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食管癌是發(fā)生在食管上皮組織的惡性腫瘤，主要有鱗癌和腺癌2個亞型。我國是世界上食管癌高發(fā)地區(qū)之一，每年約有15萬人死于這一疾病。2014年11月新英格蘭醫(yī)學(xué)雜志發(fā)表了一篇關(guān)于食管癌的綜述：其中鱗癌（ESCC）在中亞到中國北方的食管癌高發(fā)地帶的發(fā)病率占該地區(qū)食管癌的90%以上，相比之下，在美國鱗癌的發(fā)病率僅占本地區(qū)食管癌的26%。腺癌（EAC）在北美和歐洲的某些地區(qū)有上升趨勢。發(fā)病年齡上，年輕人發(fā)病率較低，隨著年齡的增加，發(fā)病率隨之上升。ESCC中男女發(fā)病率幾乎相等，EAC中男性是女性的3-4倍[1]。 研究者一直嘗試?yán)枚鷾y序?qū)ふ沂彻馨┑倪z傳機(jī)制，試圖找到癌癥的發(fā)生發(fā)展相關(guān)基因、治療靶標(biāo)等，也有一些突破性進(jìn)展和成果。為此，科技君背后的小伙伴們?yōu)榇蠹艺砹?012年到2017年的部分二代測序食管癌研究的文獻(xiàn)，共19篇，分為ESCC和EAC相關(guān)兩部分。ESCC相關(guān)的文章，共有10篇，5個子類，本次為大家展示的是其突變和發(fā)生發(fā)展相關(guān)的部分內(nèi)容（全部內(nèi)容分4個部分為大家呈現(xiàn)）。 華大基因在ESCC上的研究主要有以下內(nèi)容 ◆2014年5月，華大基因和中國醫(yī)學(xué)科學(xué)院腫瘤醫(yī)院聯(lián)合通過高通量測序、比較基因組雜交芯片分析及生物學(xué)功能研究，找到8個ESCC相關(guān)基因：TP53、RB1、CDKN2A、PI3KCA、NOTCH1、NFE2L2 和2個新基因ADAM29與FAM135B ，全面系統(tǒng)揭示了ESCC的遺傳突變背景[2]，成果發(fā)表在Nature上。 ◆2015年4月，山西醫(yī)科大學(xué)和華大基因聯(lián)合發(fā)表了ESCC中的突變特征相關(guān)研究成果。在192個病人中，47%的腫瘤樣品中APOBEC基因介導(dǎo)的突變特征表明，其催化的脫氨作用為ESCC的DNA損傷提供了來源，并發(fā)現(xiàn)PIK3CA熱點突變在APOBEC標(biāo)志性腫瘤有富集[3]。為了研究ESCC的結(jié)構(gòu)變異特征和機(jī)制，研究者通過對原有數(shù)據(jù)進(jìn)一步挖掘，發(fā)現(xiàn)結(jié)構(gòu)變異經(jīng)常會通過不同的機(jī)制影響腫瘤相關(guān)基因的表達(dá)，且染色體破碎，高突變體和斷裂融合橋會引起部分ESCC染色體局部錯誤重排[4]。 ESCC的突變和發(fā)生發(fā)展 1、食管鱗狀上皮癌基因組突變識別[2] ◆ 發(fā)表期刊：Nature ◆ 發(fā)表時間：2014年3月 ◆ 影響因子：38.14 ◆ 研究方法：外顯子測序、全基因組測序、aCGH ◆ 研究背景 食管癌發(fā)生和發(fā)展的機(jī)制尚不明了，缺乏特異性的分子靶點和有效的治療藥物。 ◆ 研究內(nèi)容 （1）高通量測序和aCGH分析 樣本： 158個病人tumor和normal組織【17 ESCC cases（WGS）；71 ESCC cases（WES）；123 ESCC cases（aCGH）】 結(jié)果： 1、發(fā)現(xiàn)8個與ESCC發(fā)生相關(guān)的顯著突變基因（SMG），其中FAM135B是首次發(fā)現(xiàn)的腫瘤相關(guān)基因。 