肺腺癌(LUAD)是最常见的肺癌亚型,为阐明早期LUAD肿瘤的进化轨迹,南京医科大学沈洪兵院士团队、江苏省肿瘤医院许林教授和尹荣教授团队与不朽情缘MG官网合作,将 53例T1期肺腺癌患者的恶性肺结节(MPN)显微切割为浸润前和浸润性配对样本,在同一患者中分析肿瘤细胞浸润性变化的分子轨迹,增进了对早期肺腺癌浸润性获得过程中进化轨迹的理解,相关研究成果发表于Nature Communications (IF= 12.121)。
早期LUAD呈三种进化模式
研究入组53例MPN≤3的LUAD患者,通过显微切割的方式将患者MPN分为浸润前和浸润性两种成分,部分采用不朽情缘MG官网1021Panel等对各成分进行测序。通过分析52个同时拥有浸润前和浸润性成分的MPN配对样本的基因突变情况,发现3种进化模型:第一种模型(EM1型)为独立进化模型,表现为两种样本中没有共同的主干驱动突变, 5个MPN呈现这种进化模式;另一种模型(EM2型)则表现为在两种样本中共有关键主干突变,45个MPN属于此种模型;其中26个MPN 定义为EM2A型,在浸润前成分中检测到枝干驱动突变,提示分支进化的可能;19个MPN定义为EM2B型,仅在浸润性成分中检测到枝干驱动突变,提示线性进化可能,对其中一个患者转移淋巴结突变的分析进一步支持了线性进化的可能。
早期LUAD的三种进化模型
研究进一步评估配对样本的瘤内异质性(ITH),发现EM1型ITH水平最高,EM2B型最低, EM2B型的浸润性成分ITH水平显著高于浸润前成分,提示存在肿瘤早期进化中的克隆扩增。此外,研究发现在不同进化模式下,肿瘤大小存在显著差异,EM1的MPN显著小于EM2的MPN,可能是因不同克隆间的竞争导致的。
不同进化模型的驱动基因及驱动事件
本研究发现的主干突变都是已知驱动突变,最常见的是EGFR、TP53、KRAS和STK11。在浸润性成分中,EGFR、CDK4和TP53是最常见的枝干突变基因;浸润前成分中,TP53是最常见的枝干突变基因。浸润前成分中较低的dN/dS比值提示其较弱的肿瘤驱动能力。
主干突变中的主要驱动突变
研究评估了关键性的抑癌基因双打击变异事件(包括拷贝数丢失、纯合性突变及杂合性缺失合并突变),结果显示在EM2B模型中,这类事件仅作为主干突变存在,而EM2A模型中主要为枝干突变。
EGFR突变患者良好预后与B细胞浸润有关
EGFR突变患者预后更好
研究发现在主干突变中,EGFR与KRAS/STK11互斥,此发现在波士顿肺癌研究(BLCS)的496例T1期LUAD及TCGA队列数据中得到验证。此外,生存分析还显示,BLCS队列中EGFR突变患者比KRAS/STK11突变患者总体生存预后更好。
EGFR主干突变在浸润前后样本中的突变频率
研究比较了EGFR主干突变在浸润前后样本中的突变频率,发现EGFR在浸润性成分中的突变频率显著低于浸润前成分;且与其他主干突变相比,EGFR主干突变频率显著较低。上述结果提示,肿瘤获得浸润性能力的过程中对EGFR突变细胞有很强的选择压力。携带EGFR主干突变的MPN表现出较低的dN/dS比值也从侧面支持了这一结论。
研究团队既往研究结果证明,EGFR突变与NSCLC患者炎性浸润相关,因此研究者假设,来自于炎性浸润的选择压力可能导致T1期肺腺癌的不同预后。
EGFR突变与更高的B细胞浸润有关
为验证这一假设,研究进一步分析了TCGA队列突变数据,发现不同于KRAS和STK11突变,EGFR突变丰度在T1期样本中显著更低,且EGFR突变与更高的B细胞浸润有关。针对EGFR突变样本的IHC分析也发现,浸润成分中B细胞浸润强度要高于浸润前成分,而T细胞无差异。上述结果说明,携带EGFR主干突变的肿瘤细胞在获得浸润性的过程中会受到B细胞浸润的负向选择压力。
结语
研究首次从分子层面分析了同一恶性肺结节浸润前后的肿瘤进化情况,清晰描绘了早期LUAD的进化模型,为后续的临床治疗和预后生存预测提供了有力证据。