【昊閱讀】高深度、高精度微衛(wèi)星基因分型能夠進(jìn)行精確的肺癌風(fēng)險(xiǎn)分類

發(fā)稿時(shí)間：2017-11-07來源：天昊生物

摘要：微衛(wèi)星與癌癥風(fēng)險(xiǎn)分類

肺癌是一種發(fā)病率和死亡率都很高的癌癥。之前的研究更多關(guān)注了肺癌中單核苷酸的變異，而忽略了重復(fù)的DNA片段差異，即微衛(wèi)星序列（MST）長(zhǎng)度變化與肺癌之間的聯(lián)系。最近的一篇Oncogene文章，就揭示出高深度、高精度微衛(wèi)星基因分型可以幫助我們更加精確的進(jìn)行肺癌風(fēng)險(xiǎn)分類，具有十分重要的理論研究和臨床指導(dǎo)意義。

發(fā)表時(shí)間：2017年7月發(fā)表期刊：Oncogene影響因子：7.519

研究背景：

微衛(wèi)星是一些包括短重復(fù)單位（1~6 bp）的串聯(lián)DNA序列。最近的研究表明，微衛(wèi)星在多種癌癥的遺傳發(fā)生的復(fù)雜過程中起了重要的作用。

本研究的目的是通過比較肺癌患者與正常人群生殖細(xì)胞外顯子序列，發(fā)現(xiàn)可以用于肺癌風(fēng)險(xiǎn)分類評(píng)估的一些微衛(wèi)星markers。

研究方法：

TCGA肺癌特異性MSI位點(diǎn)挖掘+347個(gè)位點(diǎn)的靶向捕獲芯片定制+30個(gè)肺癌樣本及89個(gè)對(duì)照樣本的捕獲測(cè)序+位點(diǎn)的基因分型及肺癌風(fēng)險(xiǎn)分類分析

研究?jī)?nèi)容：

本研究的流程如下（圖1）：

圖1、位點(diǎn)識(shí)別與標(biāo)記驗(yàn)證流程圖

該項(xiàng)工作主要分為兩個(gè)階段，即（1）MST位點(diǎn)識(shí)別階段和（2）標(biāo)記驗(yàn)證階段。階段1：通過對(duì)來自TCGA中的488個(gè)非小細(xì)胞肺癌生殖細(xì)胞腫瘤樣本和從1000 genomes中獲得的399個(gè)非癌對(duì)照樣本數(shù)據(jù)進(jìn)行分析，發(fā)現(xiàn)癌癥和對(duì)照樣本中有顯著基因型差異的119個(gè)MST位點(diǎn)。用相同方法發(fā)現(xiàn)其他癌癥中的144個(gè)MST標(biāo)記。階段2：將263（119+144）個(gè)MST標(biāo)記外加84個(gè)對(duì)照MST標(biāo)記定制目標(biāo)富集試劑盒，進(jìn)行靶向捕獲測(cè)序。對(duì)30份肺癌樣本和89份非癌癥對(duì)照樣本的高深度測(cè)序（579x ± 315），發(fā)現(xiàn)在這263個(gè)MST標(biāo)記中，有21（13+8）個(gè)MST標(biāo)記具有明顯的不同。

圖2、通過對(duì)MST位點(diǎn)的統(tǒng)計(jì)可以高靈敏度區(qū)分肺癌樣本（肺腺癌（LUAD，a）、肺鱗癌（LUSC，b）與非癌癥樣本

本研究分析了兩種肺癌中具有的MST位點(diǎn)數(shù)及風(fēng)險(xiǎn)值。圖2中藍(lán)色條代表對(duì)照樣本，橙色條代表肺癌樣本。其中圖2-a中，當(dāng)樣品中存在39%（經(jīng)ROC分析得到的垂直的黑線）及其以上的LUAD特意MST位點(diǎn)時(shí)，則該樣品認(rèn)為“存在肺腺癌風(fēng)險(xiǎn)”。同樣，圖2-b中，當(dāng)樣品中存在37%及其以上的LUSC特異MST位點(diǎn)時(shí)，則該樣品認(rèn)為“存在肺鱗癌風(fēng)險(xiǎn)”。

