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肿瘤学杂志/2019年/文章

研究文章|开放获取

体积 2019年 |文章的ID 4878547 | https://doi.org/10.1155/2019/4878547

惠普Ellis c·e·杰•麦克伦尼d . Schrimpf f . Sahm a . Stupnikov m . Wadsley c . Wragg p .白色,k . m .撬d . g . McArt k·m·库里, ”最初临床可行的见解和匹配恶性胶质瘤复发通知新的治疗方法”,肿瘤学杂志, 卷。2019年, 文章的ID4878547, 14 页面, 2019年。 https://doi.org/10.1155/2019/4878547

最初临床可行的见解和匹配恶性胶质瘤复发通知新的治疗方法

惠普埃利斯,1 杰•麦克伦尼c . e .,2 d . Schrimpf,3 f . Sahm,3 答:Stupnikov,2,4 m . Wadsley,5 c . Wragg,5 p .白,6 k . m .撬,2 d . g . McArt,2 和 k·m·库里1

1脑部肿瘤研究中心,英国布里斯托大学、布里斯托尔

2癌症研究中心和细胞生物学,英国贝尔法斯特女王大学

3神经病理学、病理研究所Ruprecht-Karls-University海德堡,德国海德堡

4肿瘤学部门,医学院的约翰•霍普金斯大学巴尔的摩,马里兰州21287,美国

5布里斯托尔遗传学实验室,北布里斯托尔NHS信托,英国布里斯托尔

6应用统计组,西英格兰大学,英国布里斯托尔

学术编辑器:哈坎Buyukhatipoglu
收到了 05年6月2019年
修改后的 2019年10月07
接受 2019年10月25日
发表 2019年12月31日

文摘

胶质母细胞瘤是最常见的原发性成人脑部肿瘤,尽管最佳治疗,中位生存是12 - 15个月。与复发性恶性胶质瘤患者进行调查,试图找到可行的突变。肿瘤是异形使用验证基于dna的基因面板。拷贝数变异(CNVs)和单核苷酸变异(SNVs)检查,和潜在的致病性变异和临床可行的突变被确定。结果显示,恶性胶质瘤IDH野生型(IDHWT;n= 38)和IDH突变体(IDH无足轻重的人;n= 3)。SNVs在TSC2,MSH6,TP53,CREBBP,IDH1意义不明的变体(VUS开头)预测致病的两个亚型。IDHWT肿瘤有SNVs影响RTK / Ras /π(3)K, p53, WNT,嘘,切口,Rb蛋白通路。许多肿瘤BRCA1/2(18%),包括在haemangioblastoma证实体细胞突变。IDHWT复发性肿瘤有更少的途径影响(RTK / Ras /π(3)K, p53, WNT,和蛋白)和CNV收益(BRCA2,玲娜,表皮生长因子受体)和损失(叔和SMARCA4)。IDH无足轻重的人肿瘤有SNVs影响RTK / Ras /π(3)K、p53和WNT通路。VUS开头的KLK1可能是致病的IDH无足轻重的人。复发性肿瘤也有更少的路径(p53、WNT和g蛋白)受到基因改变的影响。公共数据集(TCGA和环球数码创意)证实发现在这两种亚型的临床意义。总在这一群人,最常发现在潜在可行的变化表皮生长因子受体,PTEN,BRCA1/2,自动取款机。本研究强调需要详细的分子分析来识别个人GBM患者可能有资格得到新颖的治疗方法。这些信息对临床试验病人招聘也是至关重要的。

1。介绍

神经胶质瘤是最大的内在大脑肿瘤发病率随着年龄的调整从4.67到5.73每100000人,导致失去了与其他癌症的(1,2]。胶质母细胞瘤(GBM)是最恶性神经胶质瘤和分子分类IDH野生型和IDH突变体“绿带运动”(3- - - - - -10]。gliomagenesis期间,一系列的基因改变可能导致细胞生长信号和细胞周期通路的失调(6,11- - - - - -15]。特别是,突变rtk(受体酪氨酸激酶)和/或损失PTEN(磷酸酶和tensin同族体)改变PI3K(phospinositide 3-kinase) /一种蛋白激酶细胞生长途径(11]。进一步的突变CDKN2A或到(细胞周期蛋白依赖性激酶)导致不受控制的细胞周期的进展,突变TP53(16]。subventricular区的神经干细胞可能含有周期性司机体细胞突变与肿瘤体积(例如,共享P53,PTEN,表皮生长因子受体,叔)[17]。端粒酶(活化或reexpression)可能发生IDH野生型和突变体本驱动通过端粒酶逆转录酶(叔)启动子突变或其他机制(8,18]。目前的标准治疗恶性胶质瘤手术切除仍然是最大的安全与并发放疗和temozolomide (TMZ)化疗(粗汞华协议)19,20.]。个性化治疗仍承诺虽然试验失败的日期(21- - - - - -23]。例如,提供PI3K和rtk(表皮生长因子受体,见过,PDGFR,FGFR,BRAF)基因已经被有针对性的各种小分子抗体和抑制剂(24- - - - - -29日]。迄今为止,进入临床试验GBM没有基于个体的详细分子分析病人的肿瘤使用高通量测序(高温超导)。HTS-based分子诊断可以帮助检测的基因改变,个人化药物所需的信息(30.,31日]。,初始和检验使用高温超导和验证与复发性恶性胶质瘤dna诊断面板。潜在的致病性变异和临床可行的突变被发现在不同的GBM亚型。研究结果验证了使用TCGA-GBM和环球数码创意数据集。

