難以獲得和分析標(biāo)本，致癌機(jī)制和基因組異常基本不清楚

國(guó)家癌癥中心(NCNC)8月17日宣布，通過(guò)使用腹膜傳播的腹水細(xì)胞進(jìn)行全基因組分析，闡明了骨骼型胃癌的基因組異常特征。 這項(xiàng)研究由慶應(yīng)義塾大學(xué)研究所細(xì)胞信息學(xué)部主任Hiroyuki Mano博士、基礎(chǔ)臨床研究核心中心藥物發(fā)現(xiàn)目標(biāo)和種子部研究員Hiroki Sasaki博士和慶應(yīng)義塾大學(xué)醫(yī)學(xué)院病理學(xué)系教授Yaei Kanai博士領(lǐng)導(dǎo)的研究小組進(jìn)行。 該研究結(jié)果已在線發(fā)表在《自然-癌癥》上。

骨骼型胃癌是一種惡性腫瘤，癌細(xì)胞廣泛侵入粘膜下層，診斷時(shí)常引起腹膜擴(kuò)散和腹水，與胰腺癌一起被認(rèn)為預(yù)后最差。 在骨骼型胃癌中，腫瘤細(xì)胞采取分化不良或環(huán)狀細(xì)胞的形式，侵入粘膜下層并引起周圍基質(zhì)的明顯纖維化。 盡管對(duì)胃癌整體和彌漫性胃癌的基因組分析已有報(bào)道，但由于外科手術(shù)不多，即使有標(biāo)本，也是高纖維化和低癌細(xì)胞含量，所以骨骼型胃癌的基因組畸變和致癌機(jī)制在很大程度上仍是未知數(shù)。

利用胃癌患者腹膜傳播的腹水細(xì)胞建立細(xì)胞系，并對(duì)98例進(jìn)行分析

為了獲得高度純化的樣本，研究小組對(duì)胃癌腹膜播散引起的癌性腹水患者的腹水進(jìn)行了癌細(xì)胞純化并建立了癌細(xì)胞系，并對(duì)這些樣本進(jìn)行了全面的多組學(xué)分析，包括全基因組分析，以闡明骨骼型胃癌的發(fā)病機(jī)制并確定治療目標(biāo)。

在這項(xiàng)研究中，我們從一名因胃癌腹膜播散而出現(xiàn)腹水的患者身上收集了腹水液，并純化了癌細(xì)胞，建立了細(xì)胞系。 結(jié)果，獲得了98份腹水衍生的癌癥樣本：39份來(lái)自只接受純化癌細(xì)胞的患者，22份來(lái)自只接受癌細(xì)胞系的患者，37份來(lái)自同時(shí)接受兩者的患者。

這些樣本和同一患者的配對(duì)外周血一起被用來(lái)制備全基因組分析的基因組DNA。 對(duì)于純化的癌細(xì)胞和細(xì)胞系，還準(zhǔn)備了RNA并使用下一代測(cè)序儀進(jìn)行測(cè)序。 對(duì)于那些有細(xì)胞系的病例，進(jìn)行了表觀基因組分析，包括綜合甲基化分析和綜合增強(qiáng)子分析，以進(jìn)行綜合解釋。 這些病例中約有90%具有分化不良的癌細(xì)胞、環(huán)狀細(xì)胞陽(yáng)性、彌漫性侵襲和腹膜首發(fā)轉(zhuǎn)移等綜合特征，被認(rèn)為是所謂的骨骼型胃癌。

受體酪氨酸激酶-RAS-MAPK通路中致癌突變的高發(fā)率

有趣的是，全基因組分析顯示，受體型酪氨酸激酶-RAS-MAPK通路中的致癌突變(擴(kuò)增)頻率很高，該通路是細(xì)胞增殖的關(guān)鍵調(diào)節(jié)器。 在這些基因中，KRAS(占所有病例的19.4%)、FGFR2(11.2%)、MET(7.1%)、ERBB2(5.1%)和EGFR(4.1%)被發(fā)現(xiàn)高度擴(kuò)增(>10拷貝)。 此外，在兩個(gè)病例中發(fā)現(xiàn)了肺癌中的EML4-ALK融合基因，在一個(gè)病例中發(fā)現(xiàn)了甲狀腺癌中的AGK-BRAF融合基因。 這些基因的擴(kuò)增和融合占所有病例的50%，表明染色體異常在骨骼型胃癌的發(fā)病機(jī)制中起主要作用。 此外，在11.2%的病例中還觀察到KRAS基因被點(diǎn)突變(氨基酸替換)激活，并與上述基因的高擴(kuò)增相互排斥。

針對(duì)其中許多異常情況的分子靶向療法已經(jīng)被開(kāi)發(fā)出來(lái)并實(shí)現(xiàn)商業(yè)化。 在這項(xiàng)研究中，我們將含有EML4-ALK、MET和FGFR2基因異常擴(kuò)增的細(xì)胞系接種到小鼠腹腔，并分別用ALK抑制劑(alectinib)、MET抑制劑(capmatinib)和FGFR2抑制劑(infigratinib)口服治療。 觀察到腹膜傳播的迅速消失。

以TEAD抑制劑為模型的小鼠腹膜傳播可抑制癌細(xì)胞生長(zhǎng)

另一方面，根據(jù)綜合RNA分析得到的基因表達(dá)譜，對(duì)樣本進(jìn)行分層聚類，將整個(gè)樣本分為兩大組。 對(duì)區(qū)分兩組的基因進(jìn)行搜索發(fā)現(xiàn)，參與EMT的基因是兩組之間最明顯的。 事實(shí)上，在EMT中發(fā)揮重要作用的TGF-β途徑的基因在 "EMT組 "中被發(fā)現(xiàn)上調(diào)，而在 "非EMT組 "中沒(méi)有。

有趣的是，TEAD1和WWTR1(TAZ)是Hippo途徑的轉(zhuǎn)錄因子，調(diào)節(jié)細(xì)胞增殖和器官大小，在EMT組也被特異性地上調(diào)。 為了研究TEAD抑制的治療效果，我們使用EMT組的細(xì)胞系建立了小鼠腹膜擴(kuò)散模型，并口服TEAD1-4抑制劑，抑制了癌細(xì)胞的生長(zhǎng)。 同時(shí)使用TEAD抑制劑和MAPK通路抑制劑能誘導(dǎo)更強(qiáng)的癌細(xì)胞死亡。

期待在癌癥基因小組測(cè)試和分子靶向治療的發(fā)展中得到實(shí)施

研究結(jié)果揭示了骨骼型胃癌的詳細(xì)基因組異常。 特別是，受體酪氨酸激酶-RAS-MAPK途徑中的基因高度擴(kuò)增是其特點(diǎn)。 小鼠實(shí)驗(yàn)還證實(shí)了一些分子靶向藥物的療效，這可能導(dǎo)致在類似患者中實(shí)施癌癥基因小組測(cè)試，并開(kāi)發(fā)分子靶向療法。 該研究小組說(shuō)："抑制TEAD途徑也可能被開(kāi)發(fā)為治療骨骼型胃癌的一種全新的治療劑。