【佳學(xué)基因檢測(cè)】腫瘤轉(zhuǎn)移性基因檢測(cè)需要測(cè)定哪些位點(diǎn)？

轉(zhuǎn)移性腫瘤的基因突變特點(diǎn)

佳學(xué)基因腫瘤轉(zhuǎn)移性特點(diǎn)基因檢測(cè)成功從556名入組患者中獲得537例活檢樣本,并在500例轉(zhuǎn)移性癌癥患者中獲得完整的測(cè)序結(jié)果,成功率為93%。失敗原因包括活檢中缺乏腫瘤組織(37例,6.6%)、無(wú)法獲得活檢材料(19例,3.4%;患者拒絕活檢、體能狀況差、無(wú)法成像活檢部位、活檢不安全、組織量不足或參加其他臨床試驗(yàn))。大多數(shù)患者468例(93.6%)來(lái)自佳學(xué)基因腫瘤正確醫(yī)學(xué)850基因檢測(cè)組，但也有來(lái)自其他21家機(jī)構(gòu)的患者入組。患者人口統(tǒng)計(jì)學(xué)數(shù)據(jù)為258例(51.6%)男性、242例女性(48.4%)、460例(92%)高加索人、40例(8%)非高加索人。隊(duì)列中位年齡為59歲,年齡范圍18-86歲。

通過(guò)下圖1描繪了MET500隊(duì)列中的癌癥類型(n=20)。腫瘤轉(zhuǎn)移大數(shù)據(jù)隊(duì)列中前三大癌癥類型包括93例(18.6%)轉(zhuǎn)移性前列腺癌、91例(18.2%)轉(zhuǎn)移性乳腺癌和42例(8.4%)軟組織肉瘤。還有25例(5%)原發(fā)不明癌(CUP)。

圖1：轉(zhuǎn)移性腫瘤的類型

圖2突出顯示了MET500隊(duì)列中分析的多種轉(zhuǎn)移部位(n>30)。賊常見(jiàn)的轉(zhuǎn)移部位包括134例肝臟、114例淋巴結(jié)、46例肺、42例骨和32例腹腔實(shí)質(zhì)/腹水/胸腔積液。

對(duì)于每位患者,佳學(xué)基因檢測(cè)在腫瘤和體細(xì)胞DNA上進(jìn)行了配對(duì)的外顯子組測(cè)序,以鑒定可能的致病性變異并確定其為體細(xì)胞或生殖系來(lái)源。腫瘤和正常外顯子組的平均目標(biāo)覆蓋深度分別為180X和120X。平均腫瘤含量為62%。在目標(biāo)區(qū)域內(nèi),轉(zhuǎn)移性腫瘤的基因解碼平均在每位患者身上發(fā)現(xiàn)119個(gè)體細(xì)胞突變。對(duì)于大多數(shù)癌癥類型,與TCGA中的原發(fā)腫瘤相比,轉(zhuǎn)移灶中的突變數(shù)量顯著增加(圖3)。這種差異在原發(fā)期突變負(fù)擔(dān)較低的腫瘤類型中更為明顯,例如前列腺癌或腎上腺癌。為鑒定賊常見(jiàn)的、因此可能是致病性的遺傳改變靶點(diǎn),佳學(xué)基因?qū)魏塑账嶙儺?SNV)、拷貝數(shù)變異(CNV)和基因融合進(jìn)行了綜合分析。對(duì)于每位患者和每個(gè)基因,轉(zhuǎn)移性腫瘤基因解碼根據(jù)失活突變頻率的增加和專家知識(shí),將賊常見(jiàn)的突變基因分類為潛在的腫瘤抑制基因或癌基因(圖4)?；蚪獯a發(fā)現(xiàn)腫瘤抑制基因和癌基因均呈現(xiàn)長(zhǎng)尾突變譜。TP53(266,53.2%)、CDKN2A(80,16%)、PTEN(79,15.8%)和RB1(68,13.6%)是賊常見(jiàn)的突變腫瘤抑制基因,而賊常見(jiàn)的突變癌基因包括PIK3CA(67,13.4%)、AR(63,12.6%)和KRAS(51,10.2%)?？偟膩?lái)說(shuō),腫瘤抑制基因在許多癌癥類型中發(fā)生改變(如TP53和RB1),而癌基因則更多與特定癌癥類型相關(guān)(如AR或GNAS)。基因解碼進(jìn)一步將變異頻率與原發(fā)腫瘤的情況進(jìn)行了比較,發(fā)現(xiàn)突變負(fù)擔(dān)的增加(圖3)與賊常見(jiàn)基因的遺傳異常頻率增加相一致(圖4)。

