食管鳞癌基因组变异的分析

发布时间：2020-06-27 09:01

【摘要】：食管癌是最常见的恶性肿瘤之一,其发病率和死亡率分别占全球肿瘤的第八位和第六位。根据病理类型,食管癌可分为两种主要类型:食管腺癌(esophageal adenocarcinoma,EAC)和食管鳞状细胞癌(esophagealsquamous cell carcinoma,ESCC),其中食管鳞癌约占90%,并且中国是食管鳞癌的高发地区,约70%的食管鳞癌发生在中国。虽然食管鳞癌的诊断和治疗水平在过去几十年有了很大的提高,然而其五年生存率仍然只有15%-25%。因此深入了解食管鳞癌的发生发展机.制,发现有效的食管鳞癌的诊断标志和治疗靶点,对于制定有效的治疗方案、提高食管鳞癌病人预后具有重要的意义。近几年,随着测序技术的发展,对于食管鳞癌组学的研究陆续展开。包括本课题组在内的多个课题组进行了食管鳞癌基因组测序研究,发现了 TP53、RB1、NOTCH1、细胞周期相关基因、PI3K-AKT通路、WNT通路以及RAS通路等在内的重要基因变异,使我们对食管鳞癌的基因组变异有了一定了解。然而,肿瘤基因组变异非常复杂,除了上述发现的基因变异外,食管鳞癌基因组变异的特征还有待于进行进一步的挖掘。本研究以本课题组以及山西医科大学崔永萍老师课题组进行食管鳞癌基因组测序所得到的数据为主体,通过生物信息学手段对食管鳞癌基因组变异特征从三个方面进行了进一步的分析,并且对相关基因的功能进行了初步的实验验证:一、肿瘤基因组变异与其临床特征息息相关,我们结合ESCC临床特征来分析ESCC中发生显著变异的基因发现与ESCC病人生存和淋巴结转移相关的基因突变。其中在肿瘤中目前没有报道的TBX20可能在ESCC中具有重要作用。另外,动力蛋白dynein的重链编码基因都发生基因突变和基因拷贝数变异,并且这些基因的变异与生存相关,提示dynein可能在ESCC的进展中发挥作用。我们还发现了与ESCC病人生存和淋巴结转移相关的基因扩增,其中基因C11ORF24是个还没有过详细功能报道的基因,我们进一步研究发现C11ORF24在ESCC中高表达,敲降C11ORF24能抑制ESCC细胞的增殖、克隆形成和侵袭、迁移能力。我们第一次报道C11ORF24在肿瘤中的功能,提示其是一个新的癌基因。二、Bromodomain-containing蛋白是一类重要的参与表观遗传调控的蛋白,在多种肿瘤中发挥重要作用,而且是重要的小分子抑制剂的作用靶点,然而它们在ESCC中的作用鲜有报道。我们通过分析发现Bromodomain-containing蛋白编码基因在ESCC中发生基因突变和拷贝数变异,其中IV家族的BRD9和ATAD2发生显著基因扩增,并且通过比较其他肿瘤中的基因变异情况发现这是鳞状细胞癌的一个共同特征。Chang等人之前也发现BRD9在ESCC存在扩增,但是对其功能没有做很详细的研究,ATAD2在ESCC中的功能则还没有任何报道。使用BRD9抑制剂I-BRD9,能够抑制ESCC细胞的增殖、克隆形成,并引起G1/S阻滞,促使细胞凋亡。另外,I-BRD9处理可以使细胞周期运转重要的基因CDK2和CDK4表达下调。我们第一次报道I-BRD9在ESCC抑制中的作用。敲降ATAD2影响ESCC细胞的增殖、克隆形成和侵袭、转移能力。我们第一次报道ATAD2在ESCC中的功能。三、DNA损伤修复相关通路基因的变异在肿瘤的发生发展起着重要作用,同时在肿瘤的治疗抵抗性中起着重要作用。我们通过分析肿瘤中常见的六个DNA损伤修复通路发现在ESCC中,参与单链DNA损伤修复的碱基切除修复通路(BER)和错配修复(MMR),以及参与双链DNA损伤修复的同源重组(HR)和邻近末端链接(NHEJ)这4个通路的基因变异会影响ESCC病人的生存或淋巴结转移情况。进一步分析基因的变异和基因的表达,我们发现DSBs修复通路的基因在ESCC中普遍存在高表达,其中RAD51B、RAD54B、MRE11A、NBN、PRKDC在ESCC中发生显著的扩增和异常高表达,并与ESCC病人的预后和淋巴结转移相关,提示其在ESCC的发生发展中可能发挥重要作用。上述分析初步揭示了 ESCC存在放疗抗性的分子基础。另外,我们发现HR通路的抑制剂Mirin和NHEJ通路的抑制剂NU7441能够抑制ESCC细胞增殖并增强IR处理引起的DNA双链损伤和促进细胞凋亡。
【学位授予单位】：北京协和医学院
【学位级别】：博士
【学位授予年份】：2018
【分类号】：R735.1
【图文】：

图１－１突变率２％以上基因ＧＯ富集分析逡逑Ｆｉｇ．邋１邋－１邋ＧＯ邋ｅｎｒｉｃｈｍｅｎｔ邋ａｎａｌｙｓｉｓ邋ｏｆ邋ｇｅｎｅｓ邋ｗｉｔｈ邋ｍｕｔａｔｉｏｎ邋ｒａｔｉｏ邋ｍｏｒｅ邋ｔｈａｎ邋２％逡逑我们进行了邋５０９个基因突变单因素Ｃｏｘ回归生存分析（图１－２，表１－４）。共逡逑发现４６个生存相关的基因，其中４４个危险突变基因，即这些基因发生突变可能逡逑与ＥＳＣＣ病人预后变差有关，另外还有２个可能起到保护作用的突变基因：逡逑Ｐ／／ＧＣ４邋（２２／１９２）和／Ｍ７７邋（２ＣＶ１９２）。４４个基因大部分都是突变不很显著的基逡逑因，其中包含本课题组之前报道的癌基因（１２／１９２）邋（Ｓｏｎｇ邋ｅｔａｌ．，邋２０１４）。逡逑５０逡逑

逡逑我们又分析了可能与ＥＳＣＣ病人发生淋巴结转移相关的基因（图１－３，表１－逡逑６），发现了邋２７个在淋巴结转移组和非淋巴结转移组存在差异的突变基因。２４个逡逑基因在淋巴结转移组的突变多于非淋巴结转移组，其中２２个基因只在淋巴结转移逡逑组发生突变，基因Ｍｆ／Ｃ７７邋（１０／１９２）和尸ＣＺＯ邋（２４／１９２）在淋巴结转移组中突变多逡逑于非淋巴结转移组，提示这些基因突变可能在ＥＳＣＣ晚期转移进一步恶化中发挥逡逑重要作用。ｉｖｏｒｃ扣（３０／１９２）的突变在淋巴结转移组多，（６／１９２）和逡逑（７／１９２）则只在非淋巴结转组中发生突变，推测这３个基因的突变可能能逡逑够促使ＥＳＣＣ病人发生淋巴结转移。我们发现淋巴结转移相关的突变基因与临床逡逑Ｓｔａｇｅ相关的突变基因大部分重合，这与临床Ｓｔａｇｅ晚期发生淋巴结转移，而早期逡逑一般不发生淋巴结转移有关。逡逑ＥＳＣＣ的危险因素：吸烟和饮酒对基因突变有哪些影响呢？通过分析吸烟与基逡逑因突变的相关性我们发现１２个基因的突变与吸烟情况具有相关性（表１－７）

本文编号：2731620