TCGA 成果精讀 | 子宮內(nèi)膜癌的綜合基因組特征分析

Basic Information

  • 英文標(biāo)題: Integrated genomic characterization of endometrial carcinoma
  • 中文標(biāo)題:子宮內(nèi)膜癌的綜合基因組特征分析
  • 發(fā)表日期:01 May 2013
  • 文章類型:Article
  • 所屬期刊:Nature
  • 文章作者:Douglas A. Levine | The Cancer Genome Atlas Research Network
  • 文章鏈接:https://www.nature.com/articles/nature12113

Abstract

  1. 我們利用陣列和測序技術(shù)對373例子宮內(nèi)膜癌進(jìn)行了綜合基因組、轉(zhuǎn)錄組和蛋白質(zhì)組特征分析。
  2. 子宮漿液性腫瘤和約25%的高級(jí)別子宮內(nèi)膜樣腫瘤具有廣泛的拷貝數(shù)變異,較少的DNA甲基化變化刨肃,雌激素受體/孕激素受體水平低声搁,并且TP53突變頻繁配乓。
  3. 大多數(shù)子宮內(nèi)膜樣腫瘤拷貝數(shù)變異和TP53突變較少,但PTEN月趟、CTNNB1杨幼、PIK3CA撇簿、ARID1A和KRAS的突變頻繁聂渊,并且發(fā)現(xiàn)了SWI/SNF染色質(zhì)重塑復(fù)合體基因ARID5B的新突變。
  4. 我們識(shí)別出的一小組子宮內(nèi)膜樣腫瘤具有顯著增加的轉(zhuǎn)換突變頻率以及新發(fā)現(xiàn)的POLE熱點(diǎn)突變四瘫。
  5. 我們的結(jié)果將子宮內(nèi)膜癌分為四類:POLE超突變型歧沪、微衛(wèi)星不穩(wěn)定性高突變型、拷貝數(shù)低和拷貝數(shù)高莲组。
  6. 子宮漿液性癌與卵巢漿液性和基底樣乳腺癌具有相似的基因組特征。
  7. 我們證明了子宮內(nèi)膜癌的基因組特征允許重新分類暖夭,這可能會(huì)影響患有侵襲性腫瘤的女性術(shù)后輔助治療的選擇锹杈。

Main

  1. 子宮內(nèi)膜癌起源于子宮內(nèi)膜。它是美國女性中的第四大常見惡性腫瘤迈着,2013年估計(jì)有49,500例新病例和8,200例死亡竭望。
  2. 大多數(shù)患者表現(xiàn)為低級(jí)別、早期疾病裕菠。
  3. 患有更具侵襲性咬清、高級(jí)別腫瘤并且疾病已擴(kuò)散到子宮以外的大多數(shù)患者將在一年內(nèi)病情進(jìn)展。
  4. 子宮內(nèi)膜癌大致分為兩大類奴潘。
  5. 第一型子宮內(nèi)膜樣腫瘤與雌激素過剩旧烧、肥胖、激素受體陽性以及相比第二型画髓、主要是漿液型腫瘤更為有利的預(yù)后相關(guān)掘剪,后者更常見于老年、非肥胖女性奈虾,并且預(yù)后較差夺谁。
  6. 早期子宮內(nèi)膜樣癌癥通常采用輔助放療治療,而漿液型腫瘤則采用化療治療肉微,類似于兩種組織學(xué)亞型的晚期癌癥匾鸥。
  7. 因此,正確的亞型分類對于選擇適當(dāng)?shù)妮o助治療至關(guān)重要碉纳。
  8. 幾份先前的研究表明勿负,PTEN突變在I型腫瘤的腫瘤發(fā)生早期就已出現(xiàn),并且經(jīng)常與其他磷酸肌醇-3-羥激酶(PI(3)K)/AKT通路中的其他突變共存劳曹。
  9. I型腫瘤中其他常見的突變基因包括FGFR2笆环、ARID1A、CTNNB1厚者、PIK3CA躁劣、PIK3R1和KRAS。
  10. 大約三分之一的I型腫瘤存在微衛(wèi)星不穩(wěn)定性(MSI)库菲,但在II型腫瘤中較為罕見账忘。
  11. TP53、PIK3CA和PPP2R1A突變在II型腫瘤中很常見。
  12. 這些研究大多僅限于對不同組織亞型和腫瘤分級(jí)樣本的DNA測序鳖擒。
  13. 我們對373例子宮內(nèi)膜癌進(jìn)行了綜合性的多平臺(tái)分析溉浙,包括低級(jí)別內(nèi)膜樣癌、高級(jí)別內(nèi)膜樣癌和漿液性癌蒋荚。
  14. 這項(xiàng)綜合分析為腫瘤分類提供了關(guān)鍵的分子見解戳稽,可能直接影響患者的治療建議,并為基于基因組指導(dǎo)的臨床試驗(yàn)和藥物開發(fā)提供了機(jī)會(huì)期升。