2。材料和方法

2.1。临床标本

伦理批准是由大脑肿瘤银行西南和英国(Ref: 14/010)。所有患者治疗使用粗汞华协议(19]。总共有72 formalin-fixed石蜡包埋(FFPE) 54例样本识别(2009 - 2014)。只有FFPE幻灯片选择肿瘤细胞可用于macrodissection > 30%。样本缺乏细胞结构或过分坏死被排除在外。质量控制后,67个样本为46复发患者和19个匹配样本可以被确定。其中,共有49个成功样本测序对41例(21岁男性;20雌性;平均年龄55岁,范围16 - 78年;见表1和S1)。匹配的初始和复发性组织样本进行分析8例(2男性;6雌性)。最初的肿瘤复发的肿瘤都发生在本地。匿名病人病例GBM群组编号1 - 11,16-41 43-46,“一个”和“b”分别表示初始和复发性肿瘤样本(表S1)。
特征 IDH野生型 IDH突变体
的患者数量 38 3
年龄
的意思是 54 42
中位数(范围) 52 (16 - 78) 50 (19-58)
性别
男性 19 (50%) 2 (66%)
女 20 (50%) 1 (33%)
生存范围(个月) 2-48 5 - 12
肿瘤的位置
颞叶 8 (21%) 2 (66%)
额叶 15 (39%)
顶叶 4 (11%)
枕 4 (11%)
一个以上的叶 5 (13%) 1 (33%)
多病灶的 1 (3%)
没有数据 1 (3%)
肿瘤复发
最初的 38 3
复发性 7 1
表1
总结临床资料的患者基因在这项研究(n= 41)。患者IDH -野生型和IDH突变成胶质细胞瘤肿瘤从傲慢临床数据库被确定在2009年和2014年之间。
2.2。神经肿瘤学学会举办高温超导基因面板

发布的高温超导dna面板,使用有针对性的浓缩检查其实,选择intronic和130个神经肿瘤学学会举办临床相关基因的启动子区域是利用(见表S2)[30.]。诊断面板已经优化了使用与用来或FFPE组织。验证高温超导的研究小组分析∼200个单核苷酸变异(SNVs)、基因融合,拷贝数变异(CNVs)显示,98%的一致性与单一标记测试(30.]。使用高温超导面板中,基因的改变在肿瘤的特点,叔启动子和IDH1/2状态确认。

2.3。DNA提取、高温超导库制备、测序和分析

幻灯片deparaffinised和患者使用二甲苯和乙醇和晾干。组织部分然后microdissected放入180 uL ATL缓冲区。从组织中提取DNA部分(10×10μ米)根据制造商的指示使用QIAamp DNA FFPE组织工具包(试剂盒,曼彻斯特,英国)。评估后DNA的质量和数量,图书馆是准备使用200 ng的基因组DNA光密度260/280比率在1.8和2.0之间。图书馆使用SureSelect构造XT目标Illumina公司Paired-End浓缩系统多路复用测序图书馆协议(安捷伦)。PCR大师混合使用SureSelect准备XT图书馆准备工具包ILM遵循制造商的指导方针。依照Illumina公司指导、图书馆4海里的浓度稀释到20点,变性,测序NextSeq 500 (Illumina公司)。高温超导的数据进行分析后,管道被Sahm et al。30.]。总之,生读去复用,转换为fastq必要时手动、质量检查和修剪。Paired-end读取对齐到人类基因组(版本GRch37;hg19)和重复的序列被移除。

2.4。CNV GBM群分析

使用覆盖率分析基因拷贝数异变了。的比例在不相干的读取,每目标区域覆盖,意味着每个样本估计使用报道R包TEQC(32]。深度阅读的措施提供了一个估计,重建股的数量感兴趣的地区,这是利用CNV估计的基因。数据正常化和CNV比较参考控制使用R包seqCNA(33]。这个方法曾被验证一致性为100% 47 GBM例使用450 k数据(30.]。潜在的CNV损益是表示通过偏离比例50%,深度阅读被认为是一个正常的基因拷贝数。

2.5。SNV GBM群分析

变体调用修改管道,所述Sahm et al。(30.]。总之,变异使用SAMtools mpileup(34]。变体调用被(a)然后过滤阅读深度≥40岁,(b)基因型质量≥99 (c)最小等位基因频率设置为10,和(d)至少10%阅读从每个链使用报道R包VariantAnnotation(35]。叔启动子的位置调用没有过滤由于其检出率低因为困难的放大GC-rich地区(30.]。过滤产生的变体被注释的最新信息,包括dbSNP使用在线工具和宇宙的标识符wANNOVAR(36]。与正常组织是无法比较的遗传突变的识别。因此,试图辨别致病从良性变异,变异的频率在普通人群中被用作一个关键标准的临床解释试图排除遗传突变。SNVs被过滤那些频率≥0.01的1000基因组数据库和基因组中≥0.05聚合数据库(gnomAD),以前被称为外显子组聚合财团数据库。从15496年gnomAD仓库全基因组序列无关的个人(37]。“绿带运动”的病人的种族群体是未知,SNV频率相比,两个数据库的总体频率(而非区域)。过滤SNVs影响基因分为生物学途径使用GeneCards(38]。SNVs发生在潜在临床可行的基因:表皮生长因子受体,PTEN,CDKN2A,RB1,TP53,自动取款机,ATR,MSH6,PDGFRA,PIK3CA,PIK3R1,SMO,PTCH1,乳腺癌易感基因1,BRCA2,和BRAF,在初始和量化与复发性肿瘤。进一步筛选应用于SNV结果来确定意义不明的变体(VUS开头)可能致病和支撑gliomagenesis。VUS开头被认为是可能致病,是那些没有频率记录在1000基因组数据库,并将是破坏性的LJB筛选和FATHMM-MKL软件(39]。确认的所有基因组位置挂牌SNVs GRch37这项研究是人类基因组的版本。

2.6。VUS开头和CNV分析TCGA-GBM和环球数码创意的数据集

VUS开头可能确定为致病突变GBM群体进一步调查的证据使用环球数码创意数据集TCGA-GBM和临床意义。与突变基因频率的情况下,研究了在环球数码创意数据门户。丰富的突变和拷贝数改变TCGA-GBM数据集内的视觉效果是一个oncoprint情节生成的使用GlioVis脑瘤的数据集,数据可视化工具(40]。

