《Cancer Genetics》：Genomic rearrangements define a distinct biological state in neuroblastoma
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•临床信息辅助筛选揭示可操作的神经母细胞瘤体细胞变异。•基因组重排定义了独特的神经母细胞瘤生物学状态。•重排肿瘤表现出基因组不稳定性和SBS18富集。•重排肿瘤显示DNA修复和细胞周期调节程序激活。•基因组重排与DNA修复基因中的致病性变异相关。引言神经母细胞瘤是儿童最常见的
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临床信息辅助筛选揭示可操作的神经母细胞瘤体细胞变异。
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基因组重排定义了独特的神经母细胞瘤生物学状态。
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重排肿瘤表现出基因组不稳定性和SBS18富集。
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重排肿瘤显示DNA修复和细胞周期调节程序激活。
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基因组重排与DNA修复基因中的致病性变异相关。
引言
神经母细胞瘤是儿童最常见的颅外实体瘤，占儿童癌症死亡人数的不成比例比例[1]。神经母细胞瘤起源于神经嵴衍生的交感神经前体细胞，表现出显著的临床和生物学异质性，从自发消退或分化到高度侵袭性疾病不等[2,3]。当前的风险分层整合了诊断时的年龄、疾病分期和选定的生物学特征[4,5]；然而，风险组内的临床结果仍存在显著差异，这凸显了进一步阐明塑造肿瘤进展的基因组机制的必要性。
神经母细胞瘤以相对较少的体细胞点突变为特征[6]，其肿瘤发生主要由拷贝数变异（CNAs）、结构变异和少数反复出现的驱动基因驱动[7]。标志性的基因组特征包括MYCN扩增、段染色体变异（SCAs）如1p和11q缺失和17q获得，以及通过MYCN扩增、TERT重排或ATRX变异介导的替代端粒维持机制[[7], [8], [9]]。这些变异共同促成了肿瘤倍性定义，这是神经母细胞瘤中另一个已确立的预后因素[1]。最近整合全外显子组测序（WES）、全基因组测序（WGS）和转录组数据的研究扩展了驱动变异的目录，并揭示了与年龄和特征相关的突变过程[10]。然而，这些队列中WGS/WES的异质性使用限制了结构变异（SVs）及其在整个神经母细胞瘤基因组中的生物学和临床意义的系统研究。因此，它们对神经母细胞瘤的肿瘤生物学、转录状态和遗传易感性的贡献仍未完全确定。
WGS提供了一个全面的框架来克服这些局限性，能够一致地检测编码和非编码区域中的单核苷酸变异（SNVs）、拷贝数变异（CNAs）和SVs [11,12]。与全外显子组或基于芯片的方法相比，WGS适合捕获大规模SVs、断裂点水平的复杂性和基因组不稳定性的全局模式，而匹配正常样本的可用性允许在体细胞和胚系变异之间进行稳健的区分[11]。在神经母细胞瘤等儿科癌症中，较低的体细胞SNVs负担构成了识别临床相关驱动因素的主要挑战，需要解释框架将罕见变异置于更广泛的基因组结构和不稳定模式中进行语境化，而不是将其视为孤立事件。
尽管MYCN扩增、SCAs和肿瘤倍性是神经母细胞瘤生物学和临床风险的已确立决定因素[1,[13], [14], [15], [16]]，但WGS分析提供了超越这些已确立特征扩展基因组表征的机会，并更全面地调查结构变异，如易位和倒位，其更广泛的生物学意义仍未完全理解。先前的研究描述了个别反复出现的易位及其对神经母细胞瘤基因组结构的贡献[8,17]，但这类事件是否代表异质性的异常集合，或者是否界定了一个具有特定临床、分子和遗传特征的连贯生物学状态，仍然不清楚。
在这里，我们通过整合分析316个具有匹配正常样本的神经母细胞瘤肿瘤来自两个独立公共队列的WGS数据，并通过在大量病例中进行转录组分析进行补充，来解决这一差距。通过整合体细胞点突变、拷贝数变异、易位和倒位——以下称为基因组重排（GRs）——突变特征、基因表达程序和胚系变异，我们检验GRs构成神经母细胞瘤生物学中心轴这一假设。我们的分析将结构基因组架构定位为连接体细胞基因组不稳定性、转录重编程和遗传易感性的组织原则，为理解神经母细胞瘤的肿瘤异质性提供了精细化的框架。
部分摘要
队列选择
我们使用了来自两个公共神经母细胞瘤数据库的WGS数据，包括来自Therapeutically Applicable Research to Generate Effective Treatments（TARGET）[6,18] 的136个样本和来自欧洲基因组-表型档案（EGA）[8,19] 的180个样本。从TARGET数据集中，我们下载并处理了体细胞和胚系SNVs的VCF文件、用于CNA分析的2千碱基宽覆盖文件以及用于体细胞GRs分析的"高置信度SV calls"制表符分隔值文件[20,21]。RNA-seq数据...
