原發(fā)性肝癌，簡(jiǎn)稱肝癌，每年造成全球約70萬病人死亡且過半死亡病例來自中國(guó)，其致死率在所有癌種中高居第四。肝內(nèi)膽管癌（Intrahepatic cholangiocarcinoma，ICC）是肝癌的第二大亞型，發(fā)病約占到15％，其侵略性較強(qiáng)，預(yù)后較差。目前，手術(shù)切除仍是肝內(nèi)膽管癌的主要治療手段，但是其術(shù)后極易復(fù)發(fā)。雖然以IDH突變抑制劑為主的靶向治療給肝內(nèi)膽管癌患者帶來希望，但是其適用病人非常有限。本團(tuán)隊(duì)的前期工作表明腫瘤異質(zhì)性是肝癌耐藥、復(fù)發(fā)和預(yù)后差的重要原因之一（Gastroenterology, 2016; Cancer Cell, 2019），然而我們對(duì)肝內(nèi)膽管癌腫瘤異質(zhì)性的認(rèn)知仍非常缺乏。

2021年7月12日北京大學(xué)生物醫(yī)學(xué)前沿創(chuàng)新中心（BIOPIC）、北京未來基因診斷高精尖創(chuàng)新中心（ICG）、生命科學(xué)學(xué)院白凡研究員和北京大學(xué)人民醫(yī)院肝膽外科朱繼業(yè)教授團(tuán)隊(duì)和北京大學(xué)第一醫(yī)院腫瘤轉(zhuǎn)化中心薛瑞棟副研究員合作在Advanced Science雜志以長(zhǎng)文形式在線發(fā)表了題為“IDH mutation subgroup status associates with intratumor heterogeneity and the tumor microenvironment in intrahepatic cholangiocarcinoma”的研究成果。該研究首次從多組學(xué)層面全面描繪了肝內(nèi)膽管癌的腫瘤異質(zhì)性，揭示其不同組學(xué)層面異質(zhì)性的緊密聯(lián)系，首次證實(shí)其異質(zhì)性在多個(gè)組學(xué)層面均顯著高于肝細(xì)胞癌，該研究還首次揭示IDH突變亞型的高異質(zhì)性和“冷腫瘤”微環(huán)境特征。該研究成果對(duì)優(yōu)化肝內(nèi)膽管癌的臨床診斷、預(yù)后和治療提供了重要的信息。

在此研究中，研究人員對(duì)肝內(nèi)膽管癌進(jìn)行多點(diǎn)取樣研究，該研究通過全外顯子測(cè)序、Bulk轉(zhuǎn)錄測(cè)序和單細(xì)胞轉(zhuǎn)錄組測(cè)序的方法，完成了14例肝內(nèi)膽管癌患者的73個(gè)組織的全外顯子測(cè)序、56個(gè)組織的轉(zhuǎn)錄組測(cè)序和4例患者的單細(xì)胞轉(zhuǎn)錄組測(cè)序。經(jīng)過全外顯子測(cè)序和轉(zhuǎn)錄組測(cè)序，研究人員分析了肝內(nèi)膽管癌高頻突變事件，繪制了基因突變和轉(zhuǎn)錄圖譜，全面描繪了肝內(nèi)膽管癌在基因組、轉(zhuǎn)錄組和微環(huán)境層面的異質(zhì)性。通過與已發(fā)表的肝癌數(shù)據(jù)綜合比較，研究人員發(fā)現(xiàn)，肝內(nèi)膽管癌有著強(qiáng)烈的腫瘤異質(zhì)性且顯著高于肝細(xì)胞癌（圖1）。