Results

  1. 收集了373名患者的腫瘤樣本及其對應(yīng)的生殖細(xì)胞DNA惊奇,其中包括307例子宮內(nèi)膜樣癌和66例漿液性(53例)或混合組織學(xué)(13例)病例。
  2. 所有組織獲取均得到了當(dāng)?shù)貦C(jī)構(gòu)審查委員會(huì)的批準(zhǔn)播赁。
  3. 樣本的臨床和病理特征通常反映了復(fù)發(fā)性子宮內(nèi)膜癌患者的一個(gè)橫斷面颂郎。
  4. 隊(duì)列的中位隨訪時(shí)間為32個(gè)月(范圍,1至195個(gè)月)容为;21%的患者出現(xiàn)了復(fù)發(fā)乓序,11%的患者已死亡。
  5. 在獨(dú)立中心使用六種基因組或蛋白質(zhì)組平臺(tái)進(jìn)行了全面的分子分析坎背。
  6. 對所有樣本使用七個(gè)重復(fù)位點(diǎn)進(jìn)行的微衛(wèi)星不穩(wěn)定性(MSI)測試發(fā)現(xiàn)替劈,40%的子宮內(nèi)膜樣腫瘤和2%的漿液性腫瘤存在MSI。

Somatic copy number alterations

  1. 在363例子宮內(nèi)膜癌中評(píng)估了體細(xì)胞拷貝數(shù)變異(SCNAs)得滤。
  2. 無監(jiān)督的層次聚類將腫瘤分為四個(gè)簇(圖1a)抬纸。
  3. 前三個(gè)拷貝數(shù)簇幾乎完全(97%)由沒有顯著組織分級(jí)差異的子宮內(nèi)膜樣腫瘤組成。
  4. 簇1中的腫瘤幾乎不含廣泛的SCNAs耿戚,平均基因組改變不到0.5%湿故,沒有顯著的復(fù)發(fā)事件。
  5. 與所有其他簇相比膜蛔,簇1腫瘤的非同義突變率顯著增加(中位數(shù)7.2×10-6對比1.7×10-6次突變每兆堿基(Mb)坛猪,P小于0.001)。
  6. 拷貝數(shù)簇2和3主要由子宮內(nèi)膜樣腫瘤組成皂股,其中簇3比簇2更頻繁地出現(xiàn)1q擴(kuò)增(簇3腫瘤的100%對比簇2腫瘤的33%)墅茉,并且無進(jìn)展生存期更差(P=0.003,與簇1和2相比的日志秩檢驗(yàn)呜呐;圖1b)

Figure 1: SCNAs in endometrial carcinomas.

  • a, 根據(jù)SCNAs將腫瘤分層聚類為四組就斤。熱圖顯示了每個(gè)腫瘤(水平軸)按染色體位置(垂直軸)繪制的SCNAs。Chr., 染色體蘑辑。
  • b, 每個(gè)拷貝數(shù)群組的無進(jìn)展生存期的Kaplan-Meier曲線洋机。PowerPoint幻燈片
  1. 大多數(shù)漿液性(53例中的50例;94%)和混合組織學(xué)(13例中的8例洋魂;62%)腫瘤與289例子宮內(nèi)膜樣腫瘤中的36例(12%)聚類為第4號(hào)拷貝數(shù)群绷旗;這一單一組別特征為高度SCNAs(補(bǔ)充材料圖2.1喜鼓;焦段SCNAs的錯(cuò)誤發(fā)現(xiàn)率<0.15,以及補(bǔ)充材料2.1)衔肢。
  2. 第4號(hào)群腫瘤特征表現(xiàn)為之前報(bào)道過的頻繁發(fā)生的焦段擴(kuò)增庄岖,包括致癌基因MYC(8q24.12)、ERBB2(17q12)和CCNE1(19q12)角骤,同時(shí)也包含之前未在子宮內(nèi)膜癌中報(bào)告過的SCNAs隅忿,如含F(xiàn)GFR3(4p16.3)和SOX17(8q11.23)的SCNAs。
  3. 第4號(hào)群腫瘤還表現(xiàn)出頻繁的TP53突變(90%)邦尊,微衛(wèi)星不穩(wěn)定性很少(6%)背桐,并且PTEN突變較少(11%),低于其他子宮內(nèi)膜樣腫瘤(84%)胳赌。
  4. 總體而言,這些發(fā)現(xiàn)表明子宮內(nèi)膜腫瘤的一個(gè)子集含有獨(dú)特的SCNAs和突變模式匙隔,這些模式與傳統(tǒng)的腫瘤組織學(xué)或分級(jí)并不相關(guān)疑苫。
  5. 如預(yù)期所示,‘漿液樣’簇(簇4)中的腫瘤比子宮內(nèi)膜樣簇組中的腫瘤具有顯著更差的無進(jìn)展生存期(P = 0.003纷责,對數(shù)秩檢驗(yàn)捍掺,圖1b)。
  6. 潛在的治療相關(guān)的結(jié)構(gòu)拷貝數(shù)異常包括簇2中的15q26.2焦點(diǎn)擴(kuò)增再膳,其中包含IGF1R挺勿;以及簇4中的ERBB2、FGFR1和FGFR3擴(kuò)增及LRP1B缺失喂柒,后者最近與漿液性卵巢癌對脂質(zhì)體多柔比星的耐藥性相關(guān)聯(lián)不瓶。

