突变克隆在正常子宫内膜中的扩张时间和方式

月经是育龄妇女的一种生理现象，它涉及子宫内膜的形态和功能变化，并伴有子宫内膜脱落。子宫内膜层在循环脱落后可再生，为受孕做准备。这种组织的高度再生性质可能是基因突变的来源，增加了发生子宫内膜相关疾病的可能性，如子宫内膜异位症、子宫腺肌症、子宫内膜增生和子宫内膜癌。这些与子宫内膜相关的疾病对妇女一生的身体、精神和社会健康都有重大影响。

最近的一项研究发表在自然通讯来自日本新潟大学的一组科学家对37名21岁至53岁育龄女性的正常子宫内膜腺体进行了测序，以阐明正常子宫内膜中癌症相关突变克隆扩增的时间和机制子宫内膜．

首先，研究人员使用目标基因测序检查了891个子宫内膜腺体。他们发现超过50%的子宫内膜腺体有许多体细胞突变在子宫内膜癌或子宫内膜异位症相关卵巢癌中经常突变的基因中。此外，每个受试者的高突变等位基因频率的体细胞突变负担与个体的年龄和累积月经周期数(CNMCs)呈正相关。研究人员进一步调查了癌症相关基因的体细胞突变是否在这些正常的子宫内膜腺中被积极选择。他们发现了泛妇科癌症相关基因，如KRAS, PIK3CA和PTEN的强阳性选择。

其次，为了研究有体细胞突变的子宫内膜腺体如何在子宫内膜中分布，研究人员进行了研究基因组分析对于空间分辨的单个子宫内膜腺体，将手术切除的正常子宫内膜标本细分为6.25-25mm方形网格，并从网格中收集子宫内膜腺体。有趣的是，从相邻网格中收集的一些腺体具有多个突变，这表明它们来自共同的祖先。作者使用全外显子组测序(WES)和全基因组测序(WGS)来确认腺体共享的突变源于共同的祖先克隆。此外，研究人员估计了在子宫内膜中发生基因组事件的时间年龄，并发现癌症相关基因突变的克隆扩增和复制中性杂合性丧失事件发生在生命早期。特别是，双等位基因PTEN丢失由移码插入伴随臂级复制中性杂合性丢失估计发生在一个50岁女性的子宫内膜青少年时期。结果表明，这种基因组事件在正常子宫内膜中可耐受数十年。

第三，通过对正常增殖性子宫内膜组织进行3D成像分析，研究人员希望阐明具有相同克隆起源的子宫内膜腺体在空间遥远区域扩展的机制。他们使用先前建立的基于组织清除的3D成像技术，能够在基底层看到连接一组腺体和它们的根的神经丛结构，他们称之为根茎结构。虽然从根茎上生长的垂直腺体在月经期间脱落，但根茎结构仍然保留在基底层。

最后，为了分析因子宫内膜异位症而接受子宫切除术的43岁女性根茎的遗传学，研究人员检查了70个系列冷冻切片，以确定子宫内膜腺体的3D结构。他们还通过激光捕获显微解剖分别收集了三组从根茎上生长出垂直腺体的根茎。WGS分析表明，同一根状茎的子宫内膜腺均为单克隆来源。此外，在垂直腺体中检测到的突变体通过获得额外的突变而多样化。这些结果表明，根状茎结构在突变体无性系的扩展机制中起着重要作用。

综上所述，本研究报道的发现表明，子宫内膜的根茎结构源于同一祖先克隆，而突变克隆则源于月经期间的组织再生。研究人员提出了一种在正常子宫内膜中克隆扩增的新模型。在月经期，残留的基底腺沿肌层水平延伸，形成单克隆根状茎。然后，根茎产生具有相同克隆起源的垂直腺体。一些根茎结构在月经周期中持续许多周期的修复和再生，并进一步扩大其领土。当新的克隆通过癌症相关基因突变获得选择性优势时，可能会发生几轮克隆转化。作者推测，具有癌症相关基因突变的克隆可能通过扩大根茎结构的面积来促进稳定的组织再生。另一方面，根茎结构可能通过积累癌症相关基因而导致妇女易患子宫内膜相关疾病突变．

他们在正常子宫内膜上皮中提出的克隆选择和多样化的示意图如图1所示，其中每种颜色代表一个扩展的克隆。在接受新潟大学医学和牙科科学研究生院妇产科教授Takayuki Enomoto的采访时，他说:“我们对人类子宫内膜突变克隆的进化动力学的研究结果将为更好地理解月经周期子宫内膜再生机制和涉及子宫内膜的所有疾病的发病机制提供分子基础。这种‘新常态’知识将为预防和治疗子宫内膜相关疾病的治疗方法的发展指明道路。”