靶向热点分析揭示膀胱癌中功能相关突变STK11F255S的致癌机制与临床意义

本综述通过多组学方法系统解析孟加拉国膀胱癌患者的体细胞突变谱，发现STK11基因F255S错义突变通过破坏激酶结构域稳定性、降低ATP结合亲和力（Kd）导致抑癌功能丧失。研究进一步基于突变特征鉴定出具有基底/管腔分型的分子亚型（NMF聚类），其中基底型虽突变负荷（TMB）较低但呈现显著免疫浸润（ssGSEA）和侵袭性表型，为个体化治疗（ICB疗法如抗PD-1）提供新视角。

　　

亮点

背景

理解突变景观对于阐明驱动癌症进展的分子机制至关重要。本研究旨在分析孟加拉国膀胱癌患者（N=7）的体细胞突变，为揭示该恶性肿瘤背后的遗传改变提供见解。

方法

我们使用Ion AmpliSeq Cancer Hotspot Panel v2对七名膀胱癌患者的肿瘤和配对血液样本中的50个癌基因和抑癌基因进行靶向测序。体细胞变异通过GATK Mutect2识别，用ANNOVAR注释，并使用maftools分析。分子亚型通过对TCGA数据进行NMF聚类、ssGSEA和免疫反卷积来定义。有害突变的结构和功能影响通过蛋白质建模、对接、分子动力学模拟和生存分析进行评估。

结果

体细胞变异分析揭示了移码插入缺失（indels）和错义单核苷酸变异（msSNVs）的存在，而T>C和C>T转换在SNVs中高度普遍。本系列中高度突变的基因包括每个样本中的ATM、APC、STK11、TP53、KIT、MET、ERBB4、RET、KDR和PIK3CA。在这些基因中，由于涉及STK11蛋白第255位氨基酸苯丙氨酸向丝氨酸替换（F255S）的突变，抑癌基因STK11被发现具有高度有害性。此外，我们使用不同的生物信息学工具研究了STK11基因中体细胞突变的影响。3D结构分析和分子动力学模拟表明，该突变发生在蛋白质的激酶结构域内，导致蛋白质结构不稳定；降低了与ATP结合的亲和力，并影响了催化特性，这可能最终导致其抑癌功能的丧失。另外，基于突变特征的分层鉴定出2种具有基底和管腔特征的分子亚型。利用公开的转录组数据集进行了整合转录组分析以表征这2种亚型。尽管肿瘤突变负荷较低，基底亚型与肿瘤微环境内的免疫浸润显著相关，并表现出侵袭性和转移性疾病特征。

结论

我们的研究强调了STK11是孟加拉国膀胱癌患者中的一个关键有害突变，表明其在肿瘤进展和患者预后中的潜在作用。