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真说：正常健康女性，子宫内膜中也存在大量致癌突变，很多突变在 10 岁前产生

2021-01-23 太后殿下 张师前公众号

子宫内膜
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英国维康基金会桑格研究所Moore等报告，健康的人体组织内有许多细胞携带着致癌的驱动突变，这些突变有时在人生的头十年就已出现。研究者通过对女性受试者的子宫内膜进行全基因测序，全面概述了子宫内膜中基因突

英国维康基金会桑格研究所Moore等报告，健康的人体组织内有许多细胞携带着致癌的驱动突变，这些突变有时在人生的头十年就已出现。研究者通过对女性受试者的子宫内膜进行全基因测序，全面概述了子宫内膜中基因突变的速率和模式。（Nature.2020; 580: 640-646. ）
 
了解正常组织如何引发癌症，对于提高预防、尽早发现并治疗癌症至关重要。过去的癌症研究主要分析的是癌组织，对其中主要的癌基因进行分析，缺乏对正常组织的相应分析。一个原因在于可从活检或手术中获得患者癌组织，来自正常组织的样本要少得多，尚未建立完善的收集方法。
 
研究者旨在分析健康子宫内膜组织中的癌基因突变，从28例19~81岁的女性中获得257个正常的子宫内膜腺体。研究对象子宫内膜活检的原因包括：生殖问题（14 人），因良性的非子宫内膜病变需进行子宫切除术（2人），器官捐献后残留组织（8 人）。还有 4 人是非妇科相关疾病死亡后，研究者取得的尸检样本。
 
研究者通过激光捕获显微解剖技术，分离出子宫内膜腺体，将子宫内膜腺体的上皮组织与周围基质细胞分开，采用专门研发的测序技术，对少量细胞进行DNA序列分析，对分离得到的子宫内膜腺体进行全基因组测序，并与同个体的其他正常组织进行比较，找出子宫内膜腺体中的基因突变。
 
研究发现，在28名女性中，在25 例（近 90%）的正常子宫内膜组织中总共检测到209个致癌驱动突变，最年轻的突变携带者24岁。几乎90%的人中，正常的子宫内膜也包含致癌的驱动突变，这些人中近 60% 的子宫内膜样本中有不只一个驱动突变。这些突变有很多都是在生命早期，也就是儿童时期就出现的。不过，一般来说单个驱动突变还不足以让正常细胞转化为侵袭性肿瘤，同一个细胞中可能出现 3~6个驱动突变才会发生肿瘤。突变会随着年龄增长而积累，总的突变负荷以平均每年每个腺体29个碱基替代的速度增加，要比癌组织中低数倍。
 
研究者发现，每个腺体几乎都是“克隆”形成的，一个腺体中的上皮细胞几乎都是来自同一个上皮祖细胞。随后的分析显示，许多子宫内膜腺体都携带已知的癌症相关驱动突变，不过子宫内膜腺体的克隆性与驱动突变的存在无关。28名女性的正常子宫内膜腺体的体细胞突变负荷包含209~2833个碱基替换和 1~358个插入缺失。数量上的差异主要与年龄有关，每个腺体每年大约增加 29 个碱基替换。
 
在以前已经被确定为驱动突变相关的基因中，研究者发现有12个在他们的子宫内膜腺体检测中也存在：PIK3CA、PIK3R1、ARHGAP35、FBXW7、ZFHX3、FXA2、ERBB2、CHD4、KRAS、SPOP、PP2R1A 和 ERBB3。28名女性中有25名都存在驱动突变，总数达209个，其中最年轻突变携带者24岁，其子宫内膜腺体样本中，每7个就有1个携带KRAS G12D突变。在总的257个腺体样本中，有147个（57.20%）携带至少1个驱动突变，携带2个及以上的有42个（16.34%）。4名女性采集的每个腺体样本中都存在驱动突变。在这些驱动基因中，PIK3CA是突变频率最高的。和体细胞突变负荷类似，每个腺体中的驱动突变数量和不同人之间的驱动突变数量都主要与年龄有很大的关系，基本呈正相关。驱动基因的突变主要发生在生长因子受体编码基因和一些重要的信号传导通路中，包括介导类固醇激素应答通路、染色质功能相关蛋白和癌蛋白降解通路等。
 
通过构建每个人的子宫内膜腺体系统发育树，研究者对细胞克隆的扩增模式和驱动突变的获得进行了表征。分析结果表明，在整个生命过程中，正常子宫内膜腺体上皮细胞的驱动突变获得是呈线性的，至少有一部分突变发生在生命早期。在34岁和35岁的2名女性中，她们的KRAS G12D突变和PIK3CA突变都可能发生在10岁前。另一名60岁女性的ZFHX3和PIK3CA两个基因的突变也都发生在10岁前。
 
虽然积累了大量的突变，但这些女性的子宫内膜仍然是正常组织，并未发生癌变。与过去子宫内膜癌患者全基因组分析的结果对比发现，子宫内膜癌患者的突变负荷更高，约为正常细胞的5倍。虽然两者都有较多的碱基替换和插入缺失，但子宫内膜癌患者还有很高的DNA错配修复率和聚合酶-ε/聚合酶-δ的校对突变率，在正常细胞中没有发现。另外，癌细胞的结构变异和拷贝数变异也更多。从驱动突变上看，PTEN、CTCF、CTNNB1、ARID1A和TP53的突变在癌细胞中更多。其中PTEN、CTCF、ARID1A 和TP53可能需要双等位基因突变才能显示出明显的致癌效果，这可能是它们在正常细胞中突变较少的原因。在这次的研究中，研究人员仅在5个腺体样本（2%）中发现了PTEN和TP53的杂合突变。
 
总的来说，在正常细胞中也同样会存在不止一种驱动突变，但它们致癌的风险相对有限。与其他研究相比，该研究有更严格的样本分离和测序方法、更完善的生物信息学算法，但要注意的是，参与研究的女性有一半是因不孕不育接受检查的。不孕不育本身是子宫内膜癌的独立危险因素，可能对研究结果造成偏倚。未来，这类研究还会纳入更多具有代表性的人群，例如有潜在的癌前症状的女性，包括非典型子宫内膜增生等患病群体。对从正常组织，到癌前组织，再到正式癌变组织的发展过程的表征就会更加完整。这种方法也可能有助于确定单个驱动突变导致癌症发展的致病能力。
 
研究者认为，人类子宫内膜是一种高度活跃的组织，在女性生育年龄期间会经历很多次重塑，在正常子宫内膜中发现频发的癌症驱动突变，此类事件在人生早期阶段甚至青春期之前就发生，提示虽然多数癌症发生相对晚期，但其背后的基因改变可能始于生命早期。对这些基因层面变化的认识，可以结合其他危险因素，如不孕不育、肥胖和种族等一起帮助筛选高风险女性，或有望改变子宫内膜癌的预防和早期筛查。

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    2021-01-24 jambiya

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