2.7。生存分析IDH野生型恶性胶质瘤

Cox比例风险回归分析来确定实施SNVs总数之间的关系(平均分裂)和总生存期。管理甲基化和unmethylated本研究分别进行调查。生存分析和策划的结果使用kaplan - meier图表R软件(41]。41岁的病人,在33个单变量进行生存分析IDH野生型患者。省略了包括三个病人IDH无足轻重的人病人和另外五个病人缺乏生存的信息。

3所示。结果

3.1。胶质母细胞瘤肿瘤基因组分析和概述IDH状态

总共49 41名患者的样本包括8匹配样本基因异形(表1和S1)。结果不能获得5初始和13复发11名患者的样本,给测序∼22%的失败率。SNVs没有识别出5样品(9%)。复发性肿瘤样本坏死细胞性较低,这可能影响DNA的质量和测序成功。多数肿瘤是IDH野生型(38/41;与异常3例(93%)8,35,39)IDH突变体(表S1)。35岁和39例8日C T突变位于IDH1诊断热点R132 (Chr2: 209113112;GRCh37)。只有一个(6)有其他情况IDH1突变位于Chr2: 209108284 (GRCh37)。这种突变是4828年英国石油公司上游的诊断热点(R132);因此,被认为是6IDH野生型。一次有一个IDH2突变(Chr15: 90627553);然而,这并不符合已知的体细胞突变位于15 q26.1密码子R140 (Chr15: 90631934)和R172 (Chr15: 90631837)。叔突变被观察到IDH野生型初始(Chr5: 1254594;Chr5: 1294166)和复发性肿瘤(Chr5: 1254594);然而,没有一个恰逢已知的体细胞突变在启动子区域C228 (Chr5: 1295228)和C250位点(Chr5: 1295250;hg19)。

3.2。SNVs发现在初始和复发IDHWT恶性胶质瘤

总共有134产生的和三个stop-gain SNVs发现从最初的(n= 125;表S4)和复发性IDHWT肿瘤(n= 12;表S5)。包括IDH1/2突变,影响SNVs 52个基因在生物学途径9个不同阶段期间gliomagenesis(数字1和2;表2和3)。大多数最初的肿瘤SNVs RTK / Ras基因在π(3)K路径(79%;30/38)其次是p53 DNA损伤修复途径(61%;23/38)。两个stop-gain SNVs p53基因被确定MSH2(Chr2: 47705428;rs63751155)和TP53 (Chr17: 7579315;COSM326717;COSM3388232;COSM326718;COSM3388233;在最初的肿瘤COSM326716);变体都预测致病的FATHMM-MKL(表S4)。最初的一大部分IDHWT肿瘤有SNVs p53通路中的基因BRCA1 (18%;7/38),BRCA2 (18%;7/38;表4)。六个BRCA1变种被发现包括一个证实体细胞突变腺癌(COSM6612515;Chr17: 41244952) [42]。六个BRCA2变种被发现包括确认体细胞突变haemangioblastoma (COSM3753648, Chr13: 32914236;COSM5019704, Chr13: 32953549) [43]。超过一半的初始IDHWT肿瘤有SNV WNT信号通路基因(58%;22/38)。多个变量(nWNT基因)被检测到KMT2D / MLL2(7),CREBBP(4),DICER1(3),APC(3),叔(2),KLF4(2)。IDHWT肿瘤还显示在嘘变异(16%;6/38)和切口(8%;3/38)通路。一小部分初始肿瘤SNVs蛋白基因,玲娜(5%;2/38),IDH1/2(5%;2/38),Rb-specific细胞循环调节基因CDK6和RB1(5%;2/38)。的RB1变异是stop-gain SNV (Chr13: 48953735),但它没有致病性。在IDHWT肿瘤,执行40 SNVs 21基因的vu预测功能损害(表3和S3)。执行潜在致病的vu影响IDH1和p53基因(自动取款机,乳腺癌易感基因1,CHEK2,MSH6,PPM1D,TP53RTK / Ras / PI), (3) K (BRAF,DAXX,表皮生长因子受体,FGFR2,JAK2,MYB,PIK3CA,PIK3R1,TSC2,PTEN),嘘(PTCH1和SMO),和WNT通路(CREBBP)。三分之二的初始IDHWT肿瘤(63%;24/38)怀有潜在的可操作的变化最频繁PTEN(29%;11/38),紧随其后的是乳腺癌易感基因1(18%;7/38),BRCA2(18%;7/38),TP53(18%;7/38),表皮生长因子受体(16%;6/38),自动取款机(16%;6/38),ATR(8%;3/38;见表4)。复发性IDHWT肿瘤在基因SNVs RTK / Ras /π(3)K (43%;WNT信号(57%;3/7),4/7),和p53通路基因(29%)乳腺癌易感基因1(14%;1/7),BRCA2(14%;1/7),玲娜(14%;1/7)。IDHWT复发性肿瘤没有突变,嘘,Rb,或者IDH基因(图2和表S5)。在匹配的初始肿瘤,16基因变异,其中四个还在复发性肿瘤突变。一个额外的三个SNVs记录只在复发性肿瘤CSF1R,自动取款机,和乳腺癌易感基因1。执行可能致病的vu被确定PTEN在复发性IDHWT肿瘤。几乎一半的复发IDHWT肿瘤(43%;3/7)包庇至少有一个潜在的可操作的变异基因表皮生长因子受体(14%;1/7),PTEN(14%;1/7),乳腺癌易感基因1(14%;1/7),BRCA2(14%;1/7),自动取款机(14%;1/7;图2和表4)。


