揭開膀胱鱗癌神秘面紗！仁濟(jì)醫(yī)院楊國良、上海交大蘇現(xiàn)斌等合作揭示膀胱鱗癌病因及細(xì)胞起源

膀胱鱗狀細(xì)胞癌（SCC）是一類重要的膀胱癌類型，目前缺少全面分子圖景，相關(guān)致病原因尚不清楚。近日，上海交通大學(xué)醫(yī)學(xué)院附屬仁濟(jì)醫(yī)院泌尿科楊國良及上海交通大學(xué)系統(tǒng)生物醫(yī)學(xué)研究院蘇現(xiàn)斌等合作在病理學(xué)期刊《Journal of Pathology》發(fā)表題為“Cellular origins and etiological factors for squamous cell carcinoma and related cancer types of the bladder”的論文，對膀胱鱗癌及其他幾類相關(guān)膀胱腫瘤類型的細(xì)胞起源及突變病因進(jìn)行探索。通過多組學(xué)分析描繪了膀胱鱗癌的基因突變和基因表達(dá)特征，據(jù)此提出其細(xì)胞起源和致癌因素的新見解，為未來開發(fā)精準(zhǔn)預(yù)防和治療方案奠定了基礎(chǔ)。

研究背景

膀胱癌是全球常見的惡性腫瘤，每年有超過50萬例新發(fā)病例和20萬例死亡。其中膀胱鱗狀細(xì)胞癌（SCC）是一種罕見類型，占膀胱惡性腫瘤的2%~5%。患者確診時往往已是晚期，對傳統(tǒng)化療和放療反應(yīng)不佳，即便接受根治性膀胱切除術(shù)，長期生存率依然不理想。長期以來，由于膀胱鱗癌的罕見性，其詳細(xì)的分子特征、與其他相關(guān)腫瘤類型（如尿路上皮癌（UC）、UC伴鱗樣分化、膀胱腺癌等）的關(guān)系，以及背后潛在的致癌因素和細(xì)胞起源，均缺乏系統(tǒng)深入的研究，成為制約有效診療策略開發(fā)的瓶頸。

研究發(fā)現(xiàn)

仁濟(jì)醫(yī)院團(tuán)隊收集了29例中國膀胱癌患者的樣本（其中包括膀胱鱗癌15例，尿路上皮癌7例，UC伴鱗樣分化7例），并進(jìn)行了整合多組學(xué)研究（圖1）。該研究系統(tǒng)展示了膀胱鱗癌及相關(guān)類型的全局突變和轉(zhuǎn)錄組學(xué)景觀，并提出結(jié)合突變特征及基因表達(dá)譜探索各類型膀胱癌的細(xì)胞起源及病因，為未來的預(yù)防與治療提供基礎(chǔ)。

圖1. 研究方案。研究共包括29例膀胱癌患者，其中膀胱鱗癌（Pure SCC）15例，尿路上皮癌（Pure UC）7例，尿路上皮癌伴鱗樣分化（UC with squamous differentiation）7例。

具體而言，全外顯子測序揭示了膀胱鱗癌及相關(guān)腫瘤類型的基因突變特征（圖2）。膀胱鱗癌、尿路上皮癌、UC伴鱗樣分化這3類腫瘤的驅(qū)動基因突變情況差異不大，高頻突變基因包括TP53、KDM6A、KMT2C、KMT2D、ARID1A等。在突變指紋方面，約三分之一的樣本中存在與APOBEC活性相關(guān)的C>G及C>T堿基改變（COSMIC Signature 2/13）；此外還有與化學(xué)致癌物暴露相關(guān)的T>A堿基改變（COSMIC Signature 22），以及普遍存在的T>C/C>T堿基改變特征。此前該團(tuán)隊在膀胱腺癌中也檢測到普遍存在的T>A突變指紋及低頻APOBEC相關(guān)突變指紋（Yang et al., Journal of Pathology, 2024, 262(3):334-346），這提示不同膀胱癌類型的主要突變病因相似，但貢獻(xiàn)比例有差異。

