Nature Communications这篇文章，如何说清楚多原发性肺癌？
多发性原发性肺癌(简称多原发性肺癌)指肺内发生两个或两个以上的原发性肿瘤。根据各部位癌肿发生的时间关系， 又可分为：同时性多发性原发性肺癌——同时在两肺或一侧肺内，发生两个以上部位的原发性肺癌；非同时性多发性原发性肺癌——切除原发性肺癌后，又出现的原发性肺癌，此类容易与肿瘤复发、转移播散相混淆。再根据肿瘤组织细胞的分化特点分为：组织细胞类型相同的多发性肺癌(MEC)，如多发性鳞癌等；组织细胞类型不同的多发性肺癌(DHC)， 如鳞腺癌。
近日，华大基因与中国医学科学院/北京协和医学院、美国德克萨斯大学MD安德森癌症中心、丹麦哥本哈根大学等研究人员共同在《自然-通讯》（Nature Communications）杂志上发表了一篇有关多原发性肺癌研究的文章。多发性原发性肺癌是临床上的一个难题，如何确定单个肿瘤是转移后的还是原发的是个问题。
本文分析了6个有多原发性肺癌患者的15个肺腺癌和1个局部转移性淋巴结节。15个肺癌样品数据证实他们均有不同的基因组谱，说明所有癌症都是原发的，这个结果跟专业的病理切片结果是一致的。同个患者的不同肿瘤组织跟不同病人的肿瘤组织相比还更加不同。几个已知的癌症相关基因在同一个病人的不同肿瘤组织中发生了不同的突变，说明即使在相同的遗传背景和相同的环境下，同一个病人的不同肿瘤有不同的遗传谱系，说明这些肿瘤是由不同的分子事件驱使发展形成的。
方法思路
结果分析
1.体细胞点突变结果显示6个患者的肿瘤均是原发性的
一共检测到1127个非同义编码和剪切位点突变。挑选其中956在质谱平台或Sanger测序验证（其他171个没有验证的原因是DNA量不足，且这171个突变都只在一个肿瘤中出现），其中876个被验证成功，验证率为92%。MuTect和VarScan都检测到的662个非同义编码和剪切位点突变，有645个被验证成功，验证率为97%。
在患者2/3/4中，同一个患者的两个肿瘤中，没有发现有共有的突变（见图1），说明这3个患者的两个肿瘤均是原发性肿瘤。患者1的肿瘤3（T3）和淋巴结有52个共有的突变（共198个突变，占比26%），说明是肿瘤3转移到了淋巴结。而患者1中的3个肿瘤之间没有任何的共有突变，说明他们均是原发性肿瘤。
在患者6的3个肿瘤中发现了唯一的一个共有突变，那就是EGFR p.L858R突变（见图1和图2）。这是一个已知的突变热点，在亚洲肺腺癌患者中有超过40%的EGFR突变。没有足够的证据说明一个热点突变对3个肿瘤有任何关系，说明患者6的3个肿瘤也还是原发性肿瘤。
在患者5中，肿瘤1和肿瘤2有一个共有突变，EGFR p.L858R突变（见图1和图2）；肿瘤1和肿瘤3有一个共有突变，ARHGAP35 p.E25K突变（见图1和图2）。跟患者6一样，存在共有突变EGFR p.L858R突变，并不能说明肿瘤1和肿瘤2有任何的克隆相关性。同理也不能说明肿瘤1和肿瘤3有任何的克隆相关性.那么患者5的3个肿瘤也均是原发性肿瘤。
表1：本文研究材料的临床特征和测序信息（6个患者的15个肿瘤和1个淋巴结）
图1 6个患者中几个肿瘤共有点突变的分布情况
图2 16个研究材料中已知致癌相关基因的非同义点突变和拷贝数变异情况
2.已知癌症基因只有EGFR在两个以上肿瘤中出现
从图2结果可以看出，有14个已知的癌症基因点突变在至少一个样品中被检测到，其中只有EGFR突变在同一个患者的多个肿瘤中出现。说明即使是同一个患者，不同肿瘤的发生是通过不同的分子机制。
3.同一患者的不同肿瘤有不同的突变频谱和突变信号
