Clin Cancer Res IF=10｜多组学揭示硬纤维瘤分子异质性：开启精准治疗新篇章

硬纤维瘤，又称侵袭性纤维瘤病，是一种具有局部侵袭性的肿瘤，虽不转移，但复发率高，严重影响患者生活质量。目前，硬纤维瘤的分子层面研究尚不充分，这也导致患者的治疗选择受限。这项研究旨在开发新的硬纤维瘤预后标志物，并验证先前发表的相关标志物，同时深入探究硬纤维瘤在基因组、表观基因组和转录组水平的分子异质性，为精准治疗提供理论依据。

 

文章信息

英文标题：Genomic, epigenomic and transcriptomic inter- and intra-tumor heterogeneity in desmoid tumors

发表期刊：Clin Cancer Res（IF=10 / Q1）

文献来源：De Bellis C, Vennam S, Eeles C, et al. Genomic, epigenomic and transcriptomic inter- and intra-tumor heterogeneity in desmoid tumors. Clin Cancer Res. 2024 Nov 8. doi: 10.1158/1078-0432.CCR-24-1240

 

研究方法

• 样本采集：从 20 例患者中获取原发性和复发性硬纤维瘤的福尔马林固定、石蜡包埋（FFPE）标本。
• 多组学分析：
  1）DNA 拷贝数分析：利用 OncoScan FFPE Assay 对 3 例患者的 23 个硬纤维瘤标本进行全基因组拷贝数和等位基因比例分析。
  2）全外显子测序及数据分析：对 3 例患者的 22 个肿瘤标本及匹配的正常组织进行全外显子测序。
  3）系统发育分析：运用 LICHeE算法，根据特定的体细胞 CTNNB1 突变及其他非同义突变构建系统发育树，以探究肿瘤克隆进化关系。
  4）Oncoprint 分析：使用 cBioPortal 的 OncoPrinter 工具，对患者 1 和 2 中至少在两个不同标本中出现的体细胞非同义突变进行可视化展示。
  5）DNA 甲基化分析：采用 Infinium MethylationEPIC 微阵列对 3 例患者的 20 个肿瘤标本进行 DNA 甲基化分析。
  6）RNA 测序：对 20 例患者的 44 个肿瘤标本进行全转录组测序。
  7）免疫组化（IHC）分析：对 FFPE 组织或组织微阵列进行 IHC 染色，检测特定蛋白表达，评估染色强度，并分析其与肿瘤复发的关系。
  8）Sanger 测序：设计引物对所有标本进行 CTNNB1 基因突变检测，通过 PCR 扩增、产物纯化和测序。

 

结果展示

（1）预后标志物表达的异质性

对 20 例原发性硬纤维瘤的 31 个标本进行 RNA-seq 分析，发现 14 个在复发和未复发患者间差异表达的基因，但这些基因在患者组内及同一肿瘤不同区域的表达高度可变。验证先前两项研究中的预后基因表达特征，发现不同患者及同一肿瘤内这些基因的表达存在显著异质性。例如，在 Salas 研究的 36 个基因特征中，仅 FECH 基因在复发和未复发肿瘤中有显著差异表达，但与原研究结果相反；Kohsaka 研究中的 IFI6 和 LGMN 基因在本研究中未显示与复发相关的差异表达，且在同一肿瘤内表达也存在异质性。通过 IHC 在蛋白水平验证了这些标志物的可变表达，且与局部复发无明显关联，进一步证实了基于基因表达特征的预后分类受肿瘤取样区域影响。

 

图1. 韧带样瘤预后信号表达的异质性。显示基因表达水平的热图包括在(A)本研究和(B) Salas及其同事和(C) Kohsaka及其同事之前发表的两项研究中开发的预后转录组信号。

（2）患者 1 突变谱的异质性

患者 1 的原发性和复发性肿瘤均携带 CTNNB1 基因的 T41A 突变，复发性肿瘤的两个区域还存在 S45P 突变，且两者 VAF 不同。系统发育分析显示原发性肿瘤存在三个不同亚克隆，复发性肿瘤有两个新亚克隆，且复发性肿瘤共享 PTP4A1 基因突变，其 RNA 表达低于原发性肿瘤野生型区域。原发性和复发性肿瘤 DNA 拷贝数改变较少，DNA 甲基化和转录组谱明显不同，原发性肿瘤的一个区域具有独特的转录组特征，富集线粒体氧化磷酸化途径相关基因，部分基因表达与甲基化呈负相关。

