分析兒童癌癥致病突變譜，揭示結構變異為重要驅動因素

　　新一代高通量測序技術促進了兒童癌癥基因組學研究的快速發展，已為癌癥診斷、預測預后、確定治療靶點或治療耐藥等提供了重要的參考價值。迄今為止，大多數兒童癌癥基因組學研究都集中在高危疾病患者，包括難以治療或復發/難治性癌癥類型。 在遺傳和胚系變異的背景下，不同兒童癌癥類型都有獨特的體細胞改變組合。此外，對于許多罕見兒童癌癥，新的診斷和預后亞群以及完整的遺傳驅動因素還有待確定。因此，生成全面的基因組數據、系統地分析和闡明兒童期癌癥的分子基礎等是非常必要的，可為兒科癌癥的精準治療提供重要的依據。

　　近日，美國圣猶大兒童研究醫院研究團隊在Cancer Discovery在線發表了題為“Genomes for Kids: The scope of pathogenic mutations in pediatric cancer revealed by comprehensive DNA and RNA sequencing”的文章，報道了一個基于全基因組測序（WGS），全外顯子組測序（WES）和轉錄組測序（RNA-seq） 三平臺的聯合分析策略。研究結果表明，這種聯合策略可極大地提高基因組突變檢測的準確性，無需通過正交方法對體細胞和胚系變異進行驗證，促進了罕見兒童癌癥的研究發現。

　　文章發表在Cancer Discovery

　　主要研究內容

　　2015年8月至2017年3月，365名兒童癌癥患者被納入G4K （NCT02530658） 研究隊列，通過對配對腫瘤和正常樣本進行三平臺測序的非治療性研究。經過篩選后，309名入組患者中有253名 （82%） 使用WGS、WES和RNA-Seq對腫瘤進行了檢測，300名患者使用WES和WGS對生殖系樣本進行分析。此外，該研究隊列中，262名患者（85%）是新診斷的癌癥，47名患者（15%）是復發或難治性癌癥類型，G4K隊列的白血病和視網膜母細胞瘤的比例較高。

　　圖1. 研究隊列概述。

　　圖2. 研究隊列包含的腫瘤類型。

　　體細胞突變的整體分析

　　首先，研究人員利用腫瘤基因組數據對1200個已知在癌癥發病機制中發揮作用的基因進行了分析，包括體細胞單核苷酸變異 （SNVs）、小片段插入/缺失（indels）、雜合性缺失（LOH）、結構變異（SVs），包括融合、增強子劫持、內部串聯重復 （ITDs） 和拷貝數改變（CNAs）。總的來說，平均每個病例有三種致病性或可能致病性 （pathogenic or likely pathogenic, P/LP） 體細胞獲得性變異。此外，基因融合或增強子導致的結構變異是兒童癌癥的重要驅動因素。與單獨的WES相比，在兒童癌癥基因組研究中納入WGS顯著提高了對驅動基因突變的檢測。

　　圖3. 253例納入分析的患者的體細胞突變概況。

　　新的疾病相關體細胞變異

　　大多數兒童癌癥基因組都存在少量的體細胞改變，其中許多都是非復發性的，因此很難確定其致病性。研究團隊借助300例患者的胚系WES和WGS數據分析了156個癌癥易感基因，其中一半與常染色體隱性癌癥易感條件相關。結果顯示，在55名患者中鑒定了58種胚系P/LP變異，共涉及29個基因；在230例患者中，檢測到420未知的變異，共影響111個基因。

　　圖4. 新型體細胞突變的鑒定。

　　利用多組學數據分析胚系變異的致病性

　　在某些情況下，致病性胚系變異與成人發病條件或常染色體隱性癌癥易感性綜合征有關。但這些胚系變異是否以及如何參與兒童癌癥的發病機制仍然知之甚少。研究人員在每個患者腫瘤類型的背景下回顧了所有胚系P/LP變異，以確定胚系變異是否可能發揮因果作用。研究發現，58個涉及15個基因的胚系P/LP變異中有32個與腫瘤形成相關，這些基因中的大多數與兒童癌癥的關系已經被報道，例如視網膜母細胞瘤中的RB1，膠質母細胞瘤中的NF1和PMS2，髓母細胞瘤中的PTCH1等。

　　圖5.致病胚系變異的鑒定及分析。

　　基因組聯合分析對疾病管理的影響

　　盡管G4K為非治療性研究，因此并未將患者與靶向治療進行匹配分析，但他們仍然試圖從三個平臺測序獲得的基因組發現與患者的診斷、風險分層、癌癥治療等進行關聯。基于現有的證據和研究發現，包括FDA批準的靶向治療、基于新一代測序結果的臨床試驗治療資格以及其他專業指南或相關信息，研究團隊在253名接受配對腫瘤和正常組織測序的患者中，發現218名至少存在一項發現是診斷性的 （53%），預后性的 （57%），治療靶向性的（25%） 或有癌癥傾向的 （18%）。具體來說，在體細胞突變中，靶向性異常主要包括BRAF、ALK、MET和ABL1等激酶的基因融合或熱點突變。

　　圖6. 基因組聯合分析的臨床效應。

　　結 語

　　綜上所述，研究人員對309名癌癥兒童的腫瘤和/或配對正常樣本進行了全面的WGS、WES和轉錄組測序，以量化基因組變異在特定兒童癌癥類型中的特征，并評估三平臺測序方法聯合的潛在益處。通過無偏倚的癌癥隊列，G4K研究旨在對所有兒童癌癥類型進行全面的組學分析，以提供系統的兒童癌癥生物學的新見解。同時，隨著基因組測序技術的發展以及測序成本的降低，多平臺組學聯合分析將會在臨床上得到更廣泛的應用，并將成為評估和管理新診斷的兒童以及復發或難治性癌癥的重要輔助手段。

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