本研究中描述了PanNETs的基因組突變圖譜，發(fā)現(xiàn)了一種新的突變特征MUTYH，同時預(yù)測了新的mTOR信號通路激活機(jī)制。
文章題目：
研究人員：
發(fā)表時間：15 February 2017
期刊名稱：Nature
影響因子：40.137
研究背景
胰腺神經(jīng)內(nèi)分泌瘤（PanNETs）是第二種常見的胰腺上皮腫瘤，其死亡率為60%。世界衛(wèi)生組織根據(jù)贅生性細(xì)胞的增值程度將其分為三個等級——G1,G2和G3，其中90%的PanNETs是G1和G2，然而目前對G1和G2的分子病理學(xué)研究還不夠深入。
研究對象
樣本選擇：102對散發(fā)性PanNETs的腫瘤組織以及癌旁組織
研究內(nèi)容與結(jié)果
1. PanNET的突變機(jī)制
在98個PanNETs中發(fā)現(xiàn)了258,678個可信的體細(xì)胞突變。通過非負(fù)矩陣分解法，得到了5個突變特征，APOBEC、BRCA、Age、signature5以及MUTYH。MUTYH主要是由G:C > T:A顛換組成，是新發(fā)現(xiàn)的突變特征，與MUTYH基因的胚系突變以及雜合性丟失有關(guān)。通過驗(yàn)證，發(fā)現(xiàn)在其他3個有MUTYH胚系突變的PanNETs和1個患有MUTYH關(guān)聯(lián)息肉病的結(jié)直腸癌病人中，也存在MUTYH突變特征，結(jié)果說明MUTYH缺陷在PanNET中發(fā)揮一定的作用。
圖1：胰腺神經(jīng)內(nèi)分泌瘤的突變標(biāo)簽
2. 胚系突變
由于之前發(fā)現(xiàn)了有害的胚系突變——MUTYH和BRCA2基因突變，所以對所有樣品中的DNA損傷修復(fù)基因或者遺傳綜合癥相關(guān)基因的胚系突變進(jìn)行研究。發(fā)現(xiàn)了MEN1，CDKN1B，VHL等基因發(fā)生胚系突變，其中在乳腺癌等腫瘤中作為腫瘤抑制因子的CHEK2基因在4個樣品中發(fā)生了胚系突變。首先通過基因結(jié)構(gòu)對這4個突變的影響進(jìn)行預(yù)測，發(fā)現(xiàn)有3個突變是有害的。然后通過設(shè)計芯片對其功能進(jìn)行研究，發(fā)現(xiàn)保守的突變P85L的基因表達(dá)量與激酶活性與野生型的一致，其他3個突變有較低的表達(dá)量與激酶活性。
3. 體細(xì)胞突變
通過研究發(fā)現(xiàn)，有15,751個體細(xì)胞突變發(fā)生在2787個基因中，其中非沉默突變?yōu)?703個。通過IntOGen分析得到了16個顯著基因，MEN1基因突變在37%的樣品中存在，是發(fā)生突變次數(shù)最多的基因，互相排斥的失活突變基因DAXX和ATRX也分別在22個和11個樣品中發(fā)現(xiàn)。PTEN、DEPDC5等與mTOR通路相關(guān)的基因也發(fā)生顯著性突變，其中DEPDC5基因是首次報道的。組蛋白修飾基因SETD2雖然沒有達(dá)到IntOGen的要求，但是由于在5個樣本中發(fā)生突變，且在一個腫瘤推斷的亞克隆中存在SETD2基因多個獨(dú)立的突變，表明在PanNETs中SETD2失活的強(qiáng)選擇性。
附圖6:胰腺神經(jīng)內(nèi)分泌的頻發(fā)突變基因
4. 拷貝數(shù)目變異
通過Ward法對CNV進(jìn)行聚類分析，將其分為4種類型。分別為經(jīng)常發(fā)生的全染色體丟失RPCL；限制的拷貝數(shù)目事件，大多是11號染色體的丟失；多倍體；以及非整倍性這四種，其中RPCL類型在G2群體中富集，多倍體組的體細(xì)胞突變率是最高的。