圖2. 膀胱鱗癌及其他相關(guān)類型的突變特征。（A）幾類膀胱癌中的高頻突變基因。（B）膀胱癌中的幾種代表性突變指紋。

該研究通過RNA測序比較膀胱鱗癌及相關(guān)類型的基因表達(dá)特征（圖3）。其中膀胱鱗癌和UC伴鱗樣分化展現(xiàn)出高度相似性，均高表達(dá)基底/鱗狀標(biāo)志物（如KRT5, KRT6A, KRT14, DSC3, PI3, TP63等）。這與尿路上皮癌樣本形成鮮明對比，后者主要表達(dá)管腔型標(biāo)志物（如KRT20, FOXA1, GATA3等）。

圖3. 膀胱鱗癌及其他相關(guān)類型的基因表達(dá)特征。（A）膀胱癌基因表達(dá)特征的研究策略。（B）幾類膀胱癌與TCGA膀胱癌（BLCA）各分子亞型的表達(dá)譜相似性分析。（C）幾類膀胱癌中代表性標(biāo)志物的表達(dá)情況。

通過單細(xì)胞測序，該研究進(jìn)一步基于表達(dá)譜特征鑒定到膀胱鱗癌的腫瘤單細(xì)胞，并將其與團(tuán)隊此前獲得的尿路上皮癌（Lai et al., International Journal of Cancer. 2021, 149(12):2099-2115）及膀胱腺癌（Yang et al., Journal of Pathology, 2024, 262(3):334-346）的腫瘤單細(xì)胞進(jìn)行比較（圖4）。單細(xì)胞水平的基因表達(dá)譜進(jìn)一步確認(rèn)膀胱鱗癌的腫瘤單細(xì)胞高表達(dá)基底/鱗狀標(biāo)志物，而尿路上皮癌及膀胱腺癌的管腔型標(biāo)志物表達(dá)水平較高。有趣的是，一例病理診斷為UC伴鱗樣分化樣本（UC-4）的單細(xì)胞表達(dá)譜特征，同時呈現(xiàn)了基底/鱗狀標(biāo)志物以及管腔型標(biāo)志物的表達(dá)。考慮到大量單細(xì)胞同時出現(xiàn)這樣的表達(dá)特征，提示UC伴鱗樣分化應(yīng)該為單細(xì)胞起源而非不同類型腫瘤組織的簡單空間混合。

圖4. 膀胱鱗癌及其他相關(guān)類型的單細(xì)胞表達(dá)譜特征。（A）tSNE圖顯示膀胱鱗癌、膀胱腺癌、尿路上皮癌的腫瘤單細(xì)胞分布情況。（B）幾類膀胱癌的單細(xì)胞表達(dá)譜相似性分析。（C）幾類膀胱癌單細(xì)胞的擬時序軌跡變化分析，其中UC-4樣本的病理診斷為尿路上皮癌伴鱗樣分化。（D）幾類膀胱癌的腫瘤單細(xì)胞中代表性標(biāo)志物的表達(dá)情況。

研究結(jié)論

仁濟(jì)醫(yī)院團(tuán)隊這一研究提供了膀胱鱗癌及相關(guān)腫瘤類型的多組學(xué)景觀，單中心來源的多類型腫瘤樣本資源有利于可靠比較膀胱癌各類型之間的分子特征（圖5）。該研究提出的結(jié)合突變指紋與表達(dá)譜特征探究膀胱癌病因和細(xì)胞起源的見解，對未來預(yù)防及治療開發(fā)具有重要意義，有望為膀胱癌患者帶來新的曙光。

圖5. 主要研究發(fā)現(xiàn)。綜合分析基因表達(dá)譜和突變特征可探索幾類膀胱癌的細(xì)胞起源和潛在病因。

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