Nat Gent|肥胖依赖性癌症驱动突变的选择机制

文摘   2024-10-29 09:00   中国  

导致特定基因型癌症的生理和环境因素在很大程度上尚不明确。即使在健康组织中出现致癌突变,生理、免疫和表观遗传变化的共同作用最终也可能引发肿瘤发生。肥胖是多种癌症的风险因素,且研究显示,降低肥胖的医疗干预措施有助于降低癌症风险。肥胖通常伴随全身免疫监视、代谢和炎症的改变,这些变化或许塑造了癌症特定驱动突变的选择压力,将肿瘤内在基因型的演变与整体健康状况紧密关联。

在人群中探究体重指数(BMI,肥胖的定量指标)与特定肿瘤基因型之间的关系,需要结合大规模临床和基因组数据。然而,至今在大规模癌症基因组数据集中,这方面的数据仍相对缺乏。

近日,美国纽约州纽约市纪念斯隆凯特琳癌症中心Ed Reznik课题组在Nature Genetics杂志上发表了题为Obesity-dependent selection of driver mutations in cancer的研究论文,研究人员系统地提取了34,274名通过纪念斯隆凯特琳癌症中心MSK-IMPACT临床测序平台进行分析的患者的BMI及人口统计信息,并通过建模341个癌症相关基因的突变率,评估BMI与肿瘤基因型之间的统计关联。仅分析经食品和药物管理局认可的数据库注释的致癌突变,我们在三种癌症类型中识别出六个基因,这些基因在特定癌症类型中与BMI显著相关(q < 0.05)。

在肺腺癌中,KRAS、SETD2和PPP2R1A基因在肥胖患者中表现出更高的突变频率,而EGFR在同组患者中突变频率较低,尽管具有SETD2和PPP2R1A突变的患者数量有限。此外,我们发现BAP1在原发灶不明的癌症中与BMI呈正相关,POLE则在子宫内膜样癌中与BMI呈负相关。同样在子宫内膜样癌患者中,POLE突变与低BMI相关。而在基因-癌症类型水平上,静默突变(假设在中性选择下)与BMI之间无显著关联,且拷贝数变异与BMI之间也未见显著关联。

已知不同遗传背景的患者在驱动突变的积累速率上存在差异,这提示肿瘤基因型与肥胖状态可能间接相关。为排除遗传因素影响,研究从患者的种系测序数据中获取血统信息,并在校正年龄、性别、血统和突变负荷后,BMI与所有六个基因型的显著单变量关联仍保留其统计学意义,尽管在特定血统(如阿什肯纳兹血统的KRAS突变患者)中有所减弱。这表明BMI升高与特定癌症基因型相关,且不受血统、性别、年龄及突变负荷的影响。

研究进一步控制了吸烟状态对BMI与KRAS和EGFR突变之间关联的影响,在考虑肺腺癌患者的吸烟情况后,BMI与EGFR及KRAS的关联仍具有统计学意义。此外,研究通过量化的包年和基因组上计算的吸烟特征控制吸烟影响,发现BMI与EGFR和KRAS的关联依旧显著。基于KRAS突变的C/G > A/T特征分析显示,该突变类型与BMI呈正相关。这表明,尽管存在吸烟影响,BMI与EGFR和KRAS突变的关联仍显著,且与其他可能影响因素(如社会经济地位和PM2.5空气污染暴露)无关。
为验证上述结果,研究在另一家机构的独立队列中对2,727名肺腺癌患者的体细胞突变和BMI数据进行了分析,证实BMI与EGFR负相关,与KRAS和SETD2正相关。这些发现即便在控制吸烟等因素后,仍具有统计学意义。此外,研究排除了癌症诊断时体重变化(如恶病质)对BMI与基因型关联的影响,表明BMI与KRAS和EGFR突变间的关联并非因诊断前的体重变化所致。
本研究首次揭示了肥胖对具有特定驱动突变的癌症的易感性,并对临床治疗具有重要意义。例如,肥胖患者对KRAS突变驱动的免疫疗法反应较好,而肥胖可能通过调节免疫微环境影响驱动基因选择。这表明,肥胖可能通过改变免疫选择压力影响KRAS突变的肺腺癌在肥胖患者中的增殖。因此,结合BMI数据的病理成像数据对确认肥胖与驱动突变的免疫选择机制间的因果关系至关重要。


原文链接:

https://doi.org/10.1038/s41588-024-01969-3



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