图1
总结与SNVs确定的基因IDH WT(n= 38)和IDH 无足轻重的人扩散的肿瘤(n= 3;8例,35,39)。按层次结构排列的基因通路内的RTK / Ras /π(3)K(红色),IDH(黄色),切口,嘘,WNT信号(绿色)的变化,p53(蓝色),Rb(紫色),g(深蓝色)通路。数字顶部轴表示病人标识符。

图2
总结的基因与SNVs初始匹配和复发IDH WT(n= 7)和IDH 无足轻重的人扩散的肿瘤(n= 1;第8页)。按层次结构排列的基因通路内的RTK / Ras /π(3)K(红色),IDH(黄色),切口,嘘,WNT信号(绿色)的变化,p53(蓝色),Rb(紫色),g(深蓝色)通路。数字顶部轴表示病人标识符;“a”和“b”表明初始和复发性肿瘤,分别。
通路 IDH野生型 IDH突变体
最初的 复发性 最初的 复发性
% N % N % N % N
RTK / Ras /π(3)K 79年 30/38 43 3/7 66年 2/3 0 0/1
p53 DNA损伤修复 61年 23/38 29日 2/7 One hundred. 3/3 One hundred. 1/1
WNT信号 58 22/38 57 4/7 33 1/3 One hundred. 1/1
嘘 16 6/38 0 0/7 0 0/3 0 0/1
切口 8 3/38 0 0/7 0 0/3 0 0/1
Rb 5 2/38 0 0/7 0 0/3 0 0/1
蛋白 5 2/38 14 1/7 0 0/3 One hundred. 1/1
表2
汇总的数量和比例IDH野生型和IDH在基因突变胶质母细胞瘤患者SNVs RTK / Ras /π(3)K, p53 DNA损伤修复,WNT信号,嘘,切口,Rb蛋白通路。
Gliomagenesis阶段 通路 常见的肿瘤基因改变(Barthel等。) IDH野生型 IDH突变体
Barthel et al。 GB-initial GB-recurrent 执行GB-potentially致病性的vu Barthel et al。 GB-initial GB-recurrent 执行GB-potentially致病性的vu 诊断面板(Y / N)
我:最初的增长 IDH - - - - - - IDH1 - - - - - - Y IDH1 IDH1 - - - - - - Y Y
IDH - - - - - - IDH2 - - - - - - IDH2 - - - - - - - - - - - - Y
Rb CDK6 CDK6 - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - Y
RTK / Ras /π(3)K 表皮生长因子受体 表皮生长因子受体 表皮生长因子受体 Y - - - - - - - - - - - - - - - - - - Y
RTK / Ras /π(3)K 见过 见过 - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - Y
RTK / Ras /π(3)K PDGFRA PDGFRA - - - - - - PDGFRA - - - - - - - - - - - - Y
RTK / Ras /π(3)K PIK3CA PIK3CA - - - - - - Y - - - - - - - - - - - - - - - - - - Y
RTK / Ras /π(3)K PIK3R1 PIK3R1 - - - - - - Y - - - - - - - - - - - - - - - - - - Y
RTK / Ras /π(3)K PTEN PTEN PTEN Y - - - - - - - - - - - - - - - - - - Y
WNT 叔 叔 叔 - - - - - - - - - - - - - - - - - - Y
NF1 - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - Y
CTCF N
TET1 N
2:oncogene-induced衰老 p53 TP53 TP53 TP53 - - - - - - Y TP53 TP53 - - - - - - Y Y
p53 CDKN2A CDKN2A CDKN2A - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - Y
p53 PPM1D PPM1D - - - - - - Y - - - - - - - - - - - - - - - - - - Y
Rb RB1 RB1 - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - Y
RTK / Ras /π(3)K BRAF BRAF - - - - - - Y - - - - - - - - - - - - - - - - - - Y
CDKN2B CDKN2B - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - Y
ACVR1 - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - Y
第三:强调增长 p53 自动取款机 自动取款机 自动取款机 Y - - - - - - - - - - - - Y
p53 ATR ATR - - - - - - Y - - - - - - - - - - - - - - - - - - Y
MYC - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - Y
到 - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - Y
MDM2 - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - Y
第四:复制衰老/危机 CHD5 N
TREX1 N
泰拉 N
RB1 - - - - - - RB1 - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - Y
WNT 叔 叔 叔 叔 - - - - - - - - - - - - - - - - - - Y
p53 TP53 TP53 TP53 - - - - - - Y TP53 TP53 - - - - - - Y Y
ATRX - - - - - - - - - - - - ATRX - - - - - - - - - - - - Y
- - - - - - DAXX - - - - - - Y DAXX - - - - - - - - - - - - Y
V:不朽和去分化 OLIG2 N
SOX2 N
GB-SNVs g - - - - - - 玲娜 玲娜 - - - - - - - - - - - - 玲娜 Y
切口 - - - - - - NOTCH1 - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - Y
切口 - - - - - - NOTCH2 - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - Y
p53 - - - - - - 乳腺癌易感基因1 乳腺癌易感基因1 Y - - - - - - - - - - - - - - - - - - Y
p53 - - - - - - BRCA2 BRCA2 - - - - - - BRCA2 - - - - - - Y
p53 - - - - - - BRPF3 - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - Y
p53 - - - - - - MDM4 - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - Y
p53 - - - - - - MSH2 - - - - - - - - - - - - MSH2 - - - - - - Y
p53 - - - - - - MSH6 - - - - - - Y - - - - - - MSH6 - - - - - - Y Y
p53 - - - - - - RAD50 - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - Y
RTK / Ras /π(3)K - - - - - - 碱性 - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - Y
RTK / Ras /π(3)K - - - - - - 背景 - - - - - - - - - - - - 背景 - - - - - - Y
RTK / Ras /π(3)K - - - - - - CSF1R CSF1R - - - - - - CSF1R - - - - - - Y
RTK / Ras /π(3)K - - - - - - FGFR2 - - - - - - Y - - - - - - - - - - - - - - - - - - Y
RTK / Ras /π(3)K - - - - - - FGFR3 - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - Y
RTK / Ras /π(3)K - - - - - - FGFR4 - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - Y
RTK / Ras /π(3)K - - - - - - FOXO3 - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - Y
RTK / Ras /π(3)K - - - - - - JAK2 - - - - - - Y - - - - - - - - - - - - - - - - - - Y
RTK / Ras /π(3)K - - - - - - KDR KDR - - - - - - - - - - - - - - - - - - Y
RTK / Ras /π(3)K - - - - - - KLK1 - - - - - - - - - - - - KLK1 - - - - - - Y Y
RTK / Ras /π(3)K - - - - - - LZTR1 - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - Y
RTK / Ras /π(3)K - - - - - - MYB - - - - - - Y - - - - - - - - - - - - - - - - - - Y
RTK / Ras /π(3)K - - - - - - NTRK2 - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - Y
RTK / Ras /π(3)K - - - - - - TSC2 - - - - - - Y - - - - - - TSC2 - - - - - - Y Y
嘘 - - - - - - PTCH1 - - - - - - Y - - - - - - - - - - - - - - - - - - Y
嘘 - - - - - - PTCH2 - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - Y
嘘 - - - - - - SMO - - - - - - Y - - - - - - - - - - - - - - - - - - Y
WNT - - - - - - APC - - - - - - - - - - - - APC - - - - - - Y
WNT - - - - - - CREBBP - - - - - - Y - - - - - - CREBBP - - - - - - Y Y
WNT - - - - - - DICER1 - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - Y
WNT - - - - - - KLF4 - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - Y
WNT - - - - - - KMT2D - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - Y
风险变异与遗传相关的疾病(Barthel et al。8]) ,TERC N
OBFC1 N
POT1 N
RTEL1 N
叔 叔 叔 叔 - - - - - - - - - - - - - - - - - - Y
TP53 TP53 TP53 - - - - - - Y TP53 TP53 - - - - - - Y Y
NF1 - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - Y
NF2 - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - Y
相关的(CHEK2) - - - - - - CHEK2 - - - - - - Y - - - - - - - - - - - - - - - - - - Y
还包括列出的风险变异与遗传相关的疾病。执行基因识别的vu可能致病的“绿带运动”队列以粗体突出显示。
表3
比较SNVs确定的基因IDH野生型和IDH突变体初始和复发性肿瘤在GBM队列与概述Barthel et al。8),gliomagenesis五个阶段的描述。
基因 IDH野生型 IDH突变体 “绿带运动”的频率(Sahm et al。) 有针对性的代理(临床试验)
最初的肿瘤 复发性肿瘤 最初的肿瘤 复发性肿瘤
N % N % N % N % %
PIK3CA 2/38 5 0/7 0 0/3 0 0/1 0 6.3 mTOR抑制剂;everolimus (NCT02449538);BKM120 / everolimus (NCT01470209)
PIK3R1 2/38 5 0/7 0 0/3 0 0/1 0 mTOR抑制剂
表皮生长因子受体 6/38 16 1/7 14 0/3 0 0/1 0 34 abbv - 221 (NCT02365662);naratinib (NCT01953926);AZD9291 (NCT02465060);EGFR-targeting抗体、疫苗TK抑制剂,osimertinib poziotinib
PDGFRA 2/38 5 0/7 0 0/3 0 0/1 0 11 达沙替尼;nilotinib / Pazopanib (NCT02029001);MGCD516 (NCT02219711)
BRAF 1/38 3 0/7 0 0/3 0 0/1 0 Vemurafenib;MEK抑制剂
PTEN 11/38 29日 1/7 14 0/3 0 0/1 0 32 INC280 / BKM120 (NCT01870726);everolimus (NCT02449538);埃罗替尼、everolimus或达沙替尼(NCT02233049);GSK2636771 (NCT01458067);BMN673 (NCT02286687);BKM120 / everolimus (NCT01470209)
乳腺癌易感基因1 7/38 18 1/7 14 0/3 0 0/1 0 Olaparib
BRCA2 7/38 18 1/7 14 1/3 33 0/1 0 Olaparib
PTCH1 1/38 3 0/7 0 0/3 0 0/1 0 SMO抑制剂,sonidegib vismodegib
SMO 3/38 8 0/7 0 0/3 0 0/1 0 SMO抑制剂,sonidegib vismodegib
ATR 3/38 8 0/7 0 0/3 0 0/1 0 ATR抑制剂(BAY1895344)
MSH6 4/38 11 0/7 0 1/3 33 0/1 0 4.3 mk - 3475 (NCT01876511)
TP53 7/38 18 0/7 0 3/3 One hundred. 0/1 0
CDKN2A 3/38 8 0/7 0 0/3 0 0/1 0
RB1 1/38 3 0/7 0 0/3 0 0/1 0
自动取款机 6/38 16 1/7 14 0/3 0 0/1 0
为特定的基因改变,恶性胶质瘤的比例n= 47)改变这些基因,记录下Sahm et al。30.),还提供了。也可用概括和新治疗药物目前在临床研究目标分子畸变受审。
表4
总结的初始和复发的比例IDH野生型和IDH突变胶质母细胞瘤患者肿瘤SNVs,可能被指定为临床可行的。
3.3。SNVs发现在初始和复发IDH无足轻重的人恶性胶质瘤

