今天跟大家分享的是十月份发表在NatureCommunications杂志上的一篇文章，
Clinically relevant molecular subtypes and genomic alteration-independent differentiation in gynecologic carcinosarcoma
妇科癌肉瘤的临床相关分子亚型和基因组独立变异分化
子宫或卵巢癌肉瘤(CS)是由癌和肉瘤成分组成的有侵袭性和双相性的肿瘤。研究对109个CS样本进行了测序，针对596个基因确定了四种与在子宫内膜癌中相似的分子亚型：POLE突变，微卫星不稳定性，拷贝数高和拷贝数低的亚型。这些分子亚型与DNA缺陷修复，潜在的治疗策略以及多种临床病理特征相关。多区域比较测序显示了基因组独立改变的CS细胞分化。转录组和DNA甲基化组分析证实上皮间质转化是肉瘤分化的机制。因此，当前的研究为CS提供了治疗可能性，并为了解其发展的分子组织发生机制提供了线索。
结果
1、CS样品中的四种基因组亚型的识别
对109个子宫和卵巢CS样本使用了基于基因组畸变分析的分子亚型分析方法，然后使用决策树将样本分为四个分子亚型：POLE突变（POLE），微卫星不稳定性（MSI），高拷贝数（CNH）和低拷贝数（CNL）亚型。在POLE和MSI分配后，使用DNA拷贝数数据进行了无监督的层次聚类分析。样本显示出高度异常拷贝数变化的被分类为CNH亚型，其余的肿瘤被分配为CNL亚型（图1）。CNH亚型与高肿瘤倍性紧密相关，基因组畸变亚型与肿瘤纯度无关（图1a）。根据临床参数进行的统计分析显示，POLE，MSI，CNH和CNL亚型与患者预后在无进展生存期和总生存期方面具有显著相关性（图1b）。对FIGO分期，肿瘤大小和原发肿瘤解剖部位进行多因素Cox回归分析证实，这些基因组畸变亚型均是独立的，表明四种基因组亚型具有各自的独特生物学特性。为了确定这种分子亚型方法在独立队列中的可重复性，对57个TCGA子宫CS样本衍生数据应用相同方案，分析重现了这四个亚型。但是每个亚型中的比例与队列中的比例显著不同。
图1.基因组畸变图谱鉴定了与各种临床病理特征相关的四种分子亚型
2、CS亚型的基因组不稳定性和DNA修复缺陷
选择与遗传性乳腺癌，子宫内膜癌和卵巢癌相关的错配修复（MMR）和同源重组（HR）通路的基因集，评估肿瘤是否在其中保留了种系和/或体细胞突变或CpG位点超甲基化选定的基因（图2）。所有POLE亚型肿瘤均表现出POLE核酸外切酶结构域的体细胞突变，MSI亚型的大多数病例和CNH肿瘤的大约三分之一分别表现出MMR和HR通路缺陷。在CNH亚型中，64种CNH肿瘤中有17种表现出这种非HRD型染色体不稳定。就总生存率而言，具有非HRD染色体不稳定的CNH亚型的预后要比具有HRD的CNH肿瘤差（图2b）。这些发现证明了背景基因型或表观基因型与引起CNH表型的相关性。
图2.癌肉瘤（CS）基因组畸变亚型中DNA修复基因的生殖细胞和体细胞失活
3、CS中的驱动基因突变
使用IntOGen软件（Oncodrive-fm和OncodriveCLUST）对体细胞SNV / indels和GISTIC进行统计分析，确定了40个基因和10个拷贝数片段作为CS驱动事件（图3）。七个驱动基因（TP53，PTEN，ARID1A，PIK3R1，PPP2R1A，MSH2和KRAS）包括在TCGA UCEC数据集中的高度显著突变的基因中，重叠的程度与以前CS基因组研究相似。通过GISTIC对SNP6数据的分析，拷贝数扩增对于MECOM，MYC和CCNE1极为重要，通过单变量Cox回归分析确定，在40个SNV / indel驱动基因中，分别有9个和22个基因与总体生存率和无进展生存率与更好的预后显著相关。进一步对每种亚型的预后相关性分析，确定ARID1A是与CNH亚型不良预后相关的唯一基因。根据子宫内膜样物质（PTEN和ARID1A）和浆液性（TP53和PPP2R1A）主要驱动基因的突变状态，子宫内膜癌分为子宫内膜样和浆液样基因型（或突变亚型）。大部分TCGA子宫内膜样癌表现出子宫内膜样突变，而CSGA样本中同时存在TCGA和目前的子宫内膜样癌人群中有一定比例的浆液样亚型。相反，浆液样基因型与TCGA子宫癌的浆液组织学以及TCGA和JFCR人群的CS样本相吻合。
