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背景子宫癌肉瘤(Uterine Carcinosarcomas,UCS),也称恶性中胚叶混合瘤或恶性米勒管混合瘤(malignant mixed mullerian tumor,MMMT),是子宫肉瘤中最常见的一种。多发于绝经后妇女,有时也可能发生在绝经前妇女身上。其病因尚不明确,临床表现缺乏明显的特异性,很难在术前确诊,因此,很容易误诊。其癌性组件类似于高品位子宫内膜样、浆液性或子宫内膜癌,因而也可把UCS视为II型子宫内膜癌。虽然UCS比较少见,全世界年发病率为每100万名妇女有5.1-6.9例,但由于其高转移率,复发率和高度复杂的病理情况等原因,死亡率却占子宫体恶性肿瘤的15%。UCS的治疗主要取决于手术,尤其是淋巴结清扫术,可以大大提高患者的总体生存率。尽管如此,UCS的五年生存率仍然较低(18%-39%)。在过去的几十年里,许多恶性肿瘤(包括膀胱癌、乳腺癌、结肠癌、胶质瘤、肾癌、平滑肌肉瘤、卵巢癌和前列腺癌)在其不同的分子特征的基础上,分为不同的分子亚型。这种分类有助于更好地理解这些肿瘤,制定出更有针对性、更有效的治疗方法。在此分子分型的研究中,我们根据子宫癌肉瘤不同的基因表达模式与临床病理特征,将其分为两种不同的分子亚型。研究表明,相对于亚型I患者来说,II型具有较高的侵袭性,且II型患者对治疗不敏感。分子分型的研究加深了我们对UCS的理解,由此奠定了开发不同分子亚型特异的诊断性分子标记物的基础。目的首先通过收集子宫癌肉瘤(UCS)临床标本,奠定数据分析后验证实验的基础。而后,通过同义聚类分析(Consensus Clustering)GEO数据库和癌症基因组图谱(TCGA)数据库,得出两种不同的UCS分子亚型,分别定义为亚型I和亚型II。接着,通过微阵列显著性分析(SAM-seq)获得两种亚型显著差异表达基因,对这些基因进行基因集富集分析(GSEA)、基因功能分类(GO)和DAVID功能注释,使用Cluster 3.0和TreeView分析显著性差异表达的基因。这项研究能帮助更好的理解UCS分子分型和特定发生机制,并能有效地指导开发诊断性分子标记物。方法生物信息学分析:首先,分别从基因表达综合数据库(www.ncbi.nlm.nih.gov/geo/)和癌症基因组图谱(TCGA)下载子宫癌肉瘤(UCS)病例的RNA-seq数据集,通过同义聚类分析(Consensus Clustering)显示不同数据库来源的数据均分出两种不同的UCS分子亚型。通过Silhouette分析评估Consensus clustering的准确性,结果验证了两个亚型是UCS的最佳分型。进一步的Sub-Map分析,验证了从GSE32507和TCGA两个数据集中分析出的独立亚型高度相关。分子分型与临床信息相关性分析发现,肿瘤侵袭性和肿瘤重量这些临床指标与分型显著相关。通过微阵列显著性分析(SAM-seq)获得亚型显著差异表达基因。利用基因集富集分析(GSEA)、基因功能分类(GO)和DAVID功能注释发现,UCS的两种分子亚型呈现出不同的基因表达模式。最后,使用Cluster 3.0和TreeView分析每个亚型中前500个显著性过表达的基因,呈现出明显的差异。统计分析:通过卡方检验和Fisher精确检验评估显著性,经过FDR校正,p<0.05具有显著性。结果本研究分别分析了基因表达综合性数据库(www.ncbi.nlm.nih.gov/geo/)和癌症基因组图谱(The Cancer Genome Atlas TCGA)里的子宫癌肉瘤(UCS)数据信息,确定了两组不同分子亚型(分别是C1和C2,L1和L2)。然后通过Sub-Map相关性分析,确定这种分型方式的可靠性。通过生物信息学分析,我们发现两个分子亚型的UCS具有不同的基因表达模式。我们进行了基因集富集分析(GSEA),发现亚型II富集与成肌细胞分化/肌肉发育有关的基因,而在亚型I中过表达的基因与细胞间粘附和细胞凋亡相关。紧接着通过显著性分析(SAM-seq软件)各亚型中高表达的基因,通过基因功能分类(GO)和DAVID功能注释得到在两个亚型中差异表达的信号通路:在亚型Ⅰ中富集的信号通路主要参与细胞间黏附、细胞运动、抗原加工和呈递、信号转导、激酶活性等,在亚型Ⅱ中富集的信号通路则包括肌肉发育、肌肉收缩、细胞骨架结构、生物合成等通路。通过聚类分析发现在亚型Ⅰ和亚型Ⅱ中显著性高表达的基因呈现出明显的差异。除了不同的亚型具有明显不同的基因表达模式外,各亚型还具有不同的临床病理特征。这些具体的临床病理特征可以从TCGA数据库中下载获得,我们比较了UCS患者亚型特异的临床病理特征,结果发现亚型I表现出肿瘤低侵袭率,瘤重轻的特征;而亚型II表现出高侵袭率,高重量的特征。亚型I可能代表了低级别子宫癌肉瘤,而亚型II可能代表了高级别子宫癌肉瘤。结论1.同义聚类分析出子宫癌肉瘤可以分为两个分子亚型;2.子宫癌肉瘤表现出亚型特异的基因表达模式。不同的UCS分子亚型富集的基因和信号通路不同;3.子宫癌肉瘤表现出亚型特异的临床病理特征。不同的UCS分子亚型病人在肿瘤侵袭率、肿瘤重量以及分期上具有明显的差异。