数据均基于Illumina Human Methylation 450k芯片。GEO原始IDAT文件用R的minfi包处理，TCGA数据使用预处理beta值。由于不同数据集探针缺失率差异大（FTE几乎无缺失，HGSC缺失率高达93.7%），仅保留所有样本完全覆盖的探针（用于HGSC分析为19,733个，USC分析为21,476个）。使用sva包中的ComBat函数校正批次效应。选取变异最大的1000个探针，采用Ward.D2方法（欧氏距离）进行无监督层次聚类。差异甲基化通过t检验，Benjamini-Hochberg法FDR≤0.05为显著。研究人员还开发了免费的R Shiny应用供快速聚类分析。
【研究结果】
3.1 DNA甲基化数据集构建：研究人员整合了来自GEO的FTE样本和TCGA的USC、HGSC及正常子宫样本，经严格质控和批次校正后获得可用于比较的甲基化谱。
3.2 HGSC与正常FTE和子宫的层次聚类：HGSC与部分FTE样本聚类在一起，与正常子宫分离，符合HGSC的FTE起源。同时HGSC表现出高甲基化和低甲基化区域，反映肿瘤抑制基因沉默和癌基因去抑制。
3.3 USC与正常FTE和子宫的层次聚类：USC聚类更接近正常FTE而非正常子宫，且与HGSC中聚集的FTE样本高度一致。PIK3CA突变状态未驱动甲基化聚类，表明该模式与已知驱动突变无关。
3.4 共享的USC-HGSC-FTE差异甲基化标志物：以正常子宫为参照，FTE与USC、HGSC均差异甲基化的基因有92个（高甲基化），低甲基化基因重叠显著（341个同向显著，p < 1.12 × 10
?39）。共享低甲基化基因包括VHL、GNAS、TMEM139、RAB25、CLDN16、AGR2等，涉及缺氧反应、肿瘤抑制、免疫调节和细胞极性。共享高甲基化基因包括SLC22A18、ZNF154、CDO1、HOXA9、GATA4、RAP1GAP、XAF1等，多为肿瘤抑制因子或卵巢癌相关基因。
3.5 区分USC和HGSC的DNA甲基化标志物：WT1在HGSC中低甲基化，而在USC中高甲基化，与免疫组化中WT1表达差异一致。HGSC特异性低甲基化基因包括MSLN、CDCP1、GREB1、KLK6；特异性高甲基化基因包括FOXD3、EPB41L3、SOX1、ADAMTS8、EI24、AKAP12。USC特异性低甲基化基因包括DPP4、MMP26、TINAG、ZFP42；特异性高甲基化基因包括HOXD10、LEFTY2。这些标志物可能解释了两癌的病理差异并为鉴别诊断提供候选分子。
【总结讨论与结论】
研究人员指出，USC与FTE共享大量可遗传的DNA甲基化标记，提示至少部分USC可能起源于FTE，然后通过腔内漂浮细胞团或单细胞迁移至子宫形成肿瘤。此前TCGA泛癌图谱中USC与HGSC聚类于同一iCluster也支持这一模型。但p53突变在共存的输卵管上皮内病变与USC中的一致性研究结果不一，需要更深入的测序和谱系追踪研究。结论部分，研究人员总结：在相对正常子宫对照下，高级别浆液性卵巢癌、子宫浆液性癌和输卵管上皮之间的DNA甲基化变化存在惊人的高一致性。这可能解释USC与HGSC的临床相似性，以及为何USC比I型子宫内膜癌更致命。由于DNA甲基化常与发育相关，USC与FTE共享的基因可能支持部分USC肿瘤起源于FTE并随后转移至子宫的模型。发现的基因将有助于确定新的治疗和诊断靶点。
