原發(fā)性肝癌，簡稱肝癌，每年造成全球約70萬病人死亡且過半死亡病例來自中國，其致死率在所有癌種中高居第四。肝內膽管癌（Intrahepatic cholangiocarcinoma，ICC）是肝癌的第二大亞型，發(fā)病約占到15％，其侵略性較強，預后較差。目前，手術切除仍是肝內膽管癌的主要治療手段，但是其術后極易復發(fā)。雖然以IDH突變抑制劑為主的靶向治療給肝內膽管癌患者帶來希望，但是其適用病人非常有限。本團隊的前期工作表明腫瘤異質性是肝癌耐藥、復發(fā)和預后差的重要原因之一（Gastroenterology, 2016; Cancer Cell, 2019），然而我們對肝內膽管癌腫瘤異質性的認知仍非常缺乏。

2021年7月12日北京大學生物醫(yī)學前沿創(chuàng)新中心（BIOPIC）、北京未來基因診斷高精尖創(chuàng)新中心（ICG）、生命科學學院白凡研究員和北京大學人民醫(yī)院肝膽外科朱繼業(yè)教授團隊和北京大學第一醫(yī)院腫瘤轉化中心薛瑞棟副研究員合作在Advanced Science雜志以長文形式在線發(fā)表了題為“IDH mutation subgroup status associates with intratumor heterogeneity and the tumor microenvironment in intrahepatic cholangiocarcinoma”的研究成果。該研究首次從多組學層面全面描繪了肝內膽管癌的腫瘤異質性，揭示其不同組學層面異質性的緊密聯(lián)系，首次證實其異質性在多個組學層面均顯著高于肝細胞癌，該研究還首次揭示IDH突變亞型的高異質性和“冷腫瘤”微環(huán)境特征。該研究成果對優(yōu)化肝內膽管癌的臨床診斷、預后和治療提供了重要的信息。

在此研究中，研究人員對肝內膽管癌進行多點取樣研究，該研究通過全外顯子測序、Bulk轉錄測序和單細胞轉錄組測序的方法，完成了14例肝內膽管癌患者的73個組織的全外顯子測序、56個組織的轉錄組測序和4例患者的單細胞轉錄組測序。經過全外顯子測序和轉錄組測序，研究人員分析了肝內膽管癌高頻突變事件，繪制了基因突變和轉錄圖譜，全面描繪了肝內膽管癌在基因組、轉錄組和微環(huán)境層面的異質性。通過與已發(fā)表的肝癌數(shù)據(jù)綜合比較，研究人員發(fā)現(xiàn)，肝內膽管癌有著強烈的腫瘤異質性且顯著高于肝細胞癌（圖1）。

圖1：肝內膽管癌研究策略

為了進一步探索ICC異質性與臨床特征的相關性，研究人員根據(jù)異質性打分將患者分為高異質性組和低異質性組。有趣的是，具有IDH1突變（均為IDH1^R132熱點突變）的患者都屬于高異質性組。同時研究人員還發(fā)現(xiàn)高異質性組患者具有相似的分子圖譜。此前，在TCGA關于肝癌的兩項研究中均報告了一個獨特的分子亞群“IDH突變亞群”，該亞群由IDH突變患者和IDH突變相似患者(IDH-like) 組成。值得注意的是，IDH-like患者雖沒有IDH突變，但是表現(xiàn)出與IDH突變患者相似的分子特征。參考該研究，研究人員對本研究中的ICC患者進行了分子分型，并將所有組織樣本分為IDH突變亞組（21 個樣本，6 例患者）和非IDH突變亞組（33 個樣本，8 例患者）。非常有趣的是，研究人員發(fā)現(xiàn)IDH突變亞組與高異質性組病人高度重合，該結果說明IDH 突變亞組分子特征與高異質性組密切相關。

另一方面，通過多組學數(shù)據(jù)綜合分析，研究人員發(fā)現(xiàn)，IDH突變亞組和非IDH 突變亞組的免疫微環(huán)境也存在較大的差異，與非IDH突變亞組相比，IDH突變亞組具有更少的CD⁸⁺ T 細胞浸潤和更弱的CD⁸⁺ T 細胞殺傷能力，呈現(xiàn)出“冷腫瘤”的微環(huán)境特征（圖2）。綜合起來，本研究通過組織水平的多組學測序揭示了IDH突變亞組在腫瘤細胞和微環(huán)境層面的兩個特征。

圖2：IDH突變亞組具備高異質性和“冷腫瘤”特征

最后，研究人員通過四個病例配套的單細胞轉錄組測序進行深入探究，成功從單細胞水平證實了IDH 突變亞組的兩個重要特征，高腫瘤異質性和冷腫瘤微環(huán)境。研究人員還通過雙色免疫熒光對這些病例的CD⁸⁺ T 細胞浸潤和殺傷能力進行了驗證。

本研究關于IDH突變亞組兩個特征的發(fā)現(xiàn)具有重要的臨床意義。特別是，來自IDH突變亞組的IDH野生型患者，即IDH-like患者，也可能受益于針對IDH突變的靶向治療。然而，傳統(tǒng)基于IDH突變狀態(tài)的治療選擇可能會忽略這部分IDH-like患者。因此，我們基于IDH突變亞組的分型能對IDH野生型病例進行更加精準的細分，有望擴大目前IDH突變抑制劑的受眾面，使該靶向治療能造福更多的肝內膽管癌患者。

綜上所述，該研究系統(tǒng)闡明了肝內膽管癌在基因組、轉錄組和微環(huán)境層面的高異質性，首次表明IDH突變亞組具備較高的腫瘤異質性和較冷的腫瘤微環(huán)境特征，提示了在肝內膽管癌臨床實踐中評估IDH 突變亞組的重要性，為優(yōu)化其診斷、預后和治療提供了重要的新思路。

北京大學生物醫(yī)學前沿創(chuàng)新中心（BIOPIC）、北京未來基因診斷高精尖創(chuàng)新中心（ICG）、生命科學學院白凡研究員，北京大學人民醫(yī)院肝膽外科朱繼業(yè)教授和北京大學第一醫(yī)院腫瘤轉化中心薛瑞棟副研究員為共同通訊作者。北京大學人民醫(yī)院肝膽外科向驍博士、北京大學生物醫(yī)學前沿創(chuàng)新中心（BIOPIC）劉子揚博士研究生和張沖博士、北京大學人民醫(yī)院肝膽外科李照副教授為論文第一作者。本研究也得到了北京大學張寧教授的支持和指導。

信息來源：北京大學