摘要7511：染色体外MDM2扩增导致了一种允许外源DNA（ecDNA）存在的肿瘤细胞状态，这种状态会影响不同癌症类型的细胞间肿瘤异质性和治疗反应

外染色质DNA（ecDNA）中MDM2扩增促进肿瘤异质性和治疗抵抗，通过抑制TP53功能形成ecDNA允许状态，影响单细胞治疗反应差异。

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摘要

染色体外DNA（ecDNA）会扩增拷贝数变化较大的癌基因，从而促进肿瘤的异质性、快速进化以及治疗失败。MDM2是TP53的关键负调控因子，它经常在ecDNA上发生扩增，但其对ecDNA动态和基于ecDNA剂量驱动的治疗反应的影响仍不清楚。我们整合了泛癌症ecDNA重建数据（TCGA + PCAWG）、单细胞DNA FISH和ImmunoFISH、scRNA-seq、scG&T-seq以及急性药物处理后的细胞系和PDX模型数据，来分析染色体外MDM2扩增对ecDNA维持、TP53功能和治疗反应的影响。与先前的研究结果一致，我们对泛癌症ecDNA重建数据的分析（TCGA + PCAWG）显示，MDM2是最常在ecDNA上扩增的癌基因，并且主要在染色体外扩增，而不是在均匀着色区域（HSRs）上扩增。在超过100个反复扩增的癌基因中，我们发现MDM2是最强的ecDNA驱动因素之一，且与扩增子大小和复杂性的增加有关。与在HSRs上的MDM2扩增不同，MDM2 ecDNA几乎只出现在TP53野生型肿瘤中，并且经常与其他ecDNA癌基因共同存在，这表明MDM2 ecDNA会形成一种表型上缺乏TP53的状态，从而支持ecDNA的维持和多样化。在神经母细胞瘤和星形细胞瘤模型中，MDM2 ecDNA的拷贝数与蛋白质和转录本的丰度密切相关，导致明显的单细胞异质性。因此，MDM2的拷贝数决定了TP53的活性，并通过联合荧光原位杂交和免疫荧光（FISH/IF）以及G&T测序数据，在单细胞水平上影响了对细胞毒性或靶向治疗的治疗反应。化疗能够迅速富集ecDNA高表达且TP53信号降低的细胞，而药物抑制MDM2（Nutlin-3a/Idasanutlin）则通过TP53依赖性的凋亡选择性消除ecDNA高表达的亚克隆。同样，MDM2的抑制也减少了具有MYCN扩增的神经母细胞瘤细胞系和PDX模型中的MYCN拷贝数，表明TP53的激活会破坏不同癌基因中的ecDNA允许状态。我们的研究表明，MDM2 ecDNA是人类癌症中最主要的ecDNA癌基因，并在TP53野生型肿瘤中定义了一种有利于ecDNA存在的状态，这种状态有助于肿瘤快速适应不同的治疗压力。这些结果将MDM2 ecDNA的拷贝数变异确定为急性治疗反应的功能决定因素，并揭示了MDM2调控的TP53功能是携带ecDNA的癌症的脆弱性，可以通过合理的治疗策略加以利用。