肺多形性癌（PPC）作为一种极具侵袭性且高度异质性的非小细胞肺癌（NSCLC）亚型，其复杂的生物学特性与发病机制迄今仍是一个亟待探索的科学谜团。近日，一项发表在Journal of Thoracic Oncology期刊上的研究，对来自20例PPC患者的42个肿瘤区域进行了显微切割，并对组织学上不同的组分进行了单独的全外显子组检测（WES），为揭示PPC的发病机制提供了宝贵的数据支持。【肿瘤资讯】整理主要结果，以飨读者。
PPC的未解之谜：分子机制的持续探索
PPC是一种罕见的NSCLC亚型，约占所有NSCLC的0.4%。根据世界卫生组织（WHO）的定义，PPC是一种高度异质性和低分化的腺癌（LUAD）、鳞状细胞癌（LUSC）或大细胞癌（LC），含有至少10%的巨细胞和/或梭形细胞的肉瘤样成分，或完全由肿瘤性梭形细胞和/或肿瘤性巨细胞组成的癌。研究表明，大多数PPC可以通过典型形态学或免疫组织化学（IHC）细分为LUAD或LUSC。此外，上皮间质转化（EMT）在PPC的癌变进程中扮演着重要角色。因此，通过使用腺样（TTF1）和鳞状（p40）细胞分化标志物，可以对PPC进行IHC表型分层，从而根据其上皮成分的特征进行分类。
目前，解析PPC中上皮成分和肉瘤样成分之间的基因组、表观遗传学和转录组学差异，是了解PPC形态异质性和侵袭性行为机制的关键。该研究通过WES、RNA测序（RNA-seq），甲基化分析和IHC对PPC的不同形态成分进行了分析，旨在揭示PPC中上皮成分和肉瘤样成分之间的差异。这一研究为我们提供了关于PPC分子组成和肿瘤内部进化轨迹的新见解。
探索PPC的分子机制：从单克隆起源到EMT标志物的鉴定
在参与研究的患者中，中位年龄为67.9岁，大多数患者为男性（68%），仅有3例患者为非吸烟者。在20例能够明确区分肿瘤成分的PPC样本中，13例为LUAD，5例为LUSC，剩余2例则完全由肉瘤样成分构成，且这2例样本展现了两种不同的肉瘤样表型，即梭形细胞型和巨细胞型。这些观察结果不仅揭示了PPC患者的临床特征，还显示出PPC在病理学上的高度异质性。
该研究对20例PPC患者的39个原发肿瘤区域和3个转移灶在内的微切割肿瘤区域进行了WES。在这42个肿瘤区域中，平均肿瘤细胞比例约为60%（范围值：20%-90%）。对于LUAD、LUSC样以及具有两种不同肉瘤样成分（梭形细胞或巨细胞）的纯肉瘤样癌，其肿瘤突变负荷（TMB）的中位值分别为9.8、9.5和2.21 mut/Mb。结果表明，尽管PPC在形态学上表现出高度异质性，但其各组成部分在遗传上却共享同一单克隆起源，并且不同类型的PPC在TMB上存在差异，这可能与其生物学特性和临床行为有关。
在13例LUAD样PPC中，KRAS和TP53是最常见的突变基因（10/13，77%），其次是LRP1B（7/13，54%）和NTRK3（5/13，38%）。
图1 20名患者显微解剖PPC的非同义突变图
为了探索PPC转移灶在遗传学和形态学上是否与原发肿瘤的上皮成分或肉瘤样成分相似，该研究对两例转移灶的苏木精-伊红（H&E）染色切片进行了复查。在1名患者（PL1）中，转移瘤（PL1-T3）在形态上与原发瘤（PL1-T1）的上皮成分更为相似。而在另1名患者（PL4）中，转移瘤（PL4-T3）与肉瘤样成分（PL4-T2）更为相似。
图2 H&E染色切片
在基因组层面上，比较同义突变和非同义突变构建的系统发育树显示了各个组分之间存在大量共享突变。同样，每个组分的拷贝数变异（CNV）的皮尔逊相关系数（R）也呈现出相似的结果。在1例患者（PL1）中，转移灶与上皮成分共享了更多的突变，并且它与上皮成分的CNV之间的R更高（n=312，R=0.56），而与肉瘤样成分的相关系数较低（n=288，R=0.47）。在另1名患者（PL4）中，转移灶（PL4-T3）与肉瘤样成分（PL4-T2）共享的突变更多，并且与肉瘤样成分的CNV之间的R更高（n=303，R=0.87），而与上皮成分（PL4-T1）的相关系数较低（n=180，R=0.62）。结果表明，转移瘤可能与原发肿瘤的上皮成分和肉瘤样成分在遗传学和形态学上具有相似性。
图3 系统发育树显示每位患者的同义突变和非同义突变的数量
此外，该研究对来自14例患者的28个微解剖肿瘤样本和15个匹配的非肿瘤样本的基因表达和甲基化数据进行了无监督主成分分析（PCA）。结果显示，LUAD样成分及其匹配的肉瘤样成分（SAR_LUAD）与LUSC样成分及其匹配的肉瘤样成分（SAR_LUSC）是分开聚类的。结果表明，LUSC样（SAR_LUSC）和LUAD样（SAR_LUAD）PPC的肉瘤样成分的转录组和表观遗传特征与彼此不同，而与它们匹配的上皮成分更为相似。
图4 PPC组分的转录组学和表观基因组图谱的主成分分析
与LUSC样PPC匹配的上皮成分相比，EMT标志物NCAM1、FGFR1和ZEB1在SAR_LUSC中显著上调。相反，在LUAD样PPC的肉瘤样成分和上皮成分之间，NCAM1、FGFR1和ZEB1的表达并无显著差异。在LUSC样PPC中，NCAM1与CDH1（R=-0.7，P=0.0051）和ELF3（R=-0.72，P=0.0037）的表达呈负相关。结果表明，EMT在PPC中发挥着重要作用，其中，NCAM1是LUSC样PPC肉瘤样成分的潜在标志物。
图5 PPC中EMT标志物的表达
图6 LUSC样患者中NCAM1与ELF3和CDH1相关性
小结
本研究揭示，PPC具有单克隆起源。尽管LUAD样与LUSC样PPC在EMT机制上展现相似性，且NCAM1基因可能在其中发挥重要作用，但其肉瘤样成分的转录组与表观遗传特征却与各自匹配的上皮成分更为相似，彼此间差异明显，体现了独特的分子异质性。
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审批编号：CN-145209
Roma L, Ercan C, Conticelli F, Akyürek N, Savic Prince S, Mertz KD, Diebold J, Lardinois D, Piscuoglio S, Ng CK, Bubendorf L. Tracing Tumor Heterogeneity of Pleomorphic Carcinoma of the Lung. J Thorac Oncol. 2024 Sep;19(9):1284-1296. doi: 10.1016/j.jtho.2024.04.019. Epub 2024 May 7. PMID: 38723776.
排版编辑：肿瘤资讯-Rex
