《自然》新研究發現紫外線可誘導罕見白血病發生

北京日報客戶端 發佈 2023-06-11T03:36:10.722040+00:00

澎湃新聞·BPDCN最先發生在那些經常被曬的部位,如頭頂,並且這些腫瘤帶有因紫外線輻射誘發產生的新突變。紫外線誘導的損傷先於惡性轉化,在皮膚中發生惡性轉化的BPDCN細胞可以擴散到其他部位,包括以前未受累的骨髓,並可能導致皮膚癌復發。紫外線會成為一種罕見急性白血病的推手。

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·BPDCN最先發生在那些經常被曬的部位,如頭頂,並且這些腫瘤帶有因紫外線輻射誘發產生的新突變。紫外線誘導的損傷先於惡性轉化,在皮膚中發生惡性轉化的BPDCN細胞可以擴散到其他部位,包括以前未受累的骨髓,並可能導致皮膚癌復發。

紫外線會成為一種罕見急性白血病的推手。

當地時間6月7日,《自然》(Nature)雜誌在線刊登的一項研究顯示,原始漿細胞樣樹突細胞腫瘤(BPDCN)起源於骨髓中的克隆(癌前)造血前體,紫外線輻射會誘導BPDCN癌前細胞的進化,進而導致BPDCN的發生。

該研究由美國麻省理工學院和哈佛大學博德研究所(Broad Institute of MIT and Harvard)加布里埃爾·格里芬(Gabriel K. Griffin)等人,以及丹娜—法伯癌症研究所(Dana-Farber Cancer Institute)、布萊根婦女醫院(Brigham and Women’s Hospital)等研究機構的研究人員共同完成。

原始漿細胞樣樹突細胞腫瘤(BPDCN)是一種罕見的急性白血病形式,常以皮膚受損為首發症狀,可呈現挫傷樣,部分形成潰瘍,隨病情進展可累及骨髓、淋巴結、其他軟組織、中樞神經系統等。

BPDCN於1994年被首次報導,迄今為止全球共有200多例報導,國內尚無流行病學數據。該疾病診斷時間較長,但進展迅速,且預後不良。有研究顯示,BPDCN症狀出現至診斷的中位時間為6個月,最長可達1.5年,復發後常出現耐藥,患者中位生存期為12-16個月。目前,BPDCN的發病機制不詳。

BPDCN起源於骨髓中的造血克隆前體

由一個祖先細胞產生的細胞群稱為克隆,科學家們已經發現,攜帶突變的細胞克隆的生長(擴增)在正常組織中很普遍,這被稱為「體細胞鑲嵌」。大多數克隆不會進展為惡性疾病,但少數細胞會發生額外的改變,在局部組織環境中獲得增殖或存活的優勢。

BPDCN常與潛在的克隆性造血相關,克隆性造血是指造血幹細胞分化為各系成熟細胞的過程,這些成熟血細胞通常會發生遺傳學異常。一般認為,從克隆性造血到白血病的轉變發生在骨髓中,此時特定基因可能會進一步突變,導致腫瘤抑制基因的缺陷或產生增加惡性細胞存活率的突變組合。癌症療法、菸草煙霧等外在因素可能會促進攜帶特定突變的克隆的生長。

為確定骨髓中癌前克隆與BPDCN之間的關係,格里芬團隊招募了16名BPDCN患者,包括9名沒有骨髓受累的患者,7名皮膚和骨髓同時受累的患者,並使用全基因組測序、單細胞RNA測序和單細胞DNA測序等一系列基因組學方法對他們的疾病進展過程進行了分析。

對骨髓受累樣本的靶向測序顯示,16名患者中有15名存在致病突變,這些突變涉及TET2(11名患者),ASXL1(9名患者)和RNA剪接因子(9名患者)。進一步分析顯示,骨髓是BPDCN癌前克隆的來源。此外他們還發現,近70%的BPDCN病例存在TET2突變,大約10%的BPDCN病例存在IDH2熱點突變。這表明TET2失活在BPDCN發展過程中的獨特作用。

