于颖彦教授：IGCC 2023组学研究领域进展

23-09-15 肿瘤瞭望消化时讯

在第15届国际胃癌大会（IGCC 2023）上，基于“组学”方法对胃癌开展的研究紧跟国际人类基因组研究前沿领域，主要体现在三大方面：肿瘤基因组研究从单一参照物向泛基因组参照物转变，传统肿瘤基因组研究从单一人群向跨族裔研究转变，组学研究从以肿瘤细胞为中心向肿瘤微环境研究转变。《肿瘤瞭望》特邀上海交通大学医学院附属瑞金医院于颖彦教授撰稿，与读者分享相关内容。

1. 肿瘤基因组研究从单一参照物向泛基因组参照物转变

随着对人类全基因组测序研究的数据不断增加，以单一参考基因组（当前版本为GRCh38）作为参照物的分析难以满足遗传多样性及疾病异质性特征，科学家们开始探索以泛基因组作为参照的人类基因组研究。比如，2023年5月11日与6月14日，国际著名期刊《自然》连续刊登了美国人类泛基因组参考联盟（HPRC）构建的人类泛基因组草图以及中国泛基因组联盟（CPC）构建的含有36个少数民族全基因组测序的泛基因组参考序列。在IGCC 2023大会基因组学板块，中国上海交通大学医学院附属瑞金医院于颖彦及朱正纲等首次提出中国人胃癌的泛基因组学特征。众所周知，胃癌是严重危害我国等东亚国家人群生命健康的一大杀手，这种鲜明的种族发病倾向性是否与特定的基因组变异有关始终是未解之谜。尽管多年的研究表明幽门螺杆菌（Hp）、EB病毒感染及东方饮食习惯与胃癌的发生有一定关联，但有关基因组变异在胃癌发生发展中的作用知之甚少。而中国团队通对185对汉族胃癌患者的肿瘤及健康对照组织的全基因组测序数据的泛基因组分析研究，发现了80.88 Mbp与人类参考基因组GRCh38不匹配的新序列。以泛基因组作为参照将每一例肿瘤基因组数据进行匹配，发现了一组基因（GSTM1、ACOT1、SIGLEC14和UGT2B17）的异常缺失。经与公共数据库内不同种族人群的全基因组深度测序数据对比显示，此四基因在胃癌人群的缺失频率（41%~71%）远远高于欧美白人后裔（4.6%~46%）。此种基因的“有”或“无”变异特征揭示出汉族人乃至东亚人胃癌高发的可能分子遗传学基础，为后续基因干预治疗以及临床用药提供了方向性的参考。

2. 传统肿瘤基因组研究从单一人群向跨族裔研究转变

来自东京大学的Aburatani H等报道了跨族裔胃癌的基因组分析结果。该项研究纳入多族裔胃癌患者的基因组测序数据1335份，其中697例为日本患者，422例为TCGA数据库的多族裔患者，318例为亚洲各国患者（分别来自中国、韩国、新加坡和越南）。采用与单一参考基因组比对方法，发现了显著性突变基因77个，包括ARHGAP5和TRIM49C。基于组织分型分析，发现PIGR和SOX9突变是弥漫型胃癌的驱动基因。而EB病毒感染导致的突变也与患者族裔有关。EB病毒感染组胃癌较少出现基因拷贝数变异，但出现明显的PI3K/MAPK通路基因突变以及PD-L1、PD-L2 和JAK2基因扩增。EBV感染可以导致CTNNB1的激活。通过对不同族裔患者的显著性突变基因比较，欧洲族裔患者比较多见的突变基因有MDM2、CDKN2A、ARID2、 PTEN和MUC6，而东亚患者更多见的突变基因是TP53。在高突变负荷型胃癌检测到26个显著性突变基因，包括ARID1A、ACVR2A、B2M、RNF43、PTEN和HLA-B等。尽管高突变型胃癌的拷贝数扩增不是主要改变，但依然在2.8%的病例检测到CD274 （PD-L1）扩增。该项研究发现了一个在亚洲患者特有的酒精代谢相关基因（ADH1B和ALDH2）通路的种系突变，该变异导致对酒精及乙醛的代谢能力下降。此类基因变异携带者不仅胃癌发病率升高，根据既往报道，食道癌的发病率也明显升高。此外，在7.4%的日本胃癌患者检测到CDH1基因的种系突变，此种变异在韩国胃癌患者也存在，表明具有亚裔突变特征。在散发性弥漫型胃癌，CDH1突变形式往往是非蛋白质截短型突变，累及到编码蛋白的胞外区域。总之，此项研究提供了胃癌的跨族裔基因组分子景观图。

