胃腸道神經內分泌癌的綜合基因組分析揭示了發病和發展的機制--大阪大學等
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學研究生院和國家癌癥中心研究所基因組醫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。 該研究結果已發表在美國癌癥研究協會的期刊《癌癥發現》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2010年WHO的分類，NENs根據細胞增殖的程度和有絲分裂的數目被分為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。 他們還發現，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，這在常規胰腺癌中也是高發的，但缺乏常規胰腺癌中的大部分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各發現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
研究人員還發現，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神經內分泌的分化，而這是由于每個基因的啟動子區域被甲基化了。 一般來說，啟動子區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表現出與NEC完全不同的發病機制
研究人員還證明，NETs的發展機制與NEC完全不同，在NEC的大多數病例中沒有觀察到RB1基因的異常情況。 NETs沒有在大多數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。 這些發現表明，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定性，導致了這種現象。
此外，他們發現，當NETs從G1和G2發展到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
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生和發展機制。NEC的基因組異常與同一器官來源的常規癌癥(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病機制，并根據致癌機制定義新的亞組，我們希望能促進正在開發的分子靶向藥物的藥物重新定位和新藥開發。