10389例成人癌癥中致病性胚系變異的系統(tǒng)性研究

1、Pathogenic Germline Variants in 10,389 Adult CancersCell, 2022概述對(duì)癌癥中易感基因的胚系變異進(jìn)行了迄今為止最大規(guī)模的調(diào)查：在對(duì)33種癌癥類型、10389例患者進(jìn)行的調(diào)查中發(fā)現(xiàn),有 8%的患者存 在共計(jì)853種致病性或疑似致病性的胚系變異.抑癌基因包括ATM, BRCA1和NF1中的659個(gè)易感變異和18個(gè)大 片段缺失顯示出較低的產(chǎn)物表達(dá)水平,以及頻繁43%的雜合性缺失或等位基因二次打擊事件；而在致癌基因中發(fā)現(xiàn)的33種胚系變異包括 MET, RET和PTPN11的錯(cuò)義變異,與產(chǎn)物的高水平表達(dá)相關(guān).從意義不明的胚系變異VUS 中篩選了

2、47個(gè)額外的易感變異,涉及 功能包括病例頻率限制、雜合性缺失、效應(yīng)表達(dá)以及變異和修飾殘基的共定位.利用綜合的方法將罕見的易感基因胚系變異與功能性改變聯(lián)系起來,為 未來的癌癥變異分類和胚系基因檢測(cè)提供指導(dǎo).1 .研究背景盡管很多證據(jù)說明存在跨癌種的易感基因胚系變異,但是目前大多數(shù)的 報(bào)道都集中在單一癌癥類型上.對(duì)胚系變異的臨床解釋是一個(gè)迫切的挑戰(zhàn)：由于測(cè)序技術(shù)、分析流程和 解釋的差異,導(dǎo)致了相互矛盾的說法,進(jìn)一步阻礙了相應(yīng)的臨床應(yīng)用.本篇研究對(duì)罕見的易感基因胚系變異進(jìn)行了最大規(guī)模的系統(tǒng)性研究,并 為隨后的功能性研究奠定了堅(jiān)實(shí)的根底.2 .數(shù)據(jù)生成和共享14r.v* 附Ft dmiFiLli電iL

3、*. 津卬>Viwss 1P«W ra4MfwCalled end pasHcd filterPrlorltEed by CharGwp-p- KuKWn piWQ®tri< 5 CkiWi1 43fi 二 Lntad diitKytM%Germline Variants：OurGsr 3GCT3 > 4MSFtkx-tlraS WgM»nuaNy-r«v4ew«d var1«nta -iLMtlr Ptnofi4fllc WGfif HCTS > 41A首先建立了基于ISB癌癥基因組云ISB-CGC的可擴(kuò)展變

4、異調(diào)用和數(shù)據(jù)共享模型.所有的質(zhì)控?cái)?shù)據(jù)和下游分析結(jié)果公開共享.從超過14.6億個(gè)由WES bam文件調(diào)用的胚系變異中,篩選到了 1393個(gè) 與癌癥相關(guān)的變異用于人工篩查.其中853種致病性或疑似致病性變異被用于下游分析3 . 33種癌癥中致病性胚系變異的發(fā)現(xiàn)的15WPercentage Carriers (%)fi.而eqlur!N Ado.B .一 ls-0wn_eeqn00 L izo TM.11 .«-00Sao -8 000 L m ao 京o 'Ioizo ecc , 一 0 5 0 5 0 0 7 5 2 0 lo.o S0. A L4A -QUJnl在所有33種癌

5、癥類型中,4.1 %的病例攜帶致病性胚系變異,另有3.8% 攜帶疑似致病性胚系變異.4 44 ft Ji4.H »JB MX42 V47 UI fi.lft UH 111 BIlN 精 4JMI CW4 I* Mil1 i.*FT a aas aarrtJM4 |lM .» RI * OlMi tM! * U4 *M ftMl BM44«I9 il am“博共確定了 28個(gè)與癌癥相關(guān)的胚系變異基因和16個(gè)暗示有相關(guān)性的胚系變異基因.4 .二次打擊事件Normal VAFM*i： Semu+nm SignrfcaniLoss Hefeiozyyosit/在月中瘤的致

