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多种测序技术研究卵巢癌可塑性

2018-12-03 16:22:10

多种测序技术研究卵巢癌可塑性

生物通报道:一项对卵巢癌中遗传突变的研究表明,在卵巢癌原发肿瘤和转移病灶中都存在一个前所未有水平的遗传变异。这项研究显示了干预治疗的新途径,表明多个疾病部位的取样和测序可能是有效的打靶治疗所必需的。这项研究发表在11月12日的Genome Research杂志上。

卵巢癌是卵巢肿瘤的一种恶性肿瘤,是指生长在卵巢上的恶性肿瘤,其中90%到95%为卵巢原发性的癌,另外5%到10%为其它部位原发的癌转移到卵巢。由于卵巢癌早期缺少症状,即使有症状也不特异,筛查的作用又有限,因此早期诊断比较困难。因此,虽然卵巢癌的发病率低于宫颈癌和子宫内膜癌居妇科恶性肿瘤的第三位,但死亡率却超过宫颈癌和子宫内膜癌之和,高居妇科癌症首位,每年全球有220000人患这种疾病,其中有人死亡,是严重威胁妇女健康的疾患,这就迫切需要针对这种疾病的改进疗法。由荷兰乌德勒支大学医学中心和美国Life Technologies公司的科学家们发表在11月12日的Genome Research杂志上的一项研究,采用多种测序方法研究了卵巢癌中的遗传突变。研究者检测了总共27份从从三位卵巢癌晚期(IIIC/IV)妇女的原发肿瘤和远处转移病灶收集的癌症活检样本。研究者通过利用各种各样的方法,分析了癌症样本和匹配的正常组织样本,包括转录组测序、末端配对测序和几种目标基因测序panel。测序在都来自Life Technologies公司的Applied Biosystems SOLiD 5500xL和Ion Personal Genome Machine(PGM)上进行,采用Life的Ion AmpliSeq Comprehensive Cancer Panel,这是一种囊括了超过400个癌症相关基因的panel。这项研究代表首次使用囊括409个癌基因的这种panel的同行评议的出版物。ABI SOLiD 5500xL 技术资料索取 测序数据表明,每个患者肿瘤中都有一个显着程度的遗传异质性。从编码突变谱、基因组结构变异谱和遗传表达变化谱可以看出,这是很明显的。值得注意的是,其中一些个体表现出独立的TP53驱动突变(driver mutations),他们中的每一个只在卵巢癌样本的子集中存在。这种异质性的水平还表现在每个癌症实例中不同的进化路径,一些癌症有一个线性发展,而TP53例子表现早期的分支,其中每个分支有其自己的遗传组突变。“卵巢癌只有在一个晚期阶段——肿瘤块经常很大,整个腹腔具有大量的转移瘤,才能够被典型地诊断,”这项研究的作者、乌德勒支大学医学中心的主要研究者Wigard P. Kloosterman说。“随着主要的大块切除术,我们获得了来自这些妇女中每一位的大量的样本,这使我们能够研究在化学治疗或者其它药物治疗应用前的内部肿瘤的异质性。当前的这项研究,代表了目前广泛的数据集,揭示了广泛的异质性可能是这种疾病如此难以治疗的一个可能的原因之一。”研究表明,在来自相同患者的肿瘤活检之间存在,存在显着的基因表达差异。这包括WNT——整合素和肿瘤活检子集中的Hedgehog通路成员——的变异表达。当前,卵巢癌的打靶治疗正在发展之中,合适的病人层别法是成功治疗所必须的。例如,采用Hedgehog通路抑制剂是一种新兴的治疗策略,仅在那些表现Hedgehog信号变化的患者中证明是有用的。这项研究的结果表明,靶向治疗中病人层别法的调整将需要每位患者多个活检的分析。“这项研究针对个体化用药所付出的努力中迈出了关键步,这项研究描述了一个人癌症中突变谱。”Life Technologies的RP主任、也是该研究的共同作者Timothy Harkins说。“这项研究是全面的和快速的,因为实验设计不仅包含了一个个体中所有肿瘤的遗传学描述,而且还采用多种测序技术,使这些突变以它们被检测的同样速度进行验证。”“来自个别妇女的肿瘤中的突变谱的差异表明,来自单个病人的多个样本的测序可能是一个药物治疗方案能够被设计之前所必需的,”Life Technologies的首席卫生官Paul Billings说。“在这项研究中,我们在每位妇女中观察到非常不同的进化路径,这些可能曾经被错过,即使只有原发肿瘤的一部分或者只有一个转移病灶被测序。数据显示,如果只有一个转移将要被活检和测序,大量的相关驱动突变和药物靶点可能会被错过,这将带来不好的治疗结果。”(生物通:王英)

生物通推荐原文摘要:Genomic and transcriptomic plasticity in treatment-nave ovarian cancer.

Abstract:Intra-tumor heterogeneity is a hallmark of many cancers and may lead to therapy resistance or interfere with personalized treatment strategies. Here, we combined topographic mapping of somatic breakpoints and transcriptional profiling to probe intra-tumor heterogeneity of treatment-nave stage IIIC/IV epithelial ovarian cancer. We observed that most substantial differences in genomic rearrangement landscapes occurred between metastases in the omentum and peritoneum versus tumor sites in the ovaries. Several cancer genes such as NF1, CDKN2A and FANCD2 were affected by lesion-specific breakpoints. Furthermore, the intra-tumor variability involved different mutational hallmarks including lesion-specific kataegis (local mutation shower coinciding with genomic breakpoints), rearrangement classes and coding mutations. In one extreme case, we identified two independent TP53 mutations in ovary tumors and omentum/peritoneum metastases, respectively. Examination of gene expression dynamics revealed upregulation of key cancer pathways including WNT, integrin, chemokine and hedgehog signalling in only subsets of tumor samples from the same patient. Finally, we took advantage of the multi-level tumor analysis to understand the effects of genomic breakpoints on qualitative and quantitative gene expression changes. We show that intra-tumor gene expression differences are caused by site-specific genomic alterations, including formation of in frame fusion genes. These data highlight the plasticity of ovarian cancer genomes, which may contribute to their strong capacity to adapt to changing environmental conditions and give rise to the high rate of recurrent disease following standard treatment regimes.

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