TARGET数据库前言背景知识群体的全面表征儿童AML的体细胞突变儿童AML的染色体结构改变儿童AML的甲基化改变儿童AML的miRNA改变后记 前言关于TARGET数据库，我一直没有找到相关的介绍，只是在极少数的博客上看到了有说这个数据库是针对儿童白血病的，其内容和TCGA有些类似，也是有各种组学的数据——转录组、miRNA、WGS、WES及甲基化等。虽然知道数据存放在GDC及XENA里都有，但是因为对数据库的来源及背景不是很清楚，所以一直没有去使用这个数据库。 为了解决这个窘境，我找到了介绍这个数据库的文章： 
文献资料：
怪不得还没有过多的介绍，可能是因为这个文章也才是2017年10月才接受，12月才online吧，也就是才2年时间。 背景知识尽管只有20%的儿科急性白血病是AML，但是AML正在超越作为儿童白血病死亡主要原因的ALL，部分原因是目前的预后分组模式的不准确。除了有明确FLT3-ITD突变的患者外，一般不使用靶向药物。这一切都是因为我们对于儿童AML生物学的不了解。 许多成人白血病中存在的复现性突变在儿童白血病中较为少见。至今没有一个较为完整的儿童白血病特征，所以这篇文章就完成了这样一工作。 Therapeutically Applicable Research to Generate Effective Treatments (TARGET) ，这是一个合作的COG+NCI项目，旨在全面描述一大群有良好注释的儿科 AML 的突变、转录和表观遗传特征。通过对不同年龄组的 AML 分子特征的比较，找出在婴儿、儿童、青少年和成人AML间突变基因、结构变异和 DNA 甲基化模式的显著差异，用于指导临床用药治疗。 TCGA里的数据很多，但是我只关注血液相关的肿瘤，其中就只能用LAML和DLBC。本来想用LAML去做DEG分析，但是，最难的问题就是没有正常对照样本？？？那比较什么呢？？？这就限制了我使用TCGA的进展。但是，后来又发现还有个叫TARGET的数据库，主要针对的是“儿童”白血病，而且数据集里有正常对照的样本，这就好了。于是就用TARGET这个数据库来做分析吧！ 但是，一切的分析都要有背景知识作为前提，这样你才知道你要做DEG想得到什么样子的结果。所以，这周让我们读一读关于儿童白血病的文献，了解下背景知识吧！ 群体的全面表征一共有1023个儿童参与了 COG 研究，被纳入TARGET这个项目中。其中有993人的临床信息可以获得，具体 的临床信息条目见supplemental table 1.下面的图展示的都是这993个临床样本的信息summary。 TARGET AML样本的年龄及相关临床信息总结如下图：
这些样本临床发现的结构异常详情：
只有5个突变（FLT3，NPM1，WT1，CEBPA和KIT）还有5个结构变异（RUNX1，CBFB，KMT2A，trisomy 8，loss of ChrY）在超过5%的个体中可以找到。 注意：这里的结果都是临床检验得到的结果，并非测序得到的结果。 关于作者用WGS进行检测以及对结果进行验证的pipeline：
对197个患者的肿瘤样本和他们在缓解时的样本（作为germline）进行比较，通过WGS找出Indels、SNVs、Junctions以及CNVs改变。验证方法如下： 对于WGS找到的Indels：用TCS测序在其中153个样本中验证，76%的结果用2种方法都可以找到。 对于WGS找到的SNVs：用TCS测序在其中153个样本中验证，72%的结果用2种方法都可以找到。 对于WGS找到的Junctions：综合临床核型分析及mRNA测序结果进行验证，89%的结果用3种方法都可以找到。 对于WGS找到的CNVs：用SNP6 array在其中96个样本中验证，75%的CNV deletion or loss结果和85%的CNV gain or amplification结果用2种方法都可以找到。
对于找到并验证过的结果，在另外501个样本中也可以得到验证。 对于在684个样本中，经过多平台验证后的体细胞突变结果展示如下图：
图例说明： 小结论： 基本上有1/4的样本是核型正常的 几乎所有样本都有>1个的复现性基因突变
对于412个样本进行miRNA、mRNA和DNA甲基化分析。 从TCGA数据中去除了M3（n=20）或者BCR-ABL1融合基因（n=3）后，177个成人（>40 岁）AML的TCGA数据也用于分析。
儿童AML的体细胞突变儿童AML有最低的突变比率，平均在CDS区每1MB碱基内有<1体细胞突变。 儿童的突变谱和成人的突变谱相差较大:
突变负荷随着年龄的增长而逐渐增大，但是老年人中似乎有更少的复现性细胞学改变，更多的是核型正常的个体：
相比于老年人更多是点突变或indel，在年轻人群中，更多见的则是结构变异：
