第42周-小细胞肺癌组学特性与化疗抵抗相关性

与2018发表在NC上面,文章是:Recurrent WNT pathway alterations are frequent in relapsed small cell lung cancer 同样是发NC,相比上次分享的韩国人的乳腺癌队列,还有之前的台湾人队列来说,本研究成本要低很多。

  • 第26周-韩国人的乳腺癌队列 涉及到187个病人的WES和RNA-seq数据
  • 台湾OSCC癌症多组学

    癌症背景知识

    我们知道,组织病理上通常将肺癌分为

  • 非小细胞肺癌(non-small-cell lung cancer,NSCLC)
  • 小细胞肺癌(small cell lung cancer,SCLC
    其中SCLC约占全部肺癌的15%~20%,SCLC的发病与吸烟密切相关,生物学特征为分化程度低、恶性程度高、倍增时间快、侵袭性强、预后差,中位生存期才7个月左右。
    SCLC病例通常在诊断时就是中晚期,所以使用积极的治疗策略显得尤其重要。约60%SCLC患者就诊时已有远处转移,早期可手术患者比例不足5%。对于大部分SCLC患者而言,目前主要治疗手段是化疗联合放疗或者纯化疗。尽管初始治疗时对放、化疗敏感,但SCLC患者容易早期出现复发转移。SCLC的诊治进展缓慢,鲜有突破,20多年来面临“药荒”的尴尬局面。

    NGS多组学测序

    研究团队收集了 30例已经被病理专家证明是复发的SCLC约患者做WES,然后其中12个病人还保留着 chemotherapy-naive tumor 也进行了WES测序。
    还有就是,这30个病人其中有18个也进行了RNA-seq的测序。其中18个病人里面有
    数据都上传了,但是需要注册申请才能下载:https://www.ncbi.nlm.nih.gov/bioproject/?term=PRJNA306801
    作者所有的结论,就是针对这些测序数据的分析来的。

    尴尬的是两个数据集的突变频谱没有显著差异

    很明显,作者对病人测了复发后的肿瘤外显子数据,而且还有12个人的复发前的肿瘤外显子数据就是想比较,找出差异,找出决定复发与否的因素,或者复发获得性突变,但是无论是从SNV还是CNV角度都看不到统计学显著的差异。
    首先看COSMIC的mutation signatures 图如下:

    可以看到占比最多的是吸烟相关的signatures4,符合预期,同一个病人的复发与原位癌的signatures占比非常相似。
    而且突变全景图如下:

    由全景图可以看到突变最显著的是TP53和RB1基因,当然作者也使用了MuSiC来统计学分析significantly mutated gene (SMG) 。
    值得注意的是此研究的全景图里面有 Loss of heterozygosity (LoH) 事件。
    因为此研究的队列纳入的病人数量太少,而且SCLC的TMB非常高,所以很难找到统计学显著的复发获得性突变,所以作者根据知识背景来有目的挑选部分基因查看。
    也就是说作者只关心7个基因,是CHD8, APC, DDX3X, MBD1, RHOA, RUNX1, and SMARCA4, 然后发现其中

  • CHD8 (N = 6 of 30 patients)
  • APC (N = 4)
  • MBD1 (N = 3)
  • DDX3X (N = 2)
    复发样本显著特异性的,从而定位到了WNT通路,这样就可以仅仅是查看WNT通路的基因的突变情况,如下:

    转录组数据看复发与否的差异

    因为SCLC的原位癌和复发癌症部位的genomic特性过于相似,作者只好求助于转录组测序,希望找到不一样的地方,找到SCLC病人获得化疗抵抗的原因。
    这个时候需要看文献得到SCLC的背景知识,ASCL1基因和NEUROD1基因的重要性。
    因为小细胞肺癌(SCLC)被普遍视为肺神经内分泌细胞的肿瘤,大多数SCLC肿瘤可以根据POU2F3、ASCL1或NEUROD1的表达情况分成3类。

    公共数据验证ASCL1调控基因集

    基因集来自于 文章:ASCL1 and NEUROD1 reveal heterogeneity in pulmonary neuroendocrine tumors and regulate distinct genetic programshttps://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed/27452466. Cell Rep. 16, 1259–1272 (2016). 定义的ASCL1-driven gene expression
    该文章的数据集,包括 80 treatment-naive and 18 relapsed SCLC samples , 就可以验证看差异,如下图:

    实验验证化疗抵抗是否是WNT通路异常

    作者已经在WES数据分析到了WNT通路的基因异常与化疗抵抗相关,而且转录组数据表明 non-neuroendocrine differentiation 这个过程与化疗抵抗相关,而WNT通路在细胞分化过程作用很大,所以作者合理假设WNT通路是化疗抵抗的主要原因。
    最后当然是要各种实验验证啦:

    We then performed in vitro analyses to test the hypothesis that WNT activation drives chemotherapy resistance in SCLC by using APC knockdown as a model for WNT activation.
    不感兴趣,就先略过吧。
    这也就是此研究的创新性,发现了WNT通路异常与SCLC的化疗抵抗的相关性。

 

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