SNVs中发现IDH无足轻重的人最初的(n= 12)和复发性肿瘤(n= 1;表S4,S5)的影响IDH1到10的基因在生物通路(图51和2;表2)。大多数最初的肿瘤基因SNVs RTK / Ras /π(3)K (66%;2/3),其次是p53 (100%;3/3)和WNT信号通路(33%;1/3)。所有的初始IDH无足轻重的人肿瘤(100%;3/3)包庇至少有一个潜在的可操作的变化TP53(100%;3/3),BRCA2(33%;1/3),MSH6(33%;1/3;表4)。执行7 SNVs 6基因的vu可能致病IDH无足轻重的人最初的肿瘤。这些措施包括IDH1和p53通路的基因MSH6和TP53和RTK / Ras /π(3)K基因KLK1和TSC2和CREBBPWNT通路中的基因(表3)。的KLK1变异是潜在的致病性IDH无足轻重的人但不是在IDHWT。的复发IDH无足轻重的人肿瘤在p53 SNVs, WNT信号,蛋白通路的基因。匹配的分析显示,七个基因SNVs在最初没有复发性肿瘤(图中观察到2)。复发性肿瘤在一个基因SNVs不是记录在最初的(玲娜)。没有基因SNVs中潜在可行的复发IDH无足轻重的人肿瘤(表4)。

