多原发肿瘤在65岁前找上门？WES测序发现14%遗传隐患

多原发性肿瘤的发生是遗传性癌症的特征之一。患有多原发性肿瘤的个体，其表型表现往往具有异质性，这给基因诊断的确定带来了阻碍。无法进行基因诊断可能会导致给出不恰当的监测建议和治疗选择。本研究的目的是探究全外显子组测序（WES）以及对所有与癌症易感性相关基因的变异进行优先排序，是否能够识别出可以解释患有多原发性肿瘤个体表型的致病性变异。本研究报告了在65岁前患多原发肿瘤（恶性和良性）的个体（n = 72）中基于外显子组的癌症易感基因检测的结果。总体而言，在9.7%的个体中鉴定出了癌症易感基因的胚系致病性变异（gPV）（涉及CHEK2、FANCM、NF1、POT1和PTEN基因），在4.2%的个体中鉴定出了候选变异（涉及HOXB13、MAX和RECQL4基因）。此外，通过分析癌症相关通路中基因所发生的变异，研究者确定了一个候选基因（RECQL5）以便进一步跟进研究。总之，本研究表明，基于外显子组的癌症易感基因检测可能有助于识别患有多原发性肿瘤个体中的致病性变异。在与癌症易感性相关基因中存在gPVs的个体，可能会出现广泛的肿瘤谱。

研究背景

遗传性癌症较为罕见，占所有癌症的5%-10%。遗传性癌症的主要指征（"遗传性癌症标志"）包括肿瘤发病年龄早、癌症类型的家族聚集现象，以及/或者在单一个体中出现多种原发性肿瘤（包括恶性和良性肿瘤）。除了遗传的胚系致病性变异（gPVs）之外，多种原发性肿瘤的发生还可能由其他因素导致，例如接触致癌物质，如香烟烟雾、紫外线和石棉。然而，用于治疗先前恶性肿瘤的治疗干预措施，如放射治疗和/或化学疗法，也可能是多种原发性肿瘤发生的潜在原因。出现多种原发性肿瘤的个体的临床表现是多种多样的。不同类型恶性肿瘤的组合可能不符合已知的遗传性肿瘤风险综合征。此外，罕见的遗传性肿瘤风险综合征，如PTEN错构瘤肿瘤综合征或神经纤维瘤病，可能具有异质性表型表现。这种表型的异质性可能会妨碍基因诊断的确定，而基因诊断对于遗传咨询、为患者及其亲属提供监测建议以及治疗方案的选择至关重要。

目前的临床和诊断实践依赖于识别遗传性癌症的标志，并为疑似遗传性癌症的个体提供基因检测。在大多数基因诊断中心，根据观察到的表型进行基因 panel 检测通常是标准的诊疗方法，与全外显子组测序（WES）相比，它更经济实惠且速度更快。例如，对于已经出现多个腺瘤性息肉的个体，通常只对与息肉病和结直肠癌相关的基因进行检测。基因 panel 检测的主要缺点是，当没有明确指示应该检测哪些基因时（在出现多原发性肿瘤的个体中常常如此），可能会遗漏致病性gPV。对于这些个体，一个更合适的选择可能是检测包含已知癌症易感基因的大型基因 panel，或者进行WES（对整个外显子组进行分析，包括已知和候选的癌症基因）。后一种方法已被证明在识别致病性gPV、为其他罕见遗传病建立潜在的新基因型-表型关联方面是成功的，并且当发现新的癌症易感基因时，还可以进行重新分析。

本文研究了对出现两种或更多肿瘤的个体（n = 72）进行基于外显子组的癌症易感基因（n = 317）检测时，胚系致病性变异的检出率。此外，研究者还研究了在癌症相关通路的基因中是否存在任何可能的胚系致病性（或可能致病性）变异（g(L)PVs）。

