编辑推荐：
这篇综述聚焦犬类癌症遗传学。介绍了犬类基因组研究进展，探讨遗传风险因素（如通过全基因组关联研究（GWAS）），分析癌细胞获得性突变，还阐述了 DNA 技术在兽医肿瘤学中的临床应用，对相关研究和临床实践有重要参考价值。
犬类癌症遗传学研究进展
癌症的发生与遗传变异密切相关，在犬类中同样如此。近几十年，随着 DNA 测序技术和分析工具的飞速发展，癌症遗传学领域取得了巨大进步，这也推动了犬类癌症遗传学的研究。
犬类基因组
高质量注释的参考基因组是进行犬类遗传研究的基础。自 2004 年首个犬类参考基因组（canFam1）发布以来，经过不断完善，已发展出 canFam2 和 canFam 3.1 等版本 。近期，随着短读数据（如 Illumina）和长读测序技术（如 PacBio 和 Chromium 10X）的发展，新的参考基因组不断涌现，减少了基因组中的间隙，能更好地覆盖复杂和重要区域，像狗白细胞抗原（DLA）位点 。
不同犬类参考基因组构建所基于的犬种有所不同，最初的参考基因组来自一只雌性拳师犬，而后来有的基于德国牧羊犬（UU_Cfam_GSD_1.0/canFam4）、大丹犬（UMICH_Zoey_3.1/canFam5）和拉布拉多寻回犬（ROS_Cfam_1.0）等 。由于不同犬种患癌风险存在差异，如拳师犬患淋巴瘤、肥大细胞瘤和神经胶质瘤的风险较高，所以以单一犬种构建的参考基因组可能存在偏差，忽略某些遗传风险变异。从肿瘤学角度看，UU_Cfam_GSD_1.0/canFam4 专门为促进犬类和人类的比较癌症研究而构建，完成了 282 个 Tier1 和 78 个 Tier2 癌症普查基因 。
目前犬类尚未有泛基因组，但它的出现预计将有助于更好地理解犬类遗传多样性和检测结构遗传变异。在评估遗传变异时，区分具有功能作用的驱动突变和无功能作用的乘客突变至关重要，这需要深入了解变异的功能影响及其在疾病发病机制中的潜在作用。
犬类和人类基因组有较高的同源性，但也存在差异。例如，PRDM9 基因在人类癌症中可能有潜在作用，而在犬类基因组中已失活；细胞色素 P450 基因家族在药物代谢方面存在物种差异，可能影响治疗试验的转化 。不过，大多数与癌症易感性或癌细胞中常见突变相关的基因在物种间高度保守。
遗传风险因素
不同犬种癌症发病率的差异表明，遗传风险因素在犬类癌症发展中起着重要作用。以尿道上皮细胞癌和组织细胞肉瘤为例，苏格兰梗患尿道上皮细胞癌、平毛寻回犬患组织细胞肉瘤的频率明显高于其他犬种，优势比分别为 18.1 和 62.0 。
为了确定遗传风险因素，研究人员采用全基因组关联研究（GWAS），使用宽单核苷酸多态性（SNP）面板或推算的低通量全基因组测序（WGS）。GWAS 通过比较病例和对照的基因型，识别与疾病风险相关的基因组位点 。使用 SNP 面板进行基因分型通常比较可靠，但可能存在所选面板中没有标记与疾病表型相关遗传变异的风险，而且确定的相关区域往往较大，难以找出因果风险等位基因 。低通量测序虽然能以较低成本评估全基因组更多遗传变异，但存在遗漏罕见变异、推算基因型与真实基因型不一致的问题 。
大多数犬类癌症 GWAS 是在特定犬种内进行的，因为不同起源犬种对于同一种疾病的遗传风险因素是否相同尚不明确。即使同一犬种，不同地理来源的犬只，其风险位点的重要性也可能不同 。不过，也有针对某些性状的多犬种 GWAS，在分析时需要平衡不同犬种的病例和对照，并考虑多犬种起源，避免错误识别反映犬种而非疾病的位点 。
多项已发表的 GWAS 研究已经确定了与不同类型癌症相关的风险位点，部分研究还发现了一些重叠的风险位点，这些位点可存在于不同犬种、不同癌症类型中，说明它们可能是多个犬种患多种癌症的共同风险因素 。随着对犬类遗传变异了解的加深和大型犬类参考数据库（如 Dog10K）的建立，未来识别功能性风险等位基因可能会变得更加容易 。
癌细胞中的获得性突变
癌症是由体细胞突变驱动的，这些突变导致细胞表型改变，信号通路失调。一些癌症主要由关键肿瘤抑制基因和癌基因的小遗传改变驱动，而另一些则以较大的基因组改变为特征，如染色体复制和结构改变 。
随着测序成本的降低，对犬类癌细胞遗传变化的研究成为可能。最初，研究多集中于对基因组外显子（蛋白质编码）部分进行测序，即全外显子测序（WES）。由于编码部分占基因组不到 2%，这大大降低了测序成本和数据分析量 。研究人员使用不同的犬类外显子面板来捕获全基因组的外显子，部分还包括上下游调控序列 。随着对癌症驱动基因和突变认识的深入，出现了更小的外显子面板，专门捕获在癌细胞中频繁突变的基因，如商业可用的 Canine Search light 外显子面板，可检测 120 个与癌症高度相关的基因，能在临床样本（包括福尔马林固定石蜡包埋材料、针吸物和冷冻活检）中进行检测 。
