Cancer Cell：上尿路尿路上皮癌（UTUC）分子分型以及分子诊断新方法的研究

上尿路尿路上皮癌（upper urinary tract urothelial carcinoma，UTUC）包括肾盂癌和输尿管癌，与膀胱癌同属尿路上皮癌。UTUC发病年龄多为50~70岁，占全部尿路上皮癌的5%~10%。上尿路上皮癌与膀胱癌有许多类似的临床病理特征，但是UTUC本身也有其特殊点。UTUC侵袭性更高、预后较差，术后仍有22%～47%的患者在随访期间出现膀胱内复发。此外，UTUC起源自胚胎的中胚层，可能与Lynch综合征（遗传性非息肉病性结直肠癌）有关；也有研究表明UTUC有可能是由马兜铃酸的暴露所诱发。然而，相比于膀胱肿瘤，目前对于UTUC发生发展的分子机制研究甚少，同时也缺乏有效的生物标志物用于分子分型、精准诊断以及预后判断。

来自美国德克萨斯大学MD安德森癌症中心的MOSS TJ等于2017年发表在Eur Urol杂志的文章（TJ MOSS, Y QI, L XI, et al. Comprehensive Genomic Characterization of Upper Tract Urothelial Carcinoma. Eur Urol, 2017, 72(4):641-649）首次报道了使用全外显子组测序（whole exome sequencing, WES）以及RNA测序(RNA sequencing, RNA-seq)对UTUC进行整合基因组分析。该研究纳入31例未经治疗的UTUC患者组织样本，其中输尿管癌10例，肾盂癌21例。经过全外显子测序分析发现，FGFR3是最常见的突变基因，突变频率为74.1%。FGFR3在低级别肿瘤中比例较高，突变频率为92%，而在高级别肿瘤中突变频率为60%。FGFR3基因检测到20个突变位点，15个为S249C，2个为Y373C，还有R248C和S371C突变，1例出现FGFR3-TACC融合。其他主要基因的突变频率包括：KMT2D(44.4%)、PIK3CA(25.9%)和TP53(22.2%)。高级别UTUC肿瘤往往具有更高的基因组不稳定性。研究者也根据基因突变类型、有无吸烟、膀胱有无复发等因素从分子分型层面将UTUC分为4类。

最近，日本京都大学Seishi Ogawa课题组在Cancer Cell杂志上发表了一项UTUC整合基因组分析的研究（FUJII Y, SATO Y, SUZUKI H, et al. Molecular classification and diagnostics of upper urinary tract urothelial carcinoma. Cancer Cell 2021, 14, 39(6):793-809.e8.）。研究者首先建立了一个能对UTUC进行多重分析的平台。研究者从198个患者中收集了199个UTUC肿瘤新鲜冷冻样品（其中1例患者由于存在双侧UTUC，故进行了两次采样）。所有的患者来自于3家不同的医疗中心，且在手术前未接受过其他药物治疗。该研究共检测到51,709个突变，其中包括48,609个单核苷酸突变、128个二核苷酸突变以及2,972插入/删除突变，大多数被影响的基因包括TERT启动子区域、KMT2D、CDKN2A、FGFR3以及TP53等。此外，尽管UTUCs和膀胱癌之间的频率总体上高度相似，但在某些特定基因的突变频率上，两种肿瘤却存在着极大的不同。CDKN2A和KMT2D在UTUC中优先受影响，而ERBB2在膀胱癌中更频繁发生突变。此外，KMT2D和TP53在输尿管癌中存在更高的突变频率，而肾盂癌中则发现HRAS、KDM6A以及TERT启动子突变频率更高。

研究者进一步对UTUC中出现的亚型进行了分类，根据TP53、MDM2、RAS以及FGFR3等基因的突变情况把UTUC病例分为超突变型（5.5%）、TP53/MDM2型（37.7%）、RAS(HRAS/KRAS/ NRAS，15.1%) 、FGFR3（35.2%）以及三阴型（6.5%）这5种分子分型。研究者进一步通过对158个UTUC样本通过RNA测序并进行无差聚类分析，鉴定出了C1-C5五种表达谱亚型。大多数FGFR3突变和大多数超突变亚型分类在C1表达谱亚型中，TP53/MDM2突变和三阴性亚型主要分为C3-C5表达谱亚型之中，而大多数情况下在RAS突变亚型和FGFR3其中一个子集的突变情况下属于C2表达谱亚型。此外，研究者还根据肿瘤特异性CpG岛的DNA甲基化状态进行了无差聚类分析，得到了DNA甲基化不同程度（低中高）的三个亚类。

最后，研究者对43例UTUC患者其中的41例术前1~2个月的以及25例术后的尿液样本以及18例非尿路上皮癌患者的尿液样本进行了收集，并确保这些队列之间具有临床和遗传学背景的可比性，利用尿液沉渣DNA对UTUC中常见突变的30个基因进行目标捕获测序。研究发现尿沉渣测序对非超突变亚型的预测具有较高的准确性 (87.7%~98.6%) ，该结果提示尿沉渣DNA测序具有作为UTUC预后生物标志物和诊断工具的潜在价值。

点评：该研究通过199例UTUC整合基因组分析，发掘出了5种基因突变分类、基因表达、组织学特征以及尿沉渣DNA测序的检测方法，揭示了UTUC中的遗传改变情况，并实现了遗传/分子分型，这对于UTUC的无创诊断、预后判断以及治疗选择均具有很高的临床参考价值。对此，约翰?霍普金斯大学Greenberg膀胱癌研究所（Johns Hopkins Greenberg Bladder Cancer Institute）所长DAVID MCCONKEY在同期的 Cancer Cell杂志对该研究进行了专栏评述[DJ MCCONKEY, N SINGLA, P PIERORAZIO, et al. Molecular subtypes of upper tract urothelial cancer: Setting the stage for precision therapy. Cancer Cell, 2021, 39(6):745-747.]。在该评述中，作者进一步凝练了UTUC五类分子分型的特点以及对治疗的敏感性，其中，超突变型多为非肌层浸润，与Lynch综合征相关，对FGFR3抑制剂敏感，可能化疗或免疫治疗有效；TP53/MDM2型多为高级别肿瘤，具有高侵袭以及转移潜能，可能化疗或免疫治疗有效；RAS型多见于肾盂癌，非浸润性；FGFR3型多为低级别，非浸润性，对FGFR3抑制剂敏感；三阴型则多为高级别、高侵袭性，对化疗或免疫治疗有一定的效果。但对于各分子分型的UTUC与患者的长期预后以及治疗药物敏感性等确切关系，仍需要大样本以及多中心的深入研究。