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领星携手复旦大学附属中山医院周宇红教授 揭示不同肉瘤亚型的分子特征

2020.10.20

近日,领星与复旦大学附属中山医院周宇红教授合作撰写学术论文“Integrated Genomic and Transcriptomic Analysis Revealed Mutation Patterns of De-differentiated Liposarcoma and Leiomyosarcoma”发表于杂志“BMC Cancer”IF:3.15,在此项研究中,领星完成了对12例DDLPS和20例LMS患者全外显子WES测序及转录组RNA-seq联合分析,揭示了两种不同肉瘤亚型之间的分子特征。

研究背景:

软组织肉瘤(soft tissue sarcoma,STS)是一种比较罕见的恶性肿瘤,目前已知其具有五十多种不同的亚型,这也极大地增加了临床上对晚期肉瘤患者的精确诊断和有效治疗的难度。平滑肌肉瘤(leiomyosarcoma,LMS)和去分化脂肪肉瘤(de-differentiated liposarcoma,DDLPS)是两种最为常见的肉瘤亚型,分别占总体的患者的5.97%和5.75%,同时也是最具侵袭性和高复发的恶性肿瘤。它们在组织学和临床的表现上有明显的不同,例如DDLPS倾向于局部复发,而LMS则多发生于远端复发,但针对这种不同临床表型的潜在分子机理目前尚不明确。本研究通过外显子WES测序以及结合转录组RNA-seq测序分析,对比DDLPS和LMS两种肉瘤亚型的分子特征及差异。

 

研究结果:

 

1,LMS和DDLPS高频突变基因及表达差异分析 通过对STS患者进行外显子WES测序(肿瘤组织vs外周血白细胞),显示高频突变基因有MUC16和PABPC3,分别占突变总数的66%和56%。对比OncoKB数据中1190个癌症相关基因,结果显示LMS和DDLPS患者中存在明显不同的突变基因,其中TP53突变发生在LMS患者中(55%),而DDLPS患者则无此突变,同时,FLG突变在两种肉瘤亚型中也有明显差异(LMS 45% vs DDLPS 8.3%)。相似的是,DDLPS患者HERC2及C12orf55等基因突变率则高于LMS患者(图1A)。

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对比LMS患者和DDLPS患者RNA-seq基因表达谱数据,本文共鉴定出2396个差异表达基因,聚类分析结果显示两种肉瘤亚型分别在不同基因簇(图1B)。

 

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2,WES及RNA-seq检测上调基因的相关性分析 WES和RNA-seq联合分析发现,MDM2及CDK4在CNA和转录组水平表达具有一定的相关性,其中MDM2基因作为编码泛素化相关的蛋白,是一种参与调控细胞分裂周期的原癌基因,CDK4同样是细胞周期关键的调控因子(图2A)。除此之外,本研究在LMS中共鉴定7个在CNA和RNA水平具有一致性的基因(图2B),DDLPS中则鉴定出一致性基因188个(图2C)。

 

 

3,LMS及DDLPS融合基因表达差异 RNA-seq数据分析显示,3例DDLPS患者(3/8)含有4个融合基因表达转录本,8例LMS患者(8/8)含有36个融合基因的表达转录本。同时研究发现,染色体重排的基因融合在DDLPS患者中明显高于LMS患者,其中12号染色体基因融合,主要表现为内外染色体重排仅发生在DDLPS患者中(图3A-C)。通过对预测的融合表达基因RT-PCR和Sanger测序结果显示,其中1个发生在LMS患者中,而7个发生在DDLPS患者中(图3D)。

 

4,肿瘤微环境间质细胞与免疫细胞浸润分析 肿瘤免疫微环境是免疫治疗效果的一个重要因素,前期研究发现不同的肉瘤亚型对免疫治疗具有不同的应答反应。本研究也对LMS和DDLPS患者免疫细胞浸润情况做了对比分析,共检测了8类免疫细胞和2类间质细胞,结果显示DDLPS的患者含有高比例的非免疫细胞类群,这与CD34+内皮细胞密度具有一定的相关性,是驱动肉瘤组织促进新血管形成的重要途径(图4A-B)。

研究结论:

LMS和DDPLS是肉瘤中两种常见的亚型,本研究首先对LMS和DDLPS患者进行WES和RNA-seq测序,通过对突变模式,总体基因组稳定性以及免疫微环境角度分析,揭示两种类型肉瘤中基因表达模式的改变是一致的,同时发现染色体通过重排进而导致肿瘤相关基因的扩增和融合现象,主要在DDLPS患者中的Chr12中表现最为明显。而基因融合产生的新抗原可能为STS的个性化免疫治疗开辟新途径。