6、病性或疑似致病性胚系變異中,發(fā)現(xiàn)157個(gè)顯著性的雜合性缺失,其中148個(gè)是在抑癌基因中發(fā)現(xiàn).而疑似雜合性缺失變異與顯著性的雜合性缺失變異有相似程度的表達(dá)Ro 5 c auueA.35 otNone Other LOHDeiion of WT Aieieiim<-rvuHKT3S5 02Cn3 ¥ nicoHasEs§抑癌基因中LOH事件主要是由于野生型等位基因缺失所引起.5 .胚系變異基因產(chǎn)物表達(dá)的變化THCA SKCV SAHC PRAD PCPG PAADOV LUSC LUADLGGK1RPKIRC CESC RRCA Bl CAriCoefficientAss

7、octafionSignM cant FDA <0 05SuggestiveFDR<0J5 NW確定了 15個(gè)顯著的和6個(gè)潛在的變異基因表達(dá)與癌癥的關(guān)聯(lián)例：在孚L腺癌中,FANCM, ATM, BRCA2, CHEK2和BRCA1胚系變異體的攜帶者均顯著顯示出較低的基因表達(dá)水平. Misson&oTSGzaN* * * , *1.: * * * *:* : aws* * * * * N出d* * s * * * i i » 總TW - - * -鞋ai* - X5* 工£* * - - * <, :；nL.xx: £ L : *tqr二4

8、 Ruocm* «- V * -g: inIF*44i L二！B4 It * * i:- V :*, -v *tXMewX,<8=cEno uoGGaJdx 山<NHETunc alien口 257 0 9 10 >10SNP-array segment mean (locjWES normalized read depthNumber of genes celeted or amplified per individualAw TJ oCNVs called by bolhXHMW & 5MF田剪Gene with Germline Variant相關(guān)基因

9、表達(dá)顯示,與抑癌基因不同,致癌基因主要分布在較高的表達(dá) 水平.6 .罕見的胚系拷貝數(shù)變化專“I QATHI3594 C用附thmrrt-flFayCNV Type 4巾口情吐鼻90n O««tk>n通過分析SNP數(shù)據(jù)庫鑒定出42,208例胚系CNV數(shù)據(jù),使用XHMM 的WES數(shù)據(jù)彳#到53,726個(gè)胚系CNV.兩個(gè)數(shù)據(jù)集得到的結(jié)果中有3,584個(gè)重疊.平均而言,每個(gè)案例有0.38個(gè)Deletion和0.964" Amplification的重疊;44%的胚系CNV影響單個(gè)基因,而56%影響多個(gè)基因針對(duì)來自數(shù)據(jù)中的28個(gè)相關(guān)的癌癥-基因?qū)M(jìn)行分析,發(fā)現(xiàn)了 18

10、個(gè)抑癌 基因的胚系拷貝數(shù)缺失事件.CW | WlUAEjqpHittlanBACAATM002WESPRADATMN.M01.WES!KIRCSAFI0,04&的BOCAflflCAI-C.49Q3BSMP wiryBRCABRCA1023WCA.鞋01tovBRC41OJSGIBovMCAVSNP ht/8MW4.4J飲WE.0KIRFfF-sirCL01WE3ucecd.iiiSW wnyPi.0i*5W* wiypcraWF1*修羯0.18WESPAUS,-0/50SUP myVCeGTtH-OJO5SMCFLECGLi-011047SW* am.SAflCRECQC4oeeWE

11、SDESNP array Whole-exome sequencing1.00*3=cBnb U.OUS-山SARC AhECQL4BRCA 1-ftHCA產(chǎn)自熹£J鼻MC .BACA ATMX* P抑癌基因胚系拷貝數(shù)缺失的轉(zhuǎn)錄效應(yīng)：在具有表達(dá)數(shù)據(jù)的14例中,9例在其相應(yīng)的癌癥群體中呈現(xiàn)低表達(dá)水平o7 .獨(dú)立的支持胚系變異致病性結(jié)論的基因證據(jù)El978*Ql777fssoacTR170TS Q548*R798*H1112R2 V一Q921HL1B8V 雪c£U6 華.U ,0 二o工 Gaawd 一山主 正正CD slcaVariant Cla5sificat»o