研究方法

该回顾性研究队列由 72 名个体组成，这些个体患有两种或更多种肿瘤，其中至少有一种肿瘤为恶性，且在 65 岁之前发病。在测序并收集注释后的变异文件后，对所有外显子组进行胚系变异的优先排序。简而言之，选择所有覆盖度≥15条测序reads且≥5条变异reads的变异。随后，研究者对以下所有变异进行优先排序：i）（预测的）功能缺失（LOF）变异（无义突变、移码突变和经典剪接位点突变）；ii）Phylop评分≥3且CADD_Phred评分≥15的错义突变和框内插入缺失变异；iii）SpliceAI评分>0.2的同义变异和经典剪接位点变异。接下来，将这些变异分为两组：i）与癌症易感性相关基因中的变异（n = 317）；ii）涉及以下癌症相关通路的基因中的变异：复制与修复（KEGG 2.4）、细胞生长与细胞死亡（KEGG 4.2）、癌症（KEGG 6.1和6.2）和信号转导（KEGG 3.2），或者注释有基因本体论（GO）术语"DNA修复"的基因中的变异。

对于与癌症易感性相关的基因，研究者进一步针对常染色体隐性（AR）和常染色体显性（AD）遗传模式对变异进行优先排序。对于可能符合AR遗传模式的变异，仅保留在包含超过25000个外显子组的内部数据库、gnomAD和ExAC数据库中次要等位基因频率（MAF）≤0.5的变异。对于可能以AD遗传模式起作用的变异，仅保留在上述数据库中MAF≤0.05的变异。

对于涉及癌症相关通路的基因中的变异，研究者保留所有如上述可能以AR方式遗传的变异。对于这些基因中被认为以AD遗传模式的变异，仅在内部数据库和gnomAD数据库中观察到MAF≤0.002，并且在ExAC数据库中出现次数≤2次时才进行研究。所有经过优先排序的变异均根据美国医学遗传学与基因组学学会和分子病理学协会（ACMG/AMP）的标准进行解读。对于在诊断环境中测序的外显子组中鉴定出的胚系（可能）致病性变异，会进行交叉核对，以确认它们是否确实是先前已鉴定出的变异。

研究结果

研究队列的临床特征：

本项描述性研究共纳入了72名患有多种原发性肿瘤的个体。其中大多数个体为女性（n = 52；占比72.2%）。首次诊断出恶性肿瘤的中位年龄为43岁 [范围2-64岁]（图1A），女性（43岁；[范围2-58岁]）和男性（43.5岁；[范围7-64岁]；P = 0.41）之间的这一年龄并无显著差异。每位个体所患肿瘤的中位数为3个 [范围2-18个]。该队列中的恶性肿瘤源自22种不同的部位，最常见的恶性肿瘤类型为乳腺癌（n = 40；涉及35名个体）、甲状腺癌（n = 27；涉及27名个体）和黑色素瘤（n = 25；涉及17名个体；图1B）。

图1

与癌症易感性相关基因中的（可能）致病性变异和意义未明的变异：

总体而言，在10名个体（10/72；13.9%）的外显子组中，鉴定出了与癌症易感性相关基因中的g(L)PVs（8名个体）和意义未明变异（VUS，2名个体）。其中6名个体是通过诊断性WES分析确诊的（6/35；17.1%；表1），4名个体是通过研究队列中的WES分析确诊的（4/37；10.8%；表1）。

表1

在三名个体中（两名男性，编号为UPN001和UPN009，以及一名女性，编号为UPN008），鉴定出了CHEK2基因中的纯合移码变异（NM_007194.4；c.1100delC；p.(Thr367MetfsTer15)）（表1）。这种gPV是一种始祖变异，也是西欧人群中CHEK2基因中最常见的gPV。Hinić等人（2024年）描述了这些个体的完整表型表现，其中研究者描述了CHEK2中具有双等位基因gPVs的个体可能易在各种组织中发生多种恶性肿瘤。

在一名女性个体（UPN102）中鉴定出了另一种纯合变异。她的FANCM基因（NM_020937.4；c.1972C＞T；p.(Arg658Ter)）存在纯合无义变异，该变异位于一个大小约为32Mb的纯合区域内。UPN102在40岁时患上了头颈部（下颌）肿瘤和口咽癌，49岁时又患上了食管癌（表1）。已有研究发现，携带FANCM双等位基因gPVs的个体在年轻时易患多种癌症，包括乳腺癌和鳞状细胞癌。此外，FANCM基因（OMIM：609644）与常染色体隐性遗传性早发性卵巢功能不全和生精功能障碍相关。

