癌症治疗后正常组织中的细胞演变

以往高深度突变谱研究发现，组织学上正常的组织可能携带大量驱动性改变，且在多种无癌组织中，年龄与突变克隆的大小和数量呈正相关，如皮肤、膀胱、结肠等。但这些研究多关注健康衰老和自然突变暴露（如紫外线）的影响。近期研究发现癌症治疗可作为诱变源，增加肿瘤中的乘客突变和驱动突变，这引发了关于治疗对正常组织影响的重要问题。本研究利用接受不同癌症治疗患者的正常组织和血液样本，结合高灵敏度的双工测序技术，探索正常组织中的体细胞进化及治疗的影响。

研究纳入PEACE研究中22名转移性癌症患者的156份无癌正常组织活检样本（涵盖16种组织）、22份血液样本和5份转移性肿瘤样本，患者中位年龄65岁，接受过化疗、免疫治疗、靶向治疗等多种治疗。研究设计了82.5kb的双工测序 panel，覆盖30个已知癌症基因及高突变基因组区域，以实现对体细胞变异的高灵敏度和特异性检测，测序覆盖率中位数达30,504×。

结果显示，共鉴定出166,732个体细胞单碱基替换（SBS）、16,108个插入缺失突变（indels）和2,399个双碱基替换（DBS），大多数突变的变异等位基因频率（VAF）较低（中位数0.0000323），表明存在于少数细胞中。组织类型、患者个体和年龄对每细胞每兆碱基的突变数有显著影响，肝脏突变负荷最高（1.83/ Mb/细胞），脑和垂体最低（分别为0.58和0.50/ Mb/细胞）。

通过突变特征分析，共识别出16种SBS突变特征，其中6种与已知COSMIC特征相关（如吸烟相关的SBS4、年龄相关的SBS5和SBS40、治疗相关的SBS31等），10种为新特征；还发现7种indel和6种DBS特征。最普遍的是SBS5，平均占每个样本突变的40%，且与患者年龄显著相关，不同组织的年突变获取率不同（肺约43个/细胞/年，血液24个，脑21个）。吸烟相关的SBS4在肺、肝和心脏组织中与吸烟量（包年）相关，肺组织每包年约积累20个突变；酒精暴露与肝脏中SBS-B突变相关。

癌症治疗留下了独特的突变足迹：铂类化疗与SBS31和SBS35突变特征相关，血液中铂诱导突变率最高（89个/细胞/周期），脑和肾上腺最低（<27个）；替莫唑胺治疗与SBS-F特征相关，脾、垂体和心脏组织突变负荷最高；放疗与indel特征ID-E相关；免疫治疗虽不增加突变，但与PPM1D和TP53驱动突变相关。

外源因素（如吸烟、饮酒、治疗）对不同组织突变的贡献差异显著：肺组织中40包年吸烟与20年衰老的突变数相当，血液中6周期铂化疗相当于27年衰老；肝脏中外源因素导致的突变占33%-53%，脑组织不足25%。

正常组织中存在组织特异性选择：肺（TP53、PTEN等）、肝（NFE2L2）、脾（BRAF、NOTCH2）等存在正选择，脑和心脏选择有限。接受系统性抗癌治疗的正常组织中，超25%的驱动突变（如TP53）可归因于治疗。例如，铂治疗后血液中出现TP53、PPM1D等突变克隆的扩张，免疫治疗会选择带有PPM1D和TP53突变的克隆。

本研究揭示了正常组织中丰富的突变过程和驱动突变，表明包括癌症治疗在内的终生暴露对体细胞进化有深远影响，为理解癌症风险和治疗长期影响提供了新视角。