肿瘤相关体细胞突变模式研究

【字体: 时间:2013年04月15日 来源:千年基因

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  食管腺癌(EAC)在发达国家的发病率非常高,目前关于EAC细胞体突变方面的研究非常有限,在其发生发展的分子机理研究方面也缺乏确切的实验基础。作者旨在研究体细胞突变对EAC的影响,从DNA的层次对EAC进行解释。

图注:图a为肿瘤基因组上各类型变异的分布及频率;图b为149例样本中的突变频率与性别、肿瘤分期和肿瘤发生区域的关系;图c左为带有对应基因突变的肿瘤占所有样本的比例,每行表示一个基因;图c中为发生显著突变的基因,不同颜色表示不同突变类型,每列表示一例肿瘤样本;图c右为显著性水平分析。

背景:

食管腺癌(EAC)在发达国家的发病率非常高,目前关于EAC细胞体突变方面的研究非常有限,在其发生发展的分子机理研究方面也缺乏确切的实验基础。

目的:

研究体细胞突变对EAC的影响,从DNA的层次对EAC进行解释。

方法:

对149对EAC样本(肿瘤-正常组织)进行了外显子组测序,其中的15对还进行了全基因组测序。测序采用的是Illumina HiSeq2000 101PE平台。接着构建了7种不同ELMO1基因突变型的细胞株模型对分析得到的结果进行验证及功能学研究。

结果与结论:

在全基因组重测序中,肿瘤细胞的平均测序深度为49×,对照组细胞为30×,测序结果表明:(1)食管癌的基因突变率很高,为9.9 mutations/Mb;(2)基因重排率也非常高,为172每样本;(3)AA位点A>C替换率也很高,同时在EAC中还发现了高频的AA>AC替换。EAC的突变频率比大多数的肿瘤都要高,与肺癌和黑色素瘤相类似,这一结果表明此类组织很可能经常暴露在严重的损伤源环境中,可能与胃容物或炎症相关。

在外显子测序中,肿瘤细胞的平均测序深度为83.3×,89%的外显子区域测序深度大于8×,正常细胞的平均测序深度为85.9×,89%的外显子区域测序深度大于14×。整体突变频率中位数为3.51 mutations/Mb。在这些EAC样本中有26个基因突变率非常高,其中包括两个抑癌基因TP53和CDKN2A。除此之外,作者发现了两个高突变的基因:ELMO1和DOCK2(突变率17%),它们能与RAC1形成二聚体并参与RAC1的信号通路。如果ELMO或DOCK2发生突变,将会导致RAC1无法被激活,并最终增强细胞活力。7种不同ELMO1基因突变型的细胞株的功能学实验发现其中ELMO1的突变型细胞的入侵性明显高于对照组(wt/GFP)。从而证明了上述假设,ELMO1突变能够帮助EAC肿瘤细胞入侵。同时,一些肿瘤抑制因子如ARIDIA、SMARCA4和ARID2突变率也非常高,通常他们的突变会导致其丧失功能。除此之外,作者还发现了一些高突变率基因,包括SPG20(7%),TLR4(6%),AKAP6(8%),HECW1(8%),AJAP1(6%),NUAK1(3%),这些基因的突变与EAC的发生也非常相关。该文章对EAC进行了一个全面深刻的探索性研究,为后期的诊断及治疗靶点的开发提供了很好的研究基础。

参考文献:

Dulak AM, Stojanov P, et al. Exome and whole-genome sequencing of esophageal adenocarcinoma identifies recurrent driver events and mutational complexity. Nat Genet. 2013 Mar 24.

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