另一名女性个体（UPN126）的NF1基因存在杂合无义变异（NM_001042492.3；c.2246 C＞G；p.(Ser749Ter)）。UPN126在48岁时被诊断出患有甲状腺乳头状癌，51岁时患有两处乳腺（癌前）病变，同时还患有甲状腺良性结节、乳腺纤维腺瘤、多发性神经纤维瘤和咖啡牛奶斑（表1）。NF1基因的胚系PVs会导致I型神经纤维瘤病，这是一种以纤维瘤性肿瘤和咖啡牛奶斑为特征的疾病，患有这种疾病的个体患恶性和良性肿瘤的易感性会增加（OMIM：162200）。

在一名女性个体（UPN133）中鉴定出了PTEN基因的一种gPV（NM_000314.8；c.253+5 G＞C），预测该变异会导致剪接供体位点缺失。该女性在33岁时患上了非典型乳腺纤维腺瘤，45岁时患上乳腺癌，46岁时患上子宫内膜癌、胰腺良性肿瘤和脑膜瘤（表1）。PTEN基因的胚系PVs会引发PTEN错构瘤肿瘤综合征，这是一种表型具有异质性的遗传性疾病，包括良性错构瘤性肿瘤以及恶性肿瘤，如乳腺癌、甲状腺癌、肾癌、子宫内膜癌、结直肠癌和黑色素瘤。已有研究描述，PTEN基因中位于相同位置（c.253+5）的其他gPV具有致病性。通过对该变异进行小基因（mini-gene）检测分析表明，该变异会导致异常剪接。

在一名女性个体（UPN232；表1）中鉴定出了POT1基因的一种预测为剪接供体位点缺失的变异（NM_015450.3；c.255+1 G＞T）。该女性在43岁时患上卵巢癌，在55岁、72岁和74岁时患上多发性黑色素瘤，60岁时患上甲状腺癌、淋巴瘤和基底细胞癌，62岁时患上肺癌，79岁时患上软组织肉瘤（表1）。POT1基因参与端粒的维持，POT1基因的gPVs会使人易患多种恶性和良性肿瘤（OMIM：615848）。诊断过程中进行的RNA分析证实，该变异会影响POT1基因的剪接，因此该变异被归类为致病性变异。此外，该个体淋巴细胞中的端粒长度延长（超过第99个百分位数）。

在三名个体中，研究者鉴定出了gPV和VUSs，这些变异并不能完全解释各自个体的肿瘤表型。在一名男性个体（UPN090）中鉴定出了HOXB13基因的一种杂合错义gPV（NM_006361.6；c.251 G＞A；p.(Gly84Glu)）。该男性在63岁时患上黑色素瘤，64岁时患上前列腺癌，70岁时患上肺癌（表1）。已知HOXB13基因的胚系变异是前列腺癌的危险因素，并且最近的一项研究发现，男性携带该变异患直肠乙状结肠癌和非黑色素瘤皮肤癌的风险会增加。

在一名男性个体（UPN078）中鉴定出了MAX基因的一种错义变异（NM_002382.5；c.220 A＞G；p.(Met74Val)），在ClinVar数据库中该变异被报告为VUS。该男性在31岁时患上垂体癌，56岁时患上嗜铬细胞瘤，并且还患有肢端肥大症（表1）。MAX基因参与细胞增殖和分化，已有研究报道，MAX基因的胚系PVs与嗜铬细胞瘤的发生有关。

