對每一個女性來說，子宮內膜應該都是很熟悉的“老朋友”，它會隨著生理週期增厚-脫落，形成循環。而發生於子宮內膜的惡性腫瘤，也就是子宮內膜癌，目前發病率正在逐漸增加，在中國，居於婦科癌症的第1-2位。
子宮內膜癌患者通常需要手術切除子宮，甚至是卵巢和輸卵管，對於年輕患者來說，這意味著她們失去了生育能力，同時，失去雌激素也會加速衰老。
因此，改善子宮內膜癌的預防和篩查至關重要。那麼第一步就是要搞清楚，正常的子宮內膜是如何癌變的。
就在上週的《自然》雜誌上[1]，Wellcome Sanger研究所的研究人員發表了一項研究成果，他們通過對多名女性的子宮內膜進行全基因組測序，全面概述了子宮內膜中基因突變的速率和模式。
正常的子宮內膜顯微鏡圖像（圖片來自：Wellcome Sanger研究所）
結果發現，幾乎90%的人中，正常的子宮內膜也包含致癌的驅動突變，這些人近60%的子宮內膜樣本中有不止一個驅動突變。這些突變中有很多都是在生命早期，也就是兒童時期就出現的。
研究人員從28名年齡在19-81歲的女性中獲得了257個正常的子宮內膜腺體。她們進行子宮內膜活檢的原因包括：生殖問題（14人），因良性的非子宮內膜病變需進行子宮切除術（2人），器官捐獻後殘留組織（8人）。另外還有4人是非婦科相關疾病死亡後，研究人員取得的屍檢樣本。
他們通過激光捕獲顯微解剖技術將這些樣本中的子宮內膜腺體分離出來，將構成腺體的上皮組織和結締組織分開，對上皮組織進行全基因組測序，並與來自同一人的其他正常組織的基因組進行比對，確定每個腺體的體細胞突變。
激光捕獲顯微解剖技術得到的子宮內膜腺體
他們首先發現，每個腺體幾乎都是“克隆”形成的，一個腺體中的上皮細胞幾乎都是來自同一個上皮祖細胞。隨後的分析顯示，許多子宮內膜腺體都攜帶已知的癌症相關驅動突變，不過子宮內膜腺體的克隆性與驅動突變的存在無關。
28名女性的正常子宮內膜腺體的體細胞突變負荷包含209-2833個鹼基替換和1-358個插入缺失。數量上的差異主要是由年齡導致的，每個腺體每年大約增加29個鹼基替換。
在以前已經被確定為驅動突變相關的基因[2]中，研究人員發現有12個在他們的子宮內膜腺體檢測中也存在：PIK3CA、PIK3R1、ARHGAP35、FBXW7、ZFHX3、FXA2、ERBB2、CHD4 、KRAS、SPOP、PP2R1A和ERBB3。
28名女性中有25名都存在驅動突變，總數達到209個，其中最年輕突變攜帶者24歲，她的子宮內膜腺體樣本中，每7個就有1個攜帶KRAS G12D突變。在總的257個腺體樣本中，有147個（57.20%）攜帶至少1個驅動突變，攜帶2個及以上的有42個（16.34%）。有4名女性採集的每個腺體樣本中都存在驅動突變。在這些驅動基因中，PIK3CA是突變頻率最高的。
圖片來自：pixabay.com
和體細胞突變負荷類似，每個腺體中的驅動突變數量和不同人之間的驅動突變數量都主要年齡有很大的關係，基本呈正相關。驅動基因的突變主要發生在生長因子受體編碼基因和一些重要的信號傳導通路中，包括介導類固醇激素應答通路、染色質功能相關蛋白和癌蛋白降解通路等。
我們都知道，組織中的所有突變不是一朝一夕之間出現的，而是長時間慢慢積累的。通過構建每個人的子宮內膜腺體系統發育樹，研究人員對細胞克隆的擴增模式和驅動突變的獲得進行了表徵。
分析結果表明，在整個生命過程中，正常子宮內膜腺體上皮細胞的驅動突變獲得是呈線性的，至少有一部分突變發生在生命早期。在34歲和35歲的2名女性中，她們的KRAS G12D突變和PIK3CA突變都可能發生在10歲前。另一名60歲女性的ZFHX3和PIK3CA兩個基因的突變也都發生在10歲前。
驅動突變的發生時間
雖然積累了大量的突變，但這些女性的子宮內膜仍然是正常組織，並未發生癌變。
與過去子宮內膜癌患者全基因組分析的結果[3]相對比可以發現，子宮內膜癌患者的突變負荷更高，約為正常細胞的5倍。雖然兩者都有較多的鹼基替換和插入缺失，但子宮內膜癌患者還有很高的DNA錯配修復率和聚合酶-ε/聚合酶-δ的校對突變（proof-reading mutations）率，在正常細胞中沒有發現。另外，癌細胞的結構變異和拷貝數變異也更多。
從驅動突變上看，PTEN、CTCF、CTNNB1、ARID1A和TP53的突變在癌細胞中更多。其中PTEN、CTCF、ARID1A和TP53可能需要雙等位基因突變才能顯示出明顯的致癌效果，這可能是它們在正常細胞中突變較少的原因。在這次的研究中，研究人員僅在5個腺體樣本（2%）中發現了PTEN和TP53的雜合突變。
總的來說，在正常細胞中也同樣會存在不止一種驅動突變，但它們致癌的風險是相對有限的。
圖片來自：pixabay.com
和其他研究相比，這項研究有更嚴格的樣本分離和測序方法，以及更完善的生物信息學算法，但需要注意的是，參與研究的女性有一半是因不孕不育接受檢查的，這本身是子宮內膜癌的獨立危險因素，可能對研究結果造成影響。
未來，這類研究還會納入更多具有代表性的人群，例如有潛在的癌前症狀的女性，包括非典型子宮內膜增生等患病群體。這樣一來，對從正常組織，到癌前組織，再到正式癌變組織的發展過程的表徵就會更加完整。這種方法也可能有助於確定單個驅動突變導致癌症發展的致病能力[4]。
對這些基因層面變化的認識，可以結合其他危險因素，像不孕不育、肥胖和種族等一起幫助篩選高風險女性，可能會改變預防和早期篩查。
參考資料：
[1] https://www.nature.com/articles/s41586-020-2214-z
[2] Martincorena I, Raine K, Gerstung M, et al. Universal Patterns of Selection in Cancer and Somatic Tissues[J]. Cell, 2017, 171(5): 1823-1823.
[3] Alexandrov, LB et al. The repertoire of mutational signatures in human cancer[J]. Nature, 2020, 578(7793): 94–101.
[4] https://www.nature.com/articles/d41586-020-01081-6