圖3：不同轉(zhuǎn)移性腫瘤的突變負(fù)荷

圖4：轉(zhuǎn)移腫瘤中的抑癌基因突變

轉(zhuǎn)移腫瘤所存在胚性突變

通過(guò)測(cè)序配對(duì)的體細(xì)胞DNA,我們鑒定出61例個(gè)體(12.2%)中涉及18個(gè)基因的63個(gè)推定致病性生殖系突變(PPGM),根據(jù)ClinVar專家的評(píng)審定義(圖2a)。其中包括30個(gè)有害的錯(cuò)義突變、8個(gè)無(wú)義突變、20個(gè)框移突變和5個(gè)有害的剪接位點(diǎn)突變。75%的PPGM位于與DNA修復(fù)相關(guān)的基因,其中賊常見(jiàn)的是MUTYH(n=10,16%)、BRCA2(n=9,14%)、CHEK2(n=9,14%)和BRCA1(n=5,8%)。在DNA修復(fù)通路之外,佳學(xué)基因觀察到APC(n=6,9.5%)、MITF(n=5,8%)和HOXB13(n=3,5%)等其他基因中也存在PPGM。在鑒定的63個(gè)致病性等位基因中,5個(gè)等位基因此前未被報(bào)道,其余等位基因在ClinVar中已有致病性或可能致病性的注解記錄。在本研究中鑒定出PPGM的61例個(gè)體中,30例(49%)在腫瘤基因組中存在體細(xì)胞第二等位基因的異常,包括缺失雜合性,并表現(xiàn)出與致病性一致的分子表型(補(bǔ)充表4)。其余病例為所鑒定等位基因的攜帶者狀態(tài)。

轉(zhuǎn)移性腫瘤的胚系突變

a. MET500隊(duì)列中鑒定出的致病性生殖系改變。與DNA修復(fù)通路相關(guān)的變異用藍(lán)色陰影表示,而"其他"改變則用紅色陰影表示。

b. MET500隊(duì)列中鑒定出的致病性生殖系變異的基因水平示意圖。

接下來(lái),我們將在MET500隊(duì)列中發(fā)現(xiàn)的PPGM基因的頻率與外顯子組聚合聯(lián)盟(ExAC)(http://exac.broadinstitute.org/)匯編的52,790例個(gè)體的群體頻率(不包括TCGA癌癥樣本17)進(jìn)行了比較。任何PPGM在轉(zhuǎn)移性癌癥中出現(xiàn)的比值顯著超過(guò)了ExAC所包含人群中的比值(OR=3.00,2.28-3.9,P=1×10-13)。在轉(zhuǎn)移序列中富集的分析基因包括BRCA1、BRCA2、APC、CHEK2、MITF、MLH1、NBN和RB1。

轉(zhuǎn)移腫瘤的融合基因突變譜

為鑒定激活性和失活性基因融合,轉(zhuǎn)移性腫瘤基因突變基因解碼分析了來(lái)自496例轉(zhuǎn)移性腫瘤RNA的868個(gè)轉(zhuǎn)錄組文庫(kù)。這些融合連接點(diǎn)涉及12,027對(duì)獨(dú)特基因?qū)?平均每個(gè)腫瘤34個(gè)基因融合,源自各種結(jié)構(gòu)異常(圖3a)。不同腫瘤類型的融合負(fù)擔(dān)存在較大差異。199例(39.8%)至少harbored一個(gè)推定致病性融合,其中138個(gè)是激活性融合,103個(gè)是有害融合。激活性融合可分為DNA結(jié)合(n=88)、蛋白激酶(n=29)和信號(hào)轉(zhuǎn)導(dǎo)(n=21)(圖3b)。失功能融合可分為典型腫瘤抑制基因(n=59)、染色質(zhì)修飾基因(n=35)和參與細(xì)胞粘附的基因(n=9)。賊常見(jiàn)的融合腫瘤抑制基因是NF1(n=18)、TP53(n=11)、PTEN(n=11)和RB1(n=6)。有趣的是,佳學(xué)基因在轉(zhuǎn)移性癌癥中鑒定出一系列8對(duì)新的融合對(duì),基因解碼認(rèn)為這些融合對(duì)具有致病性(圖3c)。其中包括帶有新合作伙伴的激活性FGFR、BRAF和ALK融合,擴(kuò)展了這些可臨床靶向的融合的融合伙伴和癌癥類型范圍。具有功能域的新基因融合包括子宮平滑肌肉瘤的GREB1-NR4A3、舌頭多形性低級(jí)腺癌的POC5-PRKD1和未分化高級(jí)肉瘤的CIC-CITED1。Notch融合分為兩類,預(yù)計(jì)對(duì)γ-分泌酶抑制劑敏感(如NOTCH2-SPAG17)和不依賴于γ-分泌酶加工的融合(如PARS2-NOTCH2)。

佳學(xué)基因轉(zhuǎn)移性腫瘤基因解碼的優(yōu)勢(shì)特點(diǎn)

 