3.4。基因拷贝数异变在IDHWT和IDH无足轻重的人恶性胶质瘤

基因拷贝数异变被检测到IDHWT肿瘤只(表S6)。基因拷贝数异变的结果TCGA-GBM呈现在图中相应的基因S1。对于样品36,似乎是半合子的删除BRCA2在最初,但CNV获得肿瘤复发。TCGA-GBM趋势都确定了,但主要是BRCA2有浅删除。CNV的涨幅玲娜对于复发性示例3 b。TCGA-GBM主要结果还表明CNV收益玲娜。在复发性样品1 b和7 b,叔似乎半合子的删除。TCGA-GBM都叔CNV损失和收益没有主要趋势明显。为SMARCA4,似乎是有一个CNV获得最初的样本1但复发的半合删除样本。TCGA-GBM主要是CNV收益与损失SMARCA4。重要的CNV的收益表皮生长因子受体首次和复发性观察样品吗2同样在TCGA-GBM病例。

3.5。调查相应的基因(突变和基因拷贝数异变在GBM群组)TCGA-GBM和环球数码创意的数据集

调查的结果在TCGA-GBM执行和环球数码创意确定的21个基因的数据集的vu可能致病的“绿带运动”呈现在图S2。摘要TCGA-GBM SNVs标识与相应基因的表提供的数据集S7。TCGA-GBM例突变数据包括6验证和2模棱两可IDH突变的个体;然而,大多数情况下都是未经。PTEN是由突变基因影响最大(34.86%)和浅或深删除(表吗S8;图S2)。表皮生长因子受体变异(26.97%)和CNV收益。FGFR2(1.53%),JAK2(1.27%),MYB(1.27%)和自动取款机(2.04%)更少的突变和主要浅或深删除。这两个BRAF(2.54%)和SMO(1.02%)更少的突变和大部分低水平CNV收益。TP53(31.55%),PIK3CA(10.18%)和PIK3R1(10.94%)相对较高的突变和CNV收益和删除的混合物。IDH1(6.62%),乳腺癌易感基因1(2.8%),PTCH1(3.56%),CREBBP(3.56%),MSH6(3.05%),DAXX(2.29%),TSC2(2.04%),PPM1D(1.78%),KLK1(0.51%)和CHEK2(0.25%)低的突变和CNV低水平的收益与损失的混合物。乳腺癌易感基因1(2.8%)低的突变和CNV低水平增长和浅或深删除。结果12个级距,嘘,WNT通路基因识别影响了环球数码创意数据集TCGA-GBM GBM队列研究,展示在表S9和图S3。WNT通路的基因DICER1(2.29%),KLF4(0.25%)和CREBBP(3.56%)突变和CNV浅删除,以及低水平的收益和高水平放大。叔(2.80%)和KMT2D(3.05%)突变和CNV浅损益以及深删除。APC(4.58%)和TCF4(0.76%)有突变,低水平的收益,浅删除。嘘的基因,PTCH1(3.56%),PTCH2(1.78%)和SMO(1.02%)被突变的影响。同时SMO基因CNV的收益,相比之下,PTCH1和PTCH2基因都CNV收益和损失。切口的基因,NOTCH2(4.07%)和NOTCH1(0.25%),有突变,也影响CNV的得失。

3.6。SNV负担对生存的影响IDHWTGBM患者

肿瘤的数量SNVs甲基化GBM患者生存预后(日志等级= 7.63,95% CI = 6.90 - -27.10; 值= 0.006,两面)。生存中值为甲基化GBM≤4 SNVs 23个月相比,平均10个月的生存与≥5 SNVs肿瘤(图3;表S10)。unmethylated GBM患者,肿瘤SNVs不是为生存预后(日志等级= 3.393,95% CI = 9.441 - -12.559; 值= 0.065)。生存中值是13个月unmethylated≤4 SNVs本,而11个月的中位生存≥5 SNVs(图4;表S10)。在这些生存分析样本大小相对较小;因此,观察到的趋势需要确认使用一个更大的群体。


图3
比较的生存IDH WT胶质母细胞瘤管理甲基化患者高与低的肿瘤SNVs总数,基于平均分割。kaplan meier分析表明IDH WTGBM患者更大的肿瘤SNV负担大大缩短总生存期( )。

图4
比较的生存IDH WT胶质母细胞瘤管理unmethylated患者高与低的肿瘤SNVs总数,基于平均分割。kaplan meier分析表明IDH WTGBM患者肿瘤SNV负担更大的总生存期较短;然而,这种趋势不显著( )。

