2014 年,美國國家癌症研究所 ( National Cancer Institute ) 發起癌症基因體圖譜計畫 ( The Cancer Genome Atlas, TCGA ),進行超過 20 種癌症的基因研究,全外顯子分析 ( Whole Exome Sequencing, WES ) 促成且提供了功能基因致癌及影響癌症發展的分子訊息,也發現癌症成因比想像還更為複雜,可來自許多不同類型的基因突變 ( 如:Insertion、Deletion、Translocation、Inversion、Fusion… ),也可能涉及多處突變同時發生。
基因融合 ( gene fusion ) 是癌症中一類重要的基因病變,在腫瘤發生的初期即發揮重要作用,約佔人類罹癌發病的 20%,相對於其他突變類型的研究,卻沒有足夠豐富的資料,加上融合基因發生在各個癌症/病況之間的差異很大,外顯子分析可就基因編碼區域做掃描,快速找到多個 fusion 位點,對於未知新穎、待研究的罕見癌症,確可助於有效歸納、累積癌症 gene fusion 資料。
2022 年路易斯維爾大學布朗癌症中心 ( University of Louisville / James Graham Brown Cancer Center ) 在 Nature Communications 期刊上發表了星形芽細胞瘤 ( Astroblastomas, ABs ) 的基因研究,ABs 為一種罕見、起源不明的上皮性腦腫瘤,通常發生在年輕人和兒童,女性居多。目前知道 ABs 至少有兩種基因型,分別是 BRAF V600E 突變型與 MN1 基因重組型,其中 MN1 基因重組型的腫瘤被報告過存在 MN1-BEND2 融合基因。
布朗癌症中心收集了 24 例類 AB 腦瘤 ( AB-like tumors, 6例 BRAF V600E, 6例 MN1-重組, 12例不具有 BRAF V600E 或 MN1-重組 ),及 7 例的天幕上室管膜瘤 ( supratentorial ependymoma, STE ) 或松果體乳頭狀瘤 ( papillary tumor of the pineal region, PTPR ) 樣品,進行 Agilent SureSelect RNA exome。
AB-like tumor 的 RNA exome 分析
為了同時掌握腫瘤基因表現狀況並偵測任何可能的基因突變,透過 SureSelect 外顯子系統配合 RNA 分析後,31 個樣品資料經比對,快速找出了 1793 個重要突變及基因變化 ( Fig 1c、Fig 2 ),發現與腦腫瘤相關的特定基因過表現狀況 ( overexpression )、RNA fusion、Indel 突變等等的基因異常現象 ( Fig 2 )。
並且,研究發現女性患者的 AB-like 腫瘤中,與 X 染色體相關的融合基因出現率高達 5 倍多 ( Tab 2 ),幾乎在 MN1-BEND2 融合型及 BRAFV600E 突變型的癌症樣品中都有發現,而女性患者的 22 號染色體融合發生率更高。
該團隊發現許多 RNA fusion 或 mutation 發生在特定年齡層,例如:ABCC1 mutations/fusions 都發生在 16 歲以下患者 ( Fig 4g, 4h )、VEZT/VEZF mutations 及 CTD-2152M20.2-GOLPH3 fusions 則在 25 歲以下患者的腫瘤中 ( Fig 4g, 4h )、MEG8 fusions 大多數發生不超過 30 歲的女性,大多在 16 歲以下 ( Fig 4g, 4h ) 等等…,這些基因訊息的整合可以幫助罕見癌症 — 星形芽細胞瘤的了解,加以應用於診斷分類 ( Fig 8 )。
【參考資料】
1. Mertens F., Johansson B., Fioretos T., Mitelman F. The emerging complexity of gene fusions in cancer. Nat. Rev. Cancer. 2015;15:371–381. doi: 10.1038/nrc3947.
2. Mitelman, F., Johansson, B. & Mertens, F. The impact of translocations and gene fusions on cancer causation. Nat. Rev. Cancer 7, 233–245 (2007).