Exome sequence analysis

  1. 我們對248對腫瘤/正常樣本的外顯子組進(jìn)行了測序≡纸埽基于體細(xì)胞核苷酸替換蚊丐、微衛(wèi)星不穩(wěn)定性(MSI)和染色體拷貝數(shù)異常(SCNAs)的組合,子宮內(nèi)膜腫瘤被分為四組(圖2a艳吠,b):(1)超突變組麦备,具有異常高的突變率(每兆堿基232×10??次突變)和獨(dú)特的核苷酸變化譜;(2)高突變組(每兆堿基18×10??次突變)的MSI腫瘤昭娩,大多數(shù)伴有MLH1啟動(dòng)子甲基化凛篙;(3)低突變頻率組(每兆堿基2.9×10??次突變),其中大部分是微衛(wèi)星穩(wěn)定(MSS)的子宮內(nèi)膜樣癌癥栏渺;以及(4)主要由伴有廣泛SCNA(拷貝數(shù)簇4)和低突變率(每兆堿基2.3×10??次突變)的漿液性樣癌癥組成的組呛梆。超突變組包括17例(7%)腫瘤樣本,其特征是C→A轉(zhuǎn)版本頻率增加磕诊,所有樣本均帶有POLE外切核酸酶域的突變削彬,并且進(jìn)展期無疾病生存有所改善(圖2a全庸,c)。POLE是參與核DNA復(fù)制和修復(fù)的DNA聚合酶epsilon的一種催化亞單位融痛。我們在17例超突變樣本中的13例(76%)檢測到POLE的熱點(diǎn)突變壶笼,分別是Pro286Arg和Val411Leu。在這個(gè)亞組中雁刷,在低錯(cuò)誤發(fā)現(xiàn)率(FDR)下鑒定出的顯著突變基因(SMGs)包括PTEN(94%覆劈,F(xiàn)DR=0),PIK3R1(65%沛励,F(xiàn)DR=8.3×10??)责语,PIK3CA(71%,F(xiàn)DR=9.1×10??)目派,F(xiàn)BXW7(82%坤候,F(xiàn)DR=1.4×10??),KRAS(53%企蹭,F(xiàn)DR=9.2×10??)和POLE(100%白筹,F(xiàn)DR=4.2×10?3)。POLE突變的子宮內(nèi)膜癌和之前報(bào)道的超突變結(jié)直腸癌的突變率超過了其他任何譜系谅摄,包括肺癌和黑色素瘤徒河。據(jù)報(bào)道,POLE(Leu424Val)和POLD1(Ser478Asn)存在胚系易感變異送漠,但在我們的子宮內(nèi)膜正常樣本外顯子組測序讀取中未發(fā)現(xiàn)這些變異顽照。

Figure 2: Mutation spectra across endometrial carcinomas.

