根據(jù)國家癌癥中心的最新數(shù)據(jù)，我國胃癌的年發(fā)病人數(shù)已超過 35 萬，新發(fā)病例占全球近 40%，位居全球前三。盡管胃癌總體發(fā)病率在老年群體中仍占主導(dǎo)（40歲以上患者占80%以上），但多項研究指出，年輕人胃癌的發(fā)病率呈現(xiàn)顯著上升趨勢。
幾十年來，科學(xué)家們一直明白突變在癌癥發(fā)生（即致癌過程）中扮演著重要角色。但較少人關(guān)注的是，在癌癥真正形成之前，正常組織中發(fā)生的突變在多大程度上為癌變“鋪路”。隨著年齡增長，我們體內(nèi)會不斷積累突變。這些突變可以改變正常細(xì)胞的狀態(tài)。而理解這些突變是如何以及為何發(fā)生的，將為我們揭示癌癥發(fā)生和衰老等過程提供重要線索。
為此，2025年3月19日，Nature在線發(fā)表了一篇題為“The somatic mutation landscape of normal gastric epithelium”的研究文章，該研究對來自30位個體（其中18位患有胃癌）的238個胃組織顯微切割樣本進(jìn)行了全基因組測序，系統(tǒng)地描繪了正常與癌變胃上皮的發(fā)育軌跡。
研究發(fā)現(xiàn)，胃腺體由單克隆細(xì)胞群組成，這些細(xì)胞每年大約積累28個體細(xì)胞單核苷酸突變，主要由體內(nèi)自然發(fā)生的突變機制所致。在胃癌患者中，化生腺體通常表現(xiàn)出更高的突變負(fù)荷，其原因可能與細(xì)胞增殖加速和氧化損傷相關(guān)的突變機制增強有關(guān)。這些突變克隆隨年齡增長而逐漸擴張，到60歲時可占據(jù)大約8%的胃上皮表面。
胃上皮的突變率
本研究納入了來自香港、美國和英國的30位供體（18位胃癌患者，12位無胃病變者），通過全基因組測序分析了共238個胃腺體（其中217個來自正常組織，21個來自胃癌組織），并對額外的829個胃腺體進(jìn)行了癌基因的靶向測序。研究發(fā)現(xiàn)，胃腺體通常為單克隆結(jié)構(gòu)，且體細(xì)胞突變隨著年齡線性增長：在無胃病變者中，胃腺體干細(xì)胞每年平均積累約27.8個單核苷酸變異（SNV）和2.0個小插入/缺失（indel），這主要源于內(nèi)源性突變機制。
圖1. 克隆和突變率
在胃癌患者中，尤其是發(fā)生腸化生（intestinal metaplasia, IM）的腺體，突變負(fù)荷顯著升高，同時伴有更高的變異等位基因頻率。并在解剖上鄰近的組織中呈現(xiàn)出克隆擴張現(xiàn)象。但同一供體中不同部位的腸化生腺體系統(tǒng)發(fā)育上并無明顯關(guān)聯(lián)，提示腸化生可能在多個部位獨立誘導(dǎo)形成。
此外，研究還發(fā)現(xiàn)，胃腺體中端粒每年平均縮短約38個堿基，而在中重度炎癥背景下，端粒長度平均進(jìn)一步縮短570個堿基。相比之下，來自胃癌組織的腺體具有更高的突變負(fù)荷，明顯高于正常和腸化生腺體。這些數(shù)據(jù)揭示了體細(xì)胞突變在正常、癌前和癌變組織中的演化軌跡，突出了腸化生作為癌變關(guān)鍵前驅(qū)狀態(tài)的重要性。
圖2. 胃段，慢性炎癥和化生
突變標(biāo)簽和流程
突變特征（mutational signatures） 是特定突變機制在基因組中留下的模式。目前，癌癥和正常細(xì)胞中已識別出70多種單堿基替換（SBS）特征。本研究利用胃腺體的全基因組突變數(shù)據(jù)，提取出9種突變特征（SBS1、SBS2、SBS3、SBS5、SBS13、SBS17a、SBS17b、SBS18、SBS28），均為既往已知特征：
SBS1：源于5-甲基胞嘧啶的自發(fā)脫氨；
SBS2/SBS13：與APOBEC脫氨酶相關(guān)，僅見于PD41759的腫瘤；
SBS3：與同源重組修復(fù)缺陷相關(guān)，僅在PD41759中檢測；
SBS5/SBS40：致因不明，可能為內(nèi)源性；
SBS17a/SBS17b：致因不明，可能與化療藥物5-FU或氧化應(yīng)激相關(guān)；
SBS18：與活性氧引起的DNA損傷相關(guān)；
SBS28：致因未知。
