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    【Frontiers in Oncology】多原发磨玻璃结节的胚系突变与CNV

    2019-10-19

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    作者: 张嘉涛 (广东省肺癌研究所)



    背景


    - 约20%的磨玻璃结节(GGN)患者为多原发GGN;

    - GGN的病理可以是AAH、AIS、MIA、AD(从浸润前病变到浸润性病变);

    - 以往的测序分析往往注重多原发GGN中不同结节的突变的异同分析!

    - CNV被证实为癌症的早期事件,那么CNV在多原发GGN中是如何表现的?

    - 多原发GGN患者存在着什么样的胚系突变?


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    样本与病例特点

    这项研究总共纳入31名病人,其中25个病人(共51个GGN标本,用220基因panel进行测序);还有6个病人(共18个GGN标本,都是三原发GGN,用全外显子测序);


    从上表可以看出:(1)这些病例都没有淋巴结转移,而且2年内都没有复发(这是可想而知的);(2)大多为非吸烟女性;


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    Driver mutations

    左图是panel测序,右图是WES数据;


    作者在这一部分得出的结论是:

    (1)同一个病人的多原发GGN之间,很少出现相同的driver mutation;例如:M10(AAH)与 M10(MIA)都有BRAF突变,但确实不一样的突变位点;Five different BRAF mutation events occurred in exon 15 (BRAFK601E, BRAFL597R, BRAFD594N, BRAFN581S, BRAF1T599), 3 on exon 11 (BRAFG469A, BRAFG469V), 1 in exon 12 (BRAF1486_491);

    (2)浸润性病变(AD)比浸润前病变(AAH、AIS、MIA)具有更多的driver mutaiton;例如,在panel测序中,平均的non-synonymous SNV/INDELs是4.25 vs 1.6,1.9,1.2;在WES测序中,体细胞SNV/INDELs 是500 vs 417.3,412.5;


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    Germline mutations


    (1)GGN患者的高负荷胚系突变

    - 在panel测序中,平均每个病人,共有280个非同义胚系突变(MAF≤0.01),其中不乏一些明星基因(TP53、BRCA2、FGFR3);

    - 在WES测序中,同样的筛选策略后,平均每个病人2323非同义胚系突变(共1990个基因);有意思的是,在这6个WES中,都存在TRIP10的missense突变;其中5个都有MICALCLPPP2R2B的非移框突变;


    (2)GGN患者的已知的高风险遗传胚系突变


    从Human Gene Mutation Database (HGMD) 以及 Online Mendelian Inheritance in Man (OMIM)这两个数据中去筛选目前已知与遗传相关的胚系突变,发现:

    (1)在panel测序中,发现了CHRNA3、BRAC1, BRAC2, EGFR, TP53这些常见的高遗传风险胚系突变;

    (2)在WES测序中,TRIP10, MICALCLPPP2R2B是发生频率最高的三个胚系突变;



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    在体细胞突变与胚系突变都高频出现的FLGMUC4


    X轴代表所在基因位置,Y轴代表胚系或者体细胞突变,红星代表是影响蛋白结构;(A图为AAH病例,B图为其他GGN标本)


    首先是FLG这个基因,总共得到了12个基因变异;通过PROVEAN与SIFT工具预测,其中2个missense SNPs都是严重影响蛋白结构的突变;而这个FLG都是体细胞突变与胚系突变中经常出现;

    X轴代表所在基因位置,Y轴代表胚系或者体细胞突变,红星代表是影响蛋白结构;(C图为AAH病例,D图为其他GGN标本)


    其次就是MUC4这个基因,同样的方法发现,总共有4个位点变异可对蛋白产生影响!


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    GGN患者的拷贝数变异

    首先进行CNV的聚类分析,A图是panel测序的聚类,B图是WES测序的聚类,有意思的是两者得出的结果是完全不一样

    在panel测序中,大部分同一个患者的GGN都没能聚类在一起,仅仅有3例paired-GGN成功聚在一起,而同样的病理类型的GGN倾向于聚类在一起,例如C2与C5的AD,在11个AAH中8个聚类在一起;

    而在WES测序中,同一个患者GGN标本则倾向于聚类在一起!


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    6个WES病例中进化树分析

    这一部分中,作者也很果断得出结论:这些多原发GGN都不是来自同一个主克隆;(SMGGNs of the six patients did not originate from the same

    ancestor clones)


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    多原发GGN的起源克隆演化假设



    这是患者结合既往研究以及本研究结果提出的多原发GGN的克隆演化假设,主要是右图,分为convergent tumor(同样的driver mutation)、independent clonal(完全不一样)、inherent sporadic tumor(同根不同命);


    结论

    这项研究最主要的亮点就是结合多原发GGN的胚系突变与体细胞突变的关联分析,那么找出来的胚系突变(一次打击)+体细胞突变(二次打击)模式是否是一个突破口呢



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