12、nLikely Pathogenic Pathogenic為了確定致病或疑似致病的胚系變異是否在癌癥病例中得到了富集,在 非芬蘭裔歐洲人群中,比擬了 TCGA中病例與非TCGA案例中的等位基因頻率 來進(jìn)行胚系變異與致病性的關(guān)聯(lián)測(cè)試,數(shù)據(jù)由33,370人組成.30個(gè)獨(dú)特的胚系變異顯示出與致病性的關(guān)聯(lián).其中前四個(gè)相關(guān)變異包括ATM p.E1978 * , BRCA1 p.Q1777fs, POT1 p.R363 *和 PALB2 p.R170fs.該結(jié)果還為致癌基因的胚系變異,如 MET p.H1112R和MPL p.F126fs提供了致病性的支持性證據(jù).RCT WRNVHL TP53 SMAD4

13、 PMS2MF1 MSH2B ' I II I I F4LSE THl*GM6K 八一 FHOL H宓T 爐h E19B,也3V R K14 Y22sliFANCC ERCC3 cdknatf16"BPIP1：8RCA2 丫01 ATM-QD 110100Co-legalizing somatic mutation count該項(xiàng)研究同時(shí)觀察到了前期在1,120例兒科癌癥中發(fā)現(xiàn)的28種致病性或 疑彳以致病變異,包括 BRIP1, ERCC3, FANCC, MSH2和WRN中的變異.提示在兒童和成人癌癥,以及生殖細(xì)胞和體細(xì)胞基因組中存在共同的致 癌過程.8 .譯后修飾位點(diǎn)(P

14、MT)的變異為了說明胚系變異在信號(hào)傳導(dǎo)網(wǎng)絡(luò)中的假定機(jī)制,將PMT相關(guān)的系統(tǒng)映射到了的特異性酶-底物相互作用位點(diǎn)上.在9/18個(gè)基因中的超過60% (21/34)的特異性胚系變異發(fā)生在產(chǎn)物蛋白與上游激酶或其他類別酶所結(jié)合的位點(diǎn)上9 .胚系RET等位基因功能的評(píng)估RETNM_0209750100200300400500 BOO 700 eAo 90010001100| Cadherin PTKc tRET Pkinase ,Tyr共在35個(gè)基因中鑒定了含有體細(xì)胞變異和21種致病性胚系變異的56個(gè)雜合簇.例如,觀察到共定位的VHL胚系變異p.C162F, p.L188V和p.R167Q/ W與影響其

15、他七個(gè)附近殘基的體細(xì)胞變異共聚簇.在RET的激酶結(jié)構(gòu)域中觀察到雜合簇：一個(gè)包括共定位的胚系變異p.R912P / p.M918T和10個(gè)其他體細(xì)胞變異,而另一個(gè)相鄰簇包括p.1852M和5個(gè)體細(xì)胞變異.此外,還觀察到RET和MET激酶域中的體細(xì)胞變異與 VUS胚系變異的共定位,可能為VUS的致病性提供了額外的證據(jù).pMAPK/RETAPDHAwe- £TI4n:nLmJ 需2 JK-1 1st 七審 mtt EZ3 足一重 *L8 nd在不含配體GDNF的情況下,通過 western bolt監(jiān)測(cè)下游pMAPK水平 來評(píng)估RET變異的活性.P.C618F顯示配體非依賴性激活,而激酶失活的 p.K758M僅顯示背景水 平的pMAPK 02B型多發(fā)性內(nèi)分泌月中瘤相關(guān)的 p.M918T也與嚴(yán)重的疾病表型一致,表 現(xiàn)出更高的活性,而在本研究中發(fā)現(xiàn)的所有其他 RET胚系VUS沒有顯示活性的 顯著變化.討論本文提供了迄今為止最大的胚系變異目錄,但檢測(cè)包含罕見胚系變異的 易感基因的水平仍然有限,可能需要100,000個(gè)樣本才能到達(dá)對(duì)95%外顯率罕見 變異的80%覆蓋,這對(duì)研究結(jié)果的臨床轉(zhuǎn)化是一個(gè)巨大的挑戰(zhàn).表現(xiàn)出高表達(dá)水平的等位基因更容易被檢測(cè)到分子功能的改變；功能獲 得性弱的等位基因如RET 那么依賴于細(xì)胞背景表現(xiàn)出活性.該結(jié)果說明在適 當(dāng)條件下對(duì)致病變異進(jìn)行