JCI 鄭亮團隊發(fā)現(xiàn)遺傳性平滑肌瘤病和腎細胞癌綜合征新型診斷和代謝機制

2023-06-14

遺傳性平滑肌瘤和腎細胞癌（HLRCC associated RCC）是常染色體顯性遺傳腎癌，由延胡索酸酶基因FH的胚系或體系突變、缺失以及甲基化失活導致。與其他常見的腎細胞腫瘤相比，HLRCC associated RCC具有Ⅱ型乳頭狀腎癌特點，也會偶發(fā)集合管癌和透明細胞癌等。該型腫瘤常表現(xiàn)為單側或單病灶，呈囊性，或囊性實性混合生長，且侵襲性遠強于其他腎細胞癌，在腎原發(fā)病灶較小且局限時（1.5厘米），也可能出現(xiàn)淋巴結轉移或遠處轉移，轉移部位常見于肺，預后極差。由于FH-缺陷患者隊列研究的不足，迄今缺乏有效藥物和標準治療方案。臨床診斷主要通過基因測序或組織病理學或醫(yī)學影像分析進行術前診斷，但疾病的復雜性和多樣性使得早期診斷較為困難，因此對于該疾病的診斷新方法亟待探索。

2023年4月13日，上海交通大學醫(yī)學院附屬兒童醫(yī)學中心鄭亮團隊和仁濟醫(yī)院張進，徐云則團隊合作，在Journal of Clinical Investigation（影響因子IF=19.477）在線發(fā)表題為Circulating succinate-modifying metabolites accurately classify and reflect the status of fumarate hydratase-deficient renal cell carcinoma的研究論文。

研究團隊在多年研究基礎上，組建了全國范圍的多中心延胡索酸酶基因突變攜帶者隊列，闡明了基因延胡索酸酶失活突變在腫瘤與攜帶者中的代謝異常機制。揭示血液小分子suc-cys和suc-ado可以準確診斷延胡索酸酶的胚系或體系突變，其AUCROC=0.97，為臨床上遺傳性平滑肌瘤和腎細胞癌的診斷提供了新的視角。

△HLRCC-associated患者I/II期和III/IV期的Kaplan-Meier總生存期分析（點擊查看大圖）

研究隊列由來自 16 個中心的 252 名參與者組成：其中FH 缺陷 (FH-MT) RCC 患者77例，臨床分型為I、II、III 和 IV 期；77例FH-MT患者中70例攜帶種系突變，7例為散發(fā)性突變，涉及錯義、無義、移碼和大規(guī)模缺失。在所有 FH-MT 患者中，47 名有家族史。FH-野生型 (FH-WT) RCC (n=88) 患者是新招募的，包括各種亞型的患者。以及新招募的無腫瘤 (NC) 個體的正常對照和 9 歲和性別匹配。我們首先對 77 名 FH-MT RCC 患者進行了 Kaplan-Meier 生存分析，顯示 I/II 期患者的平均生存期明顯長于 III/IV 期患者（P = 0.007），表明早期診斷具有明顯的生存獲益。

△HLRCC-associate病人血漿的組學分析

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本研究共使用了 n = 268 份血漿樣本。來自 10 名 FH-MT RCC 患者、10 名 FH-WT RCC 患者和 10 名 NC 個體的樣本 (n = 30) 被選為發(fā)現(xiàn)集。單獨的驗證集 (n = 238) 包含 67 個 FH-MT 樣本、78 個 FH-WT 樣本和 77 個 NC 樣本。主成分分析結果表明，腫瘤中 FH 遺傳狀態(tài)和疾病階段的血漿代謝物的潛在聚類，來自 ROCAUC 分析的前 20 種代謝物使 FH-MT 樣品與其他兩組的樣品清晰分離。涉及氨基酸代謝、脂類代謝、TCA循環(huán)及核苷酸代謝途徑。其中 suc-cys、suc-ado、琥珀半胱氨酸-甘氨酸 (suc-cys-gly) 和肌酸核苷水平具有很強的相關性，并且似乎是腫瘤負荷的最佳預測因子，被確定為監(jiān)測 FH 變異患者和腫瘤負擔潛在生物標志物。

△FH突變型和野生型PDX小鼠模型血漿生物標志物的關聯(lián)（點擊查看大圖）

進一步采用移植患者來源的腫瘤異種移植物 (PDX)，以監(jiān)測真正的人類腫瘤對血漿代謝物的影響，F(xiàn)H 突變型小鼠腫瘤的生長速度與野生型相當。在FH 缺陷型 PDX 的小鼠血漿中，檢測到suc-ado、suc-cys 和 suc-cys-gly，并隨時間推移，隨著腫瘤生長成比例地增加。這些結果表明，suc-cys和suc-ado具有出色的反映腫瘤狀態(tài)的敏感性。更重要的是，皮下腫瘤手術切除后一天血漿代謝物降至基礎水平。

△HLRCC-associated患者的臨床診斷效能

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為了驗證發(fā)現(xiàn)集和小鼠臨床前模型的結果，我們采用獨立驗證集進行了驗證，其中包含來自 67例 FH突變型患者、FH野生型患者和 67個健康受試者的 238 個血漿樣本。通過同位素標記的內(nèi)標對 suc-ado 和 suc-cys 的血漿濃度進行了定量分析。結果表明，兩種代謝物在 FH突變型病人血漿中均顯著升高。 Suc-cys和suc-ado 可以顯著區(qū)分健康受試者與FH突變型患者，ROCAUC = 0.983，suc-ado 的 ROCAUC = 0.930。以及突變型及野生型FH RCC（suc-cys: ROCAUC = 0.980; suc-ado: ROCAUC = 0.923）。提示所選擇的Suc-cys和suc-ado，可作為常規(guī)篩選 FH 突變攜帶者，以及 RCC 患者分型的生物標志物。

△HLRCC-associated診斷與代謝機制示意圖

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進一步的機制研究顯示，在小鼠模型中，腫瘤微環(huán)境中腎臟組織的蛋白級聯(lián)和協(xié)同作用導致腫瘤來源的多肽轉化為小分子suc-cys和suc-ado。

本文總結

目前對于高轉移性腎癌，除了在早期階段的腫瘤切除外，尚無有效的治療方法。作者篩選的suc-cys和suc-ado，可靠地反映了基因突變狀態(tài)和腫瘤負荷，在早期診斷，轉移復發(fā)和預后的效果都較好，填補了腎癌腫瘤代謝標志物的空白。研究團隊的成果對于尋找適合快速診斷、篩查和監(jiān)測的無創(chuàng)血漿生物標志物的探索，為出生基因缺陷型健康篩查和復發(fā)難治型腎癌的精準治療帶來新希望。