基于前人的研究，吸烟者和非吸烟者的突变频谱是不同的。本研究中，患者1和患者3是有吸烟史的，他们的6个样品中有5个样品有明显的C>A的替换。而其他10个样品是来自从未有吸烟史的患者，其中8个样品有显著的C>T的突变。但是同一个个体的不同肿瘤有非常不同的突变频谱和突变信号，说明即使是相同的遗传背景和环境，肿瘤发展也有不用的过程。
4.同一患者的不同肿瘤拷贝数异常情况也不同
使用CGH芯片检测所有肿瘤样品的拷贝数变异。与之前的研究相比，体细胞拷贝数变异（SCNA）是相对比较少的，可能是因为肿瘤样品体积小，还有所有的患者均是无吸烟史或者仅仅有过往轻度吸烟史。数据结果（见补充图7，没有展示）显示，拷贝数异常的情况与点突变一致，同一个患者的不同肿瘤拷贝数异常情况也不同。另外，已知致癌基因的扩增和缺失在16个样品中是相似的，但是在同一个患者的不同肿瘤中没有一个是相同的。
5.同一患者的不同肿瘤插入缺失和结构变异也不同
检测到11个外显子的短插入缺失（InDel），但由于DNA样品量不足，则没有对这些InDel进行验证。每一个InDel都只在一个肿瘤中出现。因为对患者1的4个样品做的是全基因组重测序（WGS），所以可以对这个患者的数据进行结构变异分析。除了有两个缺失是肿瘤1和淋巴结转移共有的，其他则没有任何共有结构变异出现在任何两个肿瘤中。这些证据进一步说明了本次研究的样品均是独立起源的原发性肺癌。
总结
MSLCs已经被报道占总体肺癌的0.2%-8%。本次研究中，使用6个患者的15个肺癌组织和1个转移性淋巴结节的基因组数据。尽管具有共同的遗传背景和环境，所有相同患者的肺癌组织具有不同的基因组谱，包括体细胞点突变、拷贝数畸变、染色体结构变异甚至突变频谱。同一个个体的肿瘤彼此不相似，这一点不同于不同患者的肺腺癌（TCGA数据），其肿瘤大小和患者吸烟状况相匹配。 该数据为同一个个体不同的肿瘤在相同的遗传背景下，经历相同的环境，在发展中却经历多个突变进程提供证据。
此外，几个癌症基因在相同患者中的不同肿瘤中具有不同的突变。虽然样本规模很小，这些结果表明即使在相同的遗传背景和环境暴露的情况下，多个原发性肺腺癌的发展可以由不同肿瘤中的不同分子事件驱动，某些基因/通路可能选择性受限，但对于特定的病人来说是致癌的。
MSLCs可能是可治愈的多发性原发性肺癌或者不可切除肺内转移癌。在临床上，很多尝试试图区分两者。虽然马提尼-梅拉米德标准和ACCP指南没有分子学根据，但广泛适用于临床指导。在本次研究中，6个病人在临床指导上归类为肺内转移癌，但在基因组层面的数据定义为多发性原发肺癌。手术后最少随访33个月，没有一个伴有结节的患者复发，而有血肿扩散的肺转移的患者（患者1）在手术后42个月复发。以前的研究表明，有结节的患者的生存率更低一些；本次研究的数据表明，很大比例原先归类为远端肺转移和结节的很可能都是多原发性肺癌。
为了提高MSLCs诊断的精确性，研究者用了类似Travis先驱们的方法，精确地从6个病人中找到5个多原发性肺癌患者。形态是由负责的分子机制控制的，但是我们在这方面还知之甚少。肿瘤能够改变他们的外观，因此不同的肿瘤即使外形相似，也只能作为推测依据，不能下最后结论。另一方面，如本次研究所示，小样品量的预示，多原发性肺癌在基因组层面是有区别的，而以原发肿瘤为基础的转移灶通常保持着基因畸变的重要比例。所以，外显子水平的综合基因组分析可以为临床和组织评估提供信息，用以精确地区分多原发性肺癌和肺内转移癌。
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撰稿：徐晓玲 小敏
编辑：市场部
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