犬类和人类癌细胞的突变谱有很多相似之处，如在骨肉瘤中，TP53 基因在人和犬中均发生显著突变，说明该基因改变在骨肉瘤发展中起重要作用；在乳腺肿瘤中，PIK3CA p.H1047R 热点突变在犬和人类中都存在 。不过，也存在物种差异，如肿瘤抑制基因 SETD2 在犬类多中心淋巴瘤和骨肉瘤中显著突变，但在人类相应疾病中并非主要的癌症驱动基因 。
近年来，由于外显子捕获文库测序和全基因组测序（WGS）成本差异缩小，且计算模型并行化减少了分析时间，研究人员开始使用肿瘤 / 正常样本对的 WGS。WGS 能更好地检测基因组重排和结构变异 。体细胞突变中只有约 1 - 2% 会导致蛋白质编码序列改变，其余位于非编码区 。过去对非编码突变关注较少，部分原因是难以确定其功能作用，但实际上约 10% 的基因组具有调节功能 。非编码突变可通过影响增强子、启动子区域、剪接信号和拓扑相关结构域（TADs）来调节基因表达，而不改变蛋白质编码序列 。例如，人类癌细胞中 TERT 基因上游频繁出现非编码突变，导致端粒酶过表达 。研究人员开发了多种工具来研究基因组非编码部分并确定突变的潜在作用，如利用进化约束评分，通过比较多个哺乳动物物种的 DNA 序列来判断单碱基对位置的功能 。
此外，通过分析突变特征可以了解癌症的突变过程，突变特征反映了潜在的外在或内在原因，如 DNA 复制错误、衰老过程中的突变积累、DNA 修复的遗传缺陷或暴露于环境致癌物等 。在犬类中，衰老特征是不同癌症类型中最主要的突变特征，但也有证据表明部分肿瘤存在与人类紫外线暴露相关的突变特征，以及在金毛寻回犬癌症中发现的未在人类中表征的突变特征 。
DNA 技术在兽医肿瘤学中的临床应用
尽管对犬类癌症遗传变异的研究仍处于早期阶段，但测序和基因分型技术在临床应用中展现出巨大潜力。
- 种系风险变异筛查：识别导致癌症的种系变异有助于理解癌症的潜在原因。这可用于选择性育种，避免繁殖携带高风险变异的犬只；识别有患癌风险的个体，使其能进入临床癌症筛查项目；还能确定潜在的预防疾病或降低风险的标志物 。目前，基于遗传学可靠预测犬类癌症风险的能力还很有限，如德国牧羊犬中导致肾囊肿腺瘤和结节性皮肤纤维瘤的 canFam 3.1 chr5:42,186,445 A > G 常染色体显性遗传变异，可用于识别携带该疾病风险因素的犬只 。针对伯恩山犬癌症相关风险等位基因的基因检测已用于育种前筛选，但长期效果仍有待观察 。在临床应用基因检测前，需要在独立患者队列中进行回顾性验证，并对遗传癌症易感变异进行功能验证 。目前，犬种仍是最可靠的癌症风险预测指标，但随着研究的深入，有望开发出更有效的跨品种风险预测测试 。此外，种系基因分析还可用于预测犬只对抗肿瘤药物产生严重不良反应或反应改变的风险，如 ABCB1 基因中的四碱基对缺失会增加犬只在接受由 ABCB1 编码的 P - 糖蛋白转运体转运的药物时，发生严重化疗诱导的中性粒细胞减少症的风险 。
- 体细胞突变用于筛查、诊断和靶向治疗：检测癌症中的体细胞突变在临床中有重要应用，可作为筛查、诊断、分类和监测肿瘤疾病的工具。检测癌细胞释放的循环游离 DNA（ccfDNA），可实现癌症的早期筛查和检测，为癌症诊断提供微创手段 。通过分析细针穿刺或含有癌细胞的液体样本中的少量癌细胞 DNA，有助于区分反应性过程和肿瘤性过程，甚至进行初步诊断，减少对更大、更具侵入性活检的需求 。例如，基于尿液沉淀物的 BRAF 突变筛查试验已广泛应用于犬类尿道上皮和前列腺癌的诊断，灵敏度高达 85%，特异性达 100% 。结合犬类癌症的大规模测序数据、临床记录和患者预后，有望确定预后预测指标，癌症驱动基因也可为新型治疗药物提供靶点，并帮助选择可能对特定治疗有反应的患者 。如兽医许可药物马替尼（masitinib），被批准用于治疗携带 KIT 癌基因激活突变的不可切除肥大细胞瘤犬只，临床试验表明，KIT 突变肿瘤犬只使用该药后无进展生存期（TTP）显著延长 。研究还发现，某些基因检测面板可提供预后信息，基于肿瘤突变谱选择治疗方案的犬只可能有更好的预后，但由于相关研究样本异质性较大，还需考虑其他影响因素 。在人类肿瘤学中，针对癌细胞特定突变谱的精准治疗已广泛应用，而犬类癌症研究的数据相对有限，需要长期验证研究来确定这些检测的准确性，以及早期癌症检测是否能提高犬类癌症患者的总体生存率 。同时，在解释单点突变时应谨慎，因为良性和恶性疾病中部分显著突变基因和热点突变存在重叠 。
结论
近年来，犬类癌症遗传学领域发展迅速，有多种基于基因检测的方法进入兽医诊断市场。然而，如何更好地利用这些技术支持临床工作仍缺乏明确的临床指导。兽医肿瘤学家、病理学家和遗传学家之间的持续密切合作，将有助于充分发挥这些技术的优势，造福犬类患者。
