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JCI 鄭亮團(tuán)隊(duì)發(fā)現(xiàn)遺傳性平滑肌瘤病和腎細(xì)胞癌綜合征新型診斷和代謝機(jī)制
遺傳性平滑肌瘤和腎細(xì)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(dǎo)致。與其他常見的腎細(xì)胞腫瘤相比，HLRCC associated RCC具有Ⅱ型乳頭狀腎癌特點(diǎn)，也會(huì)偶發(fā)集合管癌和透明細(xì)胞癌等。該型腫瘤常表現(xiàn)為單側(cè)或單病灶，呈囊性，或囊性實(shí)性混合生長(zhǎng)，且侵襲性遠(yuǎn)強(qiáng)于其他腎細(xì)胞癌，在腎原發(fā)病灶較小且局限時(shí)（1.5厘米），也可能出現(xiàn)淋巴結(jié)轉(zhuǎn)移或遠(yuǎn)處轉(zhuǎn)移，轉(zhuǎn)移部位常見于肺，預(yù)后極差。由于FH-缺陷患者隊(duì)列研究的不足，迄今缺乏有效藥物和標(biāo)準(zhǔn)治療方案。臨床診斷主要通過基因測(cè)序或組織病理學(xué)或醫(yī)學(xué)影像分析進(jìn)行術(shù)前診斷，但疾病的復(fù)雜性和多樣性使得早期診斷較為困難，因此對(duì)于該疾病的診斷新方法亟待探索。
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2023年4月13日，上海交通大學(xué)醫(yī)學(xué)院附屬兒童醫(yī)學(xué)中心鄭亮團(tuán)隊(duì)和仁濟(jì)醫(yī)院張進(jìn)，徐云則團(tuán)隊(duì)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。
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研究團(tuán)隊(duì)在多年研究基礎(chǔ)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(duì)列，闡明了基因延胡索酸酶失活突變?cè)谀[瘤與攜帶者中的代謝異常機(jī)制。揭示血液小分子suc-cys和suc-ado可以準(zhǔn)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(xì)胞癌的診斷提供了新的視角。
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△HLRCC-associated患者I/II期和III/IV期的Kaplan-Meier總生存期分析（點(diǎn)擊查看大圖）
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研究隊(duì)列由來自 16 個(gè)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(cuò)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(gè)體的正常對(duì)照和 9 歲和性別匹配。我們首先對(duì) 77 名 FH-MT RCC 患者進(jìn)行了 Kaplan-Meier 生存分析，顯示 I/II 期患者的平均生存期明顯長(zhǎng)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(xué)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(gè)體的樣本 (n = 30) 被選為發(fā)現(xiàn)集。單獨(dú)的驗(yàn)證集 (n = 238) 包含 67 個(gè) FH-MT 樣本、78 個(gè) FH-WT 樣本和 77 個(gè) NC 樣本。主成分分析結(jié)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(qiáng)的相關(guān)性，并且似乎是腫瘤負(fù)荷的最佳預(yù)測(cè)因子，被確定為監(jiān)測(cè) FH 變異患者和腫瘤負(fù)擔(dān)潛在生物標(biāo)志物。
△FH突變型和野生型PDX小鼠模型血漿生物標(biāo)志物的關(guān)聯(lián)（點(diǎn)擊查看大圖）
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進(jìn)一步采用移植患者來源的腫瘤異種移植物 (PDX)，以監(jiān)測(cè)真正的人類腫瘤對(duì)血漿代謝物的影響，F(xiàn)H 突變型小鼠腫瘤的生長(zhǎng)速度與野生型相當(dāng)。在FH 缺陷型 PDX 的小鼠血漿中，檢測(cè)到suc-ado、suc-cys 和 suc-cys-gly，并隨時(shí)間推移，隨著腫瘤生長(zhǎng)成比例地增加。這些結(jié)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(shù)切除后一天血漿代謝物降至基礎(chǔ)水平。
△HLRCC-associated患者的臨床診斷效能
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為了驗(yàn)證發(fā)現(xiàn)集和小鼠臨床前模型的結(jié)果，我們采用獨(dú)立驗(yàn)證集進(jìn)行了驗(yàn)證，其中包含來自 67例 FH突變型患者、FH野生型患者和 67個(gè)健康受試者的 238 個(gè)血漿樣本。通過同位素標(biāo)記的內(nèi)標(biāo)對(duì) suc-ado 和 suc-cys 的血漿濃度進(jìn)行了定量分析。結(jié)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(biāo)志物。
△HLRCC-associated診斷與代謝機(jī)制示意圖
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進(jìn)一步的機(jī)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(jí)聯(lián)和協(xié)同作用導(dǎo)致腫瘤來源的多肽轉(zhuǎn)化為小分子suc-cys和suc-ado。
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本文總結(jié)
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目前對(duì)于高轉(zhuǎn)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(fù)荷，在早期診斷，轉(zhuǎn)移復(fù)發(fā)和預(yù)后的效果都較好，填補(bǔ)了腎癌腫瘤代謝標(biāo)志物的空白。研究團(tuán)隊(duì)的成果對(duì)于尋找適合快速診斷、篩查和監(jiān)測(cè)的無創(chuàng)血漿生物標(biāo)志物的探索，為出生基因缺陷型健康篩查和復(fù)發(fā)難治型腎癌的精準(zhǔn)治療帶來新希望。
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作者信息
上海交通大學(xué)醫(yī)學(xué)院附屬兒童醫(yī)學(xué)中心研究員鄭亮為第一作者和通訊作者，上海仁濟(jì)醫(yī)院泌尿科張進(jìn)教授為共同通訊作者，伍小宇為共同作者。文章中非靶向代謝組學(xué)，脂質(zhì)組學(xué)，以及標(biāo)志物定量使用Thermo Q Exactive Plus完成。