最近研究表明，不同的癌癥類型可以具有一些共同的致癌特征譜。本研究除了從肺癌及非癌癥數(shù)據(jù)中發(fā)現(xiàn)13個(gè)可用于肺癌風(fēng)險(xiǎn)分類的MST位點(diǎn)之外，還從乳腺癌、卵巢癌、黑色素和髓母細(xì)胞瘤等癌癥中篩選出144個(gè)MST位點(diǎn)，經(jīng)過驗(yàn)證發(fā)現(xiàn)8個(gè)可以用于肺癌風(fēng)險(xiǎn)分類中。

表1、肺癌和非癌癥樣本精確分類的21個(gè)MST位點(diǎn)列表

圖3、篩選出的特異性MST（13個(gè)肺癌特異性+8個(gè)其他癌癥特異性）可以區(qū)分肺癌與非癌癥樣本

圖3中藍(lán)色條代表非癌癥樣本，紅色條代表肺癌樣本。其中圖3-a表明，當(dāng)具有肺癌表型樣品中存在13個(gè)特異性MST位點(diǎn)中的61%（經(jīng)ROC分析得到的垂直的黑線）及其以上時(shí)，則該樣品被認(rèn)為“存在肺癌風(fēng)險(xiǎn)”，其靈敏性達(dá)到0.90，特異性達(dá)到0.94。同樣，圖3-b中，當(dāng)具有肺癌表型樣品中存在21個(gè)特異性MST位點(diǎn)中的57%（經(jīng)ROC分析得到的垂直的黑線）及其以上時(shí)，則該樣品認(rèn)為“存在肺癌風(fēng)險(xiǎn)”，其靈敏性達(dá)到0.93，特異性達(dá)到0.97。

圖4、肺癌發(fā)生潛在機(jī)制示意圖。

通過對(duì)13個(gè)MST位點(diǎn)深入研究發(fā)現(xiàn)，這13個(gè)MST都處于基因的Intron區(qū)域。之前的研究發(fā)現(xiàn)Intron區(qū)域的MST可以影響基因的選擇性剪接和轉(zhuǎn)錄過程，通過對(duì)DAVID數(shù)據(jù)庫中這13個(gè)基因聚類分析發(fā)現(xiàn)，它們選擇性剪接和剪接產(chǎn)物都有顯著富集情況。

對(duì)這13個(gè)基因與肺癌的關(guān)聯(lián)分析發(fā)現(xiàn)，只有REL和ARID1B在以前的研究中與癌癥有關(guān)。TCGA分析暗示了REL和ARID1B可能通過DNA損傷和染色質(zhì)重塑機(jī)制導(dǎo)致肺癌的發(fā)生（圖4）。

結(jié)論：

•  通過分析TCGA和1000 genomes中癌癥相關(guān)數(shù)據(jù)，發(fā)現(xiàn)癌癥和對(duì)照樣本中有顯著基因型差異的263（119+144）個(gè)MST位點(diǎn)。
•  通過靶向捕獲測(cè)序，對(duì)這些MST位點(diǎn)進(jìn)行樣本驗(yàn)證，發(fā)現(xiàn)21（13+8）個(gè)與肺癌可以較好的進(jìn)行肺癌風(fēng)險(xiǎn)分類。
•  對(duì)篩選出來的13個(gè)MST位點(diǎn)進(jìn)行聚類及富集分析，發(fā)現(xiàn)可能通過REL和ARID1B影響DNA損傷和染色質(zhì)重塑機(jī)制，最終導(dǎo)致肺癌的發(fā)生。
•  這些MST位點(diǎn)的發(fā)現(xiàn)具有潛在的臨床價(jià)值，在新的治療靶點(diǎn)發(fā)現(xiàn)、肺癌預(yù)測(cè)以及癌癥風(fēng)險(xiǎn)評(píng)估等方面具有非常重要的意義。