神经母细胞瘤的临床和基因组特征
我们对来自两个公共数据集的316个具有匹配正常样本的神经母细胞瘤肿瘤进行了全基因组测序（WGS）分析：TARGET（n = 136）和EGA（n = 180）。229个样本也可获得RNA测序（RNA-seq）数据，其中包括来自TARGET的89个和来自EGA的140个。两个数据集中肿瘤样本的中位测序深度为60X，正常样本为30X。临床特征，包括性别、诊断时的年龄和疾病分期，在...中得到了很好的代表。
讨论
在本研究中，我们利用316个具有匹配正常样本的神经母细胞瘤的WGS数据，从基因组架构的角度重新审视神经母细胞瘤异质性的基因组基础。我们揭示基因组重排（易位和倒位）定义了一个连贯的生物学状态，该状态整合了体细胞基因组不稳定性、转录重编程和遗传易感性。通过系统地将结构变异与临床结果、突变过程、基因...联系起来。
结论
总之，通过识别基因组重排作为整合体细胞基因组不稳定性、转录状态和遗传易感性的中心轴，本研究为解释神经母细胞瘤中的分子异质性提供了一个统一框架。我们的发现表明，结构基因组架构不仅仅是疾病演化的副产品，而是肿瘤状态的界定特征，对临床结果和生物学行为具有影响。以...为特征的肿瘤...
作者贡献
GDA：生物信息学分析；数据整理；方法学；调查；验证；可视化；写作-审阅和编辑。VA：生物信息学分析；数据整理；可视化；写作-审阅和编辑。GP：生物信息学分析；数据整理。LDR：数据整理；写作-审阅和编辑。MM：生物信息学分析。MF：数据整理。FW：数据整理。SJD：数据整理。JMM：数据整理。FB：监督；写作-审阅和编辑。VAL：监督；写作-审阅和...
作者声明
GDA：生物信息学分析；数据整理；方法学；调查；验证；可视化；写作-审阅和编辑。VA：生物信息学分析；数据整理；可视化；写作-审阅和编辑。GP：生物信息学分析；数据整理。LDR：数据整理；写作-审阅和编辑。MM：生物信息学分析。MF：数据整理。FW：数据整理。SJD：数据整理。JMM：数据整理。FB：监督；写作-审阅和编辑。VAL：监督；写作-审阅和...
资金支持
这项工作得到了意大利神经母细胞瘤防治基金会、OPEN儿科肿瘤学和神经母细胞瘤协会、意大利癌症研究协会（AIRC；资助编号25796）、意大利大学和研究部（MUR）在国家复苏和韧性计划（PNRR）下通过PRIN P2022NFCPM项目（CUP：E53D2301547 0001）、坎帕尼亚大区通过坎帕尼亚大区凝聚力协议以及根据L. 183/1987法第20条第10款的规定...的支持。
数据可用性
180个肿瘤-正常匹配的神经母细胞瘤样本的WGS比对文件通过欧洲基因组-表型档案公开可用，登录编号为EGAD00001001687、EGAD00001006739和EGAD00001006626。此外，从TARGET项目（登录号phs000218.v21.p7；项目编号14831）获得了136例具有先前注释体细胞变异的神经母细胞瘤病例的WGS数据。两个数据集的访问都受控，可根据批准请求授予访问权限。
CRediT作者贡献声明
Giuseppe D'Alterio：写作-审阅与编辑、写作-原稿、可视化、验证、方法学、调查、形式分析、数据整理。 Vincenzo Aievola：写作-审阅与编辑、写作-原稿、可视化、形式分析、数据整理。 Giampiero Pirozzi：写作-审阅与编辑、形式分析、数据整理。 Laura De Rosa：写作-审阅与编辑、数据整理。 Michele Minopoli：写作-审阅与编辑、形式分析。 Matthias Fischer：
利益冲突声明
作者声明他们没有已知的相互冲突的财务利益或个人关系，这些关系可能会影响本文中报告的工作。
Giuseppe D'Alterio|Vincenzo Aievola|Giampiero Pirozzi|Laura De Rosa|Michele Minopoli|Matthias Fischer|Frank Westermann|Sharon J. Diskin|John M. Maris|Ferdinando Bonfiglio|Vito Alessandro Lasorsa|Achille Iolascon|Mario Capasso
