《SCIENCE ADVANCES》：Single-cell epigenetic profiling reveals a tumor-intrinsic interferon response program in ccRCC tied to poor prognosis and BAP1 loss
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本研究聚焦肾透明细胞癌（ccRCC）中转录程序与肿瘤异质性及临床结局的关联已有描述，但对其背后关键的表观遗传调控机制知之甚少。为了解决这一科学问题，研究人员通过对多源单细胞ATAC测序数据整合分析，识别出与BAP1突变紧密相关的干扰素（IFN）反应程序，并证实其可导致预后不良。该发现不仅揭示了BAP1突变导致肿瘤侵袭性的新机制——由内源性逆转录病毒（ERV）触发的持续性肿瘤固有IFN信号，还发现了同时存在的炎症和免疫逃逸特征，为BAP1突变型RCC的精准治疗提供了潜在的生物标志物和干预靶点。
肾脏是人体内重要的“过滤器”，但当其中的细胞发生恶变，便形成了肾细胞癌（Renal Cell Carcinoma, RCC）。RCC中最常见的亚型是肾透明细胞癌（clear cell RCC, ccRCC），其显著特征是频繁发生表观遗传调控基因的突变。这些基因像细胞内的“软件程序员”，负责调控哪些基因可以被“读取”和“执行”。例如，BAP1基因的突变就与更具侵袭性、预后更差的ccRCC亚型密切相关。然而，一个关键的科学谜题长期悬而未决：这些表观遗传调控基因的突变，是如何在更基础的染色质可及性层面（即基因组的“可读性”图谱）上重塑肿瘤细胞的行为，并最终影响疾病进程的？既往研究大多集中在转录层面（即基因的“表达量”），但对驱动这些转录程序的上游表观遗传“开关”却知之甚少，尤其是从单细胞分辨率在全基因组范围内进行系统探索的研究更为有限。为此，研究者们展开了深入探索，并在《SCIENCE ADVANCES》上发表了他们的成果。
为了系统揭示ccRCC肿瘤细胞的表观遗传程序，研究者整合了自身新生成的数据及三个已发表的单细胞ATAC测序（scATAC-seq）数据集，构建了一个包含来自58名患者、61份活检样本、共计177，845个细胞的染色质可及性图谱。该内部队列样本主要来源于冷冻组织，并包含多组学单细胞RNA和ATAC测序（scRNA-ATAC-seq）数据。通过严格的质控、批次校正和细胞注释，他们成功区分了肿瘤细胞与非肿瘤细胞，并在此基础上深入分析了肿瘤细胞内部的表观遗传异质性。
研究结果揭示了一系列重要发现：
单细胞染色质可及性图谱揭示RCC的异质性：首先，研究者证实了组织学亚型是RCC肿瘤细胞表观遗传异质性的主要来源之一。例如，乳头状RCC样本中富集了RADIL-high状态，而易位RCC样本则表现出TRIM63-high特征。
在ccRCC肿瘤细胞中发现四种共享的染色质程序：聚焦于占主导的ccRCC样本后，研究者通过无监督聚类，在肿瘤细胞中识别出四种跨患者、跨队列共享的表观遗传程序，分别命名为C0至C3。其中，C1程序与肾脏分化相关（如溶质转运通路富集，并富含HNF4A转录因子基序）；C2程序与血管生成相关（富集缺氧诱导因子-1α通路及FOS/JUN基序）；而C3程序则显著富集于干扰素（IFN）信号传导、炎症反应以及核因子κB（NF-κB）家族转录因子基序。
