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大家好呀，最近看到了一篇來自咱們國內(nèi)團(tuán)隊(duì)的好文章，趕緊來分享給大家。就在今年6月6日，浙江大學(xué)第一附屬醫(yī)院滕理送教授課題組在胃癌專科頂級雜志Gastric Cancer (IF=7.088) 發(fā)表一篇關(guān)于整合多維基因組特征的胃癌基因組分類系統(tǒng)的文章（如圖1），該研究通過對基因組信息的解讀，為胃癌的研究和多種類型癌癥的分子分類提供了理論依據(jù)，對于指導(dǎo)精準(zhǔn)醫(yī)療有重要意義。
話不多說，咱們一起來看看文章的內(nèi)容吧~
文章背景：
文章方法和數(shù)據(jù)：
（1）數(shù)據(jù)來源：研究團(tuán)隊(duì)收集了2016年1月至2018年1月在浙江大學(xué)醫(yī)學(xué)院附屬第一醫(yī)院行胃切除術(shù)的原發(fā)性胃癌患者，共70位患者，命名為ZJU-GC隊(duì)列。從這70例胃癌腫瘤和配對正常胃黏膜中提取DNA進(jìn)行外顯子組測序（WES）。
（2）體細(xì)胞突變的分析：使用muTect識別體細(xì)胞單核苷酸變異 (SNVs)、用Strelka識別體細(xì)胞InDels、用ANNOVAR進(jìn)行突變注釋、用MuSic算法識別顯著突變基因 (SMGs)。
（3）突變特征的分析：根據(jù)96種突變類型的頻率，采用非負(fù)矩陣分解(NMF)方法提取突變特征，并將使用SomaticSignatures包識別的特征與COSMIC數(shù)據(jù)庫中已知的30種突變特征進(jìn)行比較，篩選出余弦相似度> 0.9的突變特征。
（4）拷貝數(shù)分析：用CNVkit檢測體細(xì)胞拷貝數(shù)變異(SCNVs)，使用GISTIC 2.0識別顯著變化的基因組區(qū)域，篩選出CNV復(fù)發(fā)區(qū)。
（5）HLA基因分型和新抗原預(yù)測：用TSNAD軟件處理WES的原始數(shù)據(jù)，識別出體細(xì)胞突變、確定HLA基因分型、識別新抗原。
（6）體細(xì)胞突變的克隆結(jié)構(gòu)分析：使用R包SciClone，通過貝葉斯二項(xiàng)混合模型分析個(gè)體樣本中的變異等位基因頻率，來推斷體細(xì)胞突變的克隆和亞克隆結(jié)構(gòu)。
文章結(jié)果：
一、胃癌的體細(xì)胞突變景觀：
二、KEGG通路分析與靶向的基因：
三、多維基因組特征的鑒定和刻畫：
（1）突變特征：共有四個(gè)獨(dú)立的突變特征，COSMIC特征1 (由與老化相關(guān)的5-甲基胞嘧啶自發(fā)脫氨啟動)，特征6 (與DNA錯配修復(fù)缺陷相關(guān))，特征17 (歸因于氧化應(yīng)激，與預(yù)后不良相關(guān))，和特征29(與煙草相關(guān)的簽名)被識別出來（如圖5A）。采用無監(jiān)督聚類方法，根據(jù)每個(gè)樣本簽名的貢獻(xiàn)比例，將胃癌樣本分為三個(gè)亞型(Sig-cluster1、2、3，如圖5B)。作者進(jìn)一步研究了這些亞型與OS之間的關(guān)系。Sig-cluster1亞型的OS最長，而Sig-cluster3亞型的OS最短(log-rank P < 0.001，如圖5C)。隨后，多因素Cox回歸分析也顯示這些亞型間預(yù)后存在顯著差異。
（2）體細(xì)胞CNV：利用GISTIC 2.0鑒定出42個(gè)顯著的focal CNVs (24個(gè)有擴(kuò)增，18個(gè)有缺失，如圖6D)。基于每個(gè)樣本顯著改變的CNVs, 70名GC患者通過無監(jiān)督聚類分為3個(gè)亞型(CNV-cluster1、2、3 ;如圖6E)。作者進(jìn)一步觀察到這三種亞型與預(yù)后顯著相關(guān) (P = 0.038，圖6F)，并與患者診斷時(shí)的年齡、性別和Lauren亞型相關(guān)。
（3）從突變基因中預(yù)測新抗原：70例患者中共鑒定出4994種預(yù)測新抗原。預(yù)測的新抗原數(shù)量為0 ~ 918 (中位數(shù)為52)。此外，有873例 (17.5%) 新抗原與等位基因HLA-B58:01具有親和性 (如圖7G)。新抗原數(shù)量與腫瘤突變負(fù)荷 (TMB) 顯著相關(guān) (R2 = 0.879, P < 0.001，如圖7H)。根據(jù)預(yù)測的新抗原，無監(jiān)督聚類將胃癌分為兩個(gè)簇(如圖7I)，腫瘤新抗原負(fù)荷(TNB)顯著不同(P < 0.001，如圖7J)。
