追踪黑色素瘤的“种族印记”：跨祖先研究揭示肢端亚型的起源与命运

小编导读

肢端黑色素瘤是一种罕见但危害严重的黑色素瘤亚型，在非欧洲裔人群中更为常见。然而，全球癌症基因组学研究严重缺乏拉丁美洲人群的样本，这限制了我们对该疾病全面图景的理解。该研究对迄今为止规模最大的墨西哥裔肢端黑色素瘤患者队列之一进行了深入的多组学分析，不仅揭示了该人群独特的基因组和转录组特征，还首次发现了遗传祖先与特定驱动基因突变（如BRAF）之间的显著关联。尤为重要的是，研究者发现携带BRAF突变的肢端黑色素瘤在转录组层面更接近于非肢端的皮肤黑色素瘤，这为理解该疾病的细胞起源和分子分型提供了全新视角。

摘要

肢端黑色素瘤是一种与紫外线照射无关的黑色素瘤亚型，在包括墨西哥人在内的数个非欧洲裔人群中最为常见。拉丁美洲样本在全球癌症基因组学研究中的代表性严重不足，由于已知祖先和环境暴露会影响癌症风险和发病率，这直接影响了这些地区的患者。为弥补这一空白，本研究对92名墨西哥裔患者的123个肢端黑色素瘤肿瘤样本进行了基因组和转录组特征分析——该人群因其基因混合特征而具有重要研究价值。与其他黑色素瘤研究相比，发现经典驱动基因如BRAF、NRAS或NF1的突变频率较低。尽管大多数患者主要具有美洲原住民遗传祖先，但那些拥有更高欧洲祖先比例的患者，其肿瘤中BRAF突变的频率也更高。携带BRAF激活突变的肿瘤表现出更类似于非肢端皮肤黑色素细胞的转录谱，表明这些患者的肢端黑色素瘤可能与其他发生在肢端部位的肿瘤起源于不同的细胞类型。转录组分析定义了三个表达聚类，其特征与无复发生存期和总生存期显著相关。研究增进了对这类研究不足的疾病的认识，并强调了在癌症基因组学研究中纳入不同祖先来源样本的重要性。

研究方法

本研究对92名墨西哥患者的123个肢端黑色素瘤FFPE样本进行了系统性分析，生物信息学流程严谨且具有借鉴意义：

样本收集与处理：收集患者的肿瘤FFPE样本、唾液或癌旁正常组织。样本经过病理评估确保肿瘤含量充足后，进行DNA和RNA提取。

基因分型与祖先溯源：使用Illumina芯片对胚系DNA进行基因分型。然后利用PLINK v.1.9进行数据质控，并采用ADMIXTURE v.1.3.0与千人基因组计划数据共同进行无监督聚类分析，估算每位患者的美洲原住民、欧洲和非洲祖先比例。

全外显子测序及变异检测：对肿瘤和配对正常样本进行全外显子测序。为了最大限度减少FFPE样本引入的假阳性，SNV检测采用了三款工具（cgpCaVEMan, Mutect2, Varscan2）取交集的策略，并利用SmartPhase进行变异位点定相。Indel检测则使用cgpPindel。

驱动基因识别：使用dNdscv工具识别显著受正向选择的突变基因，并特别关注了BRAF V600E等已知热点突变。

拷贝数变异分析：使用Sequenza和ASCAT并行估算肿瘤纯度和倍性，并剔除两者结果差异大的样本，以确保后续分析的可靠性。利用ASCAT结果，通过GISTIC2识别显著扩增或缺失的染色体区域，并通过CNApp计算基因组拷贝数变异评分（GCS）以量化样本间的不稳定性差异。对于NF1和CDKN2A等关键基因，使用CNVkit进行精细化的局部缺失验证。

突变特征分析：使用SigProfilerMatrixGenerator构建突变矩阵，并分别通过SigProfilerExtractor进行单碱基替换特征和拷贝数特征的提取与分解，参照COSMIC v.3.4数据库注释已知特征。

转录组测序与聚类：对肿瘤样本进行RNA测序，比对到GRCh38参考基因组，并利用HTSeq生成基因表达计数矩阵。通过严格的质控（如总reads数>2500万）筛选高质量样本，最终对44个原发肿瘤样本，使用cola R包进行一致性聚类，以识别不同的转录组亚型。并使用clusterProfiler进行GO富集分析以解析各聚类的生物学功能。

