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

國家癌癥中心(NCNC)8月17日宣布，通過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。 盡管對胃癌整體和彌漫性胃癌的基因組分析已有報道，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98例進(jìn)行分析

為了獲得高度純化的樣本，研究小組對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份來自只接受純化癌細(xì)胞的患者，22份來自只接受癌細(xì)胞系的患者，37份來自同時接受兩者的患者。

這些樣本和同一患者的配對外周血一起被用來制備全基因組分析的基因組DNA。 對于純化的癌細(xì)胞和細(xì)胞系，還準(zhǔn)備了RNA并使用下一代測序儀進(jìn)行測序。 對于那些有細(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，在兩個病例中發(fā)現(xiàn)了肺癌中的EML4-ALK融合基因，在一個病例中發(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。

針對其中許多異常情況的分子靶向療法已經(jīng)被開發(fā)出來并實(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

另一方面，根據(jù)綜合RNA分析得到的基因表達(dá)譜，對樣本進(jìn)行分層聚類，將整個樣本分為兩大組。 對區(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。 同時使用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)施癌癥基因小組測試，并開發(fā)分子靶向療法。 該研究小組說："抑制TEAD途徑也可能被開發(fā)為治療骨骼型胃癌的一種全新的治療劑。