  • 突變頻率(垂直軸,頂部面板)針對每個(gè)腫瘤(水平軸)進(jìn)行繪制闽寡。核苷酸替換顯示在中間面板代兵,具有POLE外切酶突變的樣本中C到A轉(zhuǎn)版本的頻率很高。CN爷狈,拷貝數(shù)奢人。
  • 根據(jù)(1)核苷酸替換頻率和模式,(2)微衛(wèi)星不穩(wěn)定性狀態(tài)淆院,以及(3)拷貝數(shù)聚類何乎,將腫瘤分為四組。SNV土辩,單核苷酸變異支救。
  • POLE突變的腫瘤具有顯著更好的無進(jìn)展生存期,而拷貝數(shù)高的腫瘤則預(yù)后最差拷淘。
  • 四個(gè)亞組之間反復(fù)突變的基因不同各墨。顯示了所有在至少一個(gè)四組中顯著突變的基因的突變頻率(MUSiC,星號(hào)表示FDR小于0.05)启涯。
  1. MSI型子宮內(nèi)膜樣腫瘤的突變頻率大約是MSS型子宮內(nèi)膜樣腫瘤的十倍贬堵,SCNA很少見恃轩,RPL22中有移碼缺失,頻繁發(fā)生非同義KRAS突變黎做,而FBXW7叉跛、CTNNB1、PPP2R1A和TP53中的突變很少蒸殿。
  2. MSS型筷厘、拷貝數(shù)低的子宮內(nèi)膜樣腫瘤中CTNNB1突變的頻率異常高(52%);這是唯一一個(gè)突變頻率高于MSI樣本的基因宏所。
  3. 拷貝數(shù)高的組包含了所有剩余的漿液性病例以及三分之一的三級(jí)子宮內(nèi)膜樣病例酥艳。
  4. 這些腫瘤大多數(shù)有TP53突變,并且FBXW7(22%爬骤,Q=0)和PPP2R1A(22%充石,Q=1.7×10^-16)的突變頻率很高,這在先前的研究中被認(rèn)為在子宮漿液性而非子宮內(nèi)膜樣癌中常見霞玄。
  5. 因此骤铃,部分高級(jí)別子宮內(nèi)膜樣腫瘤具有與子宮漿液性癌相似的SCNA和突變譜,提示這些患者可能從類似于漿液性腫瘤的治療方法中獲益溃列。
  6. 在四個(gè)組別中劲厌,有48個(gè)基因的突變頻率存在顯著差異(圖2d和補(bǔ)充數(shù)據(jù)3.1)膛薛。
  7. ARID5B是與ARID1A同屬AT-豐富交互域(ARID)家族的一員听隐,在MSI組中的突變頻率(23.1%)高于MSS子宮內(nèi)膜樣(5.6%)或高SCNA漿液性腫瘤(0%),這是子宮內(nèi)膜癌研究中的新發(fā)現(xiàn)哄啄。
  8. 在賴氨酸15附近的同聚物處發(fā)生的RPL22框移插入缺失幾乎只出現(xiàn)在MSI組(36.9%)雅任。
  9. TP53突變頻率(超過90%)在漿液性腫瘤中明顯高于子宮內(nèi)膜樣亞型(11.4%)。
  10. 然而咨跌,許多(20個(gè)中有10個(gè)沪么;50%)帶有非沉默TP53突變的子宮內(nèi)膜樣腫瘤也同時(shí)攜帶有非沉默PTEN突變,相比之下锌半,只有1個(gè)(39個(gè)中的1個(gè)禽车;2.6%)漿液性腫瘤帶有非沉默TP53突變的同時(shí)攜帶有非沉默PTEN突變。
  11. 盡管TP53突變不僅限于漿液性腫瘤刊殉,但在子宮內(nèi)膜樣病例中同時(shí)存在的PTEN突變提示了一種不同的致癌機(jī)制殉摔。
  12. 提供了66種傳統(tǒng)組織學(xué)亞型之間的顯著突變基因的比較(補(bǔ)充方法3),其他亞隊(duì)列中的顯著突變基因可在補(bǔ)充數(shù)據(jù)3.2中找到记焊。
  13. 子宮內(nèi)膜癌中的PIK3CA和PTEN突變譜也與其他實(shí)體腫瘤不同(補(bǔ)充方法3)逸月。
  14. 綜合分析可能有助于識(shí)別組織學(xué)分類錯(cuò)誤的病例。
  15. 例如遍膜,鑒定出一個(gè)沒有TP53突變或廣泛染色體拷貝數(shù)異常且具有KRAS突變和高突變率的漿液性病例碗硬。
  16. 重新審查組織學(xué)切片后瓤湘,該病例被認(rèn)為與三級(jí)子宮內(nèi)膜樣腫瘤一致,這表明分子分析可以重新分類腫瘤組織學(xué)恩尾,并可能影響治療決策弛说。

Multiplatform subtype classifications

  1. 所有子宮內(nèi)膜腫瘤均檢測了信使RNA表達(dá)(n = 333)、蛋白質(zhì)表達(dá)(n = 293)特笋、微RNA表達(dá)(n = 367)及DNA甲基化(n = 373)(補(bǔ)充方法4-7)剃浇。
  2. 基于RNA測序的mRNA表達(dá)的非監(jiān)督k-均值聚類分析確定了三個(gè)穩(wěn)健的聚類,分別命名為"有絲分裂型"猎物、"激素型"和"免疫反應(yīng)型"(補(bǔ)充圖4.1)虎囚,這些聚類與四個(gè)綜合聚類顯著相關(guān);POLE蔫磨、MSI淘讥、拷貝數(shù)低和拷貝數(shù)高(P < 0.0001)。
  3. 監(jiān)督分析鑒定出POLE聚類的特征基因(n = 17)堤如,這些基因主要參與細(xì)胞代謝(圖3a)蒲列。
  4. MSI聚類中的少數(shù)特征基因之一是MLH1 mRNA表達(dá)降低,這可能是由于其啟動(dòng)子甲基化所致搀罢。
  5. 拷貝數(shù)低聚類中觀察到孕酮受體(PGR)表達(dá)增加蝗岖,表明對激素治療有響應(yīng)性。
  6. 拷貝數(shù)高聚類包括大多數(shù)漿液性和類似漿液性的子宮內(nèi)膜樣腫瘤榔至,顯示出最大的轉(zhuǎn)錄活性抵赢,表現(xiàn)為細(xì)胞周期調(diào)控失常增加(例如,CCNE1唧取、PIK3CA铅鲤、MYC和CDKN2A)以及TP53突變(補(bǔ)充圖4.2和4.3)。
  7. 這與報(bào)道一致枫弟,即CDKN2A表達(dá)增加可區(qū)分漿液性與子宮內(nèi)膜樣癌邢享。
  8. 拷貝數(shù)高聚類中約85%的病例與‘有絲分裂型’mRNA亞型共享成員資格。

