《British Journal of Cancer》：Functional footprints of homologous recombination deficiency in prostate cancer revealed by ctDNA fragmentation and transcription factor accessibility
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本研究針對前列腺癌中同源重組缺陷（HRD）檢測面臨的腫瘤異質性、骨轉移活檢困難等挑戰，開發了一種基于循環腫瘤DNA（ctDNA）的多組學無創檢測策略。通過整合HRR基因靶向測序、低深度全基因組測序（lpWGS）基因組不穩定性評分（GIS）、全外顯子組測序（WES）突變特征分析和cfDNA片段組學特征，研究人員發現HRD腫瘤不僅呈現SBS3/ID6突變特征和高GIS，更表現出獨特的核小體片段分布模式（290-320 bp二核小體片段富集）和鋅指轉錄因子結合位點（TFBS）可及性降低。該研究為前列腺癌HRD的功能性評估提供了新的生物標志物體系，對PARP抑制劑（PARPi）的精準用藥具有重要臨床意義。
在男性癌癥相關死亡中，轉移性去勢抵抗性前列腺癌（mCRPC）始終是主要推手。而同源重組缺陷（HRD）作為其關鍵分子特征，能顯著增強腫瘤對PARP抑制劑（PARPi）和鉑類化療的敏感性。然而，現有的HRD檢測方法多局限于BRCA1/2基因突變檢測或基因組瘢痕分析，難以全面捕捉HRD的全貌。尤其對于以骨轉移為主的患者，組織活檢難度大，腫瘤異質性高，更凸顯了開發無創、動態監測技術的迫切性。
在此背景下，發表于《British Journal of Cancer》的研究論文提出了一種創新的解決方案：利用循環腫瘤DNA（ctDNA）進行多模態HRD分析。該研究團隊設想，HRD不僅會引起基因突變和基因組不穩定性（GIS），還可能通過改變染色質結構和核小體排列，在血液中的ctDNA上留下獨特的“分子足跡”。這些足跡或許能成為比傳統基因檢測更靈敏、更功能化的生物標志物。
為驗證這一設想，研究人員開展了一項系統性的探索。他們從375名轉移性前列腺癌患者的898份血漿樣本中，篩選出106例ctDNA含量較高的樣本進行深入分析。這些樣本覆蓋了mCRPC、mHSPC和神經內分泌前列腺癌等多種亞型，確保了研究隊列的臨床代表性。
研究采用了多層次的技術路線：首先通過靶向測序檢測18個HRR通路基因的突變情況；利用低深度全基因組測序（lpWGS）計算基因組不穩定性評分（sHRD）；通過全外顯子組測序（WES）分析HRD相關的突變特征（如SBS3、ID6）；更重要的是，他們首次在前列腺癌ctDNA中系統分析了片段組學特征（包括片段長度分布、末端基序）和轉錄因子結合位點（TFBS）的染色質可及性。
關鍵技術方法包括：1）使用改良的快速非整倍體篩查測試（mFAST-SeqS）和低深度全基因組測序（lpWGS）評估ctDNA含量和基因組不穩定性；2）針對HRR基因的靶向panel測序；3）基于患者血漿ctDNA和匹配Germline DNA的全外顯子組測序（WES）進行突變特征分析；4）高深度全基因組測序（hcWGS）用于片段組學和轉錄因子結合位點可及性分析。
模式分析顯示BRCA2與PTEN缺失頻繁共現
靶向測序結果顯示，BRCA2是最高頻突變的HRR基因，且70.6%為胚系突變。共現分析發現BRCA2突變常與PTEN缺失同時發生，而CDK12突變則與其他遺傳改變互斥，提示前列腺癌中存在不同的分子亞型。
基因組不穩定性評分揭示HRD特異性改變
低深度全基因組測序顯示，BRCA1/2突變樣本呈現出高度碎片化的基因組和顯著升高的sHRD評分。值得注意的是，即便是單等位基因的HRR基因缺失也與體細胞拷貝數變異（SCNAs）增加相關，挑戰了傳統的“二次打擊”模型。CDK12突變腫瘤則表現出獨特的局灶串聯重復（FTDs），這是CDK12失活的標志性特征。
生存分析揭示基因組特征與預后的關聯
腫瘤分數（TF）≥5%的患者總生存期（OS）顯著縮短。sHRD評分高的患者（≥20）中位OS僅為3個月，顯著短于低評分組。特別值得注意的是，同時攜帶TP53/RB1和BRCA/PALB2突變的患者預后最差，中位OS僅3個月，凸顯了這些通路在疾病進展中的協同作用。
突變特征分析揭示HRD的分子足跡
全外顯子組測序分析顯示，SBS3特征（HRD的標志性特征）在HRR突變和高sHRD評分的樣本中顯著富集。有趣的是，38.1%的樣本同時存在錯配修復缺陷（MMRd）和HRD特征，提示這兩種DNA修復缺陷可能在前列腺癌中共同存在并相互作用。
片段組學特征實現HRD無創檢測
研究最引人注目的發現之一是HRD腫瘤在cfDNA片段分布上表現出獨特模式：BRCA1/2或PALB2突變樣本中290-320bp的二核小體長度片段顯著富集，而在其他腫瘤或健康對照中未見此現象。基于此開發的機器學習分類器整合片段長度和末端基序特征，在交叉驗證中達到AUC=0.79的性能，展現了片段組學在HRD無創檢測中的潛力。
染色質可及性分析揭示表觀遺傳調控機制
通過分析轉錄因子結合位點（TFBS）的覆蓋信號，研究發現BRCA2突變、高sHRD評分樣本在多個鋅指轉錄因子（如ZNF34、ZNF781）結合位點上的可及性顯著降低。這表明HRD不僅影響基因組穩定性，還通過改變染色質狀態影響轉錄調控網絡，為理解HRD的表觀遺傳機制提供了新視角。
本研究通過多模態ctDNA分析，不僅證實了傳統HRD生物標志物（如HRR基因突變、基因組不穩定性評分）在前列腺癌中的臨床價值，更發現了片段組學和染色質可及性這兩種新型功能性生物標志物。這些發現極大拓展了HRD的檢測維度，為前列腺癌的精準分型和PARP抑制劑療效預測提供了更全面的工具。尤其重要的是，片段組學特征可能捕獲那些傳統基因檢測無法發現的“功能性HRD”病例，從而擴大可能從PARP抑制劑治療中獲益的患者人群。
盡管該研究在低ctDNA含量樣本中的檢測靈敏度仍需進一步驗證，且缺乏與PARP抑制劑治療反應的直接關聯數據，但其提出的多模態ctDNA分析框架無疑為前列腺癌的精準醫療開辟了新途徑。未來研究可通過擴大樣本量、開展前瞻性臨床試驗，進一步驗證這些新型生物標志物的臨床效用，最終實現更精準的患者分層和個性化治療。
