IJC：LAM患者cfDNA中驱动基因和体细胞突变的研究：可能为诊治提供有效的分子标志物及治疗靶点？
2019-06-30 张利 周敏 瞿介明 呼吸界
在上海市重中之重临床重点学科建设项目（2017ZZ02014）和上海市中西医临床协作试点建设项目（ZY(2018-2020)-FWTX-1003）的支持下，上海市瑞金医院呼吸与危重症医学科周敏教授、瞿介明教授团队以及上海市香山中医医院吴家良、王炜教授团队合作，关于LAM患者cfDNA中驱动基因和体细胞突变的研究于2019年6月被International journal of cancer杂志（I
在上海市重中之重临床重点学科建设项目（2017ZZ02014）和上海市中西医临床协作试点建设项目（ZY(2018-2020)-FWTX-1003）的支持下，上海市瑞金医院呼吸与危重症医学科周敏教授、瞿介明教授团队以及上海市香山中医医院吴家良、王炜教授团队合作，关于LAM患者cfDNA中驱动基因和体细胞突变的研究于2019年6月被International journal of cancer杂志（IF=7.36）接收，研究生张利为该文第一作者。
该论文的题目为Identification of driver genes and somatic mutations in cell-free DNA of patients with pulmonary lymphangioleiomyomatosis，研究阐明肺淋巴管平滑肌瘤病（LAM）患者血cfDNA中除TSC1/2基因改变以外，存在着其他体细胞突变及驱动基因改变，其中RAD50和BRCA2基因表达差异更显著，可能为LAM的诊治提供了有效的分子标志物及治疗靶点。该文章张利为第一作者，王铭杰博士并列第一作者；瞿介明教授、周敏教授为共同通讯作者。
研究背景介绍
淋巴管平滑肌瘤病（LAM）是一种好发于育龄期女性，以弥漫性肺部囊性病变为特点的罕见疾病，LAM可以是散发的、部分患者发病与遗传性疾病结节性硬化症（TSC）相关，两者均与TSC1/2突变相关。目前在LAM患者研究中，由于组织标本难以获取，除TSC1/2突变以外基因是否参与发病机制的研究甚少。随着二代测序分析技术在肿瘤学研究领域的广泛应用，cfDNA的基因检测为多种肿瘤提供了靶向治疗的依据，然而，对于LAM的研究尚处于空白阶段。
主要研究内容
课题组采用含有70个肿瘤基因的panel进行深度二代测序检测，分析了23个LAM患者和7个正常人的外周血中cfDNA和gDNA的突变情况，同时对2个LAM患者的组织、乳糜胸水和外周血中的肿瘤细胞亚克隆结构片段（CCF）进行比较分析，明确循环血中cfDNA检测LAM细胞突变的敏感性。通过LAM患者血cfDNA中体细胞基因共发生突变网络分析，筛选出可能存在的基因改变，并根据GEO数据库中基因表达情况证实这些基因可能在LAM发病机制中发挥着一定作用。
重要研究成果
1、LAM组和control组的血cfDNA和gDNA突变比较分析
通过对两组的cfDNA和gDNA突变分析，发现LAM组cfDNA中基因突变更频繁，等位基因突变频率在LAM组的cfDNA和gDNA存在着显著差异，Pearson相关性分析提示cfDNA和gDNA的共突变基因具有明显的相关性。结果表明外周血cfDNA可用来检测LAM体细胞突变。（见图1）
【图1】cfDNA和gDNA比较
2、LAM细胞亚克隆结构在不同样本中的比较分析
为进一步明确外周血cfDNA对检测LAM细胞突变敏感性，我们用PyClone软件分析了配对样本（外周血和组织、外周血和乳糜液及双侧乳糜液）中细胞亚克隆结构片段相关性。结果提示在配对样本中CCF均具有高度的一致性，表明外周血cfDNA具有检测LAM体细胞突变较高的敏感性。（见图2）
【图2】细胞亚克隆结构分析
3、LAM组cfDNA中体细胞共突变基因网络分析
通过过滤分析，我们从LAM组外周血cfDNA中共检测到40个频繁发生的体细胞突变，并通过Chi-squared test筛选出11个关键的驱动基因，其中乳腺癌相关基因BRCA1和BRCA2显示了明显的共突变关系。（见图3）
【图3】基因突变共发生网络分析
4、GEO数据库中驱动基因表达分析
为进一步明确这些驱动基因的表达情况，我们从GEO数据库中分析了14例LAM活检组织和7例Control细胞组的基因表达谱。结果显示11个基因的表达存在着不同程度的差异，PCA主成分分析提示这些基因表达在两组之间存在着明显的差异，并且RAD50和BRCA2基因表达差异更显著。肌生成和雌激素反应相关的通路分析也更好阐释了LAM患者的临床特征。（见图4）
【图4】基因表达分析图
总结
外周血cfDNA检测LAM体细胞突变具有较高的敏感性，可能为LAM的诊治提供有效的分子标志物及治疗靶点。
原始出处：
Li Zhang, Ming‐Jie Wang, Wei Wang, et al. Identification of driver genes and somatic mutations in cell‐free DNA of patients with pulmonary lymphangioleiomyomatosis. International Journal of Cancer. Jun 2019.
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