基因组不稳定性对膀胱癌侵袭性有何影响？

研究背景

膀胱癌是全球男性中第六大常见恶性肿瘤，具有高度异质性的分子特征和不同的临床结局。非肌层浸润性膀胱癌（nonmuscle-invasive bladder cancer， NMIBC）占大多数病例，尽管许多患者预后良好，但高达40%的患者可能在5年内进展为肌层浸润性膀胱癌（MIBC）。因此，识别哪些NMIBC患者可能进展为MIBC对于提供最佳治疗至关重要。研究团队通过综合基因组分析，深入理解NMIBC的分子景观，以改善风险评估和治疗方案。

研究方法

• 患者和样本：研究纳入了438名NMIBC患者的肿瘤样本，其中296名来自欧洲UROMOL项目，142名来自丹麦Aarhus University Hospital。
• 测序策略：采用全外显子测序（WES，n=438）、浅层全基因组测序（shallow whole-genome sequencing，sWGS，n=362）和全转录组测序（RNA-seq，n=414）。
• 数据处理：WES 数据使用 cutadapt 去接头和低质量碱基后，用 BWA 比对到参考基因组 hg38，然后用 Picard 标记重复，Mutect2 和 strelka2 call somatic SNV和 Indels，最后 SnpEff 进行注释。后续用 MutSigCV 分析驱动突变，sigProfiler 分析突变特征。对于 sWGS测序，平均测序深度是 2.14×，用了 ichorCNA 来分析拷贝数断点。

研究结果

1. NMIBC突变图谱：在该队列中，检测到的高频突变基因有FGFR3（58%）、KDM6A（42%）、KMT2D（36%）、PIK3CA（31%）和STAG2（24%）（fig1a）。突变在不同转录组亚型（UROMOL2021）中分布不同，如FGFR3突变在1类和3类肿瘤中更常见，而TP53突变与2a类肿瘤相关。通过对 60 名患者复发的 NMIBC 的配对 WES 分析，发现 TP53 （83%） 、KDM6A （79%） 和 FGFR3 （77%）等具有复发性（fig1b）。

1. 拷贝数变异（CNAs）：15%的肿瘤发生WGD，与更差的预后相关（fig2c）。WGD肿瘤具有更高的肿瘤突变负荷（TMB），更频繁的TP53突变（40% vs 9%），以及更高的基因组不稳定性。WGD肿瘤中常见的染色体臂丢失包括11p、8p、18q和17p（影响TP53），而20q的扩增在WGD和非WGD肿瘤中均常见。

1. 免疫景观：二倍体肿瘤和WGS肿瘤之间存在较多的差异表达基因（fig4a），WGD肿瘤显示出更高的T细胞耗竭评分，表明免疫逃逸的潜在机制（fig4d）。且WGD肿瘤中富集了髓系细胞，特别是中性粒细胞（fig4c），可能与免疫逃逸相关。另外，WGD肿瘤中ERAP1和ERAP2的表达降低（fig4f），可能影响MHC-I分子的肽装载，从而影响抗原呈递。

1. 多组学整合分析：通过整合突变、CNAs和基因表达数据，识别出四个iClusters，其中iClus4包括大多数WGD肿瘤和高基因组不稳定性肿瘤（图5a）。iClus4肿瘤具有最高的进展风险，独立于肿瘤分期和UROMOL2021分类（图5b）。iClus4肿瘤显示出更高的T细胞耗竭评分和更低的ERAP1表达，表明免疫逃逸的潜在机制（图5e,f）。

研究结论

该研究通过综合基因组分析，揭示了NMIBC的分子异质性和与疾病侵袭性相关的基因组特征。特别是，WGD和相关的基因组不稳定性被识别为NMIBC进展的重要驱动因素。这些发现不仅增进了对NMIBC分子机制的理解，还为开发新的治疗策略和改善患者分层提供了潜在的生物标志物。