学术先声丨首个中国儿童实体瘤患者的基因组图谱与临床意义分析

儿童实体瘤在流行病学、发病机制、预后及分子特征等方面与成人肿瘤有显著不同，了解儿童肿瘤独特的遗传景观可能有助于扩大儿童肿瘤的治疗选择。现有多项研究揭示了儿童实体瘤的基因组畸变，但其分析基于西方人群的基因组数据，尚不清楚是否存在种族背景差异。

近日，山东大学齐鲁医院神经外科、病理科与先声诊断合作，于2023年4月在 Journal of Cancer Research and Clinical Oncology（IF=4.322） 发表文章[1]，本研究是第一个分析中国儿童实体瘤患者基因突变情况的大规模研究，中枢神经系统和非中枢神经系统实体儿童肿瘤的基因组发现为儿童肿瘤的临床分类和个体化治疗提供了依据，有助于提高临床管理水平。本研究提供的数据可作为指导今后临床试验设计的参考。

Research Highlights 1 中国首个大规模分析儿童实体瘤基因突变与临床意义的原创研究。 2 CNS和非CNS实体儿童肿瘤的基因组学发现有望改善临床管理。 3 本研究提供的数据可作为指导未来临床试验设计的参考。

主要研究结果

1. 研究入组患者的特征

研究共纳入318例儿童实体瘤患者，其中男性183人，女性135人。中枢神经系统肿瘤（CNS）患者234例，非中枢实体瘤（non-CNS）患者84例。所有患者采用131-gene panel、539-gene panel或WES检测。所有患者均采集对照血和组织分析胚系和体细胞突变，患者分类和分析过程见图1A，体系和胚系变异的分类和变异评估如图1B所示。所有入组患者的中位年龄为9岁，CNS肿瘤和non-CNS肿瘤患者的年龄分布如图1C所示。在所有登记的病人中男性（183人）多于女性（135人）。神经胶质瘤（132/234）是最常见的CNS肿瘤，其次是胚胎性肿瘤（47/234）和室管膜瘤（27/234）。软组织肉瘤和骨肿瘤是最常见的non-CNS肿瘤（60/84），其次是肾癌（13/84）。肿瘤类型和性别的比例分布如图1D所示。

图1. 入组患者特征

2. 体细胞突变分析

分析变异类型包括CNV、fusion、SNV和Indel。CNS肿瘤前25突变基因图谱如图2A所示。在CNS肿瘤中最常见的基因突变是TP53（5.51%），其次是BRAF（5.34%）和KIAA1549-BRAF 融合（5.16%）。Non-CNS肿瘤前25突变基因图谱如图2B。最常见的突变基因是MYC（2.4%），其次是TP53（1.9%）和EWSR1（1.64%）。

在CNS肿瘤中，突变类型的比例为SNV（40.62%）、CNV（38.73%）、fusion（11.36%）和Indel（9.29%）。在non-CNS肿瘤中，突变类型的比例为CNV（70.16%）、SNV（22.38%）、Indel（3.92%）、fusion（3.54%），两组突变类型比例有显著的差异（p value = 3.53E-31）。CNV在non-CNS肿瘤中的比例高于CNS肿瘤（p值=5.66E-32）。中枢神经系统肿瘤和实体瘤的融合类型也各不相同。CNS肿瘤中BRAF 融合发生率最高，non-CNS肿瘤中EWSR1 融合发生率最高。

3. 基因融合和CNV的鉴定

CNS肿瘤融合的染色体分布如图2C所示，non-CNS肿瘤融合的染色体（chr）分布如图2D所示。CNS肿瘤通常在chr7和chr11上发生融合，non-CNS肿瘤中通常在chr11，chr22和chr5上发生融合。

图2E显示了CNV在染色体上的分布，拷贝数获得比拷贝数缺失发生的更频繁，而且只有APC 基因既有拷贝数增加也有拷贝数减少。

4. TMB分析与突变景观

我们分析了通过539-gene panel或WES检测的91例CNS肿瘤和82例non-CNS肿瘤患者的TMB。TMB在CNS肿瘤中的中位数为0.71/Mb（0–12.13/Mb），在non-CNS肿瘤中的中位数为0.74/Mb（0-19.12 /Mb），差异无统计学意义（p value= 0.29）。

所有入组患者的突变情况与儿童肿瘤的关系如图2F所示。含有BRAF融合的CNS肿瘤患者很少有其他co-mutations。

图2. 体细胞改变特征

5. 肿瘤易感基因胚系变异的特征

我们分析了318例患者的90个肿瘤易感基因的胚系SNV/Indel变异。根据ACMG指南将变异分为致病性变异（P）和可能致病变异（LP）。在8.49%（27/318）的患者中发现P/LP胚系变异，比之前在西方人群中所描述的要低（表1）。在CNS肿瘤患者中，P/LP胚系变异频率为9.40%（22/234），在non-CNS患者中发生率为5.95%（5/84）（图3）。所有的变异都是杂合的。最常见的P/LP变异基因为NF1（n=4）和TP53（n=3）。

表1. 儿童肿瘤的大样本测序研究

最常受P/LP变异影响的信号通路是DNA损伤修复途径（图3B）。3例胚系杂合P/LP基因变异导致MMR缺陷，均为微卫星稳定（MSS），并且只有一例TMB较高（TMB=12.13）。儿童DDR患者中位TMB为0.71。此外，含有P/LP胚系突变的TMB中位数0.74，非P/LP变异组TMB中位数0.71，两组TMB无显著差异 （p= 0.7941273）（图3 c）。

图3. 肿瘤易感基因的胚系突变特征

6. 基因组研究结果支持临床管理的改进

我们研究了基因变异在治疗、预后、诊断和预防措施的临床意义。结果显示，42.8%（136/318）有诊断价值，37.7%（120/318）有预后价值，58.2%（185/318）提示治疗意义，8.5%（27/318）提示肿瘤易感和预防价值（表2；图4）。基因组的发现也促使了诊断的改变。42.8%为分子诊断的生物标志物。在CNS肿瘤中，4个胶质瘤具有特异性BRAF 融合，支持低级别胶质瘤的诊断；带有C11orf95-RELA 融合提示诊断为室管膜瘤；组蛋白H3 G34R突变结果诊断为弥漫性半球胶质瘤；含有SMARCB1 的功能缺失突变和chr22q11.1-q13.33缺失支持改变诊断为不典型畸胎瘤样横纹肌肿瘤（ATRT）。

表2. 不同群体中的基因组研究结果的临床意义

具有潜在靶向治疗的生物标志物集中在PI3K/MAPK/mTOR信号通路的BRAF, ERBB2, FGFR1, EGFR 和PIK3CA 基因中，以及细胞周期通路的CDK4、TP53 基因（图4B）。

图4. 318例儿童实体瘤患者基因组发现的临床意义

结论

本研究是第一个分析中国儿童实体瘤患者基因组突变景观的大规模研究，包括体细胞和胚系突变及其临床意义。我们的研究结果与以往国外儿童基因组研究结果无显著差异。CNS和non-CNS儿童肿瘤的基因组发现有望改善临床管理，为今后临床设计提供参考方向，为基因检测在儿童肿瘤的临床管理应用提供依据。

END 

参考文献： [1]  Gong J, Dong L, Wang C, et al. Molecular genomic landscape of pediatric solid tumors in Chinese patients: implications for clinical significance [published online ahead of print, 2023 May 4]. J Cancer Res Clin Oncol. 2023;10.1007/s00432-023-04756-5. doi:10.1007/s00432-023-04756-5

撰写丨Ningning

编辑、排版丨SX

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