 

图2. 患者1的基因组系统发育和多组肿瘤异质性。A, 患者1的分析标本概述。B, 基于检测到的非同义体细胞突变重建系统发育树。C, Oncoprint代表在患者1的基因组进化树中看到的躯干和内部分支非同义体细胞突变。D, 证实在患者1的复发肿瘤的两个区域中CTNNB1基因中存在两个不同的突变。Sanger测序结果显示为色谱图，指示T41A和S45P突变共存。E, 在携带错义突变的肿瘤标本中PTP4A1基因的标准化基因表达水平和患者1中该基因的野生型序列。F, 在原发和复发肿瘤中检测到DNA拷贝数的改变。G和H，基于前1%最易变的CpGs (G)和前10%最易变的基因的标准化RNA表达(H)的原发性和复发性肿瘤的不同区域的无监督聚类。I和J，代表启动子区DNA甲基化的β值与(I) HTRA3和(J) TCTEX1D1基因的标准化基因表达之间的相关性。

（3）患者 2 复发性肿瘤的多组学差异

患者 2 的原发性和复发性肿瘤均携带 CTNNB1 T41A 突变，第三次复发肿瘤出现三个新的 DNA 突变（MKI67、MYOF 和 HAUS1），其中 MYOF 突变在 RNA-seq 中得到证实，HAUS1 亚克隆突变在第二次复发肿瘤的一个区域也有发现。原发性和复发性肿瘤存在多个克隆和亚克隆 DNA 拷贝数改变，DNA 甲基化谱形成不同聚类，转录组分析显示原发性肿瘤与第二次、第三次复发肿瘤的转录组谱高度不同，但第二次复发肿瘤的一个区域与原发性肿瘤相似。

 

图3.患者2的基因组系统发育和多组肿瘤异质性。A, 患者2的治疗史和分析标本概述。RTx，放疗。B, 基于检测到的非同义体细胞突变重建系统发育树。C, Oncoprint代表在患者2的基因组进化树中看到的躯干和内部分支非同义体细胞突变。D, 在原发肿瘤和两个复发肿瘤中检测到DNA拷贝数改变。E和F，基于前1%最易变的CpGs (E)和前10%最易变的基因的标准化RNA表达(F),原发肿瘤的三个区域和两个不同复发肿瘤的四个区域的无监督聚类。

（4）患者 3 的高度多组学瘤内和瘤间异质性

患者 3 的原发性和大多数复发性肿瘤携带 CTNNB1 S45F 突变，仅第二次复发肿瘤的一个样本未检测到该突变，但 RNA-seq 证实其存在。第一次复发和第二次复发的一个区域存在大量局灶性 DNA 拷贝数改变，第二次复发肿瘤的表观基因组谱与其他标本明显不同，原发性肿瘤和第一次复发肿瘤在转录组水平存在高度瘤内异质性，第三次复发肿瘤富集 12 个缺氧相关基因。

 

图4.患者3的基因组系统发育和多组肿瘤异质性。A, 患者3的治疗史和分析标本概述。B, 基于检测到的非同义体细胞突变重建系统发育树。C, 在原发肿瘤和三个复发肿瘤中检测到DNA拷贝数的改变。D和E，原发性肿瘤的三个区域和第一次复发肿瘤的两个区域以及第二次和第三次复发肿瘤的单个区域的无监督聚类，基于前1%最易变的CpGs (D)和前10%最易变的基因的标准化RNA表达(E)。F, 与缺氧反应途径相关的12个基因的正常表达在第三次复发肿瘤中显示出显著的富集。

 

总结

该研究首次全面揭示了硬纤维瘤在基因组、表观基因组和转录组水平的高度瘤内和瘤间异质性，表明基于单肿瘤活检的分子分析可能低估硬纤维瘤的分子改变程度，预后转录组特征易受取样偏差影响。复发性硬纤维瘤获得了原发性肿瘤中不存在的多种分子改变，提示肿瘤在发展过程中发生了分子进化，这对药物研发和生物标志物验证具有重要意义。

 

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