研究者在RECQL4基因中鉴定出了复合杂合变异（NM_004260.4）：一个VUS（c.3055+5 G＞A），该变异会导致剪接供体位点缺失；还有一个同义变异（c.2082 C＞T；p.(Gly694 =)），同样被归类为VUS，它可能会产生一个新的剪接供体位点。这些变异是在一名男性个体（UPN114）中鉴定出来的，该男性表现出巨头畸形，49岁时患上膀胱癌，63岁时患上结直肠癌和结肠息肉（表1）。RECQL4基因编码一种参与DNA复制过程的DNA解旋酶（OMIM：603780）。已发现携带RECQL4基因双等位基因gPVs的患者会患上癌症，并且RECQL基因家族的其他成员，包括RECQL2基因（OMIM：604611）和RECQL3基因（OMIM：604610），都与易患恶性和良性肿瘤的综合征相关。

癌症相关通路基因中的可能致病性变异：

为了鉴定可能与癌症易感性相关的新基因，研究者对癌症相关通路基因中的变异进行了优先排序。在此次分析中，研究者排除了上述提到的个体（n = 10）以及那些未同意对癌症易感基因以外的基因进行分析的个体（n = 4）。研究者在一名女性个体（UPN083）中鉴定出了RECQL5基因的纯合错义变异（NM_004259.7；c.1765 C＞T；p.(Arg589Trp)），该女性身材矮小（身高154厘米）、头小畸形，并且在46岁时患上甲状腺癌和乳腺癌。该变异位于一个大约12Mb的长纯合区域内。已鉴定出的RECQL5基因变异的核苷酸保守性评分为3.139（PhyloP），CADD_Phred评分为23.9。错义变异危害性MetaDome的预测工具预测该变异位于高度不耐受变异的位点。该变异位于RECQL5基因中与POLR2A相互作用的区域，计算机模拟建模预测，由此产生的氨基酸变化会影响这种相互作用。

讨 论

在本研究中，研究者报告了对72例患有多原发性肿瘤个体的回顾性队列进行基于外显子组的癌症易感基因检测的结果。总体而言，在13.9%（n = 10）的研究对象中，检测到了与癌症易感性相关基因中的g(L)PVs（n = 8）或VUS（n = 2）。这些发现与Whitworth等人的研究结果一致，他们对患有多原发性肿瘤的成年人进行了WGS和癌症易感基因检测，在15%的个体中检测到了g(L)PVs。在9.7%（n = 7例）的个体中，研究者检测到了可能与个体肿瘤表型相关的g(L)PVs，在4.2%（n = 3例）的个体中检测到了候选变异。此外，通过对癌症相关通路基因中具有潜在致病性的变异进行优先排序，研究者确定RECQL5为有待进一步跟进研究的候选基因。

根据个体的表型和之前的基因检测结果，研究者确定了两个可能符合预期的变异（涉及2例个体）。携带NF1基因gPV的女性大约在二十年前就被临床诊断为神经纤维瘤病，但当时未针对NF1基因进行基因检测。鉴于她患上了甲状腺癌和多处乳腺（癌前）病变，在研究环境下对她进行了基因测序。现在已知NF1基因的gPVs可能会增加患乳腺癌的风险，并且也有甲状腺癌相关的报道。因此，研究者认为该NF1基因的gPV能够完全解释其表型。携带PTEN基因剪接位点变异的个体之前曾接受过PTEN基因检测，但当时该变异被报告为VUS。目前，有报道称同一位置的其他变异会导致可变剪接，并且本研究的小基因数据也支持存在可变剪接，因此研究者认为该变异具有致病性。携带CHEK2基因双等位基因gPVs的个体（3例）、携带FANCM基因双等位基因gPV的个体（1例）以及携带POT1基因gPV的个体（1例），其表型并未完全涵盖当时已知的这些综合征的表型表现。这些病例广泛的表型表现可能是之前未针对性检测这些基因的原因。除了发现几乎完全与个体肿瘤表型相关的变异外，研究者还发现了癌症易感基因中的胚系变异，并将其列为候选变异。这些候选变异无法完全解释观察到的肿瘤表型，或者其致病性有待确定。例如，在HOXB13基因中发现的变异与该个体患前列腺癌有关，但目前尚无证据表明 HOXB13 基因的胚系变异与黑色素瘤或肺癌存在关联。在MAX基因中发现的VUS之前也曾在一名患嗜铬细胞瘤和垂体腺瘤的男性中被检测到。虽然在一项体外实验中，该MAX基因的VUS在一定程度上无法抑制MYC与E-box的结合能力，但要确定其致病性还需要更多的功能证据支持。RECQL4基因的复合杂合变异预计会影响剪接，但致病性还需要在体外实验中进一步确认。此外，该个体的表型比预期的要轻。

