文章(zhang)題目(mu)：Genome-wide DNA methylation-analysis of blastic plasmacytoid dendritic cell neoplasm identifies distinct molecular features

中文(wen)標題：全基(ji)因組DNA甲(jia)基(ji)化分(fen)析揭示漿(jiang)細胞樣樹突狀細胞腫瘤(liu)獨特的分(fen)子特征

發表期刊：Leukemia

影響因子：12.8

發表時間：2024年

研究對象(xiang)：FFPE組織切片

組(zu)學策(ce)略(lve)：WES, RNAseq、ATAC-seq

研究背景

漿(jiang)細胞(bao)(bao)樣(yang)樹突狀(zhuang)細胞(bao)(bao)腫(zhong)瘤（BPDCN）是一種罕見(jian)且高度(du)侵襲(xi)性(xing)的(de)(de)(de)(de)惡(e)性(xing)腫(zhong)瘤，起(qi)源于(yu)漿(jiang)細胞(bao)(bao)樣(yang)樹突狀(zhuang)細胞(bao)(bao)（pDCs），主要(yao)表現(xian)為皮膚受累，隨后擴散至骨髓(sui)及其(qi)他器官。作者對45例(li)BPDCN患者進行了全基(ji)(ji)(ji)因(yin)(yin)組(zu)DNA甲(jia)(jia)基(ji)(ji)(ji)化(hua)分(fen)析，并結(jie)合全外顯(xian)(xian)子(zi)組(zu)測序(xu)（WES）、RNA測序(xu)及特(te)(te)定病例(li)的(de)(de)(de)(de)ATAC-seq分(fen)析。結(jie)果顯(xian)(xian)示(shi)，BPDCN的(de)(de)(de)(de)DNA甲(jia)(jia)基(ji)(ji)(ji)化(hua)特(te)(te)征(zheng)在(zai)從早(zao)期和(he)成(cheng)熟樹突狀(zhuang)細胞(bao)(bao)向惡(e)性(xing)轉(zhuan)化(hua)過程中顯(xian)(xian)著(zhu)喪失。DNA甲(jia)(jia)基(ji)(ji)(ji)化(hua)特(te)(te)征(zheng)能夠有(you)效(xiao)區(qu)分(fen)BPDCN與急性(xing)髓(sui)系(xi)白血病（AML）、慢(man)性(xing)髓(sui)系(xi)白血病（CMML）和(he)T細胞(bao)(bao)急性(xing)淋巴細胞(bao)(bao)白血病（T-ALL），其(qi)中BPDCN表現(xian)出最明顯(xian)(xian)的(de)(de)(de)(de)全局(ju)去(qu)甲(jia)(jia)基(ji)(ji)(ji)化(hua)、細胞(bao)(bao)分(fen)裂應激及局(ju)部DNA超甲(jia)(jia)基(ji)(ji)(ji)化(hua)，導致腫(zhong)瘤抑制(zhi)基(ji)(ji)(ji)因(yin)(yin)的(de)(de)(de)(de)顯(xian)(xian)著(zhu)失活。利用MethylCIBERSORT進行的(de)(de)(de)(de)腫(zhong)瘤微環境(jing)DNA甲(jia)(jia)基(ji)(ji)(ji)化(hua)分(fen)析顯(xian)(xian)示(shi)存在(zai)兩(liang)個預(yu)后相關的(de)(de)(de)(de)簇(cu)（IC1和(he)IC2），具有(you)特(te)(te)定的(de)(de)(de)(de)細胞(bao)(bao)組(zu)成(cheng)和(he)突變(bian)譜。此外，BPDCN的(de)(de)(de)(de)轉(zhuan)錄(lu)亞組(zu)（C1和(he)C2）在(zai)白細胞(bao)(bao)介素/炎(yan)癥信(xin)號通路(lu)基(ji)(ji)(ji)因(yin)(yin)的(de)(de)(de)(de)DNA甲(jia)(jia)基(ji)(ji)(ji)化(hua)特(te)(te)征(zheng)上存在(zai)差(cha)異，C2表現(xian)出更高的(de)(de)(de)(de)轉(zhuan)錄(lu)因(yin)(yin)子(zi)活性(xing)（如JAK-STAT和(he)NFkB信(xin)號通路(lu)），而C1-BPDCN則依賴于(yu)EZH2。此研究的(de)(de)(de)(de)綜(zong)合分(fen)析為BPDCN提(ti)供(gong)了新的(de)(de)(de)(de)分(fen)子(zi)見(jian)解和(he)潛在(zai)的(de)(de)(de)(de)診斷(duan)應用。