4所示。讨论

GBM的突变景观亚型在这个群体提出的新组合的可能性,个体GBM患者的治疗方法。潜在可行的变化是最常在表皮生长因子受体,PTEN,BRCA1/2,自动取款机。这些基因改变可以有针对性的通过新方法EGFR-targeting抗体,酪氨酸激酶抑制剂和DNA损伤修复抑制剂单独或组合。特别是,BRCA1/2突变引起DNA损伤修复的可能性代理可能是一个选择少量GBM患者结合其他代理。管理olaparibPARP(保利(ADP-ribose)聚合酶)抑制剂,发达BRCA1/2突变卵巢癌,结合TMZ表明治疗复发胶质母细胞瘤患者的有前景的结果(NCT01390571) [I期临床试验44]。然而,病人选择日期尚未与高温超导基于详细的分子分析。在这个研究的“绿带运动”群,两者兼而有之IDHWT和IDH无足轻重的人“绿带运动”预测致病的VUS开头MSH6(45- - - - - -47),CREBBP(48- - - - - -52),TP53(17,47),而TSC2(36- - - - - -43,53]。特别是,MSH6(傻瓜同族体6)是一种DNA错配修复蛋白已被确定为一个假定的司机基因在神经胶质瘤(45,47]。同样的,MSH6可能参与获得性耐药(烷基化剂46]。此外,CREBBP(分子结合蛋白基因/ CBP)激活DNA损伤反应和修复通路由乙酰化因素参与基地切除修复,核苷酸切除修复,nonhomologous加入,和双链断裂修复(例如,PARP-1,H2AX,NBS1)[49]。

4.1。IDHWT恶性胶质瘤

在IDHWT这项成果SNVs影响基因的RTK / Ras /π(3)K (79%)、p53 (61%), WNT(58%)、嘘(16%),切口(8%)、Rb(5%)和g蛋白(5%)通路。从最初的潜在可行的突变检测IDHWT肿瘤包括表皮生长因子受体,PTEN,乳腺癌易感基因1,BRCA2,自动取款机,ATR(54- - - - - -56]。这种亚型可能包括治疗表皮生长因子受体针对抗体,表皮生长因子受体针对疫苗、TK抑制剂,埃罗替尼、DNA损伤修复抑制剂包括olaparib和ATR抑制剂。反表皮生长因子受体针对抗体迄今未显示临床疗效在GBM虽然试验正在进行57]。同样,DNA损伤修复抑制剂试验正在进行中,预期的结果;然而,患者并没有选择这些试验使用高温超导的分子分析。

有趣的是,在这一群人,一个高的比例IDHWT肿瘤是影响乳腺癌易感基因1(18%)和BRCA2(18%)突变。这一趋势并没有观察到TCGA-GBM数据集(2.8%;2.3%);然而,IDH状态的病人是没有证实在大多数情况下58]。只有一个变体GBM队列(乳腺癌易感基因1:Ch17: 41246062)在TCGA-GBM数据集是可识别的乳腺癌易感基因1(n= 16)和BRCA2(n= 39)变体。著名的乳腺癌特定的遗传突变乳腺癌易感基因1(185 delag;Chr17: 43124030 - 43124031和5382 insc;Chr17: 43057065)BRCA2(6174解决;Chr13: 32340301)没有在变异中确定GBM队列或TCGA-GBM队列。在这个“绿带运动”队列中BRCA2haemangioblastoma的变体被证实的体细胞突变(BRCA2:COSM3753648 COSM5019704) (43),这是一种罕见的良性肿瘤,通常发生在小脑(3]。许多IDHWT肿瘤已经改变影响WNT [59- - - - - -63年)信号通路基因(58%)等CREBBP(4),KLF4(2)(64年,65年),叔(2)(17),而APC(3)(66年- - - - - -70年];然而,针对这个途径目前的挑战。最初的IDHWT肿瘤还显示预测致病性变异在切口(11%)71年)和嘘(13%)通路(72年),包括PTCH1(PATCHED-1),SMO(平和)[73年- - - - - -75年]。环球数码创意- 0449刺猬拮抗剂(vismodegib)一直在反复试用“绿带运动”(NCT00980343)和儿童脑肿瘤有不同的成功。

4.2。复发性IDHWT恶性胶质瘤

有趣的是在这一群人,没有肿瘤表现出TMZ-induced hypermutated表现型。在叔没有突变的肿瘤启动子区域。金等人发现TMZ-induced hypermutated表型是罕见的IDH野生型主件(76年]。获得性耐药在神经胶质瘤归因于特异表达途径(信号和DNA修复),持久性的癌症干细胞亚群,和自噬机制(77年]。在这一群人,只有RTK / Ras /π(3)K, p53 DNA损伤修复,WNT信号、和蛋白通路影响基因改变而不是嘘,切口,和Rb通路,尽管他们与神经胶质瘤阻力。虽然途径影响较少,intertumour初始和复发之间的异质性IDH野生型肿瘤仍然是观察,类似于以前的研究(76年,78年]。的确,复发性肿瘤可以发散到了这样一种程度,他们不再认为是直系后裔占主导地位的克隆鉴定最初的诊断(78年,79年]。潜在的签名IDHWT执行包括复发性肿瘤耐药性的vu可能致病PTEN。PTEN突变导致生存PI3K / AKT通路的激活和药物抗性在“绿带运动”(80年]。其他可能的复发性肿瘤耐药性的签名在这个GBM队列包括CNV在基因(染色体),BRCA2(Chr13),玲娜(鸟嘌呤nucleotide-binding蛋白G (s)α亚基;Chr20),表皮生长因子受体(Chr7)。基因拷贝数增加被认为影响司机发起tumourigenesis。致癌基因表皮生长因子受体位于7号染色体上,经常CNV收益IDH野生型恶性胶质瘤∼70%)(5,6]。在20号染色体臂包含玲娜经常观察到在大脑垂体肿瘤(腺瘤)和可能发挥促有丝分裂的影响通过营地WNT信号通路激活,这可能提供增殖优势电阻(81年]。然而,玲娜还没有被确认为一个预后dicator涉及“绿带运动”(82年]。CNV GBM队列中观察到的损失SMARCA4(Chr19) [47),叔(Chr5)。CNV(差别可能与基因表达的整合对这些损失83年]。

