当前滚动:Nature Commun｜肉瘤基因组分析揭示肉瘤基因组图谱与潜在治疗

撰文 | 徐佳琳

肉瘤是一种骨或软组织的恶性肿瘤，发病于不同解剖位置和结缔组织类型，临床表现不一。它们只占所有成人恶性肿瘤的1%，却占据了所有非血液系统儿童恶性肿瘤的20%。肉瘤临床诊断和治疗的难点之一，在于其基因组和生物学的复杂性——在WHO的分类中，根据组织来源、分子遗传学变化、形态和生理特点，可将肉瘤分为100多种亚型。

依据临床肿瘤基因组分析，肉瘤可分为两大类：一类具有简单的核型，存在基因易位或激活突变，另一类的核型非常复杂，伴随大量基因重排和大段的染色体获得或缺失，通常包含一些与细胞周期相关的基因，如TP53、MDM2、RB1和CDK4。现有基因组分析数据集来源于TCGA (The Cancer Genome Atlas network)，包含的肉瘤样本量有限，罕见肉瘤亚型的样本量甚至只有五例。如果有更多样本和数据，那么就有机会通过针对肉瘤的多组学研究，帮助人们更好地了解肉瘤的发病机制，发现潜在治疗靶点。

【资料图】

2022年6月15日，由纽约Memorial Sloan Kettering癌症中心的Benjamin Nacev领衔、来自多个机构的科学家们在Nature Communications上发表了一篇名为Clinical sequencing of soft tissue and bone sarcomas delineates diverse genomic landscapes and potential therapeutic targets的论文，通过对2138份骨和软组织肉瘤样本（囊括45种亚型）进行基因测序，研究人员发现了一些亚型中特异的体细胞突变及拷贝数改变，按基因型将肿瘤归类，并比较了不同亚型中的肿瘤突变负荷（TMB）和微卫星不稳定性。这些发现对了解肉瘤亚型的生理病理学机制、不同亚型的靶向治疗以及肉瘤临床研究中的生物学标志物都有指导意义。

研究使用的2138份肉瘤样本来自MSK-IMPACT项目。参与该项目的骨和软组织肉瘤患者在签署知情同意后，会提供肿瘤与对照的正常组织（通常为血液样本中的白细胞）以供测序。MSK-IMPACT项目旨在确定肿瘤中可操作的致癌突变的频率，以及确定分子分型对患者治疗的影响。在本研究中，出于研究目的考虑（了解肉瘤的生物学特征），如果患者在不同时间段提供了多份生物样本，就以最早采集的高纯度样本为测序分析的基础。

研究涉及的肉瘤种类和不同亚型间的患者特征

本研究囊括了来自2318份样本的45种肉瘤病理亚型，其中22种都有超过20份肿瘤样本作为分析的基础与核心。肉瘤中最常见的几种分别是胃肠道间质瘤（GIST），占总数的18.5%；子宫平滑肌肉瘤（ULMS，5.3%），和未分化多形性肉瘤（UPS，4.6%）。如上图A和C所示，尽管罹患的都是肉瘤，不同亚型间的确诊后生存时间、原发肿瘤比例、病灶位置、样品纯度、患者年龄、性别、肿瘤都有巨大差别。

在较为常见的亚型中，粘液纤维肉瘤（MFS）的中位年龄最大（68岁），而胚胎性横纹肌肉瘤（ERMS）最小（8岁）。性别分布方面，血管周围上皮样细胞肿瘤（PECOMA）在女性中常见（女性占了23/30, 76.6%），反之，促纤维增生性小圆细胞瘤（DSRCT）在男性中常见（女性占比48/53, 90.5%），DDLS也是这样（男性占比115/164, 68.8%）。在最为常见的亚型中，测序三年后的生存率差异尤为明显。粘液样/圆形细胞脂肪肉瘤（MRLS）和GIST患者的三年生存率最高（都>75%），而血管肉瘤（ANGS）和肺泡横纹肌肉瘤（ARMS）患者最低（分别为34%和19%）。

肉瘤基因组图谱提供了哪些信息？

丰富的肉瘤样本种类和数量为遗传分析提供了便利：研究者据此获得了各个肉瘤亚型的基因图谱（包含突变、基因融合、拷贝数改变）和功能性通路水平。研究者报道了肉瘤中PI3K通路、TERT启动子扩增、DDR通路、表观遗传学等常见的肿瘤标志物情况。

例如，分别有19%和9%的ANGS肉瘤样本（N=101）存在KDR基因（编码VEGFR2蛋白）和FLT4基因（编码VEGFR3蛋白）变异。相比于其他类型的肉瘤（下图中用灰色竖线显示），ANGS（橙色竖线）的FLT4变异全部集中在蛋白的羧基端（C端），提示了这一段蛋白功能域可能与ANGS的致病机制相关。

ANGS与其它亚型相比，FLT4 突变类型、频率和位置区别

又如，既往研究表明，肿瘤中的全基因组加倍（WGD）与肿瘤细胞周期调节和扩增速率相关，进而会影响患者生存。本研究发现，罹患UPS的患者肿瘤转移病灶样本中如果存在WGD，他们的整体生存率显著小于没有WGD的患者；原发病灶样本中有无WGD与生存率无关。因此，将来研究UPS时，也许可以将患者转移病灶样本中的WGD作为一种预后指标。

基于原发性和转移性样本中的 WGD 状态

肉瘤领域有哪些潜在治疗靶点？

近年来，免疫检查点抑制剂在肿瘤领域大放异彩，但两项相关药物在肉瘤领域的临床试验都未能获得理想效果，患者的总缓解率（ORR）偏低。本项研究为这一现象提供了理论注解：总体而言，肉瘤患者的肿瘤突变负荷（TMB）偏低，微卫星不稳定指数也低；不同肉瘤亚型中的TMB水平有差异。

基因图谱研究揭示了各种肉瘤亚型的突变，可以帮助医生选择合适的靶向治疗药物。例如，大量GIST样本中存在KIT和PDGFRA突变，66%的EPIS样本中存在SMARCB1缺失——可以用FDA批准的药物靶向治疗这些疾病。在超过90%的WDLS和DDLS样本中存在CDK4扩增，后者属于临床指南认可的生物标志物，可依据指南选择相应的标准治疗。

图为22种常见肉瘤亚型中，可操作突变的频率、数目和类型

综上，这项研究对45种肉瘤的2138份样本进行了基因组分析，包含了常见的22种肉瘤，以及既往缺乏数据的罕见肉瘤类型。通过大数据分析，本项研究一方面从分子层面为基础研究提供了思路，可以帮助后来者找出不同类型肉瘤中突出的基因改变，进而了解肉瘤的生理病理学机制，更好得了解预后；另一方面，它也找到了不同亚型中的常见可靶向基因变异，为临床治疗提供了药物选择依据和理论基础，对于潜在的临床试验设计也有指导意义。

这一研究表明，临床肿瘤基因组测序可同时服务于科研与患者管理；对于其他类型肿瘤的测序研究具有借鉴价值。

撰文

制作

排版 | Sheila 校对 | uu