GBM可控基因组的比较测序和人工智能分析
如欲投稿请点击
长按二维码或点击“阅读原文”查看原文
【Ref: Wrzeszczynski KO, et al. Neurol Genet. 2017 Jul 11;3(4):e164. doi: 10.1212/NXG.0000000000000164. eCollection 2017 Aug.】
测序技术应用于临床肿瘤的诊断和治疗仍然处于早期阶段。检测获得几个可控基因靶点，可以提高诊断的准确性并降低成本。可控的基因靶点，包括已知的肿瘤基因和未知的肿瘤驱动基因，可以运用全基因组测序（WGS）和RNA测序（RNA-seq）进行检测。但是，除费用之外，分析WGS和RNA-seq需要大量的时间和人力。美国纽约基因组中心（NYGC）的Kazimierz O. Wrzeszczynski等比较生物信息学-肿瘤学家团队与IBM沃森基因组分析（WGA）分别对胶质母细胞瘤（GBM）患者WGS和RNA-seq的检测结果，文章发表在2017年8月的《Neurology Genetics》在线上。
该研究选取1例76岁GBM患者，从其GBM快速冷冻样本中提取DNA和RNA。并以血液中的DNA进行对照，随后进行WGS和RNA-seq检测。同时，还将样本送至基地1（Foundation One，FO）进行比对。
术前患者头颅CT显示顶叶占位，术后病理学检查确认GBM，并且无EGFR扩增、EGFRvIII突变，无IDH1、R132H突变和1p/19q缺失，以及无MGMT甲基化。术后，患者进行3周期总量40Gy的放疗和每天75mg/m2替莫唑胺治疗；在术后5个月时，MRI检查发现肿瘤进展，再给予一次贝伐单抗和CCNU。一个月后，患者死亡（表1、2）。
表1. 全基因组测序基本信息。
表2. 检出变异的种类和数量。
NYGC确定6个经治疗的单核苷酸变异（single nucleotide variants，SNV）中有2个Tier 3变异（MET R755fs和FGFR3 L49V）和4个Tier 4变异（STAG2，PIK3R1，NF1和ERG）。此外，确定5个拷贝数变异（copy number variant，CNV）中，2个具有SNV的基因（表3）。RNA-seq确认MET的过表达和外显子跳跃事件（METex11）。这一观察分析类似于在肺腺癌和其他癌症类型中鉴定出来的外显子14的跳跃。尽管METex11位于细胞外结构域，NYGC假设这种突变可能导致MET的过度活化，并可能是酪氨酸激酶的靶向抑制剂。NYGC还注意到，MET（Δ7-8）的错位使得该变异体不能使用抗体靶向治疗。然而，MET特异性酪氨酸激酶抑制剂可以有效地使激酶失活。NYGC还鉴定出PIK3R1（p.R562_M563insIle/c.1686_1688dupTAT）中的密码子插入，它是与功能性催化蛋白PIK3CA相互作用并抑制PIK3CA的调节蛋白。最近体外鉴定MET外显子14-跳跃变体与PIK3CA E545K致癌变体之间的协同作用，其中MET抑制剂与PIK3CA抑制剂的组合，显示比单次治疗更好的效果。总而言之，这些发现提示，联合INC280（MET抑制剂）和BKM120（PIK3CA抑制剂）对GBM 的治疗可能获益。
表3. 三个不同平台检出可治疗的变异位点。
WGA确定6个可控变异，14个相关药物，9个无确定意义的变异（variants of uncertain significance，VUS），包括FGFR3，9号、10号、11号染色体的拷贝数缺失以及7号染色体的增加。NYGC和WGA都确定5个可调控的改变（表3）。WGA报告NF1 SNV，并将该变异注释为失活。EGFR的1个拷贝增加比WGA认定的可靶向治疗变异阈值低。然而，NYGC将其列为潜在的可作用的位点，因为它是GBM中已知的可治疗的变异体。同样，NYGC报告PTEN的1个拷贝丢失，WGA或FO均未报告，因为NYGC考虑其临床意义而报告这种变体，它与EGFR酪氨酸激酶抑制的耐药性有关，也与cetuximab耐药有关。WGA通过WGS的SNV数据将PIK3R1鉴定为相关变体；在途径和药物分析中，使用RNA-seq信息，并推荐BKM120。两个平台都报告MET扩增和相关药物；然而，WGA有2种用于MET扩增的药物；NYGC根据GBM试验数据的可用性，优先考虑选择INC280治疗。NYGC报告与5个基因相关的8项临床试验。WGA发现10项临床试验可能与6个可作用位点的变异相关。
比较NYGC和FO确定的变异和药物：NYGC分析确定8种独特的变异，FO未找到。NYGC发现10个靶标药物，FO发现4种药物。此外，FO报告的肿瘤中，6种未知的、重要的变异体是种系变异体。FO发现一个变异（DNMT3A剪接位点2083-1G>C），但位置和基础变化与NYGC识别的变体不同。
综上所述，WGA分析大大加快从变体调用文件（variant call file，VCF）中发现的潜在、可操作变异的时间。WGA能够在10分钟内提供潜在的、临床可行的报告。而对该患者的VCF文件，人工分析估计要花费160小时。这种深度分析肿瘤基因组数据有效的人机结合将快速改善GBM患者个体化治疗的效果。
（墨尔本大学mackaay编译，复旦大学附属华山医院王知秋教授审校，《神外资讯》主编、复旦大学附属华山医院陈衔城教授终审）
相关链接
神外资讯微信公众订阅号可以置顶啦！！！打开手机微信（6.3.16以上版本），找到订阅号中的神外资讯公众号，打开并点击右上角头像，进入神外资讯详细信息页面后，选择置顶公众号，这样您就可以将神外资讯置顶啦！从此，重要信息不再错过哦！
《神外资讯》，未经许可不得转载，如希望转载，请联系“神外助手”。请各微信公众号、网站及客户端尊重《神外资讯》版权，经许可转载文章时请清楚注明来源为“神外资讯”。《神外资讯》，欢迎您转发朋友圈。