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空有配對(duì)樣本不知怎么“變現(xiàn)”發(fā)高分？看過(guò)來(lái)！
Hi~大家好呀。近來(lái)常有讀者在后臺(tái)留言，手上有寶貴的臨床疾病配對(duì)樣本，該如何利用起來(lái)構(gòu)思課題發(fā)表高分文章呢?今天小編給大家?guī)?lái)一篇今年11月發(fā)表在Cancer Discov.（中科院JCR分區(qū)1區(qū)，IF: 39.397）的高分文章，該文章通過(guò)對(duì)配對(duì)原發(fā)腫瘤和早期轉(zhuǎn)移的乳腺癌樣本進(jìn)行多組學(xué)分析來(lái)研究轉(zhuǎn)移性乳腺癌的復(fù)發(fā)過(guò)程，快來(lái)學(xué)習(xí)吧！
摘要：
乳腺癌是女性癌癥相關(guān)死亡的主要原因之一，而轉(zhuǎn)移更是乳腺癌患者死亡的主要原因，這表明了需要采取有效的治療策略以避免患者轉(zhuǎn)移性復(fù)發(fā)和改善轉(zhuǎn)移性乳腺癌患者的預(yù)后。目前臨床上主要基于乳腺癌的分子亞型，即HR+/HER2?、HER2+或三陰性乳腺癌(TNBC)，對(duì)患者進(jìn)行治療，這些治療方法一定程度上改善了患者的預(yù)后，同時(shí)也增加了治療成本。而轉(zhuǎn)錄組測(cè)序（RNA-seq），靶向基因測(cè)序（targeted gene sequencing, TGS）以及細(xì)胞游離DNA（cell-free DNA, cfDNA）分析等新技術(shù)有助于我們進(jìn)一步認(rèn)識(shí)乳腺癌分子學(xué)，遺傳學(xué)和免疫學(xué)的復(fù)雜性，從而有助于臨床治療策略的提出。
本研究通過(guò)對(duì)配對(duì)原發(fā)腫瘤和早期轉(zhuǎn)移的乳腺癌樣本進(jìn)行多組學(xué)分析來(lái)研究轉(zhuǎn)移性乳腺癌的復(fù)發(fā)過(guò)程，旨在：(i)識(shí)別乳腺癌早期轉(zhuǎn)移階段的分子改變；(ii)描述乳腺癌原發(fā)樣本及其配對(duì)轉(zhuǎn)移樣本之間的基因表達(dá)差異；(iii)將基因組和轉(zhuǎn)錄組的分子標(biāo)志物與結(jié)果相關(guān)聯(lián)；(iv)評(píng)估分子圖譜分析對(duì)轉(zhuǎn)移性乳腺癌患者臨床治療的貢獻(xiàn)
結(jié)果：
驅(qū)動(dòng)乳腺癌轉(zhuǎn)移性復(fù)發(fā)和進(jìn)展的基因組改變
作者收集的原發(fā)/轉(zhuǎn)移配對(duì)樣本來(lái)自的患者大部分未接受任何治療，小部分患者僅接受一線治療，這使得作者的研究能夠最大程度上排除藥物治療帶來(lái)的分子改變影響。作者對(duì)這些樣本進(jìn)行了免疫組化分析，靶向基因測(cè)序分析，RNA-seq分析以及SNP分析并收集了相對(duì)應(yīng)的臨床信息。
共21個(gè)基因在原發(fā)腫瘤和/或在轉(zhuǎn)移樣本中突變，其中有14個(gè)基因與作者團(tuán)隊(duì)先前的研究結(jié)果重疊，而ERBB3, ESR1, FBXW7, GATA1, KRAS, MEN1, NF1這7個(gè)基因?yàn)楸敬侮?duì)列中新發(fā)現(xiàn)的顯著突變；
乳腺癌轉(zhuǎn)移樣本的腫瘤突變負(fù)荷（TMB）高于原發(fā)樣本，也再次驗(yàn)證了體細(xì)胞突變積累是一個(gè)連續(xù)的過(guò)程這個(gè)事實(shí)；
以下基因的點(diǎn)突變?cè)谌橄侔┺D(zhuǎn)移樣本中富集：ESR1、PTEN、CDH1、PIK3CA和RB1；
以下基因的拷貝數(shù)增加在乳腺癌轉(zhuǎn)移樣本中更常見(jiàn)：MDM4、MYC、NSD3、FGFR1、AXIN1、TSC2、FLT4、NTRK1和N4BP2；
以下基因的拷貝數(shù)減少在乳腺癌轉(zhuǎn)移樣本中更常見(jiàn)：ARHGEF10L、CASP9、RB1、ARID1A和PBRM1；
圖1. 乳腺癌原發(fā)腫瘤及其轉(zhuǎn)移樣本基因組改變瀑布圖
圖2. 驅(qū)動(dòng)乳腺癌轉(zhuǎn)移性復(fù)發(fā)的突變位點(diǎn)
乳腺癌原發(fā)腫瘤及其轉(zhuǎn)移樣本的克隆演變
在所有的樣本中，點(diǎn)突變的癌細(xì)胞中分位數(shù)在轉(zhuǎn)移樣本中增加，這表明轉(zhuǎn)移性樣本與原發(fā)性樣本相比的克隆性總體上增加，該結(jié)果在HR+/HER2?和HER2+亞型的樣本中有統(tǒng)計(jì)學(xué)意義，而在TNBC型樣本中無(wú)統(tǒng)計(jì)學(xué)意義；
ESR1、SMAD4、RB1和LRP1B這幾個(gè)基因的點(diǎn)突變的癌細(xì)胞中位數(shù)增幅最多；
