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腾讯登录ctDNA外显子测序揭示了乳腺癌进化的过程
| 导读 | 来自美国和英国的公私合作的团队近日成功的使用外显子靶向扩增活检组织和循环肿瘤DNA序列，用于描述乳腺癌患者肿瘤的基因组结构特征，并随着时间跟踪其单克隆进化，以应对各种疗法。 |
虽然这项工作仍然需要在更大规模的群体中进行验证，但是其鉴定了随机突变的特异群体，这些随机突变可能是理想的用于监测肿瘤负荷，指导治疗或者跟踪癌症患者治疗反应的ctDNA。然而，研究成果也表明，目前在临床中使用的ctDNA存在的一些潜在的缺陷。
转化基因组研究所的无创性诊断中心共同主任和副教授Muhammed Murtaza，在由RainDance Technologies资助，本月早些时候在德克萨斯州奥斯汀的分子病理学协会年度会议的演讲中呈现了相关研究结果-他的基于液滴的靶向测序平台通过整体努力得到了相关结果。同时，相关结果近日也发表在了《Nature Communications》上。许多已经发表的研究表明，患者血液中的ctDNA可以作为一种诊断和监测实体肿瘤的潜在方式。然而，为了寻找这种应用的基础证据，需要研究监测肿瘤和血浆样品之间的一致性，这种一致性通常是针对单个突变，并主要关注了当一的肿瘤活检，而忽视解决克隆异质性额问题。
为了解决这个问题，几年前Murtaza和来自英国剑桥大学剑桥学院的癌症研究中心的同事们，以及Illumina一起工作，他们希望对来自患者的ctDNA进行全基因组测序，以评估其治疗抗性。他们工作的第一批结果在2013年发表在了《Nature》上。
“2013年的论文主要是针对血浆DNA进行了外显子测序，并表明了随着时间的推移，克隆的进化是可能的，” Murtaza这样表示，在研究期间，其加入了剑桥研究院。“文章假设，在血浆中，所有不同的肿瘤样品都会均等的出现。我们在2015年的文章中就是使用一些经验数据尽可能试图解决这个假设。”
在新的研究中，Murtaza和他的同事们分析了使用他莫昔芬和曲妥珠单抗，拉帕替尼治疗的，具有雌激素受体阳性，人类表皮生长因子受体阳性的转移性乳腺癌患者的8例肿瘤火箭样本，以及他们的9例血浆样本。
他们使用了Rubicon Genomic的ThruPLEX-FD制备的全基因组文库对肿瘤活检样本进行了全基因组测序，并利用Illunima的HiSeq2500平台进行分析，同理，他们使用了Illumina的MiSeq和RainDance的ThunderBolts癌症产品对血浆DNA样本进行了靶向扩增。
Murtaza指出，由RainDance的靶向测序技术进行的深度测序，是这方面研究的一个重要条件。
“在这个研究中，我们在几个肿瘤和血浆样本中使用全基因组测序，真正得到了这名患者所有不同样本的突变范围，”他说。“一旦我们有了这些突变，我们就能够利用RainDance的开源方法进行深度测序，并定制一套PCR扩增方法，用来对某个特定患者进行诊断。这会让我们得到真正的深度测序，以及相当精确地等位基因变化的评估分数，并对外显子测序数据的突变进行相关验证。”
这项测序工作发现了207个功能性突变，使用PClone的聚类贝叶斯，基于他们突变的等位基因部分，将这些突变分成了8大类别，通过此，信息学研究人员开发了针对肿瘤活检和连续肿瘤异种移植的突变分析方法。
“从单个患者的具体研究观察到了一个现象，即ctDNA和肿瘤活检之间随机突变的一致性能够被描述，并且这种描述结果是基于肿瘤发展史过程中的每个突变的。” Murtaza解释道。
“当我们通过靶向序列的深度测序验证了207例突变的肿瘤样本的时候，我们看到，这些突变属于不同的群体，”他补充到。“当我们看到一些存在，并且风度很高的突变的时候，我们推测，这些突变大概是发生在癌症进化的早期。”该团队将这些突变成为干细胞突变或者主干突变。
另一组具有高丰度，并且在所有转移性肿瘤样本中容易被发现，但是在原发肿瘤或者淋巴结活检的时候不易发现。“这些突变我们称之为转移性进化突变，” Murtaza说。“这些突变是最近发生的，如果你愿意，你能够在这些转移性肿瘤样本中找到它们的共同祖先。”
而第三部分突变，叫做私人突变，其具有相对的多样性，因为这些突变是分散在不同的肿瘤活检样本中的。
总之，研究人员证明，ctDNA含有的随机突变反映了肿瘤单克隆群的不同大小和活性。进一步分析表明，这些突变“反映了肿瘤单克隆发生的顺序，并且能够跟踪不同治疗在转移中的应答作用，”他们在他们的文章中这样写道。
这项研究最重要的发现之一是，主干肿瘤可能是检测肿瘤负荷的最好的候选靶标，因为它们是具有循环水平的，并且在之后的进化过程中最不容易丢失。
“当你针对特定突变评估ctDNA和肿瘤样本之间的一致性时，一致性的缺乏可能意味着许多不同的情况，包括ctDNA水平太低，或者你研究的突变并不能够代表整个肿瘤的情况，” Murtaza说。“我认为，这是一个需要牢记的方面。基于这些记过，我们建议，如果你想研究肿瘤负荷，那么你应该选择一个主干或者干细胞肿瘤突变，因为它们才能够真正的反应肿瘤负荷以及其变化情况。”
这个研究中另一个值得关注的是，ctDNA分析可以找到的突变并不一定能够代表所有实体肿瘤，其有可能会误导临床研究人员。例如，研究人员在血浆中鉴定了11个高信任度的SNVs，但是在任何一个肿瘤活检分析中，其检测到的比例都仅仅超过2%。
这些突变中，有一个是热点PIK3CA中的，在曲妥珠单抗和它莫西芬治疗的时候，其百分比为3.5%，但是之后下降到1%，在拉帕替尼治疗之后，其又上升到可以检测的水平。
“当我们在血浆中进行检测的时候，它是一个可以使用的突变，但是在主干突变中，其丰度是低于整体循环的，” Murtaza说。“这种突变在乳腺癌中可能是时有时无的。其是一个有功能的突变，但是在患者中，这种突变是具有异质性的。所以，乳腺癌中这种突变的驱动看起来似乎相当异类，并且没有发挥真正的作用。”
Murtaza总结道，“我希望这篇文章让人们意识到，在这个领域进展到诊所之前，仍然有大量的工作需要我们去完成和完善。”（转化医学网360zhyx.com）
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