此外，除了在已知的癌症易感基因中的研究发现之外，研究者还鉴定出了一个纯合的RECQL5变异。RECQL5参与维持基因组的稳定性，因为它编码一种DNA解旋酶，并且属于上述的RECQL基因家族。在转录过程中，已检出的变异所在的RECQL5区域与RNA聚合酶II亚基A（POLR2A）相互作用，并抑制与转录相关的基因组不稳定性。尽管计算工具表明该变异具有致病性，但仍需要更多的功能研究来验证其致病性。然而，这一发现表明，对那些尚未与癌症发展相关联的基因进行研究仍然具有重要意义。新的隐性疾病基因或变异仍有待发现，这需要进一步的研究，例如通过应用WGS来全面了解所有的基因组变异情况。

本研究存在一些局限性。首先，没有系统地分析有多少患有多原发性肿瘤的个体是从有限的panel基因检测中获得基因诊断的。因此，本研究并不能反映出接受遗传咨询的所有多原发性肿瘤患者的总体情况。这项回顾性研究的主要目的是描述通过WES获得（候选）基因诊断的一系列具有不同肿瘤表型的个体，而不是直接评估WES相较于靶向基因检测panel的效用。因此，无法估计从本研究中所述的WES方法中受益的多原发性肿瘤患者的总体比例。然而，由于目前测序成本仍在不断降低，WES结合基于基因panel的分析可能会比靶向基因panel检测更具优势。虽然这种方法可能会识别出更多意义未明的变异（VUS），并导致诊断不明确，但它可能能够识别出超出有限基因panel检测范围的基因中的致病变异。此外，当发现新的基因或出现用于在短read测序数据中检测变异的工具时，这种方法可能允许对数据进行重新分析以得出未来的诊断结果。其次，本研究中分析的病例是被转介来接受遗传咨询的，因此该队列中可能富集了有可疑家族病史和/或特定癌症类型的患者。例如，在研究队列中，患乳腺癌的病例数量相对较多。然而，乳腺癌总体上是最常见的癌症之一，所以潜在地，有些病例可能是表型模拟。此外，其他研究也表明，在大基因panel检测为阴性的病例中，乳腺癌很常见。第三，WES数据限制了对已知癌症易感基因的非编码区域的研究，以及对倒位和易位的研究，而在一部分这类个体中，这些可能是潜在的病因。第四，本研究中分析的外显子组是使用两种不同的富集试剂盒，并在不同的测序运行过程中生成的，这给拷贝数变异分析带来了困难。WGS是一种可能克服其中一些局限性的替代WES的方法。然而，在许多国家，WGS的价格以及分析和解读数据所需的基础设施成本仍然过高，无法在标准诊断环境中应用。

总之，本研究表明，基于外显子组的癌症易感基因检测，即对所有已知的癌症易感基因进行分析，或许能够在那些具有不同（多种）肿瘤表型的个体中识别出与临床相关的胚系（很可能）致病性变异。基于WES的癌症易感性检测可能有助于为患有多原发性肿瘤的个体确立基因诊断，因为对于那些具有非典型肿瘤表型的个体，可以做出不常见的诊断。这样的基因诊断具有重要的临床意义，因为这会对监测方案产生影响，从而预防受影响个体及其家庭成员患上其他癌症。

参考文献：

Hinić, S., Mensenkamp, A.R., Schuurs-Hoeijmakers, J.H.M. et al. Exome-based cancer predisposition gene testing can provide a genetic diagnosis for individuals with heterogeneous tumor phenotypes. Eur J Hum Genet (2025). https://doi.org/10.1038/s41431-025-01814-z

打赏