肺癌的DNA甲基化异质性与肺腺癌的“癌场效应”及预后相关性研究

《Clinical Epigenetics》：DNA methylation heterogeneity correlates with field cancerization and prognosis in lung adenocarcinoma patients

本研究聚焦于肺腺癌（LUAD）的DNA甲基化异质性，旨在揭示其与“癌场效应”和预后的关系。研究人员通过对57例可切除I-III期肺腺癌患者的原发肿瘤、肿瘤周围组织和肿瘤远端正常肺组织样本进行分析，发现肿瘤特异性的差异甲基化块（DMBs）与异常基因表达相关，并基于甲基化特征将肿瘤样本分为两个亚组，揭示了不同亚组的生物学差异及预后意义。

　　肺癌是全球癌症相关死亡的首要原因，其中肺腺癌（LUAD）是最常见的组织学亚型，占肺癌病例的50%。尽管已有研究揭示了肺癌的遗传和表观遗传改变，但对肿瘤与配对非恶性样本（如肿瘤周围和肿瘤远端正常肺组织）之间的独特改变研究不足。表观遗传学中的DNA甲基化异常被认为是癌症发生的关键标志之一，其在肺腺癌中的研究多集中于肿瘤组织，而对肿瘤周围组织的研究较少。此外，大多数研究仅关注遗传或表观遗传学的单一层面，对两者的相互作用探索有限。而“癌场效应”是指正常外观的组织或细胞受到致癌改变的影响，变得更容易发生恶性转化，这使得在肿瘤邻近组织中识别与肿瘤相关的遗传和表观遗传改变变得尤为重要。基于此，天津医科大学肿瘤医院的研究人员开展了一项研究，旨在评估和比较未经治疗的肺腺癌患者的原发肿瘤、肿瘤周围和肿瘤远端正常肺组织的基因组和DNA甲基化图谱，并计算恶性密度比（MD ratio）以量化“癌场效应”的程度，进一步通过表观遗传分析揭示肺腺癌的潜在预后标志物。该研究结果发表在《Clinical Epigenetics》上，为肺腺癌的早期检测、诊断和患者分层提供了新的视角。

研究人员采用的主要关键技术方法包括：一是对福尔马林固定石蜡包埋（FFPE）组织样本进行DNA提取和甲基化分析，利用定制的甲基化分析RNA探针靶向80,672个CpG位点，通过双链DNA文库制备和高深度测序（平均深度1000×）获取甲基化数据；二是进行靶向下一代测序（NGS），使用包含520个癌症相关基因的panel检测体细胞变异，包括单核苷酸变异（SNVs）、插入-缺失变异（indels）、拷贝数变异（CNVs）和基因组重排；三是运用区域定义算法识别差异甲基化块（DMBs），并基于甲基化数据进行样本聚类分析；四是通过最大似然估计和混合贝塔二项模型量化肿瘤周围组织的“癌场效应”程度；五是利用公共数据库分析特定基因的表达与患者预后的关系。

研究结果表明，肺腺癌肿瘤组织的DNA甲基化模式与非肿瘤组织存在显著差异，且肿瘤组织表现出明显的异质性。研究人员共鉴定出1329个肿瘤特异性的DMBs，其中大多数为超甲基化。通过主成分分析（PCA）发现，肿瘤周围和正常组织的甲基化模式相似，但与肿瘤组织有明显区别。进一步的功能分析显示，这些DMBs富集在细胞分化、突触和离子通道相关的生物学过程和细胞组分中，且在钙信号通路中显著富集。基于DMBs的聚类分析将肿瘤样本分为两个亚组（C1和C2），C2亚组表现出更高的恶性密度比（MD ratio），提示其具有更强的“癌场效应”，而C1亚组则以更高的EGFR突变频率为特征。此外，C2亚组中P2RX2基因启动子的超甲基化与低表达相关，且在外部癌症基因组图谱（TCGA）队列中，P2RX2低表达与肺腺癌患者总生存率降低相关。

研究结论指出，肺腺癌肿瘤组织与非恶性样本之间存在独特的甲基化模式差异，基于DNA甲基化的不同聚类可能指示不同的预后。这一发现不仅增进了我们对肺腺癌发病机制的理解，还为开发新的肺腺癌筛查、诊断和预后标志物提供了潜在的靶点，有助于未来临床实践中对肺腺癌患者的精准分层和治疗决策。