染色质程序与基因型和预后在ccRCC中的关联：进一步分析发现，具有BAP1功能缺失（pLOF）突变的肿瘤，其C3程序的可及性评分显著升高。相反，PBRM1、SETD2或KDM5C的突变与这些程序无显著关联。更重要的是，当将C3程序特征投射到两个具有临床注释的批量ATAC测序队列中进行分析时，该程序的高评分与患者更短的无病生存期（DFS）显著相关，提示其可能驱动了BAP1突变型肿瘤的侵袭性表型。
BAP1缺失在ccRCC中诱导肿瘤固有的干扰素反应：为了确认BAP1缺失与IFN反应的因果关系，研究者比较了BAP1突变型与野生型（WT）肿瘤细胞的染色质可及性差异。结果发现，BAP1突变型细胞在IFN信号通路相关基因位点（如CXCL10、CXCL11）的可及性显著增加，并富集NF-κB和AP-1转录因子基序。随后，在同基因型（isogenic）的786-O ccRCC细胞系CRISPR-Cas9 BAP1敲除（KO）模型中，RNA测序和蛋白质组学分析均证实，BAP1缺失足以诱导强烈的IFN-α和IFN-γ反应信号，从而在实验上验证了BAP1缺失直接触发了肿瘤固有的IFN反应程序。
ERV活性与ccRCC中的IFN信号传导和BAP1突变相关：那么，BAP1缺失是如何引发IFN反应的呢？一个可能的机制是“病毒模拟”，即内源性逆转录病毒（ERV）的异常激活。研究者开发了一种基于染色质的IFN信号测量方法，并发现在肿瘤细胞中，有19个ERVs与IFN信号评分正相关。其中，ERV3-16A3_LTR与BAP1突变状态关联最强，在单细胞和批量ATAC-seq及RNA-seq数据中均显示出在BAP1突变型肿瘤中更高的可及性或表达水平。这表明ERV的失调可能是BAP1突变肿瘤中IFN表型的一个上游触发因素。
BAP1缺失塑造了一个发炎但免疫逃逸的肿瘤微环境（TME）：最后，研究者探讨了肿瘤固有的IFN信号如何影响其周围环境。他们发现，BAP1突变型肿瘤细胞在招募免疫细胞（如CD8+T细胞、自然杀伤细胞、单核细胞）的趋化因子和细胞因子（如CXCL10、CCL5、CSF1）基因位点可及性增加。多重免疫荧光（mIF）数据也提示，BAP1突变型肿瘤中CD8+和CD8+PD1+T细胞密度有升高趋势。然而，矛盾的是，这些肿瘤同时也在多个免疫检查点和逃逸相关基因位点（如HLA-G、HLA-E、LGALS9、VSIR）表现出更高的染色质可及性。这描绘了一幅复杂的图景：BAP1缺失一方面通过IFN信号招募免疫细胞，造成“发炎”的微环境；另一方面又同时激活了免疫抑制通路，使得肿瘤能够逃避免疫系统的攻击，从而解释了为何此类肿瘤虽具炎症特征却依然具有高度侵袭性。
总而言之，这项研究通过构建大规模的单细胞染色质可及性图谱，首次在ccRCC中系统定义了肿瘤细胞固有的、具有临床意义的表观遗传程序。其核心结论是，发现了一个与BAP1突变紧密关联、并且预示不良预后的肿瘤固有干扰素（IFN）反应程序（C3）。机制上，研究证实BAP1缺失本身足以诱导该IFN程序，并提示内源性逆转录病毒（ERV）的失调可能作为上游触发因素。更为重要的是，研究揭示了BAP1突变型肿瘤微环境（TME）的双重特性：既存在由肿瘤细胞驱动的免疫细胞招募（发炎状态），又同时伴随着免疫检查点分子的上调（免疫逃逸状态）。这一发现为理解BAP1突变型ccRCC的侵袭性生物学行为提供了全新的表观遗传视角，并指出持续的肿瘤固有IFN信号可能是其关键驱动因素。该研究不仅将表观遗传改变与明确的临床结局及特定基因型联系起来，还强调了靶向该IFN信号轴或其下游免疫逃逸通路（如HLA-G、LGALS9等）作为BAP1突变型ccRCC潜在治疗策略的科学依据，对未来开发针对这一高危患者亚群的精准疗法具有重要的指导意义。
