最新研究揭示肺癌转移机制：肺癌转移时间比临床发现早2.7年
转移是癌症相关死亡的主要原因，被认为是侵袭-转移多步骤级联反应的结果。目前关于肺癌转移的潜在分子机制和进化模式尚未被揭示。
限制其相关研究的主要原因之一在于缺乏配对的原发肿瘤和转移灶，因为手术通常不是转移患者的标准治疗。一些研究依赖于对患者死后样本的分析；但这些样本经过了各种治疗方法的处理后，其克隆/亚克隆结构和分子谱可能会发生巨大变化，不适合于研究各种转移的驱动分子事件。
广东省人民医院钟文昭教授团队发表在JTO杂志上的最新研究。在这项研究中，作者对47例晚期肺癌患者的174例样本进行了全外显子测序分析，通过对队列中成对的原发灶和转移瘤分析，并对不同转移部位的播散时间进行了建模，同时对多个转移灶的患者进行了进化起源分析，为肺癌转移的进化提供了新的见解。
肺癌局部和远处转移的时间与起源
转移是肺癌相关死亡的主要原因。然而，肺癌转移的潜在分子机制和进化模式仍然不清楚。对47例肺癌患者的40个原发灶和61个转移灶的FFPE样本（患者为2008-2019年间诊治），进行全外显子测序，其中40例患者具有配对的原发灶和转移灶。
筛选条件：
1. 原发灶未接受术前治疗；
2.转移灶未接受过任何系统治疗（不知道局部治疗如放疗是不是剔除？）
3. 患者有配对的正常组织或者外周血（做参照用）；
4. 具有配对的原发灶和转移灶或者手术切除的转移灶。
对于大小合适的肿瘤，进行多区域取样以更好地了解其肿瘤内和肿瘤间的异质性。
肿瘤的平均测序深度为150x，正常血液对照组为60x。肿瘤突变负荷（TMB）的平均覆盖大小为32Mb。
作为验证队列的MSK-IMPACT临床与基因信息来自cBioPortal数据库。
使用适当的统计学工具和数学模型分析了原发肿瘤转移基因组差异、转移驱动因素、播散转移时间和进化起源。
图1. 这项研究包括47例肺癌患者的原发性和转移性肿瘤，包括40例原发性肿瘤，54例成对的转移灶（淋巴结、胸膜转移结节、骨、肾上腺和脑）和7例未配对转移灶。PT，原发性肿瘤；MT，转移灶。
— 结果—
在比较配对的原发灶和转移灶或比较不同部位转移灶时，发现均存在不同程度的基因组异质性。
发现了多种与转移相关富集的基因改变，例如MYC扩增、RICTOR扩增、染色体短臂 20p增加和染色体短臂 11P丢失，这些结果通过使用来自纪念斯隆-凯特琳癌症中心数据库的独立队列进行交叉验证。
为了阐明种植转移时间，我们应用了转移模型，发现61.1%的肿瘤是晚期播散的，转移种植时间发生在临床发现前约2.74年。
但淋巴结转移比较特殊，其转移时间相对较早。
通过对其进化起源的分析，我们发现非淋巴结转移主要来源于原发肿瘤(87.5%)，而不是早期定植的淋巴结转移。
— 结论—
我们的结果阐明了驱动肺癌转移潜在的分子特征。疾病进展的独特时空模式表明，肺癌容易晚期播散，但淋巴结倾向于早期转移，这为通过早期发现将癌症转移降至最低可能提供了一个潜在的时间窗口。
Our results shed light on the molecular features that potentially drive lung cancer metastases. The distinct temporo-spatial pattern of disease progression revealed that lung cancer was prone to either late dissemination or indolent early lymph node metastases, leaving a potential time window to minimize metastases by early cancer detection.
