https://www.nature.com/articles/d41586-018-07737-8#ref-CR2
随着年龄增大,在衰老的组织中,细胞的克隆增殖与癌症发展有关。
研究人员通过对682例患者的食管样品测序发现,携带NOTCH1癌症驱动基因突变的人群,随着年龄的增长,饮酒和吸烟的生活习惯会导致细胞克隆分裂的速度大大提高。驱动基因的突变从较早的儿童时期便开始出现,随着年龄的增加数目也会随之增加,最终这些具有突变的食管上皮细胞会完全取代之前的正常细胞。
他们招募了139名志愿者,其中93名患有食管鳞癌,2名食管高度不典型增生,还有44名健康人。其中有95名志愿者有重度饮酒或重度吸烟的习惯。
在图1中,我们可以看到年龄与个体的突变数量呈线性正相关,并且具有大量吸烟、喝酒等高风险生活习惯的患者(红点)突变数量显着增加;样本中突变细胞比例最大值也随着受试者的年龄而增加,但不受生活方式ESCC风险因素的显着影响。这提示我们食管上皮携带的突变累积现象可能是衰老过程中的自适性过程。
研究者通过分析157个PNE,12个发育不良和519个ESCC样品,跟突变的碱基替换特征进而鉴定出了4个突变频谱。
频谱A具有与APOBEC胞苷脱氨酶活性相关的独特突变特征,在ESCC中高度富集。尽管富集程度均不高,相对而言重度烟酒史患者的食管上皮中频谱A富集程度比无ESCC生活风险因素的患者高。
频谱B在癌症患者以及低风险个体中富集程度更高。
频谱C在各样品中无显著变化,起源仍有待阐明。
频谱D主要富集于高风险个体和食管发育不良个体,与饮酒量相关
为进一步研究PNE中的突变,研究者对来自7个个体的,源自单PNE细胞的13个克隆进行了WGS全基因组测序,检测到26901个体细胞突变,主要由频谱A-D解释。
来自低风险个体的细胞克隆中的突变数随着年龄的增长而线性增加。
不管生活方式如何,频谱B和C显示了与年龄很好的线性相关性。而频谱D则不一样,高生活风险的个体频谱D远远高于低生活风险的同龄人预测值,这一发现支持了别的论文中频谱D与喝酒相关的观点。
研究者进一步发现,157个PNE样品与519个ESCC样品中,基因突变频率并不一致,提示PNE和癌症之间的主要驱动因素存在实质性差异。为了进一步研究这一点,使用靶向深度测序技术,在PNE样本的所有24个驱动因子中发现了突变,其分布类似于ESCC中发现的分布。
然而,几种基因的突变频率在PNE和癌症样品之间显着不同。
为了研究PNE中的克隆结构,从16个单活检标本中进行了高密度的0.2平方毫米PNE样本采样(每个样本包含约10000个细胞),随后进行WES或驱动基因的靶向捕获测序。
在来自所有16个活组织检查的组合结果中,扩增的驱动突变克隆的密度随着年龄而增加,并且暴露于生活方式ESCC风险因素会增强这个趋势。
PNE的地理亚结构。
高风险和低风险老年人的克隆进化模式存在显着差异:在高风险受试者中,进化树的特征是树高明显更高,树枝更多,树枝总长度更长,驱动突变数量更多。