研究(jiu)思(si)路(lu)

步驟一

DNA甲基(ji)(ji)化(hua)(hua)(hua)全局(ju)(ju)特征(zheng)分(fen)析：揭示BPDCN的DNA甲基(ji)(ji)化(hua)(hua)(hua)特征(zheng)在從早(zao)期和(he)成熟樹突(tu)狀細胞(bao)(bao)向惡性轉(zhuan)化(hua)(hua)(hua)過程中顯(xian)著喪(sang)失，與(yu)急性髓(sui)系白血病（AML）、慢性髓(sui)系白血病（CMML）和(he)T細胞(bao)(bao)急性淋(lin)巴細胞(bao)(bao)白血病（T-ALL）相比，BPDCN表現出最明顯(xian)的全局(ju)(ju)去甲基(ji)(ji)化(hua)(hua)(hua)、細胞(bao)(bao)分(fen)裂應(ying)激及局(ju)(ju)部DNA超甲基(ji)(ji)化(hua)(hua)(hua)，導致(zhi)腫瘤抑制基(ji)(ji)因的顯(xian)著失活。

步驟二

DNA甲基(ji)(ji)與轉(zhuan)錄組聯(lian)合分析：通(tong)過MethylCIBERSORT進行的(de)腫瘤微環境DNA甲基(ji)(ji)化分析顯示存在(zai)兩個預后相(xiang)關(guan)的(de)簇(cu)（IC1和IC2），這(zhe)兩個簇(cu)具有特(te)定(ding)的(de)細胞組成(cheng)和突(tu)變譜。BPDCN的(de)轉(zhuan)錄亞組（C1和C2）在(zai)白(bai)細胞介素/炎癥(zheng)信號通(tong)路(lu)基(ji)(ji)因的(de)DNA甲基(ji)(ji)化特(te)征上存在(zai)差(cha)異，其中(zhong)C2表現出更高(gao)的(de)轉(zhuan)錄因子活性(xing)（如JAK-STAT和NFkB信號通(tong)路(lu)），而C1-BPDCN則依賴于EZH2。

步驟(zou)三

DNA甲(jia)基(ji)化與WES聯合分析：通過全外顯子組測序發現，BPDCN患者的C1亞型突(tu)(tu)變(bian)負擔較高(gao)，支(zhi)持C2亞型是(shi)由于DNA甲(jia)基(ji)化失調引起(qi)的。發現突(tu)(tu)變(bian)與細胞增殖增加顯著相關，且啟(qi)動子區域的超(chao)甲(jia)基(ji)化與整(zheng)體(ti)甲(jia)基(ji)化水(shui)平(ping)顯著相關。

步驟四

FFPE-ATAC-seq驗證的結(jie)果(guo)顯示，在BPDCN的C1亞群中(zhong)，CDK6和(he)STAT5A等高度表達位點具有顯著的染色質可(ke)及(ji)性(xing)，這與(yu)DNA甲基化和(he)轉錄結(jie)果(guo)一致。