（4）克隆和亞克隆的結(jié)構(gòu)：SciClone應(yīng)用于重建樣本中的克隆和亞克隆結(jié)構(gòu)，反映了腫瘤內(nèi)的異質(zhì)性。克隆模式包括單克隆 (一個(gè)顯性克隆，包含或不包含一個(gè)小亞克隆)、雙克隆 (兩個(gè)主要克隆)和復(fù)合克隆 (超過兩個(gè)克隆)（如圖8K）。作者將具有單克隆和雙克隆模式的GC定義為寡克隆，具有復(fù)雜克隆模式的GC定義為多克隆(如圖8L)。通過比較兩種亞型的臨床病理特征，表明多克隆性與良好或中等分化、勞倫腸型和程序性死亡配體1 (PD-L1)陽性顯著相關(guān)(如圖8M)。
四、針對胃癌的整合性基因組分類系統(tǒng)：
（1）為了確定與患者臨床病理特征和生存結(jié)果相關(guān)的胃癌的基因組分類，作者基于突變特征、CNVs、預(yù)測的新抗原、克隆性以及必需基因變異對樣本進(jìn)行了無監(jiān)督聚類（如圖9.1A）。70例胃癌分為4種亞型(ZJU-GC亞型)：亞型1 (n = 22)、亞型2 (n = 16)、亞型3 (n = 12)、亞型4 (n = 20)。
（2）通過分析這四種亞型與OS的關(guān)系 (如圖9.1B)，發(fā)現(xiàn)亞型4的OS最長，亞型2和亞型3的OS明顯比亞型4短，亞型1的OS中等。
（3）通過探索了這四個(gè)亞型與TCGA分子亞型或勞倫組織學(xué)亞型之間的關(guān)系，作者觀察到亞型1中有90.9%的腫瘤屬于CIN亞型，亞型2中有50.0%的CIN和50.0%的GS亞型 (如圖9.1C)。
（4）亞型1和亞型2的胃癌腫瘤的腸道組織學(xué)比例明顯更高(P < 0.01，如圖9.2D)。此外,當(dāng)檢查第一個(gè)轉(zhuǎn)移點(diǎn)的時(shí)候，發(fā)現(xiàn)亞型1擁有最高的肝轉(zhuǎn)移率 (P < 0.01)，而亞型3和亞型4具有顯著更高的腹膜轉(zhuǎn)移率(P < 0.05)。此外，亞型1和亞型2的TMB高于其他兩個(gè)亞型，TNB高于亞型4 (如圖9.2F)。
（5）為了進(jìn)一步探討所提出的分類系統(tǒng)的預(yù)后價(jià)值，作者進(jìn)行了多變量Cox回歸分析，發(fā)現(xiàn)在調(diào)整TNM分期和TMB后，分類系統(tǒng)是一個(gè)獨(dú)立的預(yù)后因素 (如圖9.2G)。4個(gè)亞型表現(xiàn)出不同的分子特征 (如圖9.2H)。
五、基因組分類的獨(dú)立隊(duì)列驗(yàn)證：
為了提高基因組分類系統(tǒng)的臨床適用性，作者進(jìn)行了降維分析，并選擇了5個(gè)特征(Sig-cluster、CNV-cluster、FAT4突變、LRP1B突變和CCNE1 CNV)。在一個(gè)具有23例胃癌腫瘤和配對正常胃粘膜的獨(dú)立隊(duì)列數(shù)據(jù)中，基于樸素貝葉斯算法構(gòu)建一個(gè)簡化的基因組分類模型來預(yù)測亞型，最后對預(yù)測模型進(jìn)行10倍交叉驗(yàn)證，驗(yàn)證精度達(dá)到95.7%。該獨(dú)立驗(yàn)證表明了分子分類具有良好的擴(kuò)展性和穩(wěn)健性，并證實(shí)了基因組亞型與臨床病理特征之間的相關(guān)性。
文章小結(jié)：
作者對來自中國人群的70份GC樣本進(jìn)行了全外顯子組測序(WES)。創(chuàng)新地整合基因組特征，如突變特征、拷貝數(shù)變異(CNV)、新抗原、克隆性和必需基因的變異性，提出了一種新的基因組胃癌分類系統(tǒng)，包括與不同轉(zhuǎn)移模式和預(yù)后相關(guān)的四種亞型。亞型1以勞倫腸型為主，具有復(fù)發(fā)性TP53突變和ERBB2擴(kuò)增、TMB/ TNB、瘤內(nèi)異質(zhì)性，并有肝轉(zhuǎn)移傾向。亞型2往往發(fā)生于老年，伴有高TP53和SYNE1突變，高TMB/TNB，并與不良預(yù)后相關(guān)。亞型3和亞型4包括以彌漫性/混合型腫瘤為主、腹膜轉(zhuǎn)移頻率高、基因組/染色體穩(wěn)定的胃癌患者，而亞型4與良好的預(yù)后相關(guān)。這個(gè)基于基因組的胃癌分類系統(tǒng)，為之后的治療提供了理論依據(jù)。
