共115例神經內分泌腫瘤和神經內分泌癌的綜合基因組分析

大阪大學12月9日宣布，通過使用來自日本、美國和歐洲的樣本進行全基因組和其他分析，闡明了胃腸道神經內分泌癌(NEC)的致癌機制，這是一種難治的癌癥。 這項研究是由該大學醫(yī)學研究生院和國家癌癥中心研究所基因組醫(yī)學部主任谷內田新一教授(癌癥基因組信息學)領導的一個國際研究小組進行的。 該研究結果已發(fā)表在美國癌癥研究協(xié)會的期刊《癌癥發(fā)現(xiàn)》上。

神經內分泌腫瘤(NENs)是一種罕見的疾病，其免疫組化染色對神經內分泌標記物(如突觸蛋白和色氨酸A)呈陽性。 根據(jù)2010年WHO的分類，NENs根據(jù)細胞增殖的程度和有絲分裂的數(shù)目被分為G1、G2或G3。 然而，由于一些G3的預后相對較好，而另一些則非常差，2019年的WHO分類首先根據(jù)組織病理學將NENs分為神經內分泌腫瘤(NETs)和神經內分泌癌(NECs)。 根據(jù)組織病理學，NECs被分為小細胞型和大細胞型。 小細胞型在組織學上與小細胞肺癌相似。

由于NETs通常是通過手術治愈的，因此利用手術后的殘留標本進行研究，并確定了幾個致病基因，包括MEN1。 另一方面，NEC極其罕見，而且在診斷時往往伴有遠處轉移，因此很少有患者適合做手術，而獲得研究樣本的困難也阻礙了大規(guī)模的綜合基因組分析。 然而，研究小組對胃腸道NETs和NECs(共115例)進行了全面的基因組分析(全基因組分析、全外顯子組分析、全轉錄組分析(RNA-seq)、甲基化分析和ATAC-seq分析)，并證明兩種疾病的發(fā)病機制完全不同。 我們已經證明，它們是兩種不同的疾病。

胰腺來源的NEC可分為導管型和針葉型，它們可能有不同的細胞來源

NECs按器官分為胰腺和非胰腺胃腸道來源進行分析。 組織病理學是相似的，但基因組畸變顯示了相似性和差異性。 他們還發(fā)現(xiàn)，胰腺來源的NECs以TP53和RB1基因的異常為特征，可分為 "導管型 "和 "針葉型"。

前者有KRAS基因的突變和胰腺導管細胞標記基因(SPP1和CFTR)的表達升高。 后者沒有KRAS突變，并有一個胰腺細胞標記基因(PTF1A)的高表達。 管狀型和針狀型NECs之間的差異可能是由于它們在胰腺中的不同細胞起源所致。 胰管型胰腺癌可能有一個共同的起源細胞，因為存在KRAS突變，這在常規(guī)胰腺癌中也是高發(fā)的，但缺乏常規(guī)胰腺癌中的大部分CDKN2A和SMAD4基因異常。有人認為，疾病的方向可能分為正常型胰腺癌和導管型NEC。

非胰腺胃腸道來源的NECs的特點是TP53和RB1基因或TP53和CCNE1或MYC基因的異常(相互排斥)，以及大量的結構多態(tài)性。 非胰腺胃腸道來源的NECs也以Notch基因家族的異常為特征。 事實上，我們用來自結腸粘膜的器官驗證了抑制Notch信號會誘導突觸蛋白陽性細胞，這是一種神經內分泌的標記。

與非胰腺胃腸道來源的NECs相比，胰腺來源的NECs的五年生存率明顯較低。 此外，胃部NEC和結直腸NEC各發(fā)現(xiàn)一例是由病毒感染引起的(胃部NEC：梅克爾細胞多瘤病毒，結直腸NEC：人類乳頭瘤病毒)。 在這種病毒性致癌中，沒有觀察到TP53和RB1基因的異常。

由于啟動子甲基化，轉錄因子SOX2/ASCL1在NEC高度表達

研究人員還發(fā)現(xiàn)，NECs的一個主要特征是SOX2和ASCL1的高表達，這兩個轉錄因子能調節(jié)神經內分泌的分化，而這是由于每個基因的啟動子區(qū)域被甲基化了。 一般來說，啟動子區(qū)域的去甲基化會導致基因表達的增加，但最近也有相反的報道。 此外，ATAC-seq分析顯示，在SOX2高表達的NECs中，SOX2周圍區(qū)域具有開放的染色質結構，即基因轉錄得到促進。

研究結果表明，NEC可能會導致腺癌或鱗狀細胞癌。

在NECs的病理中還可以觀察到普通腺癌和鱗狀細胞癌，當其成分超過30%時，被稱為神經內分泌-非神經內分泌混合性腫瘤(MiNEN)。 到目前為止，大多數(shù)MiNENs被認為是腺癌或鱗狀細胞癌，分化成神經內分泌NECs。 然而，在這項研究中，通過比較兩種成分的基因組畸變，研究人員觀察到的結果表明，NECs可能積累了額外的基因畸變，導致腺癌和鱗狀細胞癌。

NETs表現(xiàn)出與NEC完全不同的發(fā)病機制

研究人員還證明，NETs的發(fā)展機制與NEC完全不同，在NEC的大多數(shù)病例中沒有觀察到RB1基因的異常情況。 NETs沒有在大多數(shù)NECs中觀察到的RB1基因異常，并且比NECs有更少的基因突變，有突變的主要基因是MEN1、DAXX和VHL基因。 有趣的是，大約40%的胰腺NETs發(fā)生了大量的染色體水平缺失(1、2、3、6、8、10、11、15、16、21和22號染色體)，這些病例中大約三分之二有MEN1基因的突變。

MEN1基因編碼一種叫做Menin的蛋白質，已知它參與了染色體結構的維護和DNA修復。 這些發(fā)現(xiàn)表明，MEN1突變可能在細胞分裂過程中破壞了染色體分離機制的穩(wěn)定性，導致了這種現(xiàn)象。

此外，他們發(fā)現(xiàn)，當NETs從G1和G2發(fā)展到G3時，會積累基因異常，如TP53和CDKN2A。

界定新的亞組，促進藥物重新定位和新藥開發(fā)

該研究結果在全基因組水平上闡明了胃腸道NEC這一罕見的難治性癌癥的發(fā)生和發(fā)展機制。NEC的基因組異常與同一器官來源的常規(guī)癌癥(腺癌和鱗狀細胞癌)不同，而且很少有基因異常可以被現(xiàn)有的藥物如分子靶向藥物所針對。 這也是一種目前難以治愈的癌癥。 該研究小組說："通過詳細分析復雜多樣的發(fā)病機制，并根據(jù)致癌機制定義新的亞組，我們希望能促進正在開發(fā)的分子靶向藥物的藥物重新定位和新藥開發(fā)。