子宫内膜基因组测序带来的突破

对从不孕症到癌症的各种妇科疾病开发划时代的预防方法，内膜基因组异常的新见解

新潟大学研究生院医牙医学综合研究科产科妇女科学领域的榎本隆之教授，吉原弘祐讲师，须田一晓助教，该大学医牙医学综合医院综合母婴医疗中心的山口真奈孩子特任助教，佐佐木部部长中冈博史研究所肿瘤基因组研究，信息系统研究机构国立遗传学研究所人类遗传研究室的井之上逸朗教授们的研究小组，研究发现在正常子宫内膜腺管的癌症相关基因变伴随着月经次数累计加龄和积累，癌症相关基因变异强烈自然选举在择压的作用下，具有相同变异的腺管群在子宫内膜内形成集群。另外，在世界上首次子宫内膜的三维结构分析和基因组分析结果，并统合基底层的根茎结构和根茎开始连续呈现功能层的腺管群都是同样的基因变异的形象具有集体，解析了基因变异在子宫内膜扩散机理。

该研究结果于2022年2月17日上午10点(英国时间)刊登在Springer Nature旗下的科学杂志Nature Communications上。

本研究小组此前在世界上首次发现，正常子宫内膜中与癌症相关的基因已经发生了变异(Cell Reports. 2018年8月16日)。另外，19世纪人体组织经济确立了以后，认为子宫内膜腺是头发像一根一根独立的，但子宫内膜的三维结构解析根据子宫内膜是根据基底层根茎连接的(iscience . 2021年3月16日)。这次，研究小组，根据月经剥离再生重复子宫内膜癌相关基因变异机制，为查明维持人类正常子宫内膜腺管的大规模基因组分析和三维结构分析综合的新方法进行了分析。据此，在月经时无法脱落的子宫内膜基底层的内膜腺管的地下茎结构内，癌症相关基因变异积累，通过地下茎在子宫内扩大领域。看似正常的子宫内膜癌相关基因异常积累的现象，极有可能是子宫内膜有关的所有病态的根基现象，将来成为母亲的子宫体癌的发病地区，推测其不仅月经困难症或子宫内膜异位症引起的不孕症的原因，甚至成为受精卵的着床障碍原因。

研究背景

人的子宫内膜是通过月经每月不断剥离、再生的独特组织。构成子宫内膜的腺管上皮是子宫内膜相关疾病(子宫内膜异位症、子宫腺肌症、不孕症的一部分)和子宫体癌的发源地，子宫内膜腺管的异常会影响女性一生。本研究集团在先行研究(cell reports . 2018年8月16日)在病理学上“正常”的子宫内膜腺管组织多种多样的癌症相关基因变异，有1个腺管拥有相同基因的细胞组成的单细胞结构，表明了变异根据反复加龄和月经的积累，拥有变异的腺管在子宫内膜中如何分布的问题尚不明确。

研究概要

本研究小组得到了因子宫内膜无异常的妇科疾病(子宫肌瘤、卵巢囊肿等)而接受手术的患者的同意，提取子宫内膜组织，将腺管分离成1个个，对每个腺管进行了基因调查。本研究进行了以下3个分析。

①为了调查腺管的癌症相关基因变异是否随着年龄的增长和月经的累积次数而累积，从32名21-53岁的女性采集了891个腺管的基因进行了分析。

②基因变异的腺管，子宫内膜上如何分布的调查，因此接受了4名女性子宫摘除手术(38岁)-50岁的子宫内膜分为2.5 - 5 mm，四面八方区域，每个区域3 -20个采集的腺管、腺管的位置信息进行了分析。

③腺管的三维结构和基因变异的关系，为了调查，40多岁的女性摘除子宫的子宫内膜连续制作病理截距的根茎，腺管结构和根茎开始分歧的腺管的连续性，确认了，而且根据(LMD)法分别采集的腺管上皮基因进行了分析。