携带有CBFA2T3-GLIS2，KMT2A或NUP98融合基因的个体一般其携带体细胞突变的数目更少，但是生存情况会更差：
携带CBF基因重排的个体倾向于携带更多的突变，且他们的预后稍好。 不同年龄阶段的AML患者所携带的基因突变相差较大：
这里以WT1基因为例说明TCGA和TARGET里成人和儿童在WT1基因上突变发生的模式差异：
RAS相关基因（KRAS，NRAS，PTPN11，NF1）在儿童白血病中十分常见，并且常常和KMT2A融合基因共同出现。 WT1突变更可能是年轻患者的克隆起源：
在过去大家指出FLT3的突变对于标准治疗反应较差，现在发现如果存在一些基因的共突变，则情况更差：
这里，我们发现在儿童白血病患者中，找不到携带有DNMT3A突变的患者，要知道DNMT3A可是老年CHIP患者的头号突变基因！！5-甲基胞嘧啶的自发脱氨基作用和衰老密切相关，DNMT3A的Arg882位点上有双CpG位点，这种位点上容易发生C→T的脱氨基作用。DNMT3A也可以直接与TP53相互作用，引起TP53的改变。而DNMT3A、TP53，甚至是IDH1/2这种在健康老人常见的CHIP突变基因，在儿童中基本上找不到。
儿童AML的染色体结构改变儿童白血病和成人白血病的染色体改变上也存在很大差异：
有2个基因，存在有染色体片段的缺失：
这两个基因在位置上来说不在同一个染色体上，但是却常常发生共缺失现象。而且这些共缺失的出现常常伴有KMT2A-MLLT3融合基因的出现。 同样，有MBNL1-ZEB2共缺失的个体，常常会有更大可能带有更多复现性突变。 还有15个新发现的染色体缺失发生在ELF1基因上（MEIS1基因的转录调节因子），当发生缺失后，ELF1基因的mRNA水平发生很大的改变，同时有63个基因的表达量发生相应改变：
过去报道了儿童白血病里的NUP98-NSD1融合基因，这次发现在儿童AML中，与成人相比，有不成比例过多的融合基因的存在：
这些融合基因的关系如下图所示：
GATA2突变常见于正常核型的AML，GATA2和CSF3R的突变一般还与CEBPA的突变共同出现。GATA2和CEBPA是在造血过程中非常重要的2个调节因子。他们可以与RUNX1相互作用，在造血和白血病发生过程中发挥重要作用。
可以发现：似乎携带有GATA2突变对患者色生存是有益处的，而CEBPA的突变则会带来不好的结果。而且不携带GATA2的危害性更强。 儿童AML的甲基化改变可以看到在成人（TCGA）和儿童（TARGET）数据中，对于表观修饰相关基因的影响比例是不同的：
于是作者联合mRNA数据及甲基化数据，确定了一些复现性基因沉默是由于启动子区的超甲基化引起的。而且，许多患者体内的许多基因都存在启动子的异常超甲基化状态，这些患者多是富集在儿童患者中，且存在有WT1基因突变。
Wnt–β-catenin信号通路的异常在白血病发生过程中起到重要作用，Wnt–β-catenin信号通路中的一些基因，如：DKK1，SMAD1，SMAD5，SFRP4，SFRP5，AXIN2，WIF1，FZD3，HES1和TLE1在大多数白血病患者中处于异常甲基化状态或者发生了缺失。 一些抑制NK细胞激活配体的基因，如ULBP1，ULBP2和ULBP3的甲基化沉默在儿科白血病中非常常见，也许可能可以作为儿科白血病的治疗靶点。 存在有KMT2A重排的患者，chr19上的ZNF系列基因（锌指蛋白）的甲基化程度较高，这些基因常常被沉默。
儿童AML的miRNA改变对152个儿科患者进行miRNA的测序，无监督聚类结果显示人群可以被分成4个cluster：
带有NPM突变的儿童患者有更高的miR-10a的表达水平。 miRs let-7a-3p，let-7b-5p，30a-3p，133a-3p，212-3p，29c-5p，155-5p，3614-5p表达越高，对生存越差。 miRs 4662-5p和26a-2-3p表达越高，对生存越好。
儿童和成人白血病的miRNA水平差异分析：
miR-330在儿童白血病中表达最高，过去被报道在白血病中有促进肿瘤生长的作用。 许多与年龄相关的miRNA，在与其表达成负相关的可能靶基因上有结合位点，说明可能是这些miRNA发挥了调控作用。 let-7b可能通过抑制EIF2S3的表达在儿科患者体内发挥作用，因为儿科病人一般EIF2S3表达量较低。
同时，高表达的let-7b可能预示着较快的复发：
后记可以看到，TARGET项目里关于儿童AML的数据类型还是很多的，基本上TCGA里有的这里也都有，那么在探索公共数据库的时候，我们可以考虑将TARGET数据纳入研究中。
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