Figure 3: Gene expression across integrated subtypes in endometrial carcinomas.

  • a, 監(jiān)督分析大約1,500個(gè)與綜合亞型顯著相關(guān)的基因淡诗。
  • b, 由綜合亞型監(jiān)督的蛋白質(zhì)表達(dá)聚類的熱圖骇塘。樣本位于列中;基因或蛋白質(zhì)位于行中韩容。
  1. 對反向相蛋白陣列(RPPA)表達(dá)數(shù)據(jù)的監(jiān)督聚類與許多突變基因的功能喪失一致(圖3b)款违。
  2. TP53在拷貝數(shù)高的組別中頻繁突變(P = 2.5 × 10^-27),并且其蛋白質(zhì)表達(dá)也增加宙攻,這表明這些突變與表達(dá)增加相關(guān)奠货。
  3. 相比之下,PTEN(P = 2.8 × 10^-19)和ARID1A(P = 1.2 × 10^-6)在其余組別中的突變率高座掘,但它們的表達(dá)減少递惋,這表明這兩種基因可能存在失活突變柔滔。
  4. 拷貝數(shù)高的組別中磷酸化AKT的水平也降低,這與AKT途徑下調(diào)一致萍虽。
  5. 拷貝數(shù)低的組別中RAD50的表達(dá)升高睛廊,這與DNA修復(fù)有關(guān),解釋了拷貝數(shù)高低組別間的一些差異杉编。
  6. POLE組別中ASNS和CCNB1的表達(dá)高超全,而微衛(wèi)星不穩(wěn)定性(MSI)腫瘤則表現(xiàn)出磷酸化AKT高表達(dá)和PTEN低表達(dá)的現(xiàn)象
  7. 對來自Illumina Infinium DNA甲基化陣列產(chǎn)生的DNA甲基化數(shù)據(jù)進(jìn)行無監(jiān)督聚類分析,揭示了四個(gè)獨(dú)特的亞型(MC1-4)邓馒,這些亞型支持四個(gè)整合聚類嘶朱。
  8. 一個(gè)高度甲基化的亞型(MC1)類似于在結(jié)腸癌和膠質(zhì)母細(xì)胞瘤中描述的CpG島甲基化表型(CIMP),與微衛(wèi)星不穩(wěn)定(MSI)亞型相關(guān)光酣,并可歸因于MLH1啟動(dòng)子的高度甲基化疏遏。
  9. 一個(gè)類似漿液性的聚類(MC3)具有最小的DNA甲基化變化,主要由漿液性腫瘤和一些子宮內(nèi)膜樣腫瘤組成(補(bǔ)充圖7.1)救军,并且包含大部分高拷貝數(shù)變異的腫瘤财异。
  10. 使用iCluster框架進(jìn)行整合聚類得到兩個(gè)主要的聚類,主要根據(jù)漿液性和子宮內(nèi)膜樣組織學(xué)進(jìn)行劃分唱遭,突出了TP53突變戳寸、PTEN突變?nèi)笔В缀跬耆烁呖截悢?shù)的腫瘤23(補(bǔ)充圖8.1)拷泽。
  11. 我們開發(fā)了一種新的聚類算法疫鹊,稱為SuperCluster,基于所有數(shù)據(jù)類型中的樣本聚類成員資格來推導(dǎo)總體亞型(補(bǔ)充圖9.1)跌穗。
  12. SuperCluster識(shí)別出四個(gè)聚類订晌,通常確認(rèn)了各個(gè)平臺(tái)對總體整合聚類的貢獻(xiàn)虏辫。
  13. 任何平臺(tái)上均未發(fā)現(xiàn)主要的批次效應(yīng)(補(bǔ)充方法10)蚌吸。

