6-04 【Nature】全基因组测序大发现：泛癌种转移性实体瘤基因组图谱.docx

【Nature】全基因组测序大发现：泛癌种转移性实体瘤基因组图谱 随着新技术的进步，更多的热点比如单细胞测序/肠道菌群等研究如火如荼进行，同时表观遗传的研究DNA甲基化/RNA甲基化/羟甲基化/方兴未艾。而肿瘤领域的研究，也从早期小样本，横截面探讨癌症的发生发展的机制（全外测序/靶向测序等），转向大队列，前瞻性，泛癌种的转移/早期筛查/诊断/用药的机制（全基因组测序/表观遗传/单细胞测序/代谢组学/蛋白组学/脂质组学）研究。 2019年10月23日国际一流学术期刊《Nature》上的文章，通过全基因组大样本队列测序比较不同癌种多种形式的突变类型/比例/差异以及转移的机制，试图揭示不同癌症的共同的变异形式以及共有的转移机制！ 研究背景 1. 近年来几项大规模的全基因组测序（WGS）分析工作对驱动不同类型成人和儿童癌症的分子过程的多样性产生了有价值的见解，并推动了基因组驱动肿瘤治疗的前景。 2. 大多数分析都是针对原发性肿瘤进行的，而导致疾病负担和90%癌症死亡的转移性癌症在全基因组水平上的研究较少，即使有少量转移癌症的研究，要么仅限于特定的癌种，要么只研究了一些特定的基因，要么是外显子层面的研究。 3.由于随着癌症的进展，原发灶和转移灶都在不停地进化，也只有全基因组研究能一窥癌症转移的秘密了。因此，对癌症的转移展开全基因组、泛癌种的研究非常有必要。来自荷兰和澳大利亚的多个研究机构的研究人员对转移性实体瘤开展了有史以来最大规模的转移性实体瘤的全基因组研究。 样本选择 转移灶取样、配对血样作为对照，纳入2399例患者（包括121例重复活检）的2520对样本组成，illumin Hiseq 2x150bp测序（肿瘤组织：106X，血样：38X） 研究结果 1) 突变负荷分析 单核苷酸变异（SNV）的情况：黑色素瘤的中位 SNV 是 44000 个，肺癌的是 36000，肉瘤的是 4100，神经内分泌肿瘤的是 3500。这些突变特征，与之前的研究相比，基本匹配。 多核苷酸变异（MNV）的情况：肺癌的中位 MNV 是 821，皮肤癌的是 764，这两种癌症的 MNV 是其他癌种的 5 倍。这可能与紫外线照射（CC＞TT）和吸烟（CC＞AA）突变特征比较丰富有关。 插入和缺失（indels）的中值只有 SNV 的十分之一左右，皮肤癌和肺癌发生率相对较低。 微卫星不稳定（MSI）的发生率：中枢神经肿瘤 9.4%，子宫肿瘤 9.1%，前列腺肿瘤 6.1%。结直肠癌转移灶的 MSI 仅为4%，低于之前报道的原发性结直肠癌出现频率。 所有肿瘤的中位结构变异（SV）数为 193。相对较高的是卵巢肿瘤的 412，食管癌的 372；较低的是肾癌的 71，神经内分泌肿瘤的 56。在所有的结构变异中，简单缺失是最常见的，占所有结构变异的 33%。除胃癌和食管癌，缺失性结构性变异在其他肿瘤中比较普遍。 以上这些结果是转移癌组织与血液基因组对比的结果。反映的是转移组织自身的变化，但是没有反映出转移肿瘤组织与原发肿瘤组织之间的差异？ 2 ) 原发灶与转移灶基因组特征 为了了解原发灶和转移灶之间的总体基因组差异，研究人员将他们的这个数据，与迄今最大的原位肿瘤测序数据库 PCAWG 做了个比较。本研究没有分析患者的原发肿瘤基因组数据，对比的数据是其他数据库的数据。PCAWG 这个全基因组测序肿瘤队列，包括 2583 个肿瘤样本，其中 95% 的样本是未经治疗的原发肿瘤。 将本研究的数据与 PCAWG 的数据相比，研究人员发现：单核苷酸变异没有显著差异，意味着单核苷酸变异突变负荷似乎与疾病进展无关，但前列腺癌、乳腺癌和中枢神经肿瘤是例外。 相比之下，转移灶的插入和缺失、多核苷酸变异和结构变异的突变负荷更高，尤其是前列腺癌，研究人员观察到多核苷酸变异，插入和缺失和结构变异的发生率增加了四倍以上。 3)? 拷贝数变异分析 包含EGFR、CCNE1、CCND1和MDM2这些癌基因的区域，经常发生扩增。另外一个现象是常染色体 DNA 存在杂合性丢失（LOH），以TP53的 LOH 出现频率最高，出现在 67% 的肿瘤样品中，其他的很多抑癌基因也出现 LOH。 但没有发现大片段常染色体的纯合缺失，即使是基因纯合缺失也非常罕见。然而，有一个特殊的情况是，Y染色体缺失，36% 的男性肿瘤样本存在Y染色体缺失，不过肿瘤之间差异非常大，从中枢神经肿瘤的5% 到胆管肿瘤的 68%。 还有一个比较常见现象的是全基因组加倍（WGD），56% 的肿瘤样本出现了这种现象，从中枢神经肿瘤的 15% 到食管癌的 80%。而且这种情况，远远高于之前报道的原发肿瘤的 25%-37%。全基因组加倍在一定程度上增强了癌细胞对化疗的耐药性。而且这种加倍还可以为癌细胞起到缓冲保护作用，防止基因组不稳定、破坏性突变