图3.癌肉瘤（CS）亚型中的体细胞驱动基因
4、基因组畸变亚型的分子特征
使用TCGA子宫内膜癌（TCGA UCEC）数据集来生成表达和DNA甲基化标记，将训练TCGA UCEC数据细分为两个子类：CNH子类型和其他子类型。与其他亚型相比，使用GISTIC进行拷贝数分析得出的明显畸变的片段数量也显示出CNH亚型的独特性质。基于驱动基因突变的基因型以及浆液样和子宫内膜样基因型与CNH和TCGA UCEC数据的其他亚型相吻合（图4）。对当前队列的基因组畸变亚型应用相同的特征时，在组学数据中发现了同样独特的模式，在基因组畸变亚型中也检测到了相同的特征。TCGA UCS数据集内的子类型比例有所不同（图4）。与TCGA UCEC或TCGA UCS相比，JFCR卵巢CSs（JFCR OCS）的转录组模式与TCGA高级别浆液性卵巢癌（TCGA OV）的转录组模式更相似（图4）。
图4.转录组，DNA甲基化组和来源于子宫癌和卵巢癌的拷贝数数据中的基因组畸变亚型
5、癌和肉瘤成分的演变
根据SNV和indel的相似性构建了系统树进行评估，这些树与使用癌细胞分数（CCF）获取驱动突变的时间（由突变等位基因频率计算得出）如图5。比较了四种基因组畸变亚型中14种原发肿瘤的癌和肉瘤成分的变化，基于使用外显子组测序鉴定的SNV / indels以及基于使用靶标组或外显子组测序鉴定的CNV的树结果。CNL和CNH亚型肿瘤的系统树具有较高的主干比例，癌和肉瘤成分共享596个基因的大部分SNV / indels（图5）。在超突变体（POLE和MSI）亚型中，这些分支上还有其他驱动事件。这些结果表明POLE和MSI肿瘤的分支上的驱动事件的生物学意义较小。在596基因组或外显子组数据的肿瘤中，没有发现SNV / indel或CNV的复发性基因突变在肿瘤和肉瘤成分之间有差异。因此，克隆结构分析证实了先前的发现，癌症和肉瘤成分在很大程度上共享关键的驱动突变，并支持CS组织发生的组合或转化理论。
图5.基于596基因组的SNV / indels推断癌和肉瘤成分的克隆进化
6、肿瘤多个区域的遗传相似性
相邻癌和肉瘤成分突变模式的广泛相似性（图5）可能是由于样本接近或由于有限数量的基因组测序导致的分辨率不足所致。对从多个区域收集的癌细胞进行了外显子组测序分析（图6）。在POLE亚型肿瘤（EN676）中，仅癌变的T1和占主导地位的T2分支都与仅肉瘤的T4分支相距很远，这表明肿瘤中这两个成分可能的早期分支。在CNL亚型（EN558肿瘤）中，与肉瘤相似的T8 / T2 / T4 / T3的突变距离中，癌显性T1比仅癌变T5 / T7更近，这意味着癌性成分平行发展。在这里，基因组距离与癌或肉瘤的分化无关，只反映了组织内采样位置之间的物理距离（图6）。在3个病例（EN676，GY030和EN558）的多区域测序数据中，未在癌和肉瘤占优势区域之间差异检测到SNV / indel或CNV的复发性基因突变。这些观察结果再次支持癌和肉瘤成分在肿瘤发生中共享驱动事件的观点。因此，多区域外显子组测序分析揭示了肿瘤中CS细胞的基因组独立改变。
图6.用SNV和来自多个区域外显子组序列的子宫CS样本的indel进行的系统发育树分析
CS的上皮-间质转化
多项研究提出，EMT是将癌细胞转化为CS肿瘤内肉瘤细胞的潜在机制，使用RNA序列数据从每个CS样本的81个基因计算了EMT得分。EMT评分与原发性块状肿瘤中癌或肉瘤成分的含量高度一致（图7a）。当癌和肉瘤成分分开时，发现EMT得分有显著差异（图7b）。但是，TS3和TS5的转录组亚型以及ES4表观遗传亚型的EMT得分明显高于其他亚型。用DNA甲基化微阵列数据对EMT评分进行相关分析，发现与miR-141 / 200c和miR-200a / 200b / 429的CpG探针有很强的正相关性，表明它们在抑制EMT中起着关键作用。这一发现支持了miR-141 / 200a / 200b / 200c / 429在CS肿瘤中癌细胞向肉瘤细胞转化中的潜在作用。
图7.癌肉瘤（CS）肿瘤的转录组和DNA甲基化组中的上皮-间质转化（EMT）
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