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本研究整合已发表的490例ESCC数据重新分析，发现了18个显著突变基因，其中PTEN、DCDC1和CUL3在ESCC中首次发现，发现AJUBA和signature4与跟ESCC患者预后显著相关。通过对CGC基因的拷贝数变化进行聚类将ESCC患者分成了3个亚型，subtype3的患者表现为高频的拷贝数变化，并且跟subtype2相比，subtype3具有更差的预后。进一步通过药靶数据库注释发现两个亚型之间显著差异的拷贝数变化基因（PIK3CA和FBXW7）可能作为药物治疗靶点。 文章题目：Comprehensive genomic analysis of Oesophageal Squamous Cell Carcinoma reveals clinical relevance 研究人员：深圳华大基因科技服务事业部肿瘤组 发表时间：2017. 11 期刊名称：Scientific Report 影响因子：4.259研究背景 食管癌指由食管鳞状上皮或腺上皮的异常增生所形成的恶性病变，五年存活率不到20%。依据组织病理学可将食管癌主要分为食管腺癌（Esophageal adenocarcinoma, EAC）和食管鳞癌（Esophageal squamous carcinoma, ESCC）两种类型。在西方发达国家，EAC在食管癌中可占80%以上，并且其发病仍呈增长趋势，而ESCC发病相对稳定或呈下降趋势。包括中国在内的发展中国家的食管癌主要以ESCC为主。在中国，每年大约有478万食管癌新发病例，约375万人死于食管癌，仅次于肺癌、胃癌和肝癌，居第四位，然而目前还没有针对食管癌的特定靶向药物治疗方法。 近年来随着高通量测序和信息分析技术的高速发展，对食管鳞癌基因组背景及发病机理的研究不断深入，其中基于食管腺癌的大型基因组研究主要集中在欧美地区，而对食管鳞癌的基因组研究则主要集中于国内。在食管癌的前期研究工作中主要通过不同规模样本量的外显子或全基因组测序在DNA层面进行多种突变综合性分析探索致病机理。自2014年以来，我国先后展开了多个ESCC较大规模样本量的研究，重点关注可能与食管癌发生发展密切相关的驱动基因。但是由于各个研究中的样本数量相对有限，加之肿瘤体细胞突变的异质性，对于食管癌的发生机理尤其是低频突变基因对成瘤机制的认识仍然不清晰。 分析内容 1、 数据收集 下载已发表的7篇文章中的食管癌测序数据或体细胞突变数据和临床数据。为提高数据的可靠性和可比性，通过内部建立的panel of normal数据库以及利用ExAC数据库，将假阳性位点过滤掉，并剔除了超突变样本，最后将490例样本重新整合分析。 2、 Somatic mutations检测 muTect软件检测snv，GATK 软件检测InDel。对变异信息统一采用Oncotator软件注释，得到了编码区总共52964个非同义突变，中位数是97个突变每样本。 3、 mutational signature分析 采用基于贝叶斯的非负矩阵（NMF）算法分析突变特征，得到5个mutational signature（图1）。其中signature4与DNA错配修复机制相关，生存分析发现signature4的病人表现出较差的预后。对5个突变特征进行聚类得到3个亚型。与Cluster1和2的患者相比，Cluster3表现出更好的预后。 图1 ESCC突变特征分析 4、 显著突变基因（SMGs）检测 采用MuSigCV算法计算跟食管鳞癌高度相关的突变基因。总共发现18个SMGs（图2），其中15个是之前已报道过（包括TP53, AJUBA, CDKN2A, KMT2D(MLL2), ZNF750, FAT1, NOTCH1, NOTCH3, PIK3CA, NFE2L2, RB1, KDM6A, FBXW7, CREBBP, and TGFBR2），CUL3、PTEN和DCDC1在ESCC中首次被发现。发现AJUBA突变跟ESCC患者预后显著相关。并且通过分析TCGA数据库ESCC 表达数据结果显示，AJUBA在ESCC肿瘤样本中的表达明显高于正常的组织，在AJUBA突变的组织中的表达低于非突变的肿瘤组织。 图2 ESCC显著突变基因 图3 AJUBA基因突变分析 5、 体细胞拷贝数变异（SCNA）检测 采用GATK RecapSeg软件用于检测体细胞拷贝数变异，采用GISTIC2.0鉴定基因组拷贝数显著增加或缺失区域。对283例WES数据进行SCNA分析，通过Hierarchical cluster 对CGC基因的拷贝数变化进行聚类（图4），得到4个subgroup。Group2跟ESCC较早的临床分期相关，而group3跟较晚的临床分期显著相关。4个subgroup中group3和4同时表现出高频的拷贝数变化，因此我们将group3和4合并成一个亚型分析，命名为subtype3。group1和2依次命名为subtype1和2。生存分析发现，相比于subtype2，subtype3的患者表现为更差的预后。进一步通过t检验来选择subtype2和subtype3之间最具代表性的拷贝数变化基因，并通过CIViC数据库进行药靶注释。发现PIK3CA扩增在subtype2和3中分别占15.7%和71.8%，之前已有报道过PIK3CA扩增在上皮性卵巢癌、胃癌和头颈鳞癌中对药物的敏感性有关。FBXW7缺失在subtype2和3中分别占0%和46.8%，在乳腺癌和肾癌中被报道FBXW7缺失跟药物敏感性增加有关。 图4 ESCC分子分型 总结 文章基于ESCC最大样本量的分析，发现了新的显著突变基因、突变特征和预后相关的亚型。同时还发现了ESCC特定亚型的潜在治疗靶点。这些研究将为食管鳞癌患者的治疗和预后提供一种可能改进的策略。 参考文献： [1] Peina Du, Peide Huang, Xuanlin Huang, et, al. Comprehensive genomic analysis of Oesophageal Squamous Cell Carcinoma reveals clinical relevance[J].Scientific Report, 2017, Published online. |
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