在考慮不同的轉(zhuǎn)移部位時(shí)，如胸壁，肝，肺，淋巴結(jié)等活檢樣本，原發(fā)腫瘤及其轉(zhuǎn)移樣本的克隆演變方向是一致的；
圖3. 乳腺癌原發(fā)腫瘤及其轉(zhuǎn)移樣本的克隆演變
乳腺癌原發(fā)腫瘤及其轉(zhuǎn)移樣本的轉(zhuǎn)錄組改變
驅(qū)動(dòng)基因ESR1和ERBB2突變的樣本，其ESR1和ERBB2的表達(dá)水平更高；
不管是基于IHC的亞型分類，還是基于RNA-seq 的PAM50亞型分類，原發(fā)腫瘤樣本的亞型在轉(zhuǎn)移樣本中可發(fā)生改變；
作者關(guān)注了原發(fā)樣本分子亞型為L(zhǎng)uminal A或B，而配對(duì)轉(zhuǎn)移樣本分子亞型轉(zhuǎn)變?yōu)镠ER2-E的病例，與亞型未改變的樣本相比，亞型改變的樣本TP53和/或PIK3CA的突變率更高；
與其他亞型相比，HR+/ HER2?亞型的原發(fā)和轉(zhuǎn)移樣本間的基因表達(dá)差異最大，而復(fù)發(fā)時(shí)間也最長(zhǎng)，這表明輔助內(nèi)分泌治療對(duì)原發(fā)腫瘤和配對(duì)轉(zhuǎn)移之間的這些基因表達(dá)差異有主要影響，提示了與內(nèi)分泌抵抗相關(guān)的適應(yīng)性轉(zhuǎn)錄重編程。另一種解釋是相比于其他亞型，HR+/ HER2?亞型復(fù)發(fā)前的時(shí)間更長(zhǎng)，有更多的突變積累。
乳腺癌原發(fā)腫瘤及其轉(zhuǎn)移樣本的免疫改變
作者按部位研究了配對(duì)原發(fā)腫瘤和轉(zhuǎn)移部位的免疫特征，以及配對(duì)原發(fā)腫瘤和轉(zhuǎn)移部位之間的免疫組成的差異。
免疫模塊評(píng)分在轉(zhuǎn)移性樣本中表達(dá)降低，但在淋巴結(jié)轉(zhuǎn)移瘤中沒(méi)有降低；
皮膚轉(zhuǎn)移部位的免疫特征表達(dá)高于其他轉(zhuǎn)移部位，而肝轉(zhuǎn)移部位的表達(dá)最低；
免疫評(píng)分的表達(dá)與轉(zhuǎn)移部位的免疫細(xì)胞組成之間具有相關(guān)性，在轉(zhuǎn)移樣本中，肥大細(xì)胞，髓樣樹(shù)突狀細(xì)胞，自然殺傷細(xì)胞，調(diào)節(jié)T細(xì)胞，巨噬細(xì)胞M1和巨噬細(xì)胞M2等免疫細(xì)胞數(shù)量增多，而CD4+ T細(xì)胞和Tfh細(xì)胞數(shù)量減少；
圖4. 乳腺癌原發(fā)腫瘤及其轉(zhuǎn)移樣本的轉(zhuǎn)錄組改變和免疫特征改變
預(yù)測(cè)轉(zhuǎn)移性乳腺癌患者預(yù)后的基因組指標(biāo)
高TMB的原發(fā)腫瘤患者復(fù)發(fā)時(shí)間TTR更短，同時(shí)總生存期OS也更短，在HR+/ HER2?亞型患者中該結(jié)果更顯著。在控制其他協(xié)變量，如原發(fā)腫瘤大小、淋巴結(jié)狀態(tài)和腫瘤分級(jí)的多變量分析中，HR+/HER2?亞型原發(fā)腫瘤的高TMB仍然是短TTR和OS的獨(dú)立預(yù)測(cè)因子。
高TMB與HR+/HER2?亞型原發(fā)腫瘤中驅(qū)動(dòng)突變數(shù)量顯著增加相關(guān)，HR+/HER2?亞型原發(fā)腫瘤中較多的驅(qū)動(dòng)突變與較短的TTR相關(guān)；
TP53和LPR1B的突變和轉(zhuǎn)移性乳腺癌病人的較差預(yù)后相關(guān)；
圖5. 預(yù)測(cè)轉(zhuǎn)移性乳腺癌患者預(yù)后的基因組指標(biāo)
小編總結(jié)：
該研究通過(guò)比較乳腺癌原發(fā)腫瘤樣本及其配對(duì)復(fù)發(fā)性轉(zhuǎn)移樣本，基于靶向基因測(cè)序分析，RNA-seq分析以及SNP分析等多組學(xué)分析，挖掘乳腺癌轉(zhuǎn)移性復(fù)發(fā)的驅(qū)動(dòng)基因組改變和轉(zhuǎn)錄組特征。該研究從樣本收集流程，實(shí)驗(yàn)思路設(shè)計(jì)到完成Meta分析，環(huán)環(huán)相扣，井然有序。作者向我們展示了如果利用配對(duì)樣本來(lái)完成一項(xiàng)豐富而有臨床意義的研究，值得我們研讀學(xué)習(xí)！
Aftimos P, Oliveira M, Irrthum A, Fumagalli D, Sotiriou C, Gal-Yam EN, et al. Genomic and Transcriptomic Analyses of Breast Cancer Primaries and Matched Metastases in AURORA, the Breast International Group (BIG) Molecular Screening Initiative. Cancer discovery. 2021;11:2796-811.
