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空有配對樣本不知怎么“變現”發高分？看過來！
Hi~大家好呀。近來常有讀者在后臺留言，手上有寶貴的臨床疾病配對樣本，該如何利用起來構思課題發表高分文章呢?今天小編給大家帶來一篇今年11月發表在Cancer Discov.（中科院JCR分區1區，IF: 39.397）的高分文章，該文章通過對配對原發腫瘤和早期轉移的乳腺癌樣本進行多組學分析來研究轉移性乳腺癌的復發過程，快來學習吧！
摘要：
乳腺癌是女性癌癥相關死亡的主要原因之一，而轉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移性復發和改善轉移性乳腺癌患者的預后。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)，對患者進行治療，這些治療方法一定程度上改善了患者的預后，同時也增加了治療成本。而轉錄組測序（RNA-seq），靶向基因測序（targeted gene sequencing, TGS）以及細胞游離DNA（cell-free DNA, cfDNA）分析等新技術有助于我們進一步認識乳腺癌分子學，遺傳學和免疫學的復雜性，從而有助于臨床治療策略的提出。
本研究通過對配對原發腫瘤和早期轉移的乳腺癌樣本進行多組學分析來研究轉移性乳腺癌的復發過程，旨在：(i)識別乳腺癌早期轉移階段的分子改變；(ii)描述乳腺癌原發樣本及其配對轉移樣本之間的基因表達差異；(iii)將基因組和轉錄組的分子標志物與結果相關聯；(iv)評估分子圖譜分析對轉移性乳腺癌患者臨床治療的貢獻
結果：
驅動乳腺癌轉移性復發和進展的基因組改變
作者收集的原發/轉移配對樣本來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的分子改變影響。作者對這些樣本進行了免疫組化分析，靶向基因測序分析，RNA-seq分析以及SNP分析并收集了相對應的臨床信息。
共21個基因在原發腫瘤和/或在轉移樣本中突變，其中有14個基因與作者團隊先前的研究結果重疊，而ERBB3, ESR1, FBXW7, GATA1, KRAS, MEN1, NF1這7個基因為本次隊列中新發現的顯著突變；
乳腺癌轉移樣本的腫瘤突變負荷（TMB）高于原發樣本，也再次驗證了體細胞突變積累是一個連續的過程這個事實；
以下基因的點突變在乳腺癌轉移樣本中富集：ESR1、PTEN、CDH1、PIK3CA和RB1；
以下基因的拷貝數增加在乳腺癌轉移樣本中更常見：MDM4、MYC、NSD3、FGFR1、AXIN1、TSC2、FLT4、NTRK1和N4BP2；
以下基因的拷貝數減少在乳腺癌轉移樣本中更常見：ARHGEF10L、CASP9、RB1、ARID1A和PBRM1；
圖1. 乳腺癌原發腫瘤及其轉移樣本基因組改變瀑布圖
圖2. 驅動乳腺癌轉移性復發的突變位點
乳腺癌原發腫瘤及其轉移樣本的克隆演變
在所有的樣本中，點突變的癌細胞中分位數在轉移樣本中增加，這表明轉移性樣本與原發性樣本相比的克隆性總體上增加，該結果在HR+/HER2?和HER2+亞型的樣本中有統計學意義，而在TNBC型樣本中無統計學意義；
ESR1、SMAD4、RB1和LRP1B這幾個基因的點突變的癌細胞中位數增幅最多；
在考慮不同的轉移部位時，如胸壁，肝，肺，淋巴結等活檢樣本，原發腫瘤及其轉移樣本的克隆演變方向是一致的；
圖3. 乳腺癌原發腫瘤及其轉移樣本的克隆演變
乳腺癌原發腫瘤及其轉移樣本的轉錄組改變
驅動基因ESR1和ERBB2突變的樣本，其ESR1和ERBB2的表達水平更高；
不管是基于IHC的亞型分類，還是基于RNA-seq 的PAM50亞型分類，原發腫瘤樣本的亞型在轉移樣本中可發生改變；
作者關注了原發樣本分子亞型為Luminal A或B，而配對轉移樣本分子亞型轉變為HER2-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?亞型的原發和轉移樣本間的基因表達差異最大，而復發時間也最長，這表明輔助內分泌治療對原發腫瘤和配對轉移之間的這些基因表達差異有主要影響，提示了與內分泌抵抗相關的適應性轉錄重編程。另一種解釋是相比于其他亞型，HR+/ HER2?亞型復發前的時間更長，有更多的突變積累。
乳腺癌原發腫瘤及其轉移樣本的免疫改變
作者按部位研究了配對原發腫瘤和轉移部位的免疫特征，以及配對原發腫瘤和轉移部位之間的免疫組成的差異。
免疫模塊評分在轉移性樣本中表達降低，但在淋巴結轉移瘤中沒有降低；
皮膚轉移部位的免疫特征表達高于其他轉移部位，而肝轉移部位的表達最低；
免疫評分的表達與轉移部位的免疫細胞組成之間具有相關性，在轉移樣本中，肥大細胞，髓樣樹突狀細胞，自然殺傷細胞，調節T細胞，巨噬細胞M1和巨噬細胞M2等免疫細胞數量增多，而CD4+ T細胞和Tfh細胞數量減少；
圖4. 乳腺癌原發腫瘤及其轉移樣本的轉錄組改變和免疫特征改變
預測轉移性乳腺癌患者預后的基因組指標
高TMB的原發腫瘤患者復發時間TTR更短，同時總生存期OS也更短，在HR+/ HER2?亞型患者中該結果更顯著。在控制其他協變量，如原發腫瘤大小、淋巴結狀態和腫瘤分級的多變量分析中，HR+/HER2?亞型原發腫瘤的高TMB仍然是短TTR和OS的獨立預測因子。
高TMB與HR+/HER2?亞型原發腫瘤中驅動突變數量顯著增加相關，HR+/HER2?亞型原發腫瘤中較多的驅動突變與較短的TTR相關；
TP53和LPR1B的突變和轉移性乳腺癌病人的較差預后相關；
圖5. 預測轉移性乳腺癌患者預后的基因組指標
小編總結：
該研究通過比較乳腺癌原發腫瘤樣本及其配對復發性轉移樣本，基于靶向基因測序分析，RNA-seq分析以及SNP分析等多組學分析，挖掘乳腺癌轉移性復發的驅動基因組改變和轉錄組特征。該研究從樣本收集流程，實驗思路設計到完成Meta分析，環環相扣，井然有序。作者向我們展示了如果利用配對樣本來完成一項豐富而有臨床意義的研究，值得我們研讀學習！
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.