研究內(nei)容

1.表觀遺(yi)傳特(te)征分析顯(xian)示關鍵調控通(tong)路的顯(xian)著失調主要源于DNA甲基化的喪失

為(wei)評估(gu)影響DC向(xiang)BPDCN轉化(hua)(hua)的(de)表(biao)觀遺傳(chuan)過(guo)程(cheng)，并定(ding)位該實(shi)體在(zai)血(xue)細(xi)胞譜系中的(de)位置，首先對BPDCN及外周(zhou)血(xue)中多種細(xi)胞類型進行PCA分(fen)析(xi)。結果顯示，BPDCN與DC亞(ya)群之間存在(zai)顯著(zhu)差(cha)異(yi)，早(zao)期和成熟DC的(de)基因組(zu)平均DNA甲基化(hua)(hua)水平顯著(zhu)較(jiao)高，表(biao)明在(zai)轉化(hua)(hua)過(guo)程(cheng)中的(de)甲基化(hua)(hua)喪失。此外，差(cha)異(yi)甲基化(hua)(hua)區域分(fen)析(xi)發(fa)現，細(xi)胞外基質、膠原調節和神經系統相關(guan)基因的(de)DNA甲基化(hua)(hua)顯著(zhu)降低，并影響了KRAS信號(hao)通路等致(zhi)癌驅動過(guo)程(cheng)。

BPDCN及分選的(de)造血細胞群體(ti)的(de)表(biao)觀遺(yi)傳譜

2.BPDCN具有獨特DNA甲基化特征，顯示出(chu)明顯甲基化喪失和與細(xi)胞分裂(lie)基因相關的表觀(guan)遺傳(chuan)變化

BPDCN的DNA甲基化(hua)特(te)征與相關疾病顯(xian)著(zhu)不同(tong)，但存在(zai)一些(xie)特(te)殊病例。為(wei)了(le)(le)解DNA甲基化(hua)在(zai)BPDCN與其他疾病間(jian)的診斷潛力，作者比較(jiao)了(le)(le)BPDCN與BEAT-AML、CMML的甲基化(hua)數據。結果顯(xian)示，這些(xie)樣本在(zai)分(fen)析中(zhong)被分(fen)為(wei)不同(tong)的類(lei)別，BPDCN與T-ALL和(he)惡性(xing)黑色素瘤的區(qu)別更加明顯(xian)。

BPDCN與AML、CMML、T-ALL和黑色素(su)瘤(liu)DNA甲基化特性的比較

在四個特殊病例中，DNA甲基化存在顯著(zhu)重疊，且(qie)三例同時(shi)表現出(chu)急性(xing)(xing)白(bai)血(xue)病和轉(zhuan)化的(de)CMML特征。BPDCN顯示出(chu)最高的(de)甲基化喪失，且(qie)這種喪失在不同亞型(xing)中都很明顯，并(bing)且(qie)BPDCN的(de)細胞分裂(lie)加速，反(fan)映(ying)其侵襲性(xing)(xing)的(de)臨床特征。

3.與CMML和AML相比(bi)，BPDCN中(zhong)腫瘤抑制基(ji)因DNA甲基(ji)化(hua)高度失調

為(wei)了(le)研究BPDCN中特異性DNA甲(jia)基(ji)化(hua)特征(zheng)，對CMML和AML也進行了(le)抑癌基(ji)因(yin)DNA甲(jia)基(ji)化(hua)分析。

BPDCN、AML和CMML中(zhong)腫(zhong)瘤抑制(zhi)基因的DNA甲基化(hua)特征(zheng)

BPDCN表現(xian)出明(ming)顯(xian)失(shi)調的(de)DNA甲基(ji)(ji)化特征和全局甲基(ji)(ji)化喪失(shi)，腫瘤抑制基(ji)(ji)因的(de)啟動子區域(yu)甲基(ji)(ji)化水平顯(xian)著高于CMML和AML，而基(ji)(ji)因體區域(yu)的(de)甲基(ji)(ji)化水平則顯(xian)著較低。這(zhe)表明(ming)BPDCN中的(de)失(shi)調DNA甲基(ji)(ji)化具有顯(xian)著的(de)致癌影(ying)響。此(ci)外，研究發現(xian)從CMML到BPDCN，DNA甲基(ji)(ji)化失(shi)調特征與臨床(chuang)侵襲性增強(qiang)呈正相關。