肿瘤类型特异性评分：为区分肢端与非肢端黑色素瘤的转录特征，研究者利用一个独立的犹他州队列（10例肢端，10例皮肤黑色素瘤）的NanoString表达数据，通过PCA分析，选取了PC2载荷最高和最低的20个基因，构建了一个肢端/皮肤（A:C）基因表达比值评分。然后将该评分系统应用于本研究的样本中，比较不同BRAF突变状态样本的得分。

生存分析与统计建模：使用Stata软件进行统计分析。采用逻辑回归模型分析驱动基因突变状态与临床特征（性别、年龄）及祖先成分的关联。采用Kaplan-Meier法和Cox比例风险模型评估不同分子分型与患者总生存期和无复发生存期的关系，并校正了年龄、性别、分期、祖先等潜在混杂因素。

主要结果

独特的体细胞突变谱

墨西哥肢端黑色素瘤患者队列中，经典驱动基因的突变频率较低，NRAS (14%), KIT (14%), BRAF (13%), NF1 (9%) 是最常见的突变基因，超过60%的肿瘤为“三重野生型”或“四重野生型”。女性患者携带驱动基因突变的概率显著更高。TERT启动子突变频率约为10.5%。

祖先与驱动基因突变的相关性

研究发现，欧洲祖先成分与BRAF突变呈显著正相关（逻辑回归，P=0.02），即欧洲祖先比例越高的患者，其肿瘤携带BRAF突变的可能性越大。这解释了为何本研究队列中BRAF突变率（13%）低于欧美裔人群为主的队列（~23%），而与亚洲队列更相似。

拷贝数变异特征

肢端黑色素瘤以扩增为主，常见扩增区域包含 TERT, CCND1, CRKL 等潜在驱动基因；缺失区域则包含 CDKN2A, ATM, TP53 等抑癌基因。GCS评分与TMB显著正相关，且甲下部位肿瘤的GCS评分高于足部肿瘤。

突变特征

肿瘤中主要存在SBS1、SBS5（时钟样特征）和SBS40a（来源未知）等单碱基替换特征。拷贝数特征以CN1（二倍体状态相关）和CN9（杂合性缺失相关）为主，同时也观察到与染色体碎裂相关的CN7、CN8特征。

BRAF突变肢端黑色素瘤的“皮肤样”转录组

通过A:C评分系统发现，携带BRAF激活突变的肢端黑色素瘤，其转录谱显著更接近皮肤黑色素瘤。这一现象在独立的Newell等的数据集中也得到了验证，并且不是由BRAF下游信号直接驱动的（体外细胞实验和基因集相关性分析不支持），提示这类肿瘤可能起源于不同的细胞谱系。

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三个预后不同的转录组亚型

通过一致性聚类，原发肢端黑色素瘤可分为三个亚型。

Cluster 1：高表达表皮/免疫相关基因（如角蛋白、细胞因子），预后最好（复发率低，死亡率低），且有更高的CD4+ T细胞和癌症相关成纤维细胞浸润。

Cluster 2：高表达增殖/有丝分裂相关基因（如MITF, TYR），预后最差（复发率高，死亡率高）。

Cluster 3：高表达呼吸/氧化磷酸化相关基因，预后居中。

分子分型与临床预后的关联

携带任何驱动基因突变的肿瘤复发风险显著高于四重野生型肿瘤（OR=5.31）。其中，Cluster 2转录组亚型是与高复发率和较差总生存期相关的最强预测因子之一。

结论

本研究通过对墨西哥裔患者队列的深入分析，揭示了肢端黑色素瘤在基因组和转录组层面的人群异质性。研究首次建立了遗传祖先（尤其是欧洲成分）与特定体细胞突变（BRAF）之间的统计学关联，强调了在肿瘤研究中纳入不同祖先样本的必要性。此外，通过精细的转录组分析，不仅发现BRAF突变的肢端黑色素瘤可能具有不同于典型肢端黑色素瘤的细胞起源，还鉴定出三个具有显著预后差异的分子亚型。这些发现为肢端黑色素瘤的精准分型、预后判断以及未来探索不同亚型的靶向和免疫治疗策略提供了重要的理论基础和分子标志物。

参考文献

Basurto-Lozada, P., Vazquez-Cruz, M.E., Molina-Aguilar, C. et al. Ancestry and somatic profile indicate acral melanoma origin and prognosis. Nature (2026). https://doi.org/10.1038/s41586-025-09967-z