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BIOPIC白凡课题组与合作者揭示EB病毒阳性胃癌肿瘤细胞与EB病毒共进化特点


乐投letou生物报路:胃癌全球领域内致死率排名第三,,,,,患者通常只有不到40%的五年生计率。。。 。 。其中约10%的胃癌与EB病毒(EBV)有关。。。 。 。相迸宗EBV阴性胃癌,,,,,EBV阳性胃癌(EBV associated gastric carcinomas,,,,,EBVaGCs)拥有怪异的分子特点,,,,,蕴含PIK3CA高频突变、CDKN2A表白缺失、高甲基化,,,,,以及9p24.1扩增等,,,,,批注EBV在EBVaGCs的肿瘤产生过程中可能表演着沉要角色。。。 。 。有钻研提出,,,,,癌症恶化前的遗传变动与EBV习染有关。。。 。 。然而,,,,,EBVaGCs肿瘤产生的分子时序以及介导其发展的驱动事务仍待论述。。。 。 。

2021年9月8日,,,,,北京大学生物医学前沿创新中心(BIOPIC)、北京将来基因诊断高精尖创新中心(ICG)白凡钻研员课题组与榆林大学肿瘤防治中心钟茜课题组合作在Genome Medicine杂志以钻研长文的大局颁发题为"The genomic architecture of EBV and infected gastric tissue from precursor lesions to carcinoma"的论文。。。 。 。该钻研对来自于25个EBVaGCs患者的123个样本(蕴含了唾液、组织状态正常的胃黏膜组织、癌前病变以及肿瘤等多种类型)进行了全表显子组测序,,,,,EBV基因组测序以及甲基化测序(图1),,,,,从而对EBVaGCs发展过程中肿瘤细胞与EB病毒的基因组特点进行了系统的分析。。。 。 。

图1. 钻研步骤展示

通过全表显子测序,,,,,钻研者发现EBVaGCs和癌前病变中的沉度不典型增生(high-grade dysplasia,,,,,HD)相比正常胃粘膜组织和轻度不典型增生(low-grade dysplasia,,,,,LD)拥有更高的体细胞突变频率。。。 。 。EBVaGCs中拥有高频突变的基因重要富集在PI3K-Akt、染色质有关通路、细胞周期调控、Wnt和Notch通路,,,,,蕴含PIK3CA、PTEN、ARID1A、SMAD4、CTNNB1和NOTCH1等基因,,,,,其中PIK3CA和ARID1A在肿瘤中的突变频率高于其在癌前病变的突变频率(图2)。。。 。 。另一方面,,,,,相比癌前病变,,,,,PI3K-Akt、RTK和JAK通路有关的驱动基因拷贝数在EBVaGCs中显著增长;;;;;;;然而染色质有关信号通路或Notch通路有关驱动基因的拷贝数缺出事务则在癌前病变和肿瘤中拥有类似的产生频率,,,,,这也批注在肿瘤发展过程中,,,,,拷贝数缺失偏差于产生在早期,,,,,而致癌基因的扩增更可能产生在后期。。。 。 。

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图2. EBVaGCs和癌前病变组织中的体细胞突变频率比力

钻研者进一步对队列中每个患者的所有癌前病变与肿瘤样本进行了克隆分析,,,,,并通过构建系统发育树发现每个患者的EBVaGCs均为单克隆起源,,,,,并且所有HDs都与EBVaGCs拥有一样的起源(图3)。。。 。 。

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图3.一个典型病人的EBVaGCs与癌前病变组织的克隆进化关系

钻研者进一步对EBV基因组进行了分析。。。 。 。首先发现了EBVaGCs和HD中EBV的基因组拷贝数显著高于正常胃黏膜组织和LD,,,,,批注EBV在癌前病变HD阶段即产生了大量的扩增。。。 。 。通过构建病毒基因组的系统发育树,,,,,钻研者发现每个患者中EBVaGCs和HD的EBV序列高度一致,,,,,但是和正常组织以及LD中的EBV序列拥有显著差距。。。 。 。另表,,,,,患者唾液中的EBV序列与EBVaGCs中病毒序列也显著不一致,,,,,但是和正常胃黏膜组织以及LD中的EBV序列较为类似。。。 。 。进一步,,,,,钻研者发现正常胃黏膜组织和LD的EBV基因组相比EBVaGCs/HD中的EBV拥有更高比例的杂合性单核苷酸突变(SNVs)。。。 。 。这可能是正常组织和LD存在混合毒株或者分歧毒株间的沉组导致的,,,,,而EBVaGCs和HD中低比例的杂合性SNVs则进一步证了然它们拥有单株起源的EBV。。。 。 。唾液、正常胃黏膜组织以及LD和EBVaGCs/HD中的EBV序列的多样性也暗示了在肿瘤发展过程中EBV毒株受到了特异性选择。。。 。 。