4.DNA甲基化模(mo)式和(he)基因(yin)表達特征(zheng)區(qu)分(fen)BPDCN的C1和(he)C2亞(ya)型(xing)，并塑造C2-BPDCN中JAK/STAT驅(qu)動特征(zheng)

研究表明，BPDCN的C1和(he)C2亞型在(zai)DNA甲(jia)(jia)基(ji)(ji)(ji)化模式和(he)基(ji)(ji)(ji)因(yin)表達特征上存在(zai)顯著差異(yi)。在(zai)差異(yi)DNA甲(jia)(jia)基(ji)(ji)(ji)化分析中，作者發現114個探(tan)針在(zai)C1和(he)C2之間(jian)的甲(jia)(jia)基(ji)(ji)(ji)化水(shui)平顯著不同，C2-BPDCN中與細胞因(yin)子和(he)JAK/STAT信號通路相關(guan)的基(ji)(ji)(ji)因(yin)表現出更高的甲(jia)(jia)基(ji)(ji)(ji)化水(shui)平，而C1則顯示出與翻譯后(hou)修飾(shi)和(he)代謝過程相關(guan)的顯著甲(jia)(jia)基(ji)(ji)(ji)化。

BPDCN亞型C1和C2中的差異DNA甲基化(hua)、轉錄和突變模式

基(ji)因表達(da)(da)分(fen)析顯(xian)示C2亞(ya)型中先天(tian)、適應性(xing)免疫過(guo)程及細(xi)胞外基(ji)質相(xiang)互作用的(de)上(shang)(shang)調，同(tong)時STAT5A、CDK6等關(guan)鍵基(ji)因在(zai)C2中表達(da)(da)顯(xian)著升高。相(xiang)關(guan)性(xing)分(fen)析揭示了(le)DNA甲基(ji)化(hua)與基(ji)因表達(da)(da)之間(jian)的(de)顯(xian)著關(guan)聯。進一步的(de)轉(zhuan)錄(lu)因子活(huo)性(xing)推斷(duan)顯(xian)示，C2-BPDCN中NFkB和(he)JAK-STAT信號通路(lu)的(de)活(huo)性(xing)顯(xian)著增強，而C1-BPDCN則依賴(lai)于EZH2，揭示了(le)兩種亞(ya)型在(zai)轉(zhuan)錄(lu)調控上(shang)(shang)的(de)潛在(zai)差異。這些發現為BPDCN的(de)個性(xing)化(hua)治療提(ti)供(gong)了(le)新的(de)思路(lu)。

5.通過MethylCIBERSORT和免疫組(zu)化分析(xi)的(de)腫(zhong)瘤微環境揭示了與腫(zhong)瘤基因組(zu)相關的(de)不(bu)同免疫亞型(xing)

為了評(ping)估腫瘤微(wei)環境（TME），作者對45個高(gao)質量全基(ji)(ji)因組的(de)(de)DNA甲(jia)基(ji)(ji)化譜(pu)進行全面的(de)(de)MethylCIBERSORT分(fen)析(xi)，預測出兩種TME類別（IC1和IC2）。IC1亞型表現出單核細(xi)胞(bao)(bao)、B細(xi)胞(bao)(bao)和自然殺傷（NK）細(xi)胞(bao)(bao)的(de)(de)減少，同時(shi)調節性(xing)T細(xi)胞(bao)(bao)富集，并且中性(xing)粒細(xi)胞(bao)(bao)和細(xi)胞(bao)(bao)毒性(xing)T細(xi)胞(bao)(bao)的(de)(de)數量有所上升。皮膚(fu)樣(yang)本(ben)中的(de)(de)角質形成細(xi)胞(bao)(bao)比例顯著(zhu)高(gao)于非皮膚(fu)樣(yang)本(ben)。

