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鼻咽癌的基因组测序识别NFB通路的激
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刚公布的NatureCommunication的影响因子已经升为14.分。但是今天想给大家分享的这篇文章是年发表的一篇文章,主题是利用基因外显子测序和全基因组测序探究鼻咽癌的驱动事件。分享这篇文章的意义在于,我们如何从中学到利用WES数据从多维度进行探索基因变异的意义,以及如何结合湿实验进行验证结论。
一、全文摘要鼻咽癌(NPC)是一种侵袭性头颈癌,其特征是EBV感染和致密淋巴细胞浸润。NPC基因组数据的缺乏阻碍了对NPC生物学、疾病进展和合理治疗的理解。
在此研究中,研究者对个微解剖的EBV阳性NPC进行了全外显子组测序(WES),其中15个病例进行了进一步的全基因组测序(WGS)以确定其突变情况。在41%的病例中发现NF-κB通路的多个负调节因子的基因突变富集,包括CYLD、TRAF3、NFKBIA和NLRC5。功能分析证实CYLD失活突变是NPC细胞生长的驱动因素。EBV癌蛋白潜伏膜蛋白1(LMP1)功能是组成性激活NF-κB信号传导,研究者观察到体细胞NF-κB通路异常和LMP1过表达存在互斥性,表明NF-κB激活是NPC病理过程中的体细胞突变事件或者病毒事件选择性事件。
二、背景介绍鼻咽癌的流程病学:鼻咽癌(NPC)是最具侵袭性的头颈癌之一,经常转移到远处的淋巴结和器官。其独特的病因与EBV潜伏感染和重度淋巴细胞浸润有关,通常将NPC与其他头颈癌区分开来。由于该疾病的内在侵袭性和无症状性,大多数NPC患者被诊断为晚期疾病(60-70%的病例),预后不佳。迄今为止,还没有针对晚期鼻咽癌的有效靶向治疗。
鼻咽癌的基因组研究:缺少NPC基因组数据阻碍了对NPC生物学、疾病进展和合理治疗设计的理解。此外,小块肿瘤中广泛的基质成分是全面和准确的癌症基因组探究中的重大挑战。
此研究做了什么:研究者报告了+个EBV阳性NPC队列的基因组景观。此研究表明,NPC的体细胞突变率显着高于先前报道的情况,并且表明大多数NPC表现出由于NF-κB负调节因子的体细胞失活突变而激活NF-κB信号通路。
三、结果部分01NPC肿瘤组织的全外显子组测序(WES)结果整体情况样本信息:样本来源:个EBV+NPC患者的个独特肿瘤标本进行的。该队列包括78个原发性肿瘤、11个局部复发和22个转移性肿瘤。97名NPC患者来自NPC流行的东南亚,8名来自美国(见补充表)。
图1是突变概貌的整体统计信息展示:
Fig1a:和其他数据集中报道过的突变负荷进行比较,发现EBV+NPC的总体非同义突变率显着低于HPV阳性头颈部鳞状细胞癌(HNSCC)和EBV阳性胃腺癌(分别为P=0.和0.;未配对t检验)。在自己队列数据集中,根据临床信息进行分组,原发性、复发性和转移性NPC肿瘤具有相似的突变负荷。
Fig1b:探索TMB与患者预后、以及其他临床变量的关系。原发性NPC患者(N=70)中增加的突变负荷与总生存率和无病生存率呈负相关(分别为P=0.和0.)。NPC突变率与年龄、性别或临床分期无关。
Fig1c-d:探索NPC患者的突变谱。
02WES突变细节探索:基因突变和通路突变在展示样本信息和突变数据总览后,就可以仔细看看基因的突变情况,以及发生突变基因所在的通路。通过测序数据与参考基因组的比对,识别样本中存在的突变,再进一步通过各种标准进行过滤以得到高置信度的基因突变。故研究者首先说明,自己使用MutsigCV2.0算法识别NPC中的体细胞突变基因,使用到的标准Benjamini-HochbergFDR阈值为0.1。
在图2中,根据样本的来源(SouthernAsia和US)进行分组展示突变细节,最上方展示拷贝数变异情况总览,最下面展示的是高频率突变的基因。
在亚洲NPC中总共鉴定出7个显着高于背景突变率的基因(也就是肿瘤样本中显著高突变的基因):TP53、NRAS、NF-κB通路基因、CYLD、TRAF3和NFKBIA、MHC-I类基因HLA-A和转录调节因子MED12L。美国NPC队列规模不够大,无法与显着突变基因的亚洲队列进行统计上的统计比较。此外,针对每个高突变的基因,分析其与临床特征的相关性,比如TP53与肿瘤类型、患者预后的关系。
除了对结果进行展示外,研究者还查阅大量文献,以解读基因突变的意义。比如:
在显著高突变的基因中,CYLD、TRAF3和NFKBIA是NF-κB活性的重要负调节因子,以及这3个基因在既往研究中的结果。NF-κB活性的重要负调节因子突变失活,可能导致NPC中NF-κB的组成型激活。
除了