融合基因变异与高级别转化下双表型鼻腔鼻窦肉瘤的DNA甲基化谱特征及诊断价值研究

《Human Pathology》:Epigenetic Profiling of Biphenotypic Sinonasal Sarcoma Across Fusion Variants and High-Grade Transformation

【字体: 时间:2026年02月19日 来源:Human Pathology 2.6

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  为解决双表型鼻腔鼻窦肉瘤(BSS)因其融合变异和高级别转化导致的诊断难题,研究人员开展了针对其DNA甲基化谱的研究。结果发现,所有BSS样本形成了一个独立、紧密的DNA甲基化簇,与融合类型或组织学分级无关。该研究结果表明DNA甲基化谱可作为诊断BSS的有效工具。

  
鼻窦区域,这个位于我们面部深处的“交通要道”,不仅是呼吸的门户,也是多种复杂肿瘤的“高发地带”。在这些肿瘤中,双表型鼻腔鼻窦肉瘤(Biphenotypic Sinonasal Sarcoma, BSS)是一种颇为特殊且罕见的间叶性肿瘤。它就像名字所揭示的,具有神经(由S100蛋白标记)和肌源性(由平滑肌肌动蛋白标记)的双重分化特征,并且常常伴随着PAX3基因的重复性重排。虽然其典型形态为低级别,生长相对惰性,但近年来医学界发现,一部分BSS会发生“高级别转化”,即肿瘤细胞的形态变得更具侵袭性,与鼻腔鼻窦区域的其他高度恶性肉瘤(如腺泡状横纹肌肉瘤)非常相似。这种“变身”给病理医生带来了巨大的诊断挑战,单凭显微镜下的形态观察和常规的免疫组化检测有时难以准确区分。另一方面,BSS的基因融合伙伴也并非一成不变,除了最常见的PAX3::MAML3融合,还陆续发现了PAX3::FOXO1PAX3::NCOA2等多种变异,甚至还有FUS::POU2AF3这样的罕见类型。这些不同的融合基因,是否会导致肿瘤本质上的不同?高级别转化是否会改变肿瘤的分子本质?这些问题都悬而未决。与此同时,DNA甲基化谱分析作为一种强大的表观遗传学工具,已经在包括肉瘤在内的多种肿瘤分类中展现出独特价值,它能揭示肿瘤细胞稳定的“分子身份证”。然而,由于BSS极为罕见,在之前大型的鼻腔鼻窦肿瘤甲基化图谱研究中并未被纳入。为了破解这些谜团,一队来自巴西A.C. Camargo癌症中心等机构的研究人员决定对BSS进行一次深入的DNA甲基化“肖像”绘制,探究其独特的表观遗传特征,并评估这些特征是否因融合类型不同或发生高级别转化而改变。这项研究成果最终发表在病理学领域的权威期刊《Human Pathology》上。
为了回答上述问题,研究人员主要运用了以下几项关键技术:他们首先从四个学术机构回顾性收集了14例BSS患者的肿瘤样本,构成了本研究队列。核心技术是使用Illumina Infinium MethylationEPIC芯片对样本进行全基因组范围的DNA甲基化谱分析。为了直观地展示BSS在表观遗传学上的“位置”,他们采用了t-分布随机邻域嵌入(t-SNE)这一降维可视化方法,将BSS的甲基化数据与已发表的鼻腔鼻窦肿瘤参考队列以及部分软组织肉瘤(如具有重叠融合的腺泡状横纹肌肉瘤)的数据进行对比分析。此外,在部分有足够材料的病例中,还进行了RNA测序以确定基因融合的具体类型。
研究结果主要从临床病理特征、融合基因分析以及关键的DNA甲基化谱几个方面展开。
临床和人口学特征部分,研究纳入了14例BSS患者,中位年龄52.7岁,女性占多数。肿瘤部位主要位于鼻腔鼻窦区域。值得注意的是,有两例患者出现了高级别转化成分,一例为诊断时即存在的“同步”转化,另一例则为复发时出现的“异时性”转化。临床随访数据显示,具有典型低级别形态的患者预后较好,而发生高级别转化的患者临床结局较差。
组织病理学和免疫组织化学结果方面,所有肿瘤都显示了经典的BSS形态学特征:均匀的梭形细胞呈束状排列,细胞异型性极小,并常见包绕表面呼吸上皮的现象。发生高级别转化的区域则显示出细胞密度显著增高、核浆比增加、核仁明显等恶性特征,免疫表型上可能丢失典型的S100和SMA共表达模式。
融合转录本分析中,对12例病例的分析显示,最常见的融合是PAX3::MAML3(占50.0%),其次是PAX3::FOXO1。此外,还发现了PAX3::NCOA2PAX3::YAP1以及FUS::POU2AF3等罕见重排各一例。
最核心的发现体现在DNA甲基化谱分析和表观遗传聚类部分。通过t-SNE分析发现,所有14例BSS样本,无论其融合类型是常见还是罕见,也无论是低级别成分还是高级别转化成分,都紧密地聚集在一起,形成了一个独立且清晰的表观遗传簇,与鼻腔鼻窦区域的其他肿瘤类型(如嗅神经母细胞瘤、黏膜黑色素瘤、未分化癌等)截然分开。 这一现象在与软组织肉瘤队列的比较分析中得到了进一步验证。即使与同样携带PAX3::FOXO1PAX3::MAML3融合的腺泡状横纹肌肉瘤(Alveolar Rhabdomyosarcoma, ARMS)相比,BSS依然保持着其独特的甲基化特征,位于完全不同的表观遗传空间。
综合以上结果,研究人员在讨论和结论中强调,本研究首次系统性地描绘了BSS的DNA甲基化谱,并得出了几个关键结论。首先,也是最重要的,BSS拥有一个独特、一致且稳定的DNA甲基化特征(或“签名”)。这个表观遗传“身份证”不受肿瘤基因融合伙伴(无论是常见的MAML3FOXO1,还是罕见的YAP1NCOA2,甚至是非PAX3相关的FUS::POU2AF3)的影响。其次,这个甲基化特征在肿瘤发生高级别转化(无论是同步还是异时性)的过程中表现出惊人的稳定性。同一肿瘤内的低级别和高级别区域共享几乎相同的甲基化谱,这表明高级别转化可能更多是一种表型上的可塑性变化,而非肿瘤细胞谱系的根本性转变。这一发现具有重要的诊断意义:当面对一个仅显示高级别形态的鼻腔鼻窦肉瘤活检样本时,DNA甲基化谱分析可以帮助病理医生将其本质上是发生了转化的BSS与原发性高级别肉瘤(如腺泡状横纹肌肉瘤)区分开来。最后,研究支持将DNA甲基化谱分析整合到疑难鼻腔鼻窦肿瘤的诊断流程中,特别是在组织学不典型或融合基因检测结果罕见的情况下。它为BSS作为一个独立分子病种的分类提供了坚实的表观遗传学证据,并可能在未来帮助优化鼻腔鼻窦肿瘤的分类算法。总之,这项工作由Yuri Merlotti Gomes、Jo?o Víctor Alves de Castro、Felipe D’Almeida Costa等研究者完成,他们通过精密的表观遗传学分析,为理解和诊断这种罕见肿瘤提供了全新的、强有力的分子视角。
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