Structural aberrations

  1. 為了識(shí)別體細(xì)胞染色體異常,我們對106個(gè)腫瘤樣本及其匹配的正常組織進(jìn)行了低通砌庄、配對末端羹唠、全基因組測序。
  2. 我們發(fā)現(xiàn)了涉及多個(gè)途徑中基因的反復(fù)轉(zhuǎn)位娄昆,包括WNT佩微、EGFR-RAS-MAPK、PI(3)K萌焰、蛋白激酶A哺眯、視網(wǎng)膜母細(xì)胞瘤和凋亡途徑。
  3. 最頻繁的轉(zhuǎn)位(106個(gè)中的5個(gè))涉及BCL家族的一個(gè)成員(BCL2扒俯、BCL7A奶卓、BCL9和BCL2L11)一疯。
  4. 其中四個(gè)轉(zhuǎn)位通過鑒定轉(zhuǎn)位連接點(diǎn)得到證實(shí),另外兩個(gè)還通過高通量RNA測序(RNA-Seq)得到確認(rèn)夺姑。
  5. 所有這些轉(zhuǎn)位導(dǎo)致了框內(nèi)融合墩邀,并預(yù)計(jì)會(huì)導(dǎo)致BCL家族成員的激活或表達(dá)增加(補(bǔ)充圖3.2)。
  6. 涉及BCL家族成員并導(dǎo)致凋亡減少的轉(zhuǎn)位已在其他腫瘤類型中被描述盏浙,我們的結(jié)果表明類似機(jī)制在此處也可能起作用眉睹。

Pathway alterations

  1. 整合了多個(gè)平臺(tái)的數(shù)據(jù)來識(shí)別四個(gè)子宮內(nèi)膜癌綜合亞組中反復(fù)改變的途徑。
  2. 由于背景突變率高和樣本量小废膘,我們在這個(gè)分析中排除了POLE亞組竹海。
  3. 考慮到所有反復(fù)突變、純合缺失和擴(kuò)增的基因丐黄,我們使用MEMo25來識(shí)別每個(gè)亞組中具有相互排斥改變模式的基因網(wǎng)絡(luò)站削。
  4. 最顯著的模塊出現(xiàn)在拷貝數(shù)低的組別中,包含CTNNB1孵稽、KRAS和SOX17(圖4a)许起。
  5. 這三個(gè)基因之間的非常強(qiáng)的相互排他性表明,在子宮內(nèi)膜樣子宮內(nèi)膜癌中菩鲜,通過替代機(jī)制激活WNT信號(hào)傳導(dǎo)园细。
  6. 已證實(shí)激活型KRAS突變通過糖原合成酶激酶3β (GSK-3β)增加了β-連環(huán)蛋白的穩(wěn)定性,導(dǎo)致了一種不同于腺瘤性息肉病基因降解之外的β-連環(huán)蛋白激活的替代機(jī)制接校。
  7. 介導(dǎo)β-連環(huán)蛋白蛋白酶體降解的SOX17在拷貝數(shù)低的組別中獨(dú)有的突變(8%)猛频,發(fā)生在以前未描述過的重復(fù)位置(Ala96Gly和Ser403Ile)。
  8. 這個(gè)模塊中其他具有相互排斥改變模式的基因包括FBXW7蛛勉、FGFR2和ERBB2鹿寻。
  9. ERBB2在25%的漿液性或類似漿液性的腫瘤中表現(xiàn)出局部擴(kuò)增和蛋白質(zhì)過度表達(dá),這提示了針對人表皮生長因子受體2 (HER2)抑制劑的潛在作用诽凌。
  10. 一項(xiàng)小型臨床試驗(yàn)發(fā)現(xiàn)曲妥珠單抗在子宮內(nèi)膜癌中沒有活性盾碗,但很少累積到HER2熒光原位雜交(FISH)擴(kuò)增的漿液性癌細(xì)胞市俊。

Figure 4: Pathway alterations in endometrial carcinomas.