通過MethylCIBERSORT分析的腫瘤免疫(yi)組(zu)成(cheng)揭示具有不同免疫(yi)原(yuan)性的細胞簇

通過免疫(yi)(yi)組化(hua)（IHC）驗(yan)證了腫瘤(liu)(liu)浸潤的T細(xi)胞(bao)(bao)(bao)與(yu)單核細(xi)胞(bao)(bao)(bao)之間的顯著(zhu)相關性。TME與(yu)突變譜的分析(xi)顯示(shi)(shi)，影(ying)響多種腫瘤(liu)(liu)相關基(ji)因突變在(zai)(zai)IC1中富集(ji)，且此類患者的無進展生(sheng)存期顯著(zhu)縮短。同時，免疫(yi)(yi)組化(hua)和MethylCIBERSORT分析(xi)揭示(shi)(shi)了T細(xi)胞(bao)(bao)(bao)和單核細(xi)胞(bao)(bao)(bao)在(zai)(zai)IC1與(yu)IC2中的不同富集(ji)特征。epiCMIT結果(guo)表明，IC2的增殖(zhi)壓力顯著(zhu)高于IC1。此外(wai)，C1/C2與(yu)IC1/IC2之間的總(zong)體響應率存在(zai)(zai)顯著(zhu)差異，提示(shi)(shi)不同免疫(yi)(yi)亞型對患者生(sheng)存預(yu)后具有重(zhong)要影(ying)響。

6.突變驅動因子及表觀遺傳(chuan)調控因子的(de)啟動子狀(zhuang)態影響BPDCN增殖命運和DNA甲(jia)基(ji)化譜

為(wei)提供本研究(jiu)中(zhong)DNA甲基(ji)(ji)化譜(pu)的(de)基(ji)(ji)因(yin)組背景，作者對(dui)未參與(yu)先前BPDCN分子(zi)研究(jiu)的(de)患者進行了全(quan)外顯子(zi)組測序（WES）。結(jie)果顯示，C1 BPDCN的(de)突變負荷較高，支(zhi)持C2-BPDCN的(de)非突變機制，如失調的(de)DNA甲基(ji)(ji)化和轉錄譜(pu)。C2簇內(nei)的(de)表觀遺傳特征與(yu)DNMT3A的(de)改變頻率相關(guan)，并(bing)在剪接基(ji)(ji)因(yin)SRSF2中(zhong)觀察到顯著突變富集。

顯著驅動突變和表(biao)觀遺傳(chuan)調控因子的DNA甲基(ji)化(hua)狀態對增殖和CGI DNA甲基(ji)化(hua)的影響

作(zuo)者(zhe)還(huan)探討了特定突(tu)變(bian)驅(qu)(qu)動因子(zi)(zi)與增(zeng)殖(zhi)歷史(shi)的(de)關(guan)系(xi)，發現攜帶ARID1A、ZRSR2等突(tu)變(bian)的(de)病例(li)增(zeng)殖(zhi)潛力上升，而攜帶PPARGC1A等突(tu)變(bian)的(de)病例(li)則(ze)顯(xian)著降低有(you)絲分裂活性。這(zhe)表明BPDCN的(de)增(zeng)殖(zhi)潛力由突(tu)變(bian)驅(qu)(qu)動事件決定。此(ci)外，作(zuo)者(zhe)研究與表觀遺(yi)傳(chuan)調控相關(guan)基因的(de)啟動子(zi)(zi)甲(jia)基化(hua)(hua)狀態，發現多基因啟動子(zi)(zi)甲(jia)基化(hua)(hua)與整體CGI甲(jia)基化(hua)(hua)顯(xian)著相關(guan)，提示其(qi)對BPDCN的(de)表觀遺(yi)傳(chuan)景觀有(you)重要影響。

