遺傳性平滑肌瘤和腎細胞癌（HLRCC associated RCC）是常染色體顯性遺傳腎癌，由延胡索酸酶基因FH的胚系或體系突變、缺失以及甲基化失活導致。與其他常見的腎細胞腫瘤相比，HLRCC associated RCC具有Ⅱ型乳頭狀腎癌特點，也會偶發集合管癌和透明細胞癌等。該型腫瘤常表現為單側或單病灶，呈囊性，或囊性實性混合生長，且侵襲性遠強于其他腎細胞癌，在腎原發病灶較小且局限時（1.5厘米），也可能出現淋巴結轉移或遠處轉移，轉移部位常見于肺，預后極差。由于FH-缺陷患者隊列研究的不足，迄今缺乏有效藥物和標準治療方案。臨床診斷主要通過基因測序或組織病理學或醫學影像分析進行術前診斷，但疾病的復雜性和多樣性使得早期診斷較為困難，因此對于該疾病的診斷新方法亟待探索。
2023年4月13日，上海交通大學醫學院附屬兒童醫學中心鄭亮團隊和仁濟醫院張進，徐云則團隊合作，在Journal of Clinical Investigation（影響因子IF=19.477）在線發表題為Circulating succinate-modifying metabolites accurately classify and reflect the status of fumarate hydratase-deficient renal cell carcinoma的研究論文。
研究團隊在多年研究基礎上，組建了全國范圍的多中心延胡索酸酶基因突變攜帶者隊列，闡明了基因延胡索酸酶失活突變在腫瘤與攜帶者中的代謝異常機制。揭示血液小分子suc-cys和suc-ado可以準確診斷延胡索酸酶的胚系或體系突變，其AUCROC=0.97，為臨床上遺傳性平滑肌瘤和腎細胞癌的診斷提供了新的視角。
△HLRCC-associated患者I/II期和III/IV期的Kaplan-Meier總生存期分析（點擊查看大圖）
研究隊列由來自 16 個中心的 252 名參與者組成：其中FH 缺陷 (FH-MT) RCC 患者77例，臨床分型為I、II、III 和 IV 期；77例FH-MT患者中70例攜帶種系突變，7例為散發性突變，涉及錯義、無義、移碼和大規模缺失。在所有 FH-MT 患者中，47 名有家族史。FH-野生型 (FH-WT) RCC (n=88) 患者是新招募的，包括各種亞型的患者。以及新招募的無腫瘤 (NC) 個體的正常對照和 9 歲和性別匹配。我們首先對 77 名 FH-MT RCC 患者進行了 Kaplan-Meier 生存分析，顯示 I/II 期患者的平均生存期明顯長于 III/IV 期患者（P = 0.007），表明早期診斷具有明顯的生存獲益。
△HLRCC-associate病人血漿的組學分析
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本研究共使用了 n = 268 份血漿樣本。來自 10 名 FH-MT RCC 患者、10 名 FH-WT RCC 患者和 10 名 NC 個體的樣本 (n = 30) 被選為發現集。單獨的驗證集 (n = 238) 包含 67 個 FH-MT 樣本、78 個 FH-WT 樣本和 77 個 NC 樣本。主成分分析結果表明，腫瘤中 FH 遺傳狀態和疾病階段的血漿代謝物的潛在聚類，來自 ROCAUC 分析的前 20 種代謝物使 FH-MT 樣品與其他兩組的樣品清晰分離。涉及氨基酸代謝、脂類代謝、TCA循環及核苷酸代謝途徑。其中 suc-cys、suc-ado、琥珀半胱氨酸-甘氨酸 (suc-cys-gly) 和肌酸核苷水平具有很強的相關性，并且似乎是腫瘤負荷的最佳預測因子，被確定為監測 FH 變異患者和腫瘤負擔潛在生物標志物。
△FH突變型和野生型PDX小鼠模型血漿生物標志物的關聯（點擊查看大圖）
進一步采用移植患者來源的腫瘤異種移植物 (PDX)，以監測真正的人類腫瘤對血漿代謝物的影響，FH 突變型小鼠腫瘤的生長速度與野生型相當。在FH 缺陷型 PDX 的小鼠血漿中，檢測到suc-ado、suc-cys 和 suc-cys-gly，并隨時間推移，隨著腫瘤生長成比例地增加。這些結果表明，suc-cys和suc-ado具有出色的反映腫瘤狀態的敏感性。更重要的是，皮下腫瘤手術切除后一天血漿代謝物降至基礎水平。
△HLRCC-associated患者的臨床診斷效能
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為了驗證發現集和小鼠臨床前模型的結果，我們采用獨立驗證集進行了驗證，其中包含來自 67例 FH突變型患者、FH野生型患者和 67個健康受試者的 238 個血漿樣本。通過同位素標記的內標對 suc-ado 和 suc-cys 的血漿濃度進行了定量分析。結果表明，兩種代謝物在 FH突變型病人血漿中均顯著升高。 Suc-cys和suc-ado 可以顯著區分健康受試者與FH突變型患者，ROCAUC = 0.983，suc-ado 的 ROCAUC = 0.930。以及突變型及野生型FH RCC（suc-cys: ROCAUC = 0.980; suc-ado: ROCAUC = 0.923）。提示所選擇的Suc-cys和suc-ado，可作為常規篩選 FH 突變攜帶者，以及 RCC 患者分型的生物標志物。
△HLRCC-associated診斷與代謝機制示意圖
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進一步的機制研究顯示，在小鼠模型中，腫瘤微環境中腎臟組織的蛋白級聯和協同作用導致腫瘤來源的多肽轉化為小分子suc-cys和suc-ado。
本文總結
目前對于高轉移性腎癌，除了在早期階段的腫瘤切除外，尚無有效的治療方法。作者篩選的suc-cys和suc-ado，可靠地反映了基因突變狀態和腫瘤負荷，在早期診斷，轉移復發和預后的效果都較好，填補了腎癌腫瘤代謝標志物的空白。研究團隊的成果對于尋找適合快速診斷、篩查和監測的無創血漿生物標志物的探索，為出生基因缺陷型健康篩查和復發難治型腎癌的精準治療帶來新希望。
作者信息
上海交通大學醫學院附屬兒童醫學中心研究員鄭亮為第一作者和通訊作者，上海仁濟醫院泌尿科張進教授為共同通訊作者，伍小宇為共同作者。文章中非靶向代謝組學，脂質組學，以及標志物定量使用Thermo Q Exactive Plus完成。
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