2024年5月23日，中国医学科学院/北京协和医学院赫捷院士团队等人在Cancer Cell（IF=50.3）上发表题为“Molecular subtypes of neuroendocrine carcinomas: A cross-tissue classification framework based on five transcriptional regulators”的研究论文。该论文对来自31种不同组织的1000多个神经内分泌癌（NECs）样本进行整合分析，并综合使用ATAC-seq、空间转录组测序、免疫组化、多重免疫组化（mIHC）等技术，揭示了与组织无关的趋同和跨组织的转录程序趋异，基于五个关键转录调控因子（TF）将NECs分为五种具有不同表达谱、基因改变和临床表现的亚型，并确定了一种由胃肠道谱系TF驱动的独特亚型，旨在通过该分子亚型来进一步认识NECs的异质性，并为未来的个性化治疗提供科学依据[1]。

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01 研究背景

神经内分泌癌（NECs）是一种极具侵袭性且预后差的恶性肿瘤，可发生在全身各组织器官部位（指甲趾甲毛发除外），具有高度的异质性，可分为高分化的神经内分泌瘤和低分化的神经内分泌癌[2]。由于其罕见性和高度的组织间及组织内异质性，为诊断和治疗带来了诸多挑战。依赖于组织学特征和肿瘤分化程度的传统分类方式，未能充分揭示NECs的异质性[3，4]，因此从分子层面和空间维度认识NECs的复杂性或许可为今后提供更精确的治疗指导。

既往报道小细胞肺癌有基于转录因子的亚型分类方式，但是否适用于NEC，并再现类似于小细胞肺癌的亚型特异性特征仍然是一个谜。所以迫切需要从分子角度为NECs建立一个统一的亚型框架，解释不同背景下的表型差异。

 

02 研究内容

为了探究影响不同谱系或细胞形态差异的潜在因素，研究人员对来自人体30个不同部位的1000个NECs进行整合分析，并综合使用ATAC-seq、空间转录组测序、免疫组化、多重免疫组化（mIHC）等技术，阐明了它们与组织无关的趋同以及跨组织的趋异，并将NECs分为五种具有不同表达谱、基因改变和临床表现的内在亚型。这些亚型的流行在不同的谱系和形态变异中有所不同，这决定了NEC的组织间和组织内异质性。

1. 通过泛癌种对比揭示不同组织NECs的分子趋同情况

研究人员通过分析7个队列12种组织的326个NECs样本的转录组数据，发现大多数NECs样本聚集成一个独特的集群，与神经系统来源的肿瘤相邻，这表明跨组织的NECs具有相似的神经内分泌特征；比较了NECs与其他类型的肿瘤增殖状态，发现NECs具有更高的增殖分数，且最终确定了来自18个谱系的400个NECs。

图1. 泛癌比对揭示了来自不同组织的NECs的分子趋同（源自论文[1]）

 

2. 基于转录组差异定义五个跨组织亚型

研究人员通过对转录组数据进行SNN和共识区分分析，识别了五种在NECs发展和维持中的关键转录调控因子(ASCL1、NEUROD1、HNF4A、POU2F3和YAP1)，进一步将NECs细分为五种亚型（亚型-A、亚型-N、亚型-H、亚型-P和亚型-Y）。HNF4A是胃肠胰样和神经内分泌（NE）谱系特异化的中心枢纽，以HNF4A为主的亚型-H具有胃肠道样特征，野生型RB1，独特的神经内分泌分化，化疗反应差，普遍存在大细胞形态；亚型-H的NECs因其独特的分子特征对某些化疗药物表现出高抗性，特别是卡铂、依托泊苷以及它们的组合。

图2. 基于转录组差异定义的五个跨组织亚型及特性（源自论文[1]）

 

3. 真实世界队列中多组织NECs的亚型分类

通过IHC染色和亚型分配对在国家癌症中心的患者队列中601名患者的肿瘤样本进行了回顾性分析，IHC结果显示大多数NECs（578例，96.2%）可以基于五种转录调控因子标记物的评估被明确归类到具体分子亚型。其中，亚型-H病例的mIHC成像显示ASCL1、NEUROD1和HNF4A的特征性共表达（图3和图4）。

该mIHC实验由艾克发生物团队提供相应技术支持。通过艾克发生物设计的panel（PANCK，ASCL1，YAP1，POU2F3，NEUROD1，HNF4A，DAPI），直观检测显示不同标记物的共表达情况。

图3. 真实世界队列中多组织NECs分型（源自论文[1]）

 

图4. 真实世界队列中另一病例亚型H NEC成像（源自论文[1]补充材料）

 

4. 亚型的临床病理特征及其预后价值

不同亚型的NECs的Ki-67相似，但NE表型表达存在显著差异，其中亚型-P和亚型-Y的NE表型表达明显较低。亚型-H相较于其他NEhigh亚型的肺和肺外NECs，展现出更高水平的CHGA和更低水平的CD56；亚型-Y在SCLC和GEP-NECs中均显示出较好的OS和RFS，而亚型-A中SCLC患者的生存率显著降低；探索了可能的血清生物标志物，pro-GRP在亚型-A中显著升高，GHRH在亚型-N中特异性表达，未来或有助于确定NECs的亚型和治疗以及监测。

图5. 亚型临床病理特征及预后价值（源自论文[1]）

 

03 总结

综上，本研究通过对来自不同组织的超过1000个NECs样本进行整合分析，提出了一种基于五种关键转录调控因子（ASCL1、NEUROD1、HNF4A,、POU2F3和YAP1）的统一分类框架，将NECs分成5种分子亚型，并揭示了每种亚型都有其独特的转录程序、基因组改变、进化轨迹、治疗弱点和临床病理特征。重点发现HNF4A驱动的亚型-H表现出独特的分子和临床病理特征。这些发现都为理解和治疗NECs提供了新的视角，并为未来的精准医疗和个性化治疗策略开发提供了重要的分子基础。

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参考文献：

1. Zhanyu Wang, Chengming Liu, Sufei Zheng, et al.Molecular subtypes of neuroendocrine carcinomas: A cross-tissue classification framework based on five transcriptional regulators,Cancer Cell.2024.ISSN 1535-6108. 

2. Rindi, G, Mete, O, Uccella, S, et al.Overview of the 2022 WHO Classification of Neuroendocrine Neoplasms. Endocr. Pathol. 2022；33, 115–154.

3. Quintanal-Villalonga, A´, Chan, J.M, Yu, H.A, et al. Lineage plasticity in cancer: a shared pathway of therapeutic resistance. Nat.Rev.Clin.Oncol. 2020；17, 360–371. 

4. La Rosa, S, and Uccella, S. Classification of neuroendocrine neoplasms: lights and shadows. Rev. Endocr. Metab. Disord. 2021；22, 527–538.