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食管癌是发生在食管上皮组织的恶性肿瘤，主要有鳞癌和腺癌2个亚型。我国是世界上食管癌高发地区之一，每年约有15万人死于这一疾病。2014年11月新英格兰医学杂志发表了一篇关于食管癌的综述：其中鳞癌（ESCC）在中亚到中国北方的食管癌高发地带的发病率占该地区食管癌的90%以上，相比之下，在美国鳞癌的发病率仅占本地区食管癌的26%。腺癌（EAC）在北美和欧洲的某些地区有上升趋势。发病年龄上，年轻人发病率较低，随着年龄的增加，发病率随之上升。ESCC中男女发病率几乎相等，EAC中男性是女性的3-4倍[1]。 研究者一直尝试利用二代测序寻找食管癌的遗传机制，试图找到癌症的发生发展相关基因、治疗靶标等，也有一些突破性进展和成果。为此，科技君背后的小伙伴们为大家整理了2012年到2017年的部分二代测序食管癌研究的文献，共19篇，分为ESCC和EAC相关两部分。ESCC相关的文章，共有10篇，5个子类，本次为大家展示的是其突变和发生发展相关的部分内容（全部内容分4个部分为大家呈现）。 华大基因在ESCC上的研究主要有以下内容 ◆2014年5月，华大基因和中国医学科学院肿瘤医院联合通过高通量测序、比较基因组杂交芯片分析及生物学功能研究，找到8个ESCC相关基因：TP53、RB1、CDKN2A、PI3KCA、NOTCH1、NFE2L2 和2个新基因ADAM29与FAM135B ，全面系统揭示了ESCC的遗传突变背景[2]，成果发表在Nature上。 ◆2015年4月，山西医科大学和华大基因联合发表了ESCC中的突变特征相关研究成果。在192个病人中，47%的肿瘤样品中APOBEC基因介导的突变特征表明，其催化的脱氨作用为ESCC的DNA损伤提供了来源，并发现PIK3CA热点突变在APOBEC标志性肿瘤有富集[3]。为了研究ESCC的结构变异特征和机制，研究者通过对原有数据进一步挖掘，发现结构变异经常会通过不同的机制影响肿瘤相关基因的表达，且染色体破碎，高突变体和断裂融合桥会引起部分ESCC染色体局部错误重排[4]。 ESCC的突变和发生发展 1、食管鳞状上皮癌基因组突变识别[2] ◆ 发表期刊：Nature ◆ 发表时间：2014年3月 ◆ 影响因子：38.14 ◆ 研究方法：外显子测序、全基因组测序、aCGH ◆ 研究背景 食管癌发生和发展的机制尚不明了，缺乏特异性的分子靶点和有效的治疗药物。 ◆ 研究内容 （1）高通量测序和aCGH分析 样本： 158个病人tumor和normal组织【17 ESCC cases（WGS）；71 ESCC cases（WES）；123 ESCC cases（aCGH）】 结果： 1、发现8个与ESCC发生相关的显著突变基因（SMG），其中FAM135B是首次发现的肿瘤相关基因。 2、获得了ESCC拷贝数变异的重要数据，发现位于染色体11q13.3-13.4扩增区域的MIR548K参与ESCC的恶性表型的形成。 3、发现重要组蛋白调节基因MLL2、ASH1L、MLL3、SETD1B、CREBBP和EP300在ESCC中呈现频繁非沉默突变。 图1 ESCC中的显著突变基因
（2）通路分析 1、对潜在治疗靶点进行分析，发现PI3K是ESCC突变频率最高的潜在药靶，PSMD2、RARRES1、SRC、GSK3β和SGK3等可作为潜在新药靶。 2、整合所有基因突变和基因拷贝变异数据，确定了与ESCC发生发展相关的重要信号通路，包括Wnt、cell cycle、Notch、RTK-Ras和AKT通路。 图2 ESCC中的体细胞变异的通路 ◆ 研究结果 1、全面系统地揭示了ESCC的遗传突变背景，发现了一批与ESCC发生发展和临床预后相关的基因。 2、描绘了ESCC基因组变异谱，发现了ESCC重要的突变基因及通路。 ◆ 研究意义 1、为了解ESCC的发病机理，寻找ESCC诊断的分子标志物，确定研发临床治疗的药物靶点以及制定有效的治疗方案提供了理论和实验依据。 2、为研究ESCC的发生发展机制提供了更全面的指导，为ESCC分子分型、药物研发及个性化治疗方法提供了科学基础，加快了食管癌研究进程。 2、食管鳞状细胞癌的基因组和分子表征[5] ◆ 发表期刊：Nature Genetics ◆ 发表时间：2014年3月 ◆ 影响因子：31.62 ◆ 研究方法：外显子测序、转录组测序、目标区域捕获测序 ◆ 研究背景 对ESCC的基因组异常的理解限于小样本的研究，迫切需要广泛鉴定ESCC的基因组异常，阐明其分子基础和指导有效的靶向治疗的发展。 ◆ 研究对象 139对ESCC germline/tumour成对样本和10个细胞系 ◆ 研究内容 1、对20对样品进行外显子测序，其中4个肿瘤样品同时进行转录组测序，使用Sanger验证了362个体细胞突变，有61%的突变基因是转录的。