利用超深度测序在血液和尿液样本中无创检测马兜铃酸诱变暴露
Non-invasive detection of mutagenic exposure to aristolochic acid using ultra-deep sequencing of blood and urine samples
在12例尿路尿路上皮癌患者队列中,研究者用 duplex sequencing 在血液和尿液中检出马兜铃酸(AA)暴露的 SBS22a 突变印记,而该信号在 AA 阴性肿瘤患者中缺失。单细胞全基因组测序将 SBS22a 定位到适应性淋巴细胞,提示其可作为系统性突变历史储库,为非侵入式致癌物暴露监测和风险分层提供概念验证框架。
马兜铃酸(AA)是一类存在于某些中草药中的强效肾毒物和致癌物,早在2000年《新英格兰医学杂志》即报告服用含马兜铃酸的中草药可引发尿路癌 [5]。此后系列研究揭示,AA经代谢活化后与DNA形成特有的加合物 [1],并在肿瘤基因组中留下以A:T→T:A颠换为主、伴有特定序列基序的独特突变指纹 [2][3]。基于此指纹,研究者在151例台湾上尿路尿路上皮癌患者中开展了分子流行病学调查,证实AA暴露是该地区上尿路癌高发的重要病因 [4]。然而,以往对AA暴露的检测长期依赖对已形成克隆性肿瘤的回顾性测序——只有在肿瘤长成之后才能识别这种突变印记,这使得暴露人群在癌变之前的风险分层缺乏可操作的手段。
针对这一瓶颈,这项研究对12例尿路上皮癌患者同时采集了配对的肿瘤与正常组织、外周血、尿沉渣以及分选的免疫细胞组分,不再执着于寻找肿瘤来源的克隆性突变,而是利用双链测序(duplex sequencing, DS)技术去捕捉与AA暴露相关的非克隆性突变。结果显示,在携带AA阳性肿瘤的患者外周血和尿液中均能恢复出经典的AA突变签名SBS22a,而在AA阴性肿瘤患者中则检测不到该信号。进一步的单细胞全基因组测序以及对分选免疫细胞的DS分析表明,SBS22a信号定位于适应性淋巴细胞群,提示这些长寿的免疫细胞可作为机体系统性突变史的记录者。该研究由此提出了一种在肿瘤形成之前即可识别AA致突变暴露的非侵入式检测框架,并展望其在人群层面致癌物暴露监测与风险分层中的应用。
相对既往基于肿瘤组织的回顾性鉴定而言,这项工作把AA暴露的识别从"已成瘤"推向"未成瘤",为在普通人群中发现高风险个体提供了新的思路。已有同行评审工作也报告了类似方向,例如在尿液中检出AA突变以辅助上尿路尿路癌的临床评估 [6]。
不过,这仍是一项样本量仅12例的概念验证研究,且仅限于已确诊的尿路上皮癌患者;该方法在更大规模、无症状暴露人群中的灵敏度、特异性以及成本效益如何,仍有待进一步评估。SBS22a以外的其他致癌物暴露能否用类似策略捕获、能否真正转化为临床或公共卫生层面的常规筛查工具,是未来需要回答的关键问题。
- 1.DNA Adducts Formed by Aristolochic Acid Are Unique Biomarkers of Exposure and Explain the Initiation Phase of Upper Urothelial Cancer · Int J Mol Sci 2017
- 2.Genome-wide mutational signatures of aristolochic acid and its application as a screening tool · Sci Transl Med 2013
- 3.Mutational signature of aristolochic acid exposure as revealed by whole-exome sequencing · Sci Transl Med 2013
- 4.Aristolochic acid-associated urothelial cancer in Taiwan · Proc Natl Acad Sci U S A 2012
- 5.Urothelial carcinoma associated with the use of a Chinese herb (Aristolochia fangchi) · N Engl J Med 2000
- 6.Toward clinical understanding of aristolochic acid upper-tract · pmc.ncbi.nlm.nih.gov 2026
来源:medRxiv Oncology · medrxiv.org