Nat genet：外显子测序发现肺癌新突变
2016-05-10 MedSci MedSci原创
在这项研究中，研究人员检查了来自于两种最常见肺癌类型的1144个基因组分析谱：肺腺癌和肺鳞状细胞癌。这项研究的高度统计显著性，可让研究人员能够识别影响几个蛋白质（负责细胞中的信号）的新型驱动突变。在这项研究中，科学家使用统计方法，来区分驱动突变和所谓的过客突变（passenger mutations），这些突变发生在癌症的发展过程中，但不会引发肿瘤生长。总的来说，科学家们在肺腺癌中发现了38个
在这项研究中，研究人员检查了来自于两种最常见肺癌类型的1144个基因组分析谱：肺腺癌和肺鳞状细胞癌。这项研究的高度统计显著性，可让研究人员能够识别影响几个蛋白质（负责细胞中的信号）的新型驱动突变。在这项研究中，科学家使用统计方法，来区分驱动突变和所谓的过客突变（passenger mutations），这些突变发生在癌症的发展过程中，但不会引发肿瘤生长。
总的来说，科学家们在肺腺癌中发现了38个显著突变的基因，在肺鳞状细胞癌中发现了20个突变的基因。然而，只有6个突变基因在这两种类型肿瘤之间是共享的，从而表明，尽管这两种类型肿瘤出现在相同的器官，但是它们相互之间的区别很明显。所确定的基因组突变与其他19种癌症类型对比发现，与肺腺癌相比，肺鳞状细胞癌更类似于头颈部肿瘤和一小部分膀胱癌。
另外，这项研究在大多数的肺癌病例中，还确定了几个预测的新表位（neoepitopes）——可能被免疫系统识别的蛋白质片段，并作为标记来识别和对抗癌症。因此，47%的肺腺癌和53%的肺鳞状细胞癌样本具有至少5个预测的neoepitopes，从而指出了一种免疫疗法——这种类型的治疗旨在利用病人自身的免疫系统。
本文第一作者、麻省理工学院（MIT）和哈佛大学布罗德研究所的博士后Joshua Campbell指出：“我们已经确定了几个不同的复发性突变，可能会被免疫系统识别，因此将是癌症疫苗强有力的候选者。”
与化疗和放疗相比，免疫治疗具有潜在的优势，因为原则上它可靶定肿瘤细胞，而避开健康细胞。ITMO大学的研究人员Anton Aleksandrov参与了这项免疫学研究的软件开发，他指出：“免疫系统是高度选择性的；我们只需要表明我们的有机体，它没有注意到真正重要的东西。细胞不断地给免疫系统提供称为抗原表位的蛋白质片段。如果由于某种原因，免疫系统不能捕捉突变蛋白的抗原表位，并错过它，就可能出现肿瘤。寻找可被患者免疫系统检测到的抗原表位，对于癌症个性化疗法的发展是至关重要的。连接到蛋白质，新表位将促使免疫系统到达需要帮助的地方。”
以前，研究人员认为，主要的驱动突变在肺腺癌和肺鳞状细胞癌之间是类似的。然而，这项新研究表明，潜在的细胞类型是一个关键因素，决定着这些突变是否导致细胞增长和不受控制地增殖。
研究比较了肺腺癌和肺鳞癌的驱动基因的差异。检测了660个与肺腺癌有关，484个与肺鳞癌有关的外显子测序和基因copy数变异（copy number profiles）。结果发现一些新的突变基因，包括 在肺腺癌中的PPP3CA, DOT1L, FTSJD1，以及肺鳞癌相关的RASA1，以及在肺腺癌和鳞癌中都有关的KLF5, EP300, CREBBP基因突变。同时新的扩增峰（New amplification peaks）方面，肺腺癌是MIR21，鳞癌为MIR205，两者都显著的是MAPK1。同时，缺乏RTK（receptor tyrosine kinase）-Ras-Raf通路的肺腺癌有如下基因突变SOS1, VAV1, RASA1, and ARHGAP35。在新的抗原表位（neoepitopes）方面，47%的肺腺癌和53%的肺鳞癌有至少5个新的预测表位。
Campbell补充道：“未来还需要研究确定，是什么允许一个基因的突变导致了一种类型的细胞不受控制的增长，而不是另一种类型的细胞。这些见解将会让我们更完整地理解参与肿瘤生长的分子途径，并帮助我们设计出更好的药物。”
肺癌是全球最常见的癌症，死亡数量居首。每年，有超过500万例肺癌登记，其中85%属于非小细胞肺癌。这种类型的肺癌，主要是由两个亚型代表：肺腺癌和肺鳞状细胞癌。它们可能起源于不同的环境因素或生物过程，但吸烟并不总是主要原因。
在这项工作中，科学家也估计了每种肿瘤中来自于吸烟的突变，在肺腺癌中，发现一小部分肿瘤具有很少的吸烟相关突变；这种肿瘤的样本主要来自于非吸烟者。这一事实通过流行病学数据得以验证，从而支持一个想法：肺癌可能源自吸烟以外的主要因素。
为了得到关于“致癌作用的分子机制和免疫治疗的适用性”的信息，科学家使用了外显子组测序技术。测序可能涉及“阅读”我们基因组中的所有核苷酸序列。然而，外显子组测序，将扫描区域减少到了1%的基因组——包含所有已知的基因，可导致正确阅读和蛋白质合成。据我们所知，通常是外显子组突变导致了人类疾病中的严重破坏。
原始出处：
Campbell JD, Alexandrov A, Kim J, Wala J, Berger AH, Pedamallu CS, Shukla SA, Guo G, Brooks AN, Murray BA, Imielinski M, Hu X, Ling S, Akbani R, Rosenberg M, Cibulskis C, Ramachandran A, Collisson EA, Kwiatkowski DJ, Lawrence MS, Weinstein JN, Verhaak RG, Wu CJ, Hammerman PS, Cherniack AD, Getz G; Cancer Genome Atlas Research Network, Artyomov MN, Schreiber R, Govindan R, Meyerson M. Distinct patterns of somatic genome alterations in lung adenocarcinomas and squamous cellcarcinomas. Nat Genet. 2016 May 9. doi: 10.1038/ng.3564.
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