基因融合 ( gene fusion ) 是癌症中一類重要的基因病變,在腫瘤發生的初期即發揮重要作用,約佔人類罹癌發病的 20%,相對於其他突變類型的研究,卻沒有足夠豐富的資料,加上融合基因發生在各個癌症/病況之間的差異很大,外顯子分析可就基因編碼區域做掃描,快速找到多個 fusion 位點,對於未知新穎、待研究的罕見癌症,確可助於有效歸納、累積癌症 gene fusion 資料。
2022 年路易斯維爾大學布朗癌症中心 ( University of Louisville / James Graham Brown Cancer Center ) 在 Nature Communications 期刊上發表了星形芽細胞瘤 ( Astroblastomas, ABs ) 的基因研究,ABs 為一種罕見、起源不明的上皮性腦腫瘤,通常發生在年輕人和兒童,女性居多。目前知道 ABs 至少有兩種基因型,分別是 BRAF V600E 突變型與 MN1 基因重組型,其中 MN1 基因重組型的腫瘤被報告過存在 MN1-BEND2 融合基因。
布朗癌症中心收集了 24 例類 AB 腦瘤 ( AB-like tumors, 6例 BRAF V600E, 6例 MN1-重組, 12例不具有 BRAF V600E 或 MN1-重組 ),及 7 例的天幕上室管膜瘤 ( supratentorial ependymoma, STE ) 或松果體乳頭狀瘤 ( papillary tumor of the pineal region, PTPR ) 樣品,進行 Agilent SureSelect RNA exome。
AB-like tumor 的 RNA exome 分析
為了同時掌握腫瘤基因表現狀況並偵測任何可能的基因突變,透過 SureSelect 外顯子系統配合 RNA 分析後,31 個樣品資料經比對,快速找出了 1793 個重要突變及基因變化 ( Fig 1c、Fig 2 ),發現與腦腫瘤相關的特定基因過表現狀況 ( overexpression )、RNA fusion、Indel 突變等等的基因異常現象 ( Fig 2 )。
並且,研究發現女性患者的 AB-like 腫瘤中,與 X 染色體相關的融合基因出現率高達 5 倍多 ( Tab 2 ),幾乎在 MN1-BEND2 融合型及 BRAFV600E 突變型的癌症樣品中都有發現,而女性患者的 22 號染色體融合發生率更高。
AB-like tumor 基因變異與患者年齡的相關性
該團隊發現許多 RNA fusion 或 mutation 發生在特定年齡層,例如:ABCC1 mutations/fusions 都發生在 16 歲以下患者 ( Fig 4g, 4h )、VEZT/VEZF mutations 及 CTD-2152M20.2-GOLPH3 fusions 則在 25 歲以下患者的腫瘤中 ( Fig 4g, 4h )、MEG8 fusions 大多數發生不超過 30 歲的女性,大多在 16 歲以下 ( Fig 4g, 4h ) 等等…,這些基因訊息的整合可以幫助罕見癌症 — 星形芽細胞瘤的了解,加以應用於診斷分類 ( Fig 8 )。
雖然在早期癌細胞研究中就知道 RNA fusion 具有重要意義,但過去的技術限制了臨床 FFPE 樣品的搜尋範圍,使得以往 FFPE 樣品只能做 DNA 突變分析,無法進行 RNA fusion 偵測,因此無法有效的大規模尋找不同癌種、不同病程的 RNA fusion 現象。此篇文獻的結果可看到,FFPE RNA exome 除了可以計算基因表現外,也可以搜尋 RNA fusion 現象。當您在思考如何讓 Cancer WES 計畫具有更好的剖析深度時,FFPE RNA exome 將會是您的最佳選擇。
1. Mertens F., Johansson B., Fioretos T., Mitelman F. The emerging complexity of gene fusions in cancer. Nat. Rev. Cancer. 2015;15:371–381. doi: 10.1038/nrc3947.
2. Mitelman, F., Johansson, B. & Mertens, F. The impact of translocations and gene fusions on cancer causation. Nat. Rev. Cancer 7, 233–245 (2007).
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