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一篇17分的多组学联合应用文章是如何炼成的?

发布于:2017-12-04 10:01:36 点击量:238

导读

前列腺癌(PCa)是世界上第二常被诊断出的癌症,也是世界范围内男性癌症死亡第五大主要原因。然而全球范围内前列腺癌的发病率和死亡率不尽相同。因此,针对不同人种前列腺的遗传变化进行检测显得尤为重要。今年10月,泌尿外科著名杂志EuropeanUrology》刊登的上海第二军医附属长海医院前列腺癌最新研究成果,便成为我们揭示了中国前列腺癌的最新发现。作者通过对65例中国前列腺癌患者的癌组织和正常组织进行全基因组测序和转录组测序,并进一步对另外145个前列腺肿瘤组织验证队列进行靶向测序。共同分析出前列腺患者的遗传改变及其与疾病的相关性,从而辅助前列腺癌的诊断,治疗和预后。


1. 全基因组测序数据分析

研究者先对65对癌组织和正常组织进行全基因组测序,比对人基因组数据库,发现了146387个点突变,1134个单核苷酸变异(1034个错义突变,68个无义突变和32个剪切位点)和50插入缺失(25个移码突变,20个非移码突变和5个典型剪切位点),分析预测这些突变可改变编码蛋白的序列。坐着还发现8159个结构变异,包含1286个染色体间易位,2472个染色体内易位,2769个缺失,1627个插入和5个倒置,其中4651个突变时间(占57%)可影响编码区域,2274个是染色体易位。对比整个基因组,作者发现C碱基突变变成T碱基是主要的突变模式。


图注:65例前列腺癌组织和正常组织全基因组测序


2.全基因组测序和转录组测序联合分析

此外,通过比较编码区域的SNVs与对应的转录组测序数据,根据其表达模式,将这些突变基因分为四类,表达型,突变型,野生型和沉默型基因。通过整合全基因组和全转录组测序数据,发现125个基因融合,其中4个基因融合在本研究队列中重现。其中中国前列腺患者ETS家族基因融合(6/65,9.2%)发生率显著低于白种人,因此总结出ETS融合低发生率是亚洲前列腺患者的显著的遗传特征。作者不仅发现CHD1主要在中国男性中缺失,还发现CHD1缺失与ETS融合在白种人前列腺患者中是负相关的。

145个前列腺肿瘤组织和正常组织的293个前列腺癌相关的基因外显子进行靶向测序,发现64个显著突变的基因也出现在65例检测队列中。进一步联合分析发现突变最显著的基因SPOP,TP53,ATM,PTEN和CTNNB1在中国男性和TCGA数据库白种人患者中是共有的。并且,作者还发现尽管雄激素受体并没有显著变化,但雄激素受体上游调控基因在中国患者中的突变频率相比白种人来说更高。


为了鉴定出前列腺癌相关基因的变化,作者还对DNA拷贝数变化进行评价。结果发现在大片缺失区域13q21.31-q21.33,相比其他变异,PCDH9是发生缺失频率最高的基因,并且在同一肿瘤组织中,PCDH9缺失与其表达下调相关性很高。接下来,作者通过各种体内外功能实验,证实PCDH9在前列腺癌中可通过抑制原癌基因和增强肿瘤抑制通路来发挥肿瘤抑制作用。


图注:PCDH9缺失与其表达,前列腺癌的相关性分析


通过联合全基因组测序数据和全转录组测序数据,作者发现除了前列腺癌相关通路如PI3K,RAS/RAF和AR信号通路基因变化之外,轴突引导通路相关基因也由于SNVs和SVs发生了显著变化。在80%的肿瘤中,脑信号蛋白通路基因如PLXNA1获得/扩增,或缺失等也时有发生。作者进一步通过体内外实验,证实PLXNA1扩增和过表达可促进前列腺肿瘤的生长和发展,也预示更差的预后。


图注:前列腺癌PLXNA1上调与肿瘤恶化,复发风险及低存活率的相关性分析

3. 总结

作者首次通过全基因组测序数据和全转录组测序数据联合分析,揭示了中国男性前列腺癌患者的突变概貌,包括如雄激素受体基因,细胞粘附分子PCDH9和轴突引导基因如PLXNA1和FYN、CRMP2等等突变和拷贝数变异。此外,该研究对更深入比较不同人种前列腺癌基因组变化提供了宝贵资源,同时也为不同人种前列腺癌的精准诊断,治疗和预后做出巨大贡献。

参考文献:

Ren, S., G. H. Wei, et al. "Whole-genome and Transcriptome Sequencing of Prostate Cancer Identify New Genetic Alterations Driving Disease Progression." Eur Urol.





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