— 讨论—
1. 了解肺癌转移播散时间和转移轨迹对指导肿瘤诊断和治疗具有重要意义。这项研究表明，很多肺癌转移在理论上是可以预防的，因为大多数转移都是晚期发生，或者即使是早期发生了淋巴结转移，但这些转移不太可能促进其他部位的种植转移。因此，强调了癌症早期监测和治疗的重要性。
2. 原发灶与不同转移灶之间存在一些共有的基因改变，所以，有可能利用原发肿瘤的基因特征来预测患者潜在的转移部位，从而指导转移的诊断。
3. 既然一半以上的胸膜转移和远处转移瘤是由原发肿瘤直接播撒的，那理论上来说术后通过检测血液中的肿瘤相关标志物就应该很有价值，比如传统的肿瘤标记物，或者CTC，cfDNA等。
4.另外，虽然淋巴结倾向于早期转移，但与远处转移的发生好像没什么关系。这样的话，我们做手术最重要的是保证原发灶的根治性切除，至于清扫淋巴结是不是彻底就没那么重要了？
5. 文章纳入的病例数不算太多，但这种原发灶与转移灶匹配的手术样本确实太稀缺，所以作者充分利用了FFPE样本的优势，纳入了10余年的样本才凑足170余例。标本的保存与质控很重要，这也是JTO文章比较青睐的一种研究类型。
— 附图—
图2. 转移性肺癌的基因图谱。
（A） 广东省人民医院队列中101例原发性和转移性肿瘤的基因图谱。热图显示了在两个以上肿瘤中检测到的19个突变，10个最常见的基因水平拷贝数变异（CNVs）和10个最常见的染色体臂水平CNVs。
（B） 原发性肿瘤和转移灶单独有的以及原发性肿瘤和转移灶共有的基因改变比例（N=54）。
（C） 五种类型的转移灶中每一对原发灶与转移灶匹配的肿瘤（N=54）共有的基因改变比例。LN，淋巴结；PL，胸膜；BN，骨；AD，肾上腺；BR，脑；LUAD，肺腺癌；LUSC，肺鳞状细胞癌；NEN，神经内分泌肿瘤。
图3. 生存分析。
广东省人民医院队列（E）和MSK-LUAD数据集（F）中转移瘤中检测到有或没有MYC扩增的患者的OS的Kaplan-Meier分析。所有有可获得随访信息的患者均被用于分析，包括广医队列中的47名患者和395名MSK LUAD数据集中的患者。
图4. 肺癌播散转移时间的估计。
（A） 使用SCIMET工具估计播散时间的示意图。
（B） 在每一对匹配的原发与转移灶中，估计的突变率u和播散时的细胞数的事后概率（N=54）。
（C） 估计的原发肿瘤灶播散时的肿瘤大小（54例PT-MT配对样本中）。肿瘤大于等于1 cm3时发生的转移被定义为晚期扩散。
（D）诊断前的播散时间（54例PT-MT配对样本中）。采用Gompertz模型，利用Nd转换的虚拟肿瘤大小和手术肿瘤样本的实际大小，估计初始播散和临床诊断之间的间隔。LN，淋巴结；PL，胸膜；BN，骨；AD，肾上腺；BR，脑。
图5. 局部和远处转移的进化起源。
（A）淋巴结与远处转移具有共同起源的肿瘤侵袭路径示意图（左图）和进化关系树（右图）。在系统进化树中，淋巴结和远处转移瘤聚集在同一进化分支，没有原发肿瘤样本。
（B） 显示了患者12的基因图谱（左图）和用最大简约性重建的进化关系（右图），并标记了一些典型的肺癌驱动分子事件。
（C）淋巴结与远处转移具有不同起源的肿瘤侵袭路径示意图（左图）和进化关系树（右图）。在系统进化树中，远处转移与原发性肿瘤标本在一个分支中，而淋巴结则位于另一个不同的分支。
（D-J）显示了不同患者17（D）、2（E）、24（F）、4（G）、37（H）、10（I）和49（J）的基因图谱（左图）和进化关系，并标记了一些典型肺癌驱动分子。