  • a, RTK/RAS/β-連環(huán)蛋白途徑通過幾種表現(xiàn)出互斥模式的機(jī)制發(fā)生改變。改變頻率以所有病例的百分比表示。右側(cè)面板顯示了發(fā)生的模式蛇摸。
  • b, PI(3)K途徑中PIK3CA和PIK3R1的改變呈互斥模式隐轩,并且在微衛(wèi)星不穩(wěn)定性和拷貝數(shù)低的亞組中經(jīng)常與PTEN改變共存垢粮。
  • c, 在PARADIGM共識(shí)聚類中展示頂級(jí)1,000個(gè)變化途徑特征的熱圖个束。樣本按其共識(shí)聚類成員資格的順序排列。每個(gè)樣本的基因組亞型顯示在共識(shí)聚類下方躬络。
  1. PIK3CA和PIK3R1突變在所有亞組中都很常見尖奔,并且顯示出強(qiáng)烈的互斥趨勢,但與其它腫瘤類型不同的是,它們與PTEN突變在微衛(wèi)星不穩(wěn)定性(MSI)和拷貝數(shù)低的亞組中共現(xiàn)提茁,這一點(diǎn)之前已有報(bào)道仗嗦。
  2. 拷貝數(shù)高的亞組顯示這三個(gè)基因的改變之間存在互斥性。
  3. 總體而言甘凭,93%的子宮內(nèi)膜樣腫瘤具有可能表明可以使用PI(3)K/AKT途徑抑制劑進(jìn)行靶向治療的突變稀拐。
  4. 對324個(gè)樣本的拷貝數(shù)、mRNA表達(dá)和途徑相互作用數(shù)據(jù)進(jìn)行共識(shí)聚類丹弱,產(chǎn)生了五個(gè)具有不同途徑激活模式的PARADIGM聚類(圖4c和補(bǔ)充方法11)德撬。
  5. PARADIGM聚類1的MYC途徑激活水平最低,WNT途徑激活水平最高躲胳,這與該聚類主要由頻繁發(fā)生CTNNB1突變的拷貝數(shù)低病例組成相一致蜓洪。
  6. PARADIGM聚類3主要由拷貝數(shù)高的病例組成,這些病例MYC/MAX信號(hào)相對較高坯苹,但雌激素受體/FOXA1信號(hào)和p53活性較低隆檀。
  7. 只有TP53截?cái)嗤蛔兌皇清e(cuò)義突變被認(rèn)定為失活突變,這表明不同類型的p53突變可能有不同的信號(hào)傳導(dǎo)后果粹湃。
  8. PARADIGM聚類5富含激素受體表達(dá)恐仑。

Comparison to ovarian and breast cancers

  1. 子宮漿液性癌和高級(jí)別漿液性卵巢癌(HGSOC)的臨床和病理特征非常相似。
  2. HGSOC與基底樣乳腺癌有許多相似的分子特征为鳄。
  3. 這三個(gè)腫瘤亞型的局灶性SCNA模式相似裳仆,無監(jiān)督聚類分析顯示了它們之間的關(guān)聯(lián)性。
  4. 轉(zhuǎn)錄組數(shù)據(jù)集的監(jiān)督分析表明這些腫瘤亞型之間有高度的相關(guān)性孤钦。
  5. MC3 DNA甲基化亞型具有最小的DNA甲基化變化歧斟,也與基底樣乳腺癌和HGSOC類似。
  6. 這些腫瘤亞型中TP53突變的頻率很高(子宮漿液性癌偏形,91%静袖;HGSOC,96%俊扭;基底樣乳腺癌队橙,84%)。
  7. PTEN突變的頻率則非常低(子宮漿液性癌统扳,2%喘帚;HGSOC畅姊,1%咒钟;基底樣乳腺癌,1%)若未。
  8. 差異包括子宮漿液性癌中FBXW7朱嘴、PPP2R1A和PIK3CA突變的頻率高于基底樣乳腺癌和HGSOC。
  9. 我們發(fā)現(xiàn)子宮漿液性癌與HGSOC及基底樣乳腺癌有許多共同的分子特征,盡管前者的突變更頻繁萍嬉,這提示了可能存在的治療方案重疊的新機(jī)會(huì)乌昔。

Figure 5: Genomic relationships between endometrial serous-like, ovarian serous, and basal-like breast carcinomas.