格里芬團隊的系統發育分析表明,BPDCN起源於骨髓中克隆擴增的祖細胞,整合的單細胞RNA測序和基因分型分析驗證了這一點。他們還發現,在骨髓受累的樣本中,免疫細胞的分化傾向於產生漿細胞樣樹突狀細胞(pDC)。隨後格里芬團隊提出了一種模型,克隆(癌前)造血前體產生一系列分化血細胞群,包括pDC,這些pDC細胞在轉化為惡性BPDCN的過程中發生了額外的突變。

為驗證該模型,格里芬團隊分析了來自健康供體和BPDCN患者骨髓樣本的pDC突變。單細胞轉錄和突變分析表明,骨髓受累的樣本具有更顯著的BPDCN特徵以及突變負擔。相比之下,在沒有骨髓受累的樣本中,pDC突變負擔較低。

紫外線促進癌前pDC生長

接著,格里芬團隊評估了癌症體細胞突變目錄(COSMIC)中定義的30個突變特徵的基因組測序數據(WES和WGS),發現7名BPDCN患者中有4名具有顯著的紫外線輻射相關特徵,他們還在另外21個BPDCN樣本中檢測到10個具有紫外線特徵的樣本。

進一步分析發現,BPDCN最先發生在那些經常被曬的部位,如頭頂,並且這些腫瘤帶有因紫外線輻射誘發產生的新突變。紫外線誘導的損傷先於惡性轉化,皮膚中的癌前pDC或pDC樣細胞在許多情況下是BPDCN的「前身」。在皮膚中發生惡性轉化的BPDCN細胞可以擴散到其他部位,包括以前未受累的骨髓,並可能導致皮膚癌復發。

不過,紫外線誘導的DNA損傷並沒有直接導致與BPDCN相關的突變,而是促進癌前pDC的生長。通過在實驗室中培養癌細胞,格里芬團隊將分化細胞暴露於紫外線輻射下,觀察到細胞死亡隨著紫外線劑量增加而增加。攜帶TET2突變的pDC細胞比正常pDC細胞更能抵抗紫外線誘導的細胞死亡,這表明TET2在暴露於紫外線的pDC中具有腫瘤抑制作用。

紫外線促進BPDCN癌前細胞發展為BPDCN的模型示意圖。圖片來源:格里芬團隊論文

格里芬團隊認為,其研究證據表明,BPDCN中TET2失活、皮膚定位和紫外線相關突變之間存在很強的關聯,至少部分解釋了為什麼TET2通路中的突變與BPDCN相關。

「未來的研究領域包括確定TET2如何影響DNA損傷反應,以及紫外線突變是否會產生可能對免疫療法敏感的新抗原。」格里芬團隊在論文中寫道。

他們還表示,雖然BPDCN是一種相對罕見的疾病,但研究血液系統癌前細胞如何受紫外線影響而發生早期演變的模型,或許也適用於一些其他類型的白血病。

《自然》雜誌同日發布的一篇評論文章評價道:「作者的發現證明了組織特異性環境如何驅動癌前克隆的進化,形成一種可以影響局部(如皮膚),並擴散到其他(骨髓)部位的癌症。隨著體細胞鑲嵌普遍性的證據越來越多,有必要進一步研究遺傳突變、體細胞嵌合體、塑造細胞存活的因素之間的相互作用,以及正如格里芬等人所強調的那樣,器官特異性突變在克隆細胞譜系引起的疾病進化中的作用。」

參考資料:

1.https://www.nature.com/articles/s41586-023-06156-8

2.https://www.nature.com/articles/d41586-023-01815-2

3. 王瑩, 姚浩, 白海. 母細胞性漿細胞樣樹突狀細胞腫瘤發病機制,診斷和治療的研究進展[J]. 現代腫瘤醫學 2022年30卷4期, 709-713頁

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