撰文 | 十一月
責編 | 兮
子宮內膜腺體豐富，主要功能是分泌對正常月經和胚胎發育至關重要的激素和其他物質。子宮內膜癌是全球第六大最常見的女性癌症，每年確診人數超過38萬例【1】。在過去的幾十年裡，因子宮內膜癌造成的死亡率不斷攀升【2】，因此對於子宮內膜癌更需要及時預防、及早發現。
所有正常體細胞在不斷的分裂和維持過程中都可能會出現基因突變，但是目前對於正常人體中體細胞突變的速率、模式、原因和後果的了解有限。儘管已經有了關於人類癌症體細胞突變的全面描述【3-5】，但是在未形成癌症組織之前正常體細胞的基因組突變還未見詳細解析，而對於正常體細胞中基因突變的研究對於相關癌症的預防有著關鍵性的作用。
為了對正常人體中子宮內膜腺上皮組織中體細胞的突變譜式進行描述，2020年4月22日，美國威康桑格研究所（Wellcome Sanger Institute）Michael R. Stratton研究組在Nature雜誌上發文題為The mutational landscape of normal human endometrial epithelium文章，通過對正常女性子宮內膜腺體細胞進行全進組測序，並對子宮內膜腺體的基因突變負擔進行了評估，同時對驅動性基因突變出現的時間線進行了系統進化樹分析和預測，為子宮內膜癌的預防提供了新的見解。
子宮內膜是一種獨特的動態組織（圖1），其在女性生命過程中有多種不同的生理狀態，包括月經前期、月經周期、妊娠期和絕經後期【6,7】。在生殖年齡，子宮內膜會隨著雌激素和黃體酮水平的波動而經歷周期性的破壞、脫落、修復和重塑【6,7】。對正常組織的突變情況的描述會促進人們對於正常細胞和來源於正常細胞的癌症之間的中間腫瘤產生階段的演替過程的理解。
圖1 子宮內膜腺體示意圖以及雷射捕獲顯微切割後的樣品
子宮內膜癌是最常見的婦科腫瘤之一，最高發病率年齡為75-80歲。子宮內膜癌主要包括兩種分型：子宮內膜樣癌（Endometrioid carcinoma）以及漿液性和透明細胞癌（Serous and clear cell carcinomas）【8,9】。
前者較為常見，主要的危險因素是雌激素暴露，受到月經初潮、絕經年齡以及BMI（Body mass index）指數的影響【8,10】；而後者主要出現在老年女性之中，受到吸菸以及BMI指數的影響【8】。為了揭開正常子宮內膜上皮突變情況，作者們對單個腺體的全基因組進行了測序，探討了年齡以及分娩對於突變產生的影響，同時對驅動突變產生的時間進行了預估。
為了獲得適合的正常女性子宮內膜腺體樣品，作者們使用雷射捕獲顯微切割技術（Laser-capture microdissection）從28位年齡在19歲到81歲的女性中分離出292個組織學上正常的子宮內膜腺體（圖1）。在獲得合適的樣品之後，作者們根據已有的實驗方法對來自這些樣品中的DNA進行了全基因組測序【11】。
對體細胞突變進行分析後，作者們通過等位基因變體分數（Variant allele fractions, VAFs）對腺體中的細胞來源進行了分析，發現每個腺體主要是由一個細胞群組成，該細胞群是由一個上皮幹/祖細胞衍生而來的。而且通過對於腺體基因組中體細胞突變、刪除缺失、替換數量與年齡之間關係的分析，作者們發現在成年期，每個腺體每年大約要替換29個鹼基。
通過對癌症驅動基因突變的情況進行分析後，作者們發現57%的子宮內膜腺體中至少含有一個驅動突變（147/257）；16%的腺體中至少攜帶兩個驅動突變（42/257）；約2%的腺體中至少攜帶四個驅動突變（（5/257）），而且這些驅動突變發生的機率與年齡存在正相關性。進一步地，作者們希望通過構建單個子宮內膜腺體的系統發育樹，用以表徵正常細胞群體的擴展模式及其啟動時間。
作者們通過假設在生命中恆定的體細胞突變率來估計發生的時間，由此推斷出有一些驅動突變甚至發生在非常早期的時候，比如最早可以追溯到正常女性的童年期間。子宮內膜癌症樣品的全基因組測序結果5與該工作中的正常樣品相比，基因突變負擔高出了5倍之多。
總的來說，Michael R. Stratton研究組工作對年齡跨度極大的正常女性子宮內膜腺體組織的全基因組分析，對全面分析子宮內膜上皮中出現基因突變的全景觀進行了描述，同時發現了多種癌症驅動突變發生在女性童年時期，這一重要結論為子宮內膜癌的提早預防提供了重要的見解。
值得一提的是，在當期Nature中對該文章進行了解讀和討論，題為Not all driver mutations are equal，對該文章對使用正常女性子宮內膜組織進行全基因組測序並進行基因突變系統進化樹分析進行了高度評價，肯定了該工作中提到的正常女性成年期每年產生29個鹼基替換的結論以及分析得出的某些驅動突變可能產生於女性童年時期的論斷。
但同時，該評論文章中提高了兩個重要的隱憂：
其一，該工作中作者們使用的正常女性子宮內膜樣品大多數樣本來自接受不孕不育評估的人、器官捐贈者或死於非婦科原因的婦女。而子宮內膜癌的獨立危險因素就包括不孕和未生育兩種情況【12】。該評論文章認為納入那些有眾所周知的癌症前兆的婦女，如非典型子宮內膜增生，可能會在樣品全面化覆蓋這方面有所幫助。
其二，本工作中提到的驅動突變的比例與來自包括癌症基因組圖譜聯盟（The Cancer Genome Atlas）在內的數據略有不符。作者們發現正常子宮內膜腺中，這些已知的驅動因素的突變不到2%——這是一個令人驚訝的低頻率，因為人們會認為，所有癌細胞中的驅動因素將首先出現在正常組織中。
因此，進一步地全面進行全基因測序所使用的子宮內膜組織可能會完善這一結果。但總的來說，該工作瑕不掩瑜，更好地全面理解組織中的正常突變譜，將使人們更清楚地了解許多實體腫瘤的特定癌症驅動因素的可能引發的後果。
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