WGS、WES和RNA-Seq综合分析儿童癌症致病突变谱，揭示结构变异为重要驱动因素 | Cance...
新一代高通量测序技术促进了儿童癌症基因组学研究的快速发展，已为癌症诊断、预测预后、确定治疗靶点或治疗耐药等提供了重要的参考价值。迄今为止，大多数儿童癌症基因组学研究都集中在高危疾病患者，包括难以治疗或复发/难治性癌症类型。 在遗传和胚系变异的背景下，不同儿童癌症类型都有独特的体细胞改变组合。此外，对于许多罕见儿童癌症，新的诊断和预后亚群以及完整的遗传驱动因素还有待确定。因此，生成全面的基因组数据、系统地分析和阐明儿童期癌症的分子基础等是非常必要的，可为儿科癌症的精准治疗提供重要的依据。
近日，美国圣犹大儿童研究医院研究团队在Cancer Discovery在线发表了题为“Genomes for Kids: The scope of pathogenic mutations in pediatric cancer revealed by comprehensive DNA and RNA sequencing”的文章，报道了一个基于全基因组测序（WGS），全外显子组测序（WES）和转录组测序（RNA-seq） 三平台的联合分析策略。研究结果表明，这种联合策略可极大地提高基因组突变检测的准确性，无需通过正交方法对体细胞和胚系变异进行验证，促进了罕见儿童癌症的研究发现。
主要研究内容
2015年8月至2017年3月，365名儿童癌症患者被纳入G4K （NCT02530658） 研究队列，通过对配对肿瘤和正常样本进行三平台测序的非治疗性研究。经过筛选后，309名入组患者中有253名 （82%） 使用WGS、WES和RNA-Seq对肿瘤进行了检测，300名患者使用WES和WGS对生殖系样本进行分析。此外，该研究队列中，262名患者（85%）是新诊断的癌症，47名患者（15%）是复发或难治性癌症类型，G4K队列的白血病和视网膜母细胞瘤的比例较高。
图1. 研究队列概述。来源：Cancer Discovery
图2. 研究队列包含的肿瘤类型。来源：Cancer Discovery
体细胞突变的整体分析
首先，研究人员利用肿瘤基因组数据对1200个已知在癌症发病机制中发挥作用的基因进行了分析，包括体细胞单核苷酸变异 （SNVs）、小片段插入/缺失（indels）、杂合性缺失（LOH）、结构变异（SVs），包括融合、增强子劫持、内部串联重复 （ITDs） 和拷贝数改变（CNAs）。总的来说，平均每个病例有三种致病性或可能致病性 （pathogenic or likely pathogenic, P/LP） 体细胞获得性变异。此外，基因融合或增强子导致的结构变异是儿童癌症的重要驱动因素。与单独的WES相比，在儿童癌症基因组研究中纳入WGS显著提高了对驱动基因突变的检测。
新的疾病相关体细胞变异
大多数儿童癌症基因组都存在少量的体细胞改变，其中许多都是非复发性的，因此很难确定其致病性。研究团队借助300例患者的胚系WES和WGS数据分析了156个癌症易感基因，其中一半与常染色体隐性癌症易感条件相关。结果显示，在55名患者中鉴定了58种胚系P/LP变异，共涉及29个基因；在230例患者中，检测到420未知的变异，共影响111个基因。
利用多组学数据分析胚系变异的致病性
在某些情况下，致病性胚系变异与成人发病条件或常染色体隐性癌症易感性综合征有关。但这些胚系变异是否以及如何参与儿童癌症的发病机制仍然知之甚少。研究人员在每个患者肿瘤类型的背景下回顾了所有胚系P/LP变异，以确定胚系变异是否可能发挥因果作用。研究发现，58个涉及15个基因的胚系P/LP变异中有32个与肿瘤形成相关，这些基因中的大多数与儿童癌症的关系已经被报道，例如视网膜母细胞瘤中的RB1，胶质母细胞瘤中的NF1和PMS2，髓母细胞瘤中的PTCH1等。
基因组联合分析对疾病管理的影响
尽管G4K为非治疗性研究，因此并未将患者与靶向治疗进行匹配分析，但他们仍然试图从三个平台测序获得的基因组发现与患者的诊断、风险分层、癌症治疗等进行关联。基于现有的证据和研究发现，包括FDA批准的靶向治疗、基于新一代测序结果的临床试验治疗资格以及其他专业指南或相关信息，研究团队在253名接受配对肿瘤和正常组织测序的患者中，发现218名至少存在一项发现是诊断性的 （53%），预后性的 （57%），治疗靶向性的（25%） 或有癌症倾向的 （18%）。具体来说，在体细胞突变中，靶向性异常主要包括BRAF、ALK、MET和ABL1等激酶的基因融合或热点突变。
结 语
综上所述，研究人员对309名癌症儿童的肿瘤和/或配对正常样本进行了全面的WGS、WES和转录组测序，以量化基因组变异在特定儿童癌症类型中的特征，并评估三平台测序方法联合的潜在益处。通过无偏倚的癌症队列，G4K研究旨在对所有儿童癌症类型进行全面的组学分析，以提供系统的儿童癌症生物学的新见解。同时，随着基因组测序技术的发展以及测序成本的降低，多平台组学联合分析将会在临床上得到更广泛的应用，并将成为评估和管理新诊断的儿童以及复发或难治性癌症的重要辅助手段。
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