来自中国山西医科大学的Zong L等报道了中国多民族胃癌的突变景观图。该研究入组胃癌306例，分别来自汉族、壮族、回族、维吾尔族、彝族、藏族、蒙古族、白族和哈萨克族等九个民族。在中国，该九个民族人口约占总人口的95%。研究人员采用的是全外显子组测序技术，利用测序结果构建中国人胃癌的基因变异景观图。并将该结果与TCGA数据集的437例胃癌突变进行比较分析。结果显示，与西方人胃癌相比，我国胃癌的TP53与FAT1基因突变较为明显（35% vs. 0%）；而ARID1A突变（13% vs. 25%）、SMAD4突变（34% vs. 46%）和MYC基因扩增（53% vs. 70%）均是在TCGA数据集更为明显。此外，该研究发现某些基因突变（TP53与TTN突变组合）与胃癌预后有关。肿瘤的高基因突变负荷（TMB）多见于壮族人群，而汉族人微卫星稳定的病例较多。这些研究发现为中国的多民族胃癌合理治疗方案选择提供了分子依据。

3. 组学研究从以肿瘤细胞为中心向肿瘤微环境研究转变

来自新加坡国立大学的Tan P等系统回顾了近年来肿瘤微环境，尤其是腹膜微环境的组学变异特征对胃癌腹膜转移的影响。腹膜转移是进展期胃癌最常见的转移部位之一，也是导致胃癌预后差的原因之一。随着临床腹腔镜技术的普及以及在术前疾病分期中的应用，对于腹膜转移肿瘤开展组学研究的报道逐渐增多。随着新型分子靶点的发现，以腹膜转移为靶点的临床试验也正在逐步开展。Tan等将影响胃癌腹膜转移的因素分成四大类，包括肿瘤本身因素、腹膜微环境相关因素、旁分泌因素和生物机械力因素。每一类因素中又包含有不同的生物学特征，比如肿瘤自身因素涉及基因组变异特征、上皮间质转化特征和Hippo通路活化特征；腹膜微环境因素包括间皮间充质转化特征、免疫细胞特征与血管生成特征；旁分泌因素涉及细胞因子特征、趋化因子特征和生长因子特征；生物机械力因素包括液体压力特征与固体压力特征。因此，参与胃癌腹膜转移的生物学特征累计被概括为11个。

Tan等围绕腹膜转移的微环境介绍了间皮间质转化、免疫细胞介导的免疫抑制以及血管生成三个方面的进展。间皮间质转化是指当肿瘤细胞通过整合素黏附到间皮细胞和间皮下结缔组织，可刺激间皮细胞分泌黏附分子，并逐渐获得癌相关纤维母细胞CAF的特征。而CAF可以驱动TGF-β信号通路，刺激肿瘤细胞增殖，同时，CAF还可以分泌白介素及生长因子。有关腹膜免疫抑制微环境的报道尚不多，目前仅有一篇通过RNA-Seq分析腹膜微环境的报道。此研究显示，当腹膜处于免疫抑制微环境时，TIM-3、galectin-9和VISTA免疫检查点均呈高表达。而中性粒细胞可以通过细胞外捕获机制形成富含蛋白质的染色质网，从而促进腹膜转移的进展。腹膜驻在巨噬细胞表达较高水平的Tim-4，从而抑制CD8阳性T细胞的抗肿瘤活性。故阻断Tim-4的干预策略有可能成为腹膜转移治疗新靶点。对于微环境的研究提示肿瘤细胞及间皮细胞均可以分泌VEGF和PDGF，促进异常的、具有高通透性管壁的新生血管形成。此外，最近出现的单细胞测序技术与空间转录组技术将有助于研究腹膜微环境的基因谱系变化，进而为胃癌腹膜转移提供更好的治疗靶点。

来自韩国首尔国立大学的Yoo J等报道了利用TCGA数据集挖掘胃癌血管转移相关因素以及分子靶点。该研究聚焦于血行转移相关基因，在332个突变基因中发现95个基因突变与血管转移有关。可以将258例的基因表达谱基于有无血管转移分成四组：非转移组（N）、血管转移组（H）、局部区域转移组（L）和远端转移组（D），并比较了各组之间的RNA-seq数据，发现了7个显著性差异基因。其中N组与H组比较，RAF1 表达升高了1.12倍；在L组与H组比较，ARIDA1表达升高了1.29倍，ERBB3表达升高了1.44倍，FGFR3表达升高了2.82倍；将D组与H组比较，BAP1表达升高了1.34倍，TSC2表达升高了1.29倍，KDR表达升高了1.57倍。目前，上述与血管转移相关的基因功能验证工作仍在进行当中。