  • a, 每種腫瘤類型的 SCNAs。
  • b, 在至少10%的一種腫瘤類型中出現(xiàn)的基因組改變的頻率壤追。

Discussion

  1. 對373例子宮內(nèi)膜癌進(jìn)行的綜合基因組和蛋白質(zhì)組分析提供了對疾病生物學(xué)和診斷分類的見解磕道,這些見解可能具有即時(shí)的治療應(yīng)用。
  2. 我們的分析根據(jù)綜合基因組數(shù)據(jù)識(shí)別出了四組新的腫瘤行冰,包括在約10%的子宮內(nèi)膜樣腫瘤中發(fā)現(xiàn)的一種新型POLE亞型溺蕉。
  3. 超高的體細(xì)胞突變頻率、微衛(wèi)星穩(wěn)定性和在POLE的外切核酸酶域中常見的新鑒定熱點(diǎn)突變表征了這種亞型悼做。
  4. 染色體拷貝數(shù)異常增加了一層分辨率疯特,揭示了大多數(shù)子宮內(nèi)膜樣腫瘤只有少數(shù)染色體拷貝數(shù)異常,大多數(shù)漿液性和類似漿液性的腫瘤表現(xiàn)出廣泛的染色體拷貝數(shù)異常肛走,并且SCNA的程度大致與無進(jìn)展生存期相關(guān)漓雅。
  5. 子宮內(nèi)膜癌在磷脂酰肌醇3-激酶/akt(PI(3)K/AKT)通路中的突變頻率高于癌癥基因組圖譜(TCGA)迄今為止研究的任何其他腫瘤類型。
  6. 子宮內(nèi)膜樣子宮內(nèi)膜癌與結(jié)直腸癌有許多共同特征朽色,包括微衛(wèi)星不穩(wěn)定性(MSI)的高頻率(分別為40%和11%)邻吞,POLE突變(分別為7%和3%)導(dǎo)致超高的突變率,以及WNT/CTNNB1信號(hào)通路的頻繁激活葫男;然而吃衅,子宮內(nèi)膜癌具有KRAS和CTNNB1突變的獨(dú)特排他性以及途徑激活的不同機(jī)制。
  7. 子宮乳頭狀漿液性癌與基底樣乳腺癌和高級(jí)別漿液性卵巢癌有許多相似特征腾誉;這三種腫瘤類型均具有高頻非沉默型TP53突變和廣泛的結(jié)構(gòu)染色體異常徘层。
  8. 然而,在子宮乳頭狀漿液性癌中發(fā)現(xiàn)的PIK3CA利职、FBXW7趣效、PPP2R1A和ARID1A突變的高頻率并未在基底樣乳腺癌和高級(jí)別漿液性卵巢癌中觀察到。
  9. 子宮乳頭狀漿液性癌中PIK3CA猪贪、FBXW7和PPP2R1A突變的頻率比最近報(bào)道的76例子宮乳頭狀漿液性癌的研究高出約30%跷敬,但與其他一項(xiàng)研究相似。
  10. 子宮乳頭狀漿液性癌中有27%的腫瘤存在ERBB2擴(kuò)增热押,42%的腫瘤存在PIK3CA突變西傀,這為靶向治療提供了轉(zhuǎn)化機(jī)會(huì)。
  11. 早期的一型子宮內(nèi)膜樣腫瘤通常采用輔助放療治療桶癣,而相似分期的二型漿液性腫瘤則采用化療拥褂。
  12. 高級(jí)別的漿液性和子宮內(nèi)膜樣子宮癌很難正確地進(jìn)行亞型分類,而且屟滥科病理學(xué)家之間的觀察者內(nèi)一致性較低饺鹃。
  13. 我們的分子特征化數(shù)據(jù)顯示莫秆,大約25%被病理學(xué)家分類為高級(jí)別子宮內(nèi)膜樣的腫瘤具有與子宮漿液性癌相似的分子表型,包括頻繁的TP53突變和廣泛的染色體拷貝數(shù)異常悔详。
  14. 這一部分子宮內(nèi)膜樣腫瘤與子宮漿液性癌之間顯著的相似性表明镊屎,基于基因組的分類可能有助于改善這些患者的管理。
  15. 臨床醫(yī)生應(yīng)當(dāng)慎重考慮對染色體拷貝數(shù)改變的子宮內(nèi)膜樣患者使用化療而非輔助放療茄螃,并且在前瞻性臨床試驗(yàn)中正式測試這類假設(shè)缝驳。
  16. 此外,子宮內(nèi)膜樣和類似漿液性的腫瘤之間明顯的分子差異表明归苍,這些腫瘤值得分別進(jìn)行臨床試驗(yàn)党巾,以開發(fā)獨(dú)立的治療方案,就像在其他類型的腫瘤如乳腺癌中已經(jīng)改善了治療效果一樣霜医。

Methods Summary

  1. 在機(jī)構(gòu)審查委員會(huì)批準(zhǔn)同意后齿拂,從373名患者那里獲取了生物樣本。
  2. 使用改良的AllPrep試劑盒(Qiagen)同時(shí)提取DNA和RNA肴敛。
  3. 我們利用Affymetrix SNP 6.0微陣列在363個(gè)樣本中檢測染色體拷貝數(shù)異常署海,并通過GISTIC分析識(shí)別出反復(fù)發(fā)生的事件。
  4. 對248個(gè)腫瘤的外顯子進(jìn)行了測序医男,讀取深度至少達(dá)到20倍砸狞。
  5. 對107個(gè)腫瘤進(jìn)行了低通全基因組測序,平均深度達(dá)到6倍镀梭。
  6. 采用先前描述的方法刀森,使用共識(shí)聚類來分析mRNA、miRNA报账、RPPA和甲基化數(shù)據(jù)研底。
  7. 使用MEMo、iCluster和PARADIGM進(jìn)行了跨平臺(tái)的綜合分析透罢。

Change history

[ul]- 12 June 2013 Nature 497, 67–73 (2013); doi:10.1038/nature12113 In the ‘Results’ section of this Article, the range in the sentence “The median follow-up of the cohort was 32 months (range, 1–19 months); 21% of the patients have recurred, and 11% have died.” should have been 1–195 months. This error has been corrected in the HTML and PDF versions of the paper.

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