2、獲得了ESCC拷貝數(shù)變異的重要數(shù)據(jù)，發(fā)現(xiàn)位于染色體11q13.3-13.4擴(kuò)增區(qū)域的MIR548K參與ESCC的惡性表型的形成。 3、發(fā)現(xiàn)重要組蛋白調(diào)節(jié)基因MLL2、ASH1L、MLL3、SETD1B、CREBBP和EP300在ESCC中呈現(xiàn)頻繁非沉默突變。 圖1 ESCC中的顯著突變基因
（2）通路分析 1、對潛在治療靶點進(jìn)行分析，發(fā)現(xiàn)PI3K是ESCC突變頻率最高的潛在藥靶，PSMD2、RARRES1、SRC、GSK3β和SGK3等可作為潛在新藥靶。 2、整合所有基因突變和基因拷貝變異數(shù)據(jù)，確定了與ESCC發(fā)生發(fā)展相關(guān)的重要信號通路，包括Wnt、cell cycle、Notch、RTK-Ras和AKT通路。 圖2 ESCC中的體細(xì)胞變異的通路 ◆ 研究結(jié)果 1、全面系統(tǒng)地揭示了ESCC的遺傳突變背景，發(fā)現(xiàn)了一批與ESCC發(fā)生發(fā)展和臨床預(yù)后相關(guān)的基因。 2、描繪了ESCC基因組變異譜，發(fā)現(xiàn)了ESCC重要的突變基因及通路。 ◆ 研究意義 1、為了解ESCC的發(fā)病機(jī)理，尋找ESCC診斷的分子標(biāo)志物，確定研發(fā)臨床治療的藥物靶點以及制定有效的治療方案提供了理論和實驗依據(jù)。 2、為研究ESCC的發(fā)生發(fā)展機(jī)制提供了更全面的指導(dǎo)，為ESCC分子分型、藥物研發(fā)及個性化治療方法提供了科學(xué)基礎(chǔ)，加快了食管癌研究進(jìn)程。 2、食管鱗狀細(xì)胞癌的基因組和分子表征[5] ◆ 發(fā)表期刊：Nature Genetics ◆ 發(fā)表時間：2014年3月 ◆ 影響因子：31.62 ◆ 研究方法：外顯子測序、轉(zhuǎn)錄組測序、目標(biāo)區(qū)域捕獲測序 ◆ 研究背景 對ESCC的基因組異常的理解限于小樣本的研究，迫切需要廣泛鑒定ESCC的基因組異常，闡明其分子基礎(chǔ)和指導(dǎo)有效的靶向治療的發(fā)展。 ◆ 研究對象 139對ESCC germline/tumour成對樣本和10個細(xì)胞系 ◆ 研究內(nèi)容 1、對20對樣品進(jìn)行外顯子測序，其中4個腫瘤樣品同時進(jìn)行轉(zhuǎn)錄組測序，使用Sanger驗證了362個體細(xì)胞突變，有61%的突變基因是轉(zhuǎn)錄的。然后對10個細(xì)胞系和119對樣品候選基因的編碼外顯子進(jìn)行目標(biāo)區(qū)域測序分析，APOBEC3B的表達(dá)量在tumour中有顯著的增加，signature分析也發(fā)現(xiàn)APOBEC3B在ESCC的突變過程中發(fā)揮作用。通過MutsigCV算法得到13個顯著突變的基因。 圖3 在139對ESCC 突變頻率和顯著突變基因 2、對184個ESCC進(jìn)行體細(xì)胞拷貝數(shù)變異(SCNV)分析，發(fā)現(xiàn)FGFR1基因在ESCC中頻繁擴(kuò)增，用FISH和免疫組化驗證了這一結(jié)果，表明FGFR1基因也許可以作為ESCC的一個潛在的靶向治療位點。 