胎儿在发育早期对环境因素极为敏感，尤其是接触有害物质时，可能在基因层面留下长期“疤痕”，增加未来患癌症、神经退行性疾病或发育障碍的风险。尽管目前研究显示孕中期和孕晚期化疗对新生儿短期健康影响不大，但化疗药物可通过胎盘进入胎儿体内，对胎儿DNA造成潜在损伤。近年来，化疗在非癌组织中留下“突变疤痕”的现象逐渐被关注，但孕期化疗对胎儿基因组的长期影响，尤其是对胎儿造血干细胞突变负担的影响，仍知之甚少。近日，比利时鲁汶大学 Frédéric Amant 团队在 Cancer discovery 上发表了题为 Prenatal exposure to chemotherapy increases the mutation burden in human neonatal hematopoietic stem cells 的文章，他们通过对接受化疗的孕期癌症患者、未接受化疗的孕期癌症患者以及健康孕期女性的新生儿脐带血造血干细胞和祖细胞（HSPCs）进行全基因组测序（WGS），分析其突变积累情况，探究孕期化疗对胎儿基因组的潜在长期影响。
为了探究孕期化疗对胎儿造血干细胞的影响，研究者纳入了13名接受化疗的孕期癌症患者，包括乳腺癌6例、霍奇金淋巴瘤6例和宫颈癌1例。对照组则包括9名健康孕妇和4名未接受化疗的孕期癌症患者（3名乳腺癌，1名肝细胞癌）。研究者对其新生儿脐带血中的造血干细胞和祖细胞（HSPCs）进行分离扩增，并完成了DNA全基因组测序（WGS）。研究发现，健康孕妇的新生儿HSPCs中单碱基替换（single-base substitutions, SBS）与健康新生儿的基线突变负荷一致，未接受化疗的孕期癌症患者的新生儿HSPCs中SBS数量也与健康组相似。然而，接受化疗的孕期癌症患者的新生儿HSPCs中SBS数量显著增加（p=0.0038；图1A、B），表明这种突变负荷的增加与孕期化疗暴露有关，而非母亲的肿瘤疾病所致。
图1：A-B. 接受化疗的孕妇所生新生儿的造血干细胞突变负荷显著增加，个体间和个体内变异性增大。C. 铂类药物方案（(EC+)TCpt）组突变负荷最高。D. 突变负荷随化疗次数增加而上升，主要由(EC+)TCpt组驱动。为了确定特定化疗方案对HSPCs突变负荷的影响，研究比较了三种不同方案：用于治疗霍奇金淋巴瘤的阿霉素+博来霉素+达卡巴嗪+长春花碱（ABVD）方案、用于治疗乳腺癌的表柔比星与环磷酰胺、阿霉素和紫杉醇（EC/A(+T)）的组合，以及用于治疗乳腺癌和宫颈癌的表柔比星、环磷酰胺、紫杉醇和卡铂（(EC+)TCpt）的组合。结果显示，所有化疗方案均导致胎儿HSPCs突变负荷增加，但含铂方案的增加最为显著（图2）。
图2：A-C. 铂类药物方案（(EC+)TCpt）组的造血干细胞表现出铂类特异性的突变谱特征。D-E. (EC+)TCpt组的双碱基替换突变也表现出铂类特异性的突变谱特征。此外，分析还发现每次化疗平均导致胎儿HSPCs突变负荷增加约4.7个单碱基替换（SBS），但这种效应主要由多次接受特定化疗方案的样本驱动。值得注意的是，即使患者同时接受放疗，其胎儿HSPCs的突变负荷并未显著高于仅接受化疗的患者，表明化疗是导致突变负荷增加的主要因素，而放疗影响有限。为了验证化疗药物对胎儿造血干细胞（HSPCs）的诱变效应，研究者在体外将健康脐带血来源的HSPCs暴露于代表性化疗药物（如顺铂、马福司胺和多柔比星）。结果显示，顺铂和马福司胺显著增加了HSPCs的单碱基替换（SBS）负荷，而多柔比星则无此效应。体外实验中，顺铂和马福司胺的突变特征与COSMIC数据库中的SBS35和SBS5相似，分别与铂类暴露和衰老相关突变过程相关。体外实验结果与临床样本的突变特征一致，进一步证实了化疗药物对胎儿HSPCs的直接诱变作用，尤其是与铂类和环磷酰胺相关的突变过程（图3）。
图3：A-C. 体外实验显示，顺铂和马福司胺可增加造血干细胞的突变负荷，而多柔比星无此效应。D. 体外实验得到的突变签名可较好地解释临床样本的突变谱，进一步证实化疗对造血干细胞基因组的直接和间接影响。总之，该研究通过临床样本分析和体外实验验证的方式，首次系统地研究了孕期化疗对胎儿造血干细胞基因组的影响。该研究表明，孕期化疗可能会增加胎儿造血干细胞的突变负荷,尤其是接受铂类药物治疗的孕妇。这种突变可能会对子代的长期健康产生不利影响。该研究提示，孕期化疗引起的基因组损伤可能对子代健康产生长期影响，强调了进一步研究围产期环境因素对基因组损伤影响的必要性，为我们认识孕期环境暴露对胎儿健康的潜在影响提供了新的视角。撰文
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*本文由深圳市拾玉儿童公益基金会“儿童肿瘤前沿”团队编译或约稿，文中图表均源引自文献原文。本文著作权归文章作者所有，欢迎个人转发分享，未经允许禁止转载，作者拥有所有法定权利，违者必究。如需转载，请留言或联系[email protected]。本文旨在分享儿童肿瘤科研前沿成果，不是治疗方案推荐。如需获得疾病治疗方案指导，请前往正规医院就诊。
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Chemotherapy is included in the standard of care for cancer treatment during pregnancy. However, whether prenatal exposure to maternal chemotherapy treatment has a mutagenic impact on the fetal genome, remains unexplored. Therefore, we investigated mutation accumulation in hematopoietic stem and progenitor cells (HSPCs) from neonates born to pregnant cancer patients treated with chemotherapy, as well as healthy pregnant women and untreated pregnant cancer patients. The mutational burden in HSPCs from neonates born to untreated pregnant cancer patients and to healthy controls was similar, but increased after prenatal exposure to varying types of chemotherapy regimens. Mutational signature analyses attributed the excess mutations to clock-like processes, which are active during normal cellular aging, or to direct mutagenesis by platinum-based drugs in neonates prenatally exposed to platinum-containing regimens. Our findings in the neonatal hematopoietic compartment are consistent with mutational signatures previously identified in cells of cancer survivors directly exposed to these chemotherapeutic drugs.
DOI: 10.1158/2159-8290.CD-24-1368
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