研究成果

①对891个正常内膜腺管进行基因组分析的结果显示，半数以上的腺管具有与癌症相关的基因变异，其中，具有PIK3CA和KRAS变异*3的腺管分别以15.6%和10.9%的频率被发现(图1a)。腺管具有的基因变异的量，随着年龄和累计的月经次数而增加(图1b)。另外，着眼于基因变异的种类进行分析的结果显示，与妇科癌症相关的基因变异受到了特别强的自然选择压力，这种基因变异可能有利于腺管的生存(图1c)。

A.纵轴表示891个个别的腺管，承认变异的基因对应的部位被涂上了颜色。基因变异按照频率的高低排列。PIK3CA和KRAS的变异频率很高。颜色的种类表示基因变异的种类，颜色的深浅表示变异丙基频率(MAF)*4。变异芳基频率大多接近0.5，表示腺管是单克隆的。

B.基因变异量增加与年龄和累计月经次数相关。

C. dN/dS ratio(非同义替换率/同义替换率比)*5的分析结果。无论是错误判断变异还是无稽判断变异，都是由于妇科癌症相关基因的dN/dS ratio高，受到了强烈的正选择压力。※全部:进行分析的所有基因，癌症相关:Cancer Gene Census登记的癌症相关基因，妇科癌症:妇科癌症相关基因，其他:癌症相关基因以外的基因。

②那么，获得有利于生存变异的腺管在子宫内膜中是如何分布的呢?为了确认这一点，将摘除的子宫内膜划分为区域，每个区域分离出腺管，加入腺管的位置信息进行基因组分析(图2a)。结果显示，具有相同起源基因变异的多个腺管跨相邻区域分布，形成集群(图2b)。

A.将摘除的子宫内膜分成24个区，每区取5个腺管进行基因分析。

B.被涂上相同颜色的区域，是发现了多个具有共同基因变异的腺管的区域，各自形成了集群。

③但是，子宫内膜是每次月经都会剥落的组织，腺管是如何扩大其集群的领域的呢?为了解开这个谜团，本研究小组着眼于子宫内膜腺管的三维结构。本研究小组在先行研究中成功地拍摄了子宫内膜的三维图像，在月经来潮时未剥落残留的基底层腺管中发现了网状状的地下茎结构(图3)。

红色表示的腺管都是连在一起的。子宫内膜的基底层(接近肌层的部分)存在着水平方向呈网状的腺管(地下茎)，多个腺管从地下茎连续上升，向表层开口。

这次，本研究小组考虑到腺管是否通过这个地下茎扩大了领域，分别采集了地下茎和从那里连续站起来的腺管进行了基因组分析。结果表明，共享相同地下茎的腺管群都是具有相同基因变异特征的单克隆种群(图4)。子宫内膜腺管的3维连续性和基因变异特征完全一致，地下茎对扩大具有变异的腺管的区域起着重要作用。

A.取样的腺管示意图。对地下茎A及其连续的腺管①~⑥、地下茎B及其连续的腺管⑦~⑩、独立于地下茎A、B两者的腺管⑪分别进行了激光微分集取样，进行了全基因组分析。

B.全基因组分析结果。纵轴表示各个腺管，横轴表示基因变异。由此可见，地下茎A和腺管①~⑥有许多共同的基因变异。同样，地下茎B和腺管⑦~⑩也具有许多共同的基因变异。MAF值在许多变异中显示出高值，可见地下茎和从地下茎连续的腺管是具有相同基因变异特征的单克隆种群。另一方面，地下茎A、B两个都不连续的腺管，基因变异特征也独立。

今后展望

据说现代女性一生中经历的月经周期数量是100年前的10倍，这是由于女性进入社会导致晚婚和生育率下降。随着月经次数增多，越来越多的女性患上子宫内膜异位症等导致不孕的疾病，已成为女性保健的一大难题。这项研究阐明了癌症相关基因突变由于衰老和月经周期数而在正常子宫内膜中积累，突变导管在子宫内扩张的部分机制。这一发现是关于癌症相关基因突变的正常子宫内膜会添加哪些因素导致子宫内膜异位症和子宫内膜癌，以及激素治疗导致癌症相关基因的积累和扩散。得到缓解。今后，通过提出最适合女性的月经控制方法，确立有效的不孕症和子宫内膜癌的预防方法，有望为提高女性的生活质量做出贡献。

来源 | 健康界

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