英國維康基金會桑格研究所的研究人員測序了560位乳腺癌患者的腫瘤和正常組織的全基因組，鑒定出93個(gè)驅(qū)動基因，以及與缺陷DNA修復(fù)和BRCA1及BRCA2功能相關(guān)的突變標(biāo)簽（mutational signatures），揭示了乳腺癌的基因起源和驅(qū)動機(jī)制。相關(guān)研究于5月2日發(fā)表在《Nature》和《Nature Communications》上，是目前zui全面的乳腺癌基因組分析。
驅(qū)動基因
發(fā)表在《Nature》的文章中，由桑格研究所主任Michael Stratton和癌癥基因組計(jì)劃負(fù)責(zé)人Serena Nik-Zainal領(lǐng)導(dǎo)的研究小組測序了556位女性和4位男性乳腺癌患者的腫瘤和正常組織基因組，另外還對部分患者進(jìn)行了轉(zhuǎn)錄組測序、microRNA表達(dá)分析、基于陣列的拷貝數(shù)分析和甲基化數(shù)據(jù)分析。Stratton說，“這項(xiàng)迄今為止zui大的單一類型癌癥研究告訴我們，乳腺癌中存在哪些基因變異以及它們在基因組中的發(fā)生位置。尋找癌癥間的基因變異對開發(fā)改進(jìn)的療法至關(guān)重要。”
通過測序，研究人員發(fā)現(xiàn)了3,479,652個(gè)體細(xì)胞堿基替換，371,993個(gè)小型插入/缺失和77,695個(gè)重組，結(jié)合之前發(fā)表的另外772個(gè)乳腺癌基因組測序數(shù)據(jù)，發(fā)現(xiàn)了5個(gè)之前未知的驅(qū)動基因。研究人員共在93個(gè)基因中鑒定出1,628個(gè)可能的驅(qū)動突變。95%的基因組至少有一個(gè)驅(qū)動基因。10個(gè)zui常見的突變基因是TP53, PIK3CA, MYC, CCND1, PTEN, ERBB2, the ZNF703/FGFR1 locus, GATA3, RB1和MAP3K1，占驅(qū)動基因的62%。
盡管研究人員鑒定出若干可能激活驅(qū)動基因的in-frame融合基因，他們發(fā)現(xiàn)復(fù)發(fā)性基因融合（recurrent gene fusions）很少表達(dá)。相反，一些基因CDKN2A, RB1, MAP3K1, PTEN, MAP2K4, ARID1B, FBXW7, MLLT4 和TP53的重組較為常見。
研究人員還分析了基因組的非編碼區(qū)。他們在PLEKHS1, TBC1D12和WDR74的啟動子中，以及長非編碼RNA MALAT1和NEAT1中發(fā)現(xiàn)了復(fù)發(fā)性突變（recurrent mutations）。
乳腺癌突變標(biāo)簽
不同的突變過程產(chǎn)生不同類型的突變標(biāo)簽。例如，有特定的突變標(biāo)簽與紫外線輻射和吸煙引起的DNA損失相關(guān)。以前的研究已經(jīng)基于堿基替換模式鑒定出了5個(gè)乳腺癌突變標(biāo)簽。在這項(xiàng)研究中，研究人員利用數(shù)學(xué)模型來尋找癌癥基因組中的其他標(biāo)簽，共發(fā)現(xiàn)了12個(gè)（包括前面所述的5個(gè)）。在另7個(gè)新發(fā)現(xiàn)的突變標(biāo)簽中，5個(gè)在其他類型的癌癥中發(fā)現(xiàn)過，2個(gè)是*次被發(fā)現(xiàn)。
接下來，研究人員又鑒定出了6個(gè)重組標(biāo)簽。標(biāo)簽1~3的特征是串聯(lián)重復(fù)。標(biāo)簽3存在于91%的具有BRCA1突變的癌癥中，在基底細(xì)胞樣乳腺癌、三陰性乳腺癌和具有很高同源重組缺陷評分的乳腺癌中常見。重組標(biāo)簽5的特征是出現(xiàn)小于100 kb的缺失。標(biāo)簽2的特征是出現(xiàn)大于100kb缺失，在雌激素受體陽性乳腺癌中常見。560例病例中90例有BRCA1或BRCA2突變，其中60例為胚系突變，14例為體細(xì)胞突變。由于BRCA1和BRCA2缺陷的基因組僅與標(biāo)簽3或5相關(guān)，研究人員表示，鑒定這些突變標(biāo)簽是未來做診斷的基礎(chǔ)。
發(fā)表于《Nature Communications》的文章中，研究人員進(jìn)一步地研究了突變標(biāo)簽，鑒定與它們相關(guān)的突變過程。他們發(fā)現(xiàn)，一些標(biāo)簽是年齡相關(guān)的，以胞嘧啶脫氨為主；一些標(biāo)簽與APOBEC、錯配修復(fù)缺陷或同源重組缺陷相關(guān)；一些標(biāo)簽的病因不明。歐洲分子生物學(xué)實(shí)驗(yàn)室歐洲生物信息學(xué)研究所所長Ewan Birney領(lǐng)導(dǎo)了這一分析，他說，“基因改變和它們在癌癥基因組中的位置影響患者對治療的響應(yīng)。這一研究帶給我們一種新的方式來描述乳腺癌的突變類型。”
 
參考文獻(xiàn)：1. Landscape of somatic mutations in 560 breast cancer whole-genomesequences.
 Nature (2016) doi:10.1038/nature17676
2. The topography of mutational processesin breast cancer genomes. Nature Communications 7, doi:10.1038/ncomms11383