文章總結

本文針對BPDCN的(de)(de)(de)(de)45例患(huan)者進行了全基(ji)(ji)(ji)(ji)因組(zu)DNA甲(jia)(jia)基(ji)(ji)(ji)(ji)化(hua)分析(xi)， 并(bing)輔以(yi)WES、RNA測序(xu)和(he)(he)(he)特定病例的(de)(de)(de)(de)ATAC-seq。研究發現(xian)(xian)，在(zai)(zai)從早期(qi)和(he)(he)(he)成熟樹突細胞(bao)(bao)(bao)向(xiang)BPDCN的(de)(de)(de)(de)惡性(xing)轉(zhuan)化(hua)過程中，DNA甲(jia)(jia)基(ji)(ji)(ji)(ji)化(hua)顯(xian)(xian)著喪失(shi)。BPDCN的(de)(de)(de)(de)DNA甲(jia)(jia)基(ji)(ji)(ji)(ji)化(hua)譜與(yu)AML、CMML和(he)(he)(he)T-ALL之(zhi)間存(cun)在(zai)(zai)顯(xian)(xian)著差異，BPDCN表(biao)現(xian)(xian)出明顯(xian)(xian)的(de)(de)(de)(de)全局去甲(jia)(jia)基(ji)(ji)(ji)(ji)化(hua)、細胞(bao)(bao)(bao)周期(qi)壓力和(he)(he)(he)局部的(de)(de)(de)(de)DNA高甲(jia)(jia)基(ji)(ji)(ji)(ji)化(hua)，導致腫(zhong)(zhong)瘤(liu)抑制(zhi)基(ji)(ji)(ji)(ji)因的(de)(de)(de)(de)顯(xian)(xian)著失(shi)活(huo)(huo)。利用MethylCIBERSORT對腫(zhong)(zhong)瘤(liu)微環境的(de)(de)(de)(de)DNA甲(jia)(jia)基(ji)(ji)(ji)(ji)化(hua)分析(xi)，識別出兩個(ge)具(ju)有預后(hou)相關性(xing)的(de)(de)(de)(de)細胞(bao)(bao)(bao)簇（IC1和(he)(he)(he)IC2），它們在(zai)(zai)細胞(bao)(bao)(bao)組(zu)成和(he)(he)(he)突變譜方面具(ju)有特異性(xing)。并(bing)且BPDCN的(de)(de)(de)(de)轉(zhuan)錄(lu)亞(ya)(ya)組(zu)（C1和(he)(he)(he)C2）在(zai)(zai)白細胞(bao)(bao)(bao)介(jie)素/炎癥信(xin)號(hao)基(ji)(ji)(ji)(ji)因的(de)(de)(de)(de)DNA甲(jia)(jia)基(ji)(ji)(ji)(ji)化(hua)特征上存(cun)在(zai)(zai)差異，C2組(zu)表(biao)現(xian)(xian)出較(jiao)高的(de)(de)(de)(de)轉(zhuan)錄(lu)因子活(huo)(huo)性(xing)，尤(you)其是在(zai)(zai)JAK-STAT和(he)(he)(he)NFkB信(xin)號(hao)通路中，而(er)C1則依賴于EZH2。 通過全外顯(xian)(xian)子組(zu)測序(xu)發現(xian)(xian)，BPDCN患(huan)者的(de)(de)(de)(de)C1亞(ya)(ya)型突變負擔較(jiao)高，支(zhi)持C2亞(ya)(ya)型是由(you)于DNA甲(jia)(jia)基(ji)(ji)(ji)(ji)化(hua)失(shi)調引(yin)起的(de)(de)(de)(de)。通過FFPE-ATAC-seq驗證發現(xian)(xian)，在(zai)(zai)BPDCN的(de)(de)(de)(de)C1亞(ya)(ya)群中，CDK6和(he)(he)(he)STAT5A等(deng)高度表(biao)達位點具(ju)有顯(xian)(xian)著的(de)(de)(de)(de)染(ran)色質可及性(xing)，這與(yu)DNA甲(jia)(jia)基(ji)(ji)(ji)(ji)化(hua)和(he)(he)(he)轉(zhuan)錄(lu)結果一致。