3、對ESCC中異常表達(dá)的通路進(jìn)行研究，發(fā)現(xiàn)基因的突變、擴(kuò)增或缺失以及過表達(dá)等因素導(dǎo)致包括細(xì)胞周期、表觀遺傳修飾在內(nèi)的信號通路出現(xiàn)異常。 圖4 ESCC中的異常信號通路 4、發(fā)現(xiàn)ZNF750在ESCC中顯著突變，大多以截斷突變的方式發(fā)生在ESCC中，相較與對照樣本，ZNF750在tumor中表達(dá)量降低。進(jìn)一步的功能實驗分析表明，ZNF750可能以調(diào)節(jié)鱗狀細(xì)胞分化的方式在ESCC中作為腫瘤抑制因子發(fā)揮作用。另外，發(fā)現(xiàn)了鈣粘蛋白家族（FAT家族）的突變以及KMT2D等突變。 圖5 兩批樣本分別使用SNP-array和aCGH均檢測到ZNF750發(fā)生拷貝缺失 5、分析了XPO1中存在的基因突變及蛋白過表達(dá)的現(xiàn)象，表明XPO1可以作為潛在的靶向治療位點。 ◆ 研究結(jié)果 該研究對139個ESCC樣本的突變以及184個ESCC樣本的SCNV進(jìn)行分析，除鑒定出了已知的突變基因（TP53、PIK3CA、NOTCH1），還鑒定了一些新的突變基因（FAT1、FAT2、ZNF750、KMT2D等）。 進(jìn)一步的功能試驗表明了這些突變在ESCC中的作用。多種分子機(jī)制頻繁導(dǎo)致RTK-MAPK-PI3K信號通路、細(xì)胞周期進(jìn)程以及表觀遺傳修飾表達(dá)異常。 ◆ 研究意義 該研究提供了大量的藥物候選靶點，由于XPO1同時發(fā)生基因突變和蛋白過表達(dá)，可將其視為一個潛在的靶向治療位點。該研究發(fā)現(xiàn)了新的突變基因，為了解ESCC的發(fā)病機(jī)理提供了堅實的理論基礎(chǔ)。 下一期我們將繼續(xù)為大家分享ESCC研究進(jìn)展方面的相關(guān)文獻(xiàn)。 參考文獻(xiàn)： [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. 華大科技腫瘤組 華大科技腫瘤研究組，專注于腫瘤基因組學(xué)生物信息分析，致力于提供最專業(yè)的腫瘤基因組學(xué)科技服務(wù)。團(tuán)隊由經(jīng)驗豐富的腫瘤基因組學(xué)專家隊伍組成，依托于華大基因在腫瘤領(lǐng)域長期研究經(jīng)驗，為全行業(yè)提供項目方案設(shè)計、測序服務(wù)、數(shù)據(jù)分析、平臺建設(shè)、技術(shù)優(yōu)化等全面的解決方案。同全球科學(xué)家合作闡釋腫瘤分子機(jī)制并實施轉(zhuǎn)化應(yīng)用開發(fā)，為腫瘤精準(zhǔn)醫(yī)學(xué)的研究與應(yīng)用提供技術(shù)支撐。團(tuán)隊已在國際頂級雜志發(fā)表文章30余篇，目前重點關(guān)注腫瘤基因組數(shù)據(jù)分析與挖掘，腫瘤基因組數(shù)據(jù)庫建設(shè)以及精準(zhǔn)醫(yī)學(xué)數(shù)據(jù)評價。 撰稿：腫瘤組 編輯：市場部 ★微課直通車★ 目前的科學(xué)研究表明，腸道菌群與肥胖、二型糖尿病、類風(fēng)濕性關(guān)節(jié)炎、結(jié)直腸癌、冠心病等的發(fā)生有著千絲萬縷的關(guān)系。 詳細(xì)內(nèi)容請戳? 免費微課│腸道菌群相關(guān)疾病的最新研究思路及方法 |
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