4.3。IDH无足轻重的人恶性胶质瘤

结果IDH无足轻重的人这项由三个初始和一个复发的情况下。通路影响RTK / Ras基因改变包括π(3)K (66%)、p53(100%),和WNT通路(33%)。在此确认执行可能致病的vu包括那些co-mutated亚型以及KLK1(kallikrein1)。激肽释放酶的KLK6,KLK7,和KLK9已被证明有更高的蛋白质含量在四年级相比,神经胶质瘤三级肿瘤,因此可能效用作为患者生存预后标记(84年]。所有的初始IDH无足轻重的人肿瘤样本怀有潜在的可操作的至少一个基因的变化TP53,BRCA2,和MSH6。复发性肿瘤有更少的路径(p53、WNT和g蛋白)受到基因改变的影响。匹配分析显示intertumour异质性。的复发IDH无足轻重的人肿瘤可能缺乏可操作的变化,可能是有针对性的。考虑到小样本量的亚型趋势报告需要确认在一个更大的群体。

5。结论

我们的研究显示,初始匹配和复发GBM样本港口潜在可行的变化,而这些大多会被发现表皮生长因子受体,PTEN,BRCA1/2,自动取款机。这些基因改变可能有针对性的通过新方法EGFR-targeting抗体,酪氨酸激酶抑制剂和DNA损伤修复抑制剂单独或组合。本研究强调GBM患者的需要详细的遗传分析来识别个人,可能受益于新的治疗方法,在不久的将来变得可用。这对于病人招聘信息也是重要的临床试验。

数据可用性

数据要求部门的神经病理学,Ruprecht-Karls海德堡大学。

伦理批准

伦理批准是由英国和大脑肿瘤银行西南。

的利益冲突

作者宣称没有利益冲突。

作者的贡献

杰•麦克伦尼惠普埃利斯和c e .贡献同样这个手稿。

确认

这项工作是支持的脑瘤银行和研究基金的资助下,北布里斯托尔NHS信托慈善基金(注册慈善机构号:1055900),和布里斯托大学活动和校友资助脑波北爱尔兰(注册慈善机构号:NIC103464)。

补充材料

图S1: oncoprint情节的突变和拷贝数改变TCGA-GBM中标识对应数据集8基因影响基因拷贝数异变在GBM队列。基因被表示为行,个别病人表示为列。右边barplot显示每个基因的数量和类型的更改,归类为AMP:高水平放大,增益:低水平增加,HETLOSS:浅删除HOMDEL:深删除,和狗:SNV突变事件(绿色)。图S2: oncoprint情节的突变和拷贝数改变TCGA-GBM中确定数据集的21执行相应的基因影响的vu可能致病的“绿带运动”群体。基因被表示为行,个别病人表示为列。右边barplot显示每个基因的数量和类型的更改,归类为AMP:高水平放大,增益:低水平增加,HETLOSS:浅删除HOMDEL:深删除,和狗:SNV突变事件(绿色)。图S3: oncoprint情节的突变和拷贝数改变TCGA-GBM中标识数据集12 WNT /等级/嘘通路基因影响SNVs GBM队列。基因被表示为行,个别病人表示为列。右边barplot显示每个基因的数量和类型的更改,归类为AMP:高水平放大,增益:低水平增加,HETLOSS:浅删除HOMDEL:深删除,和狗:SNV突变事件(绿色)。表S1: IDH-wildtype人口数据(n= 38)和IDH-mutant恶性胶质瘤。临床记录ID,年龄、性别、肿瘤在MRI扫描位置,IDH1 R132H热点突变状态,病人生存几个月,样本匹配的初始和复发性肿瘤。表S2:神经肿瘤学学会举办的临床相关的基因被HTS-based分析诊断小组在这项研究中,开发了用于鲁普雷希特Karl-University海德堡,德国(见Sahm et al。30.])。执行表S3:总结的可能致病的vu确定初始和复发性IDH-wildtype IDH-mutant胶质母细胞瘤肿瘤。的其实产生SNVs预测是破坏性LJB筛选和FATHMM-MKL工具和1000 g的数据库没有被记录。为肿瘤的描述性信息,IDH地位,基因组的位置,影响基因和通路,可用dbSNP和宇宙标识符,LJB筛选功能影响预测和FATHMM-MKL,缩短从InterPro域描述。NA;不适用(见补充表Excel文件)。表S4:总结SNVs中确定初始肿瘤。为肿瘤的描述性信息,IDH地位,基因组的位置,参考,和替代变异的等位基因,基因的影响,和通路,ClinVar意义、功能影响预测的LJB筛选和FATHMM-MKL可用dbSNP和宇宙标识符和InterPro域描述提供(见补充表Excel文件)。表S5:总结SNVs发现复发性肿瘤。为肿瘤的描述性信息,IDH地位,基因组的位置,参考和选择变异的等位基因,基因和通路的影响,ClinVar意义、功能预测的影响LJB筛选和FATHMM-MKL可用dbSNP和宇宙标识符和InterPro域描述提供(见补充表Excel文件)。 Table S6: summary of CNVs identified in initial and recurrent IDH-wildtype glioblastomas. CNV estimation is based on the read depth (%) of the variant (V) compared to a reference control (R; see Methods). Table S7: summary of the SNVs in TCGA-GBM dataset identified for the corresponding genes with VUS that were possibly pathogenic in the GB cohort. Descriptive information for tumour sample, gene, mutation type, amino acid change, genomic position, reference, and alternative variant alleles is provided (see Supplementary Tables Excel File). Table S8: number of cases in TCGA-GBM and GDC mutation datasets affected by mutations in the genes identified to have VUS that are possibly pathogenic in the GB cohort. According to TCGA, a total of 393 cases were tested for somatic mutations. TCGA-GBM comprises a small number of verified (n= 6)和模糊IDH-mutant例(n= 2;看到)。表S9:病例数在TCGA-GBM环球数码创意数据集和WNT基因突变,影响切口,嘘基因识别体细胞突变GB队列。表S10:均值和中位数生存时间生存分析测试结果的影响总体存活率SNV负担管理甲基化和unmethylated IDH-wildtype本。(补充材料)

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