測(cè)序成本的降低導(dǎo)致將綜合測(cè)序廣泛應(yīng)用于癌癥研究和正確腫瘤學(xué)。因此,佳學(xué)基因解碼建立了實(shí)時(shí)臨床測(cè)序計(jì)劃來(lái)探索臨床轉(zhuǎn)化的實(shí)際挑戰(zhàn),同時(shí)描繪晚期癌癥的基因組景觀。由此產(chǎn)生的 MET500 隊(duì)列代表了對(duì)廣泛轉(zhuǎn)移性癌癥的遺傳和轉(zhuǎn)錄組異質(zhì)性的新穎評(píng)估。

轉(zhuǎn)移性癌癥在不同譜系中的突變頻率分布極為長(zhǎng)尾,只有較少的基因以較高頻率發(fā)生突變。佳學(xué)基因轉(zhuǎn)移腫瘤基因解碼發(fā)現(xiàn)12.2%的病例harbored潛在致病性的生殖系變異,其中大部分(75%)與 DNA 修復(fù)通路有關(guān)。DNA 修復(fù)通路的突變具有治療意義;高突變腫瘤可能響應(yīng)免疫檢查點(diǎn)抑制劑,而HR缺陷可能提示對(duì)PARP抑制劑敏感?？赡苤虏⌒陨诚底儺惖母呋疾÷侍崾?應(yīng)考慮為轉(zhuǎn)移患者進(jìn)行遺傳咨詢和相關(guān)的生殖系檢測(cè)。

通過(guò)整合全外顯子組測(cè)序和RNA測(cè)序,轉(zhuǎn)移性腫瘤基因解碼能夠證明轉(zhuǎn)錄組分型提供了臨床重要且補(bǔ)充的分子信息。佳學(xué)基因的分析結(jié)果展示了如何在臨床環(huán)境中應(yīng)用RNA測(cè)序來(lái)表征基因融合、基因表達(dá)異常值、轉(zhuǎn)錄通路和免疫微環(huán)境。在MET500隊(duì)列中,37%的病例harbored推定驅(qū)動(dòng)性融合或腫瘤抑制基因的失活性融合。RNA-seq數(shù)據(jù)在表征活躍于腫瘤細(xì)胞的轉(zhuǎn)錄網(wǎng)絡(luò)以及轉(zhuǎn)移腫瘤微環(huán)境中發(fā)揮了重要作用,并提示轉(zhuǎn)移性腫瘤顯著去分化,但保留一些組織和癌癥特異性的基因表達(dá)模式。通過(guò)基因解碼能夠區(qū)分兩種不同類型的轉(zhuǎn)移:增殖型和EMT型。有趣的是,增殖型腫瘤與代謝增加和應(yīng)激反應(yīng)有關(guān),而EMT型腫瘤與炎癥相關(guān)的簽名有關(guān)。

在免疫療法背景下,機(jī)制驅(qū)動(dòng)的生物標(biāo)記物能夠闡明特定的免疫檢查點(diǎn)或免疫逃逸機(jī)制尤其有價(jià)值。然而,免疫生物標(biāo)記物需要描繪包括腫瘤基因型(如突變負(fù)擔(dān))、表型(如PD-L1表達(dá))和宿主應(yīng)答(如存在CD8+T細(xì)胞)在內(nèi)的復(fù)雜疾病狀態(tài)。為實(shí)現(xiàn)全面的免疫基因組分型,佳學(xué)基因解碼利用了DNA和RNA測(cè)序數(shù)據(jù),使得基因解碼不僅能夠表征腫瘤基因型,還能夠表征宿主免疫反應(yīng)的表型。佳學(xué)基因的結(jié)果證明了利用RNA-seq數(shù)據(jù)區(qū)分免疫學(xué)和潛在臨床上不同亞型的轉(zhuǎn)移性腫瘤的可行性,突出了臨床RNA測(cè)序在監(jiān)測(cè)腫瘤微環(huán)境和指導(dǎo)免疫療法方法方面的潛力。

腫瘤的基因解碼將轉(zhuǎn)移性癌癥隊(duì)列的分子特征與原發(fā)癌癥隊(duì)列進(jìn)行了比較,但并未利用來(lái)自個(gè)體病例的原發(fā)和轉(zhuǎn)移活檢的配對(duì)樣本。對(duì)配對(duì)樣本的測(cè)序可能會(huì)進(jìn)一步闡明腫瘤演化、治療耐藥和免疫相互作用背后的過(guò)程。

轉(zhuǎn)移性腫瘤的基因解碼所代表的轉(zhuǎn)移性實(shí)體腫瘤隊(duì)列是針對(duì)原發(fā)癌癥所開(kāi)展研究的有力補(bǔ)充。轉(zhuǎn)移性癌癥在遺傳、轉(zhuǎn)錄組和微環(huán)境水平上均具有高度異質(zhì)性。因此,晚期癌癥治療的重大進(jìn)展將取決于我們學(xué)習(xí)轉(zhuǎn)移性異質(zhì)性的治療意義并開(kāi)發(fā)出能夠?qū)⒒颊吲c賊有前景的療法相匹配的篩查方法和臨床試驗(yàn)設(shè)計(jì)的能力。

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