在正常胃腺體中，突變主要歸因于SBS1、SBS5/40和SBS18，與年齡呈線性相關(guān)。腸化生腺體中突變負(fù)荷增加，主要由SBS1和SBS18的累積造成。
圖3. 突變特征
對于插入/缺失突變（indels），常見ID1和ID2（源于聚合酶滑移），以及ID5和ID9（起因不明）。腸化生腺體中ID1和ID2數(shù)量顯著增加，且ID2/ID1比例升高，接近胃癌組織的突變特征。
部分胃癌患者的正常胃腺體中檢測到低水平的SBS17a和SBS17b，這些特征通常與腫瘤細(xì)胞相關(guān)，但也曾在正常B淋巴細(xì)胞中發(fā)現(xiàn)，提示胃上皮可能更容易生成這些突變。
胃癌組織的腺體突變譜與正常胃腺體顯著不同，除了常見的突變特征外，還富集了SBS17a/b、SBS3、SBS2/13及若干未知致因的indels。
胃黏膜腺體中的復(fù)發(fā)性三體性
在217個正常胃腺體中，73個檢測到體細(xì)胞拷貝數(shù)變異（CNVs）或結(jié)構(gòu)變異，頻率顯著高于其他正常細(xì)胞類型。這些變異在胃上皮中主要表現(xiàn)為染色體內(nèi)缺失，常涉及脆弱位點如FHIT、PTPRD和MACROD2，且多數(shù)為三體變異，主要涉及13號和20號染色體。
這些三體事件常在個體中獨立發(fā)生，且發(fā)生在類似年齡段。例如，在64歲胃癌患者PD40293的12個胃腺體中，9個存在CNVs，三體事件主要發(fā)生在20號和13號染色體。通過分析推測，20號染色體的三體大多在12歲前形成，13號三體在22歲前，17q的cnn-LOH在35歲前。
圖4. CNVs和復(fù)發(fā)性三體
進(jìn)一步分析發(fā)現(xiàn)，三體事件在胃體和胃底區(qū)域更為集中，且與慢性嚴(yán)重炎癥顯著相關(guān)。年齡、腸化生和胃癌與三體事件無顯著關(guān)聯(lián)。綜上，染色體三體事件可能在特定生命階段突發(fā)，局限于特定胃部區(qū)域，與慢性炎癥相關(guān)，可能與病原體暴露或感染有關(guān)。
胃腺中的驅(qū)動突變
研究者對217個胃腺體的全基因組數(shù)據(jù)進(jìn)行補充，針對829個多克隆微切片中的321個已知癌基因進(jìn)行靶向測序。結(jié)果發(fā)現(xiàn)七個基因顯著處于正向選擇下（q < 0.1），包括ARID1A、ARID1B、ARID2、CTNNB1、KDM6A、LIPF和EEF1A1，其中LIPF和EEF1A1在胃癌中的突變頻率較低。CTNNB1的突變主要為蛋白質(zhì)終止性突變，與胃癌中的熱點錯義突變不同。
圖5. 驅(qū)動突變
某些驅(qū)動突變集中在特定區(qū)域，例如，PD42790樣本中，CTNNB1的三次框移突變發(fā)生在毫米范圍內(nèi)，顯示出強烈的局部選擇壓力。盡管BRAF、KRAS等常見驅(qū)動突變未達(dá)到統(tǒng)計學(xué)顯著性，TP53和PIK3CA突變未在正常胃腺體中發(fā)現(xiàn)。
突變主要集中在單一微切片，且在慢性炎癥嚴(yán)重的腺體中更常見，提示慢性炎癥可能促進(jìn)突變克隆的生長。突變克隆的分布與年齡和慢性炎癥相關(guān)，但與腸化生無顯著關(guān)系。
總結(jié)
綜合來看，該研究提示，化生是一種關(guān)鍵的細(xì)胞“重編程”事件，會加速突變積累，早在腫瘤形成之前便為癌變埋下伏筆。這項研究提供了詳盡的突變圖譜，但突變不一定直接改變細(xì)胞的功能。
研究還發(fā)現(xiàn)，慢性嚴(yán)重炎癥與胃腺體驅(qū)動突變數(shù)量及突變上皮比例升高顯著相關(guān)，表明慢性炎癥在塑造前腫瘤選擇景觀中起重要作用。不同捐贈者間的突變比例差異可能反映選擇壓力的個體差異。該研究表明，胃上皮突變景觀與其他胃腸道上皮細(xì)胞有所不同，可能受細(xì)胞生物學(xué)、組織結(jié)構(gòu)、腸道內(nèi)容和未知因素的影響，共同塑造突變景觀。
總的來說，這項研究深化了我們對正常組織中突變積累方式的理解，也重新定義了癌癥發(fā)生前“準(zhǔn)備階段”的分子圖景。研究強調(diào)了研究致癌機制時，必須同時關(guān)注正常組織的遺傳與表觀遺傳背景，而非僅聚焦于腫瘤組織本身。
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