《Current Oncology》：CDKN2A/p16 Exon 2 Hypermethylation in Lung Squamous Cell Carcinoma Associated with Interstitial and Emphysematous Lung Diseases: A Comparative Analysis of Tumor, Adjacent and Distant Lung Tissues
Keita Miyakawa,
Kyohei Oyama,
Jiayao Liu,
Naoko Akiyama,
Akira Sakata,
Manami Hayashi,
Yuki Kamikokura,
Naoko Aoki,
Sayaka Yuzawa and
Mishie Tanino
+ 4 authors
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肺鳞癌(LUSC)常源于特发性肺纤维化(IPF)、肺气肿(PE)和吸烟相关性间质纤维化(SRIF)等慢性肺病。为解决其潜在致癌机制不清的问题，研究人员针对上述背景下LUSC患者的肿瘤和非肿瘤肺组织，进行了p16、CDH13、RASSF1A基因的DNA甲基化和蛋白表达分析。研究发现p16外显子2甲基化是LUSC的常见分子事件，且在IPF患者中呈现出更广泛的“癌化野”特征，提示不同背景肺病的LUSC致癌机制可能不同，为个性化诊疗策略提供了分子依据。
肺鳞状细胞癌（Lung Squamous Cell Carcinoma, LUSC）是全球癌症相关死亡的主要原因之一，其预后尤其对患有慢性肺病的患者而言更为不佳。越来越多的证据表明，肺部的致癌过程可能发生在一种“癌化野”的背景下，即分子异常会超越肿瘤本身，影响大面积的肺上皮。特发性肺纤维化（Idiopathic Pulmonary Fibrosis, IPF）、肺气肿（Pulmonary Emphysema, PE）和吸烟相关性间质纤维化（Smoking-Related Interstitial Fibrosis, SRIF）与肺鳞癌的发生发展密切相关，但其间具体的致癌机制尚不清楚。这些背景肺病是否会通过不同的表观遗传学改变，驱动LUSC沿不同路径发展？为了解决这一问题，研究人员在《Current Oncology》上发表了一项新研究，旨在探索p16、CDH13和RASSF1A基因在不同背景肺病（IPF、PE、SRIF）相关LUSC中的甲基化状态和蛋白表达模式，以期揭示疾病特异性的致癌通路。
为了开展此项研究，研究人员主要应用了以下几项关键技术。首先，从2018至2023年间在日本旭川医科大学医院接受手术切除的LUSC患者中，筛选出25例符合要求的样本（IPF: 7例， PE: 8例， SRIF: 10例），并从其石蜡包埋组织中精确解剖获取了肿瘤（T）、癌旁（A，距肿瘤<3cm）和远端（D，距肿瘤≥3cm）肺组织标本。其次，通过定量甲基化特异性PCR技术，对p16基因启动子、p16基因外显子2、CDH13基因启动子和RASSF1A基因启动子的DNA甲基化水平进行了精确评估。最后，利用自动免疫组化染色平台，在相同样本中对p16、CDH13和RASSF1A的蛋白表达进行了定性和半定量分析，并以≥50%的肿瘤细胞显示明确染色作为阳性阈值。
3. 研究结果
3.1. 临床病理学特征
在IPF、PE和SRIF三组患者之间，年龄、性别、吸烟状况、肿瘤位置、病理亚型或TNM分期均无显著差异。IPF相关的LUSC更倾向于位于下叶，而PE相关的LUSC则更常见于上叶，这与IPF和PE各自特征性的区域分布倾向一致。
3.2. DNA甲基化分析
在整个队列中，p16外显子2的甲基化水平在肿瘤组织中显著高于癌旁组织和远端组织。然而，当按背景肺病分层分析时，呈现出不同的空间模式。在PE和SRIF病例中，p16外显子2甲基化在肿瘤组织中也显著高于非肿瘤组织。与此形成鲜明对比的是，在IPF病例中，肿瘤、癌旁和远端组织之间的p16外显子2甲基化水平无显著差异，且在远端组织中也检测到了高甲基化。在远端区域，IPF组的p16外显子2甲基化水平显著高于PE组。p16启动子甲基化水平在三组疾病间或不同组织区域间均无显著差异，但在肿瘤组织中，p16启动子甲基化水平在II期或更高分期的LUSC中显著更高。对于CDH13和RASSF1A的启动子甲基化，没有观察到一致的、有意义的模式。
3.3. 免疫组织化学
免疫组化结果显示，p16蛋白的表达在不同背景肺病中存在显著差异。在SRIF组中，有50%（5/10）的病例肿瘤细胞p16核染色为阳性，而在IPF组和PE组中，未检测到p16阳性病例。CDH13和RASSF1A蛋白的阳性表达率在各组间则无统计学差异。
4. 讨论与结论
本研究揭示了p16外显子2甲基化是IPF、PE和SRIF背景下LUSC中一个常见的分子特征，但其空间分布模式因基础肺病而异。在PE和SRIF中，p16外显子2高甲基化主要局限于肿瘤组织，表现为一种肿瘤限制性的表观遗传改变。而在IPF中，p16外显子2的高甲基化不仅存在于肿瘤中，也延伸至远端非肿瘤肺组织。这种模式支持了IPF背景下存在更广泛的“癌化野”效应的概念，这可能部分解释了IPF患者肺癌高发风险的原因。p16启动子甲基化与肿瘤分期相关，提示其可能与疾病进展而非起始相关。蛋白表达分析进一步支持了这种异质性：p16蛋白在SRIF相关LUSC中有表达，但在IPF和PE相关LUSC中不表达，这可能与后两者更具侵袭性的肿瘤表型有关，也与临床上IPF相关肺癌预后较差的现象相符。CDH13和RASSF1A的甲基化与表达在这些背景肺病相关的LUSC中未显示出明确的关联。
综上所述，这项研究表明，虽然p16外显子2甲基化是LUSC的普遍事件，但其在肺组织中的分布范围（是局限还是广泛）因基础肺病类型（IPF、PE、SRIF）不同而存在显著差异。特别是IPF表现出一种扩展的癌化野模式。这些发现强调了起源于不同慢性肺病的LUSC，其致癌通路具有异质性，为未来针对特定背景肺病的LUSC开发差异化的早期检测和干预策略提供了重要的分子依据。
