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Molecular Cancer
多组学揭示转移性与原发性肝细胞癌的生物学异质性及肝脏微环境差异

2026-04-19
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摘要速览
Molecular Cancer | 多组学揭示转移性与原发性肝细胞癌的生物学异质性及肝脏微环境差异

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该研究通过整合基因组、转录组与磷酸化蛋白质组分析,系统解析了多灶性肝细胞癌(mfHCC)的克隆起源及其对肿瘤微环境的影响,为肝癌异质性研究和精准治疗策略设计提供了关键实验框架。

 

文献概述

本文《Multi-omics profiling reveals divergent biology and liver microenvironment in HCC of metastatic and de novo origin》,发表于《Molecular Cancer》杂志,系统探讨了多灶性肝细胞癌(mfHCC)中由肝内转移(IM)与多中心发生(MO)驱动的肿瘤在分子特征、信号通路活性及非肿瘤肝组织(NTL)微环境中的差异。研究结合全外显子测序、RNA-seq与蛋白质组学分析,揭示了不同起源mfHCC的生物学行为差异及其治疗响应潜力。结果强调了单病灶活检在临床决策中的局限性,并提出基于多病灶分子整合分析的精准分型路径。

背景知识

肝细胞癌(HCC)是全球范围内高发的恶性肿瘤,约30–40%患者初诊时即表现为多灶性(mfHCC),其治疗选择受限且预后差异显著。mfHCC可源于肝内转移(IM),即同一克隆扩散,或由慢性肝损伤背景下独立发生的多中心肿瘤(MO),两者在生物学行为和临床结局上截然不同。目前,肝癌的分子分型多依赖单病灶取样,易忽略瘤间异质性,导致治疗偏差。IM型常伴随血管侵犯和早期复发,而MO型则更常与严重肝硬化相关,对局部治疗响应更好。然而,临床上缺乏有效手段区分二者,常依赖影像或病理,准确性有限。近年来,基于TP53、CTNNB1等驱动基因的克隆性分析提升了分类精度,但系统性多组学整合仍不足。本研究聚焦于mfHCC的“场效应”与“转移潜能”两大核心问题,通过多病灶取样揭示肿瘤微环境、免疫浸润及可靶向通路在IM与MO间的差异,为肝癌异质性研究提供了新视角。

 

针对肝癌研究中的关键基因如TP53、CTNNB1和细胞周期调控因子TTK、BUB1等,赛业生物提供基于CRISPR/Cas9或同源重组技术的基因敲除与点突变小鼠模型定制服务,支持肝癌发病机制研究与药物靶点验证。此外,我们提供多种自发肝癌小鼠模型,如Myc过表达或p53敲除模型,助力肝癌发生发展机制研究。

 

研究方法与核心实验

研究纳入22例mfHCC患者,共收集76个肿瘤组织和44份非肿瘤肝组织(NTL)样本,进行全外显子测序、RNA-seq及蛋白质/磷酸化蛋白质组分析。使用BreakClone算法基于体细胞突变谱评估肿瘤对之间的克隆关系,将患者分为IM(克隆性)、MO(非克隆性)和混合型。同时纳入48例单灶HCC及15例正常肝组织作为对照。通过比较不同组别的突变负荷、拷贝数变异、通路富集、转录因子活性、免疫浸润特征及NTL的纤维化与再生状态,系统解析IM与MO的分子基础。磷酸化蛋白质组分析进一步揭示激酶活性网络,识别潜在治疗靶点。

关键结论与观点

  • IM-HCC患者更常出现门静脉侵犯和肝外转移,且具有更高的BCLC分期,提示其更具侵袭性。该发现支持在临床中对mfHCC患者进行克隆性评估以优化分期和治疗决策。
  • 克隆性肿瘤(IM)共享高频驱动突变(如TP53、CTNNB1),而MO-HCC病灶间分子异质性强,与不同患者间肿瘤相当。这表明MO-HCC应被视为多个独立原发癌,需多病灶分子检测以避免遗漏治疗靶点。
  • IM-HCC中E2F/MYC相关细胞周期通路显著激活,TTKBUB1NUF2等有丝分裂检查点基因高表达,提示细胞周期抑制剂(如CDK4/6抑制剂)可能对IM-HCC更有效。
  • IM-HCC肿瘤微环境中CD8+ T细胞耗竭指数升高,提示T细胞功能障碍,可能削弱免疫检查点抑制剂疗效。联合免疫治疗与靶向TTK或E2F的策略值得探索。
  • MO-HCC虽瘤间异质性强,但激酶和信号通路(如MAPK、血管生成)呈现收敛性失调,提示可采用统一的通路靶向治疗策略,如抗血管生成药物。
  • IM患者的非肿瘤肝组织(NTL)纤维化程度较低,且SOX2TGFA等促再生通路活性减弱,表明IM的发生可能不依赖于典型的“场效应”,而更多源于肿瘤细胞的内在转移潜能。

研究意义与展望

该研究为肝癌精准治疗提供了重要依据。临床上,应推动对mfHCC患者进行多病灶分子谱分析,以区分IM与MO,指导系统治疗或局部治疗选择。对于IM-HCC,应优先考虑联合靶向治疗与免疫治疗,尤其是针对细胞周期和T细胞耗竭的组合策略。对于MO-HCC,尽管瘤间异质性高,但通路水平的收敛性提示可采用统一的激酶抑制剂或抗血管生成方案。

 

为加速肝癌免疫治疗研究,赛业生物提供免疫系统人源化小鼠模型,包括PBMC和HSC移植模型,可用于评估PD-1/PD-L1等免疫检查点抑制剂的体内疗效。同时,我们提供肿瘤药效评价服务,涵盖原位肝癌模型构建、药物给药、肿瘤生长监测及免疫组化分析,支持肝癌新药的临床前药效评估。

 

结语

本研究通过深度多组学分析,确立了多灶性肝细胞癌(mfHCC)中肝内转移(IM)与多中心发生(MO)为两种截然不同的生物学实体。IM-HCC表现为高侵袭性、细胞周期通路激活和T细胞耗竭,提示需系统性联合治疗;而MO-HCC虽瘤间异质性强,但通路水平呈现收敛性,支持统一靶向策略。非肿瘤肝组织的微环境差异进一步揭示了“场效应”在MO中的主导作用,而在IM中则可能被肿瘤自主性驱动所取代。这些发现为临床实践提供了分子分型框架,强调了多病灶采样的必要性,避免因单病灶检测导致治疗误判。未来,应开发基于液体活检的克隆性评估工具,实现无创分型。同时,针对E2F、MYC、TTK等IM特异性靶点的药物组合,以及基于通路收敛性的MO治疗方案,应成为肝癌药物开发的重点方向。该研究为从“组织学诊断”迈向“分子起源诊断”的肝癌照护体系奠定了基石。

 

文献来源:
Gina F Boot, Fabian Haak, Mairene Coto-Llerena, Salvatore Piscuoglio, and Charlotte K Y Ng. Multi-omics profiling reveals divergent biology and liver microenvironment in HCC of metastatic and de novo origin. Molecular Cancer.