然后对10个细胞系和119对样品候选基因的编码外显子进行目标区域测序分析，APOBEC3B的表达量在tumour中有显著的增加，signature分析也发现APOBEC3B在ESCC的突变过程中发挥作用。通过MutsigCV算法得到13个显著突变的基因。 图3 在139对ESCC 突变频率和显著突变基因 2、对184个ESCC进行体细胞拷贝数变异(SCNV)分析，发现FGFR1基因在ESCC中频繁扩增，用FISH和免疫组化验证了这一结果，表明FGFR1基因也许可以作为ESCC的一个潜在的靶向治疗位点。 3、对ESCC中异常表达的通路进行研究，发现基因的突变、扩增或缺失以及过表达等因素导致包括细胞周期、表观遗传修饰在内的信号通路出现异常。 图4 ESCC中的异常信号通路 4、发现ZNF750在ESCC中显著突变，大多以截断突变的方式发生在ESCC中，相较与对照样本，ZNF750在tumor中表达量降低。进一步的功能实验分析表明，ZNF750可能以调节鳞状细胞分化的方式在ESCC中作为肿瘤抑制因子发挥作用。另外，发现了钙粘蛋白家族（FAT家族）的突变以及KMT2D等突变。 图5 两批样本分别使用SNP-array和aCGH均检测到ZNF750发生拷贝缺失 5、分析了XPO1中存在的基因突变及蛋白过表达的现象，表明XPO1可以作为潜在的靶向治疗位点。 ◆ 研究结果 该研究对139个ESCC样本的突变以及184个ESCC样本的SCNV进行分析，除鉴定出了已知的突变基因（TP53、PIK3CA、NOTCH1），还鉴定了一些新的突变基因（FAT1、FAT2、ZNF750、KMT2D等）。 进一步的功能试验表明了这些突变在ESCC中的作用。多种分子机制频繁导致RTK-MAPK-PI3K信号通路、细胞周期进程以及表观遗传修饰表达异常。 ◆ 研究意义 该研究提供了大量的药物候选靶点，由于XPO1同时发生基因突变和蛋白过表达，可将其视为一个潜在的靶向治疗位点。该研究发现了新的突变基因，为了解ESCC的发病机理提供了坚实的理论基础。 下一期我们将继续为大家分享ESCC研究进展方面的相关文献。 参考文献： [1] Rustgi A K, El-Serag H B. Esophageal carcinoma[J]. New England Journal of Medicine, 2014, 371(26): 2499-2509. [2] Song Y, Li L, Ou Y, et al. Identification of genomic alterations in oesophageal squamous cell cancer[J]. Nature, 2014, 509(7498): 91-95. [3] Zhang L, Zhou Y, Cheng C, et al. Genomic analyses reveal mutational signatures and frequently altered genes in esophageal squamous cell carcinoma[J]. The American Journal of Human Genetics, 2015, 96(4): 597-611. [4] Cheng C, Zhou Y, Li H, et al. Whole-genome sequencing reveals diverse models of structural variations in esophageal squamous cell carcinoma[J]. The American Journal of Human Genetics, 2016, 98(2): 256-274. [5] Lin D C, Hao J J, Nagata Y, et al. Genomic and molecular characterization of esophageal squamous cell carcinoma[J]. Nature Genetics, 2014, 46(5): 467-473. 华大科技肿瘤组 华大科技肿瘤研究组，专注于肿瘤基因组学生物信息分析，致力于提供最专业的肿瘤基因组学科技服务。团队由经验丰富的肿瘤基因组学专家队伍组成，依托于华大基因在肿瘤领域长期研究经验，为全行业提供项目方案设计、测序服务、数据分析、平台建设、技术优化等全面的解决方案。同全球科学家合作阐释肿瘤分子机制并实施转化应用开发，为肿瘤精准医学的研究与应用提供技术支撑。团队已在国际顶级杂志发表文章30余篇，目前重点关注肿瘤基因组数据分析与挖掘，肿瘤基因组数据库建设以及精准医学数据评价。 撰稿：肿瘤组 编辑：市场部 ★微课直通车★ 目前的科学研究表明，肠道菌群与肥胖、二型糖尿病、类风湿性关节炎、结直肠癌、冠心病等的发生有着千丝万缕的关系。 详细内容请戳? 免费微课│肠道菌群相关疾病的最新研究思路及方法 |
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