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Yu Y, Dong L, Li D, et al. Targeted DNA Sequencing Detects Mutations Related to Susceptibility among Familial Non-medullary Thyroid Cancer[J]. Scientific report
发布日期:2016-02-19    分享:
文章解析
 
Targeted DNA Sequencing Detects Mutations Related to Susceptibility among Familial Non-medullary Thyroid Cancer
 
背景
 
甲状腺癌是最常见的内分泌器官恶性肿瘤,近年来其发病率迅速增加。起源于甲状腺滤泡上皮细胞的甲状腺非髓样癌 (NMTC)占全部甲状腺癌的95%以上。在这部分患者中约有5%-10%的NMTC患者有家族史,这部分甲状腺癌称为家族性甲状腺非髓样癌(FNMTC)。然而,家族性甲状腺非髓样癌(FNMTC)难以与散发性甲状腺非髓样癌(SNMTC)相区分,主要是因为通常形态学检查或免疫组化的方法都无法区分这两种肿瘤,除非病人的直系亲属也得了甲状腺非髓样癌(NMTC)。
虽然与散发性甲状腺非髓样癌(SNMTC)相比家族性甲状腺非髓样癌(FNMTC)的预后较差,但是只要在疾病的早期阶段进行规范化的治疗还是能相当有效地减少术后复发和转移。然而因为缺乏灵敏度高和特异性好的检测手段,对早期家族性甲状腺非髓样癌(FNMTC)进行筛查一直是非常困难的,这就导致了临床上对家族性甲状腺非髓样癌(FNMTC)治疗不足,往往会导致这些FNMTC患者复发风险增高。
之前也有学者针对一些家族性甲状腺非髓样癌(FNMTC)的主要突变进行过遗传连锁研究但都没有取得理想的结果,这也提示了家族性甲状腺非髓样癌(FNMTC)的遗传因素可能会非常复杂。另外有研究发现在胚系中发生的肿瘤抑制基因突变与非髓样甲状腺癌综合症相关,因此使用测序方法对家族性甲状腺非髓样癌(FNMTC)进行胚系突变筛查而不是传统的遗传连锁分析有可能更好的预测家族性甲状腺非髓样癌(FNMTC)。
天津肿瘤医院高明教授团队联合该院中路分子诊断中心于津浦教授,使用基于靶向捕获的NGS测序方法(测序服务由燃石医学提供),在国际上首次研究发现了家族性非髓样甲状腺癌新的遗传易感基因,研究结果发表在《自然》杂志子刊《科学报告》上。该研究突破了家族性非髓样甲状腺易感基因研究的瓶颈,揭示了家族性非髓样甲状腺癌(FNMTC)的分子遗传学特点,为家族性非髓样甲状腺癌遗传学的进一步研究提供了新思路。
研究方法
 
研究团队收集了47例家族性非髓样甲状腺癌(FNMTC)患者与16例散发性非髓样甲状腺癌(SNMTC)患者,采用基于靶向捕获的建库方案,设计了针对31个基因所有外显子区域以及RET基因1个内含子区域的杂交捕获探针。对甲状腺非髓样癌患者的外周血DNA进行了深度测序,并通过生物信息学方法来寻找与家族性非髓样甲状腺癌(FNMTC)相关的基因突变。
研究结果
 
通过对总共63个样本的NGS测序【其中47例家族性非髓样甲状腺癌(FNMTC),16例散发性非髓样甲状腺癌(FNMTC)】。总共发现了8462个单碱基变异(SNVs)以及1699个插入缺失突变。这些突变的分布在所有样本中都呈现出一致性,如图a所示。另外MAF展示显示出0.5和1两个明显的峰,这说明这些突变都是胚系突变,如图b所示。



在检测到的10161个突变中,经过生物信息学分析,发现有8994个突变是同义突变,或者这些突变位于非编码区,这部分突变会被首先过滤掉。剩下的1167个突变中有1102个已经被dbSNP数据库以及1000 Genome项目报道过,并且等位基因频率高于0.1%,这部分突变也在分析过程中被过滤掉。剩下的65个突变中有20个不能很好的map到参考序列上最终也被过滤掉。最后得到了45个突变,包括38个单碱基变异(SNVs)与7个插入缺失突变。通过MAF分析,发现这45个突变都是杂合的。



在获得了这45个基因突变之后,研究团队使用了8种预测蛋白功能的生信工具对这45个基因可能导致蛋白功能的变化进行了分析。得到了13个突变基因,分析这些突变基因在FNMTC和SNMTC中的分布,可以看出有12个突变基因出现在FNMTC中,有6个在SNMTC中。6个最常见的突变基因是APC,BRCA1,BRCA2,GNAS,MSH2和MSH6。



研究人员计算了带有突变的患者在FNMTC以及SNMTC中的比例,发现在FNMTC中带有突变的患者比例要高于SNMTC中带有突变的患者比例,在FNMTC组中是61.7%,而在SNMTC组中是37.5%。虽然这两组数据在统计学上并未达到显著差异,但这主要是由于样本量太少所导致。同时研究人员注意到在一个家庭的配对样本中都发现了相同的来自8个基因的10个突变,分别是APC L292F和A2778S, BRAF D22N, MSH6 G355S 和 A36V, MSH2 L719F, MEN1 G508D, BRCA1 SS955S, BRCA2 G2508S,以及一个GNAS上的插入突变。如果仅以计算这八个基因突变携带者在FNMTC以及SNMTC中的比例,也可以得到与之前类似的结果,既FNMTC患者组中带有突变基因的比例要高于SNMTC患者组。



通过比较基因突变与临床病理特征上的相关性,发现这些基因突变与临床病理特征没有明显的相关性。

总结
 
二代测序技术能够应用于家族性非髓样甲状腺癌(FNMTC)患者的癌症相关基因的胚系突变筛查。同时提供了一种新的方法,用于研究家族性非髓样甲状腺癌(FNMTC)的遗传原因以及辅助诊断家族性非髓样甲状腺癌(FNMTC)的遗传风险。