高甲基化是EBVaGCs的一个显著的分子特点,,,,,有报路称EBV基因组中的LMP2A能够通过激活DNMT1和DNMT3B而导致宿主细胞基因组产生高甲基化。。。 。 。钻研者通过全基因组甲基化测序,,,,,发现正常胃黏膜组织和LD的甲基化谱较为类似,,,,,但两者与EBVaGCs有显著差距。。。 。 。相对于正常组织/LD,,,,,EBVaGCs中存在6316个差距甲基化区域(DMRs),,,,,其中99.8%处于高甲基化状态。。。 。 。在所有高甲基化区域里,,,,,66.44%与启动子区域沉叠。。。 。 。;;;;;;蛲犯患治鱿允菊庑┣蛟毯藕抛己蚖nt通路的负调控基因。。。 。 。钻研人员发现,,,,,相迸宗癌前病变以及其他类型的胃癌,,,,,EBVaGCs中RasGTPase激活蛋白(RasGAP)家族的一些基因(蕴含RASA3、RASA4、RASAL3等)启动子区域均为高甲基化状态,,,,,提醒这些基因表白寡言可能会推进Ras的激活从而激活下游PI3K-Akt通路,,,,,以进一步驱动肿瘤的发展(图4)。。。 。 。为了证实这一概想,,,,,钻研人员比力了胃癌细胞系AGS在EBV习染前后RasGAP家族基因的甲基化和表白水平,,,,,发现EBV习染之后RasGAP家族基因出现出高甲基化、低mRNA水平等特点,,,,,RAS通路活性也随之升高;;;;;;;而通过使用甲基化抑造剂5-aza,,,,,则能够减弱上述效应。。。 。 。

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图4. EBVaGC与癌前病变组织中的甲基化水平对比;;;;;;;EBV习染后RasGAP家族基因mRNA水平降低,,,,,RAS通路活性升高

通过整合肿瘤发展过程中分歧阶段的分子事务,,,,,钻研者发现EBVaGCs和HD拥有高频的PI3K-Akt通路基因(PIK3CA/B、PTEN)、Wnt通路基因(CTNNB1、GNAS)和ARID1A的突变以及拷贝数变异,,,,,而这些变异事务在正常胃黏膜组织和LD中较为罕见。。。 。 。结合PI3K-AKt和Wnt通路上游负调控因子启动子区域的高甲基化特点,,,,,钻研者揣摩PI3K-Akt和Wnt通路的异常共同激活了EBVaGCs和HD中被EBV习染的细胞的克隆扩增,,,,,从而推进肿瘤发展。。。 。 。为了证明上述结论,,,,,钻研者结合一系列体表和体内尝试,,,,,证实PI3K抑造剂和Wnt通路抑造剂对拥有PIK3CA和CTNNB1双突变的肿瘤细胞拥有协同抑造作用(图5),,,,,揭示了同时使用这两种通路的抑造剂能够作为EBVaGCs的一种潜在医治战术。。。 。 。另表,,,,,通过钻研EBVaGCs中宿主细胞和EB病毒的基因组特点和分子时序,,,,,也为针对这一特殊类型的胃癌病人进行精准医治提供了理论凭据。。。 。 。

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图5. EBVaGC驱动事务与克隆演化模型总结;;;;;;;细胞与幼鼠尝试证实PI3K抑造剂和Wnt通路抑造剂对拥有PIK3CA和CTNNB1双突变的肿瘤细胞拥有显著协同抑造作用

北京大学生物医学前沿创新中心陈章华博士,,,,,陈西茜博士,,,,,榆林大学肿瘤防治中心颜淑梅医生、张琦医生、刘尚鑫博士钻研生为本文的并列第一作者。。。 。 。北京大学BIOPIC白凡,,,,,榆林大学肿瘤防治中心钟茜钻研员为该钻研论文的共同通讯作者。。。 。 。榆林大学肿瘤防治中心曾木圣教授为本钻研提供了沉要领导。。。 。 。该钻研项目得到了来自国度天然科学基金委、科技部、北京将来基因诊断高精尖创新中心、广东省科技打算项主张支持。。。 。 。

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