圖1：肝內(nèi)膽管癌研究策略

為了進(jìn)一步探索ICC異質(zhì)性與臨床特征的相關(guān)性，研究人員根據(jù)異質(zhì)性打分將患者分為高異質(zhì)性組和低異質(zhì)性組。有趣的是，具有IDH1突變（均為IDH1^R132熱點(diǎn)突變）的患者都屬于高異質(zhì)性組。同時(shí)研究人員還發(fā)現(xiàn)高異質(zhì)性組患者具有相似的分子圖譜。此前，在TCGA關(guān)于肝癌的兩項(xiàng)研究中均報(bào)告了一個(gè)獨(dú)特的分子亞群“IDH突變亞群”，該亞群由IDH突變患者和IDH突變相似患者(IDH-like) 組成。值得注意的是，IDH-like患者雖沒有IDH突變，但是表現(xiàn)出與IDH突變患者相似的分子特征。參考該研究，研究人員對(duì)本研究中的ICC患者進(jìn)行了分子分型，并將所有組織樣本分為IDH突變亞組（21 個(gè)樣本，6 例患者）和非IDH突變亞組（33 個(gè)樣本，8 例患者）。非常有趣的是，研究人員發(fā)現(xiàn)IDH突變亞組與高異質(zhì)性組病人高度重合，該結(jié)果說明IDH 突變亞組分子特征與高異質(zhì)性組密切相關(guān)。

另一方面，通過多組學(xué)數(shù)據(jù)綜合分析，研究人員發(fā)現(xiàn)，IDH突變亞組和非IDH 突變亞組的免疫微環(huán)境也存在較大的差異，與非IDH突變亞組相比，IDH突變亞組具有更少的CD⁸⁺ T 細(xì)胞浸潤(rùn)和更弱的CD⁸⁺ T 細(xì)胞殺傷能力，呈現(xiàn)出“冷腫瘤”的微環(huán)境特征（圖2）。綜合起來，本研究通過組織水平的多組學(xué)測(cè)序揭示了IDH突變亞組在腫瘤細(xì)胞和微環(huán)境層面的兩個(gè)特征。

圖2：IDH突變亞組具備高異質(zhì)性和“冷腫瘤”特征

最后，研究人員通過四個(gè)病例配套的單細(xì)胞轉(zhuǎn)錄組測(cè)序進(jìn)行深入探究，成功從單細(xì)胞水平證實(shí)了IDH 突變亞組的兩個(gè)重要特征，高腫瘤異質(zhì)性和冷腫瘤微環(huán)境。研究人員還通過雙色免疫熒光對(duì)這些病例的CD⁸⁺ T 細(xì)胞浸潤(rùn)和殺傷能力進(jìn)行了驗(yàn)證。

本研究關(guān)于IDH突變亞組兩個(gè)特征的發(fā)現(xiàn)具有重要的臨床意義。特別是，來自IDH突變亞組的IDH野生型患者，即IDH-like患者，也可能受益于針對(duì)IDH突變的靶向治療。然而，傳統(tǒng)基于IDH突變狀態(tài)的治療選擇可能會(huì)忽略這部分IDH-like患者。因此，我們基于IDH突變亞組的分型能對(duì)IDH野生型病例進(jìn)行更加精準(zhǔn)的細(xì)分，有望擴(kuò)大目前IDH突變抑制劑的受眾面，使該靶向治療能造福更多的肝內(nèi)膽管癌患者。

綜上所述，該研究系統(tǒng)闡明了肝內(nèi)膽管癌在基因組、轉(zhuǎn)錄組和微環(huán)境層面的高異質(zhì)性，首次表明IDH突變亞組具備較高的腫瘤異質(zhì)性和較冷的腫瘤微環(huán)境特征，提示了在肝內(nèi)膽管癌臨床實(shí)踐中評(píng)估IDH 突變亞組的重要性，為優(yōu)化其診斷、預(yù)后和治療提供了重要的新思路。

北京大學(xué)生物醫(yī)學(xué)前沿創(chuàng)新中心（BIOPIC）、北京未來基因診斷高精尖創(chuàng)新中心（ICG）、生命科學(xué)學(xué)院白凡研究員，北京大學(xué)人民醫(yī)院肝膽外科朱繼業(yè)教授和北京大學(xué)第一醫(yī)院腫瘤轉(zhuǎn)化中心薛瑞棟副研究員為共同通訊作者。北京大學(xué)人民醫(yī)院肝膽外科向驍博士、北京大學(xué)生物醫(yī)學(xué)前沿創(chuàng)新中心（BIOPIC）劉子揚(yáng)博士研究生和張沖博士、北京大學(xué)人民醫(yī)院肝膽外科李照副教授為論文第一作者。本研究也得到了北京大學(xué)張寧教授的支持和指導(dǎo)。

信息來源：北京大學(xué)