通過對CNV的重復(fù)的缺失以及獲得進(jìn)行分析，除了發(fā)現(xiàn)一些已知的神經(jīng)內(nèi)分泌瘤相關(guān)的腫瘤相關(guān)基因例如MEN1和CDKN2A外，還突出了潛在的發(fā)揮腫瘤抑制因子角色的基因，例如EYA1、FMBT1、RABGAP1L、PSPN，ULK1等基因。
附圖7：PanNETs的基因組特征
5. 染色體重排
PanNET中的結(jié)構(gòu)重排事件也比胰腺導(dǎo)管腺癌中要少，通過結(jié)構(gòu)重排可以使腫瘤抑制基因發(fā)生失活，例如MTAP、 ARID2、 SMARCA4、 MLL3、 CDKN2A、 SETD2等，也可以通過框內(nèi)基因融合產(chǎn)生致癌基因，一共發(fā)現(xiàn)了66個可以表達(dá)框內(nèi)基因的基因融合事件。EWSR1基因融合事件發(fā)生在3個樣品中，2個是EWSR1–BEND2，其中BEND2是首次發(fā)現(xiàn)的EWSR1基因融合的對象。通過RNAseq驗(yàn)證了還有一個腫瘤是以EWSR1–FLI1方式進(jìn)行融合。在62個樣品中進(jìn)行驗(yàn)證，發(fā)現(xiàn)了一個EWSR17–FLI1e5基因融合，這個樣品有強(qiáng)烈的CD99著色反應(yīng)以及MEN1, ATRX 和TSC2等基因的突變。
圖2：PanNETs中的EWSR1基因融合
6. 端粒的完整性和PanNET分子亞型
用C-tailing qPCR方式對端粒替代延長（ALT）進(jìn)行分析，多數(shù)的DAXX突變(19/22)和ATRX突變(3/22)存在ALT。雙等位基因失活DAXX和ATRX與端粒長度的增長有強(qiáng)烈的相關(guān)性，MEN1基因的體細(xì)胞突變也與端粒長度的增長相關(guān)，說明MEN1基因在染色體維持上發(fā)揮一定的作用。
染色體碎裂與EWSR1基因融合與較短的端粒有關(guān)，經(jīng)常發(fā)生的全染色體丟失RPCL與ALT與有較強(qiáng)的相關(guān)性（16/21）。
圖3：PanNETs的突變過程
7. PanNET腫瘤通路的整合分析
對30個樣本的RNAseq進(jìn)行聚類，得到了G1,G2,G3這三類，與之前報道過的panNET 3種表達(dá)亞型比較相似。其中G3與近似轉(zhuǎn)移型比較相似，G3包含了缺氧以及HIF信號通路相關(guān)的差異表達(dá)基因。
在PanNETs中有四個通路經(jīng)常發(fā)生改變，這些通路的改變可能可以定義臨床相關(guān)的亞型，用于指導(dǎo)治療方案的分類，這四個通路分別是DNA損傷修復(fù)；染色質(zhì)重塑；端粒維持；mTOR信號通路激活。此外，文中還發(fā)現(xiàn)了3個新的潛在的mTOR通路的激活機(jī)制：腫瘤抑制基因 DEPDC5的失活突變; EWSR1融合基因；RET受體配體PSPN的擴(kuò)增。
圖4：PanNETs中的核心通路
研究意義
本研究中描述了PanNETs的基因組突變圖譜，發(fā)現(xiàn)了一種新的突變特征MUTYH，同時預(yù)測了新的mTOR信號通路激活機(jī)制，包括DEPDC5基因失活和EWSR1基因融合事件。此外，通過對拷貝數(shù)和基因突變進(jìn)行分析，得到了PanNET的亞型，在臨床分析可能發(fā)揮一定的作用。
參考文獻(xiàn)：
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