標題：The integrated genomic and epigenomic landscape of brainstem glioma
期刊：nature communications
影響因子：14.912
發(fā)表時間：2020
摘要
腦干膠質(zhì)瘤是一組異質(zhì)性腫瘤讳嘱，既包括手術(shù)切除治愈的良性腫瘤，也包括沒有有效治療的高致死性腫瘤。本文作者對一大組腦干膠質(zhì)瘤（包括彌漫性固有腦橋膠質(zhì)瘤）進行了綜合研究，包括表觀遺傳學和基因組分析庶香。在這里历筝，他們根據(jù)DNA甲基化數(shù)據(jù)分為H3-Pons, H3-Medulla, IDH,和PA-like的不同簇，每個簇都與獨特的基因組和臨床特征相關(guān)杀捻。H3-PON和-H3-Medulla的大多數(shù)腫瘤含有H3F3A突變刁标，但顯示出不同的甲基化模式颠通，分別與橋腦或髓質(zhì)內(nèi)的解剖定位相關(guān)。臨床數(shù)據(jù)顯示膀懈，這些集群之間的總體生存率存在顯著差異顿锰，路徑分析表明這些樣本中存在不同的致癌機制。研究結(jié)果表明启搂，整合遺傳學和表觀遺傳學數(shù)據(jù)有助于更好地理解腦干膠質(zhì)瘤的發(fā)生和分類硼控，并指導未來研究開發(fā)新的治療方法。
背景
腦干膠質(zhì)瘤是一組起源于中腦胳赌、橋腦或髓質(zhì)的異質(zhì)性腫瘤牢撼。在這些腫瘤中，兒童彌漫性固有橋腦膠質(zhì)瘤（DIPG）的中位總生存期為9-12個月疑苫，由于化療和放射治療的不可操作性和耐藥性熏版，在過去50年中一直是主要的研究重點。大約80%的兒童DIPG含有影響H3F3A或HIST1H3B/C1的K27M突變捍掺。這些K27M突變腫瘤與特別差的預(yù)后相關(guān)撼短。本文整合了全基因組測序、RNA測序和基于陣列的全基因組甲基化數(shù)據(jù)分析挺勿，以獲得這些腦腫瘤分子組成的更全面的圖像曲横。
結(jié)果
1.患者隊列特征
126名患者的腫瘤樣本和配對的血液樣本。腫瘤部位包括中腦被蓋（11/126,8.7%）不瓶、頂蓋（5/126,4.0%）禾嫉、橋腦連接（2/126,1.6%）灾杰、橋（38/126,30.2%）、小腦中腳（7/126,5.6%）夭织、橋髓（16/126,12.6%）吭露、髓質(zhì)（42/126,33.3%）和中腦丘腦（5/126,4.0%）吠撮。根據(jù)WHO分類對腫瘤進行分級尊惰，包括8.7%（11/126）WHO I級、41.3%（52/126）WHO II級泥兰、31.0%（39/126）WHO III級和19.0%（24/126）WHO IV級腫瘤弄屡。最初的組織病理學診斷主要為星形細胞瘤（59,46.8%），其次是少星形細胞瘤（21.4%）鞋诗、膠質(zhì)母細胞瘤（19.0%）膀捷、毛細胞性星形細胞瘤（PA）（6.3%）、神經(jīng)節(jié)膠質(zhì)瘤（2.4%）削彬、毛粘液樣星形細胞瘤（PMA）（1.6%）全庸、多形性黃色星形細胞瘤（PXA）（0.8%），少突膠質(zhì)細胞瘤1例（0.8%）融痛。本研究包括的腫瘤的甲基化微陣列（n=123）和RNA測序（RNAseq）（n=75）壶笼，配對腫瘤和正常（生殖系）對照的全基因組（n=97）和靶向測序（n=21）。
2.甲基化分類顯示腦干膠質(zhì)瘤中不同的H3簇與腫瘤位置相關(guān)
利用20000多個探針進行聚類雁刷，將樣本分成了四類甲基化特征差異的樣本覆劈。
3.不同甲基化簇的腫瘤的不同的基因組landscape
Fig3.每個樣本每個兆基數(shù)的突變數(shù)。b腦系統(tǒng)膠質(zhì)瘤樣本中的臨床信息和基因改變沛励。c每個基因突變的頻率责语。
為了識別這個腦干膠質(zhì)瘤組群中的體細胞遺傳變化，在腫瘤樣本和匹配血液中都使用了68個常見突變腦腫瘤基因的全基因組測序和靶向測序目派。H3-Pons和H3-Medulla都富含H3突變坤候，而PPM1D、FGFR1和NF1的突變頻率在H3-Medulla中比在H3-Pons中更高（Fig. 4a）企蹭。Fig. 4b每個集群的潛在驅(qū)動因素和重大的非編碼突變
4.基因表達分析揭示了豐富獨特的基因組甲基化集群H3-Pons和H3-Medulla白筹。
5.Fusion genes and copy number alterations.
驗證了分析中確定的幾個復發(fā)性融合基因，包括C15orf57-CBX3基因（n = 3）和NTRK2-其他基因（n =6）练对。Sanger sequencing是為了確認這些樣本中的融合基因和特定 breakpoints 遍蟋。
6.H3-medulla is correlated with better survival than H3-Pons
分析了不同cluster的生存情況。Kaplan-Meier分析顯示螟凭，根據(jù)這四組甲基化聚類進行分層的患者有明顯的生存曲線(圖6a)虚青。與H3 clusters相比，IDH表現(xiàn)出更長的總體生存期H3-medulla 和H3-Pons螺男，盡管H3和TP53通路突變的基因改變相似棒厘，但總體生存趨勢明顯(Log-rank檢驗纵穿，p < 0.0001)(圖6b)。與其他組相比奢人，PA-like病例顯示了更好的總長期生存率谓媒。
討論
通過甲基化數(shù)據(jù)，本文發(fā)現(xiàn)腦干膠質(zhì)瘤可以分為四種主要的甲基化簇:H3- Pons, H3- medulla, IDH和PA-like何乎。作者在圖7中總結(jié)了這些亞型的綜合遺傳和臨床特征句惯。研究發(fā)現(xiàn)H3突變腫瘤存在兩個不同的表觀遺傳亞群，H3- pons和H3- Medulla支救。這兩組患者的生存趨勢有顯著差異抢野，H3- pons組比H3- medulla的病程更嚴重「髂基于RNA-seq的差異表達分析指孤，發(fā)現(xiàn)這些腫瘤具有不同的基因表達途徑富集，其中h3 -髓質(zhì)腫瘤富集于免疫應(yīng)答相關(guān)途徑贬堵，而更侵襲性的H3-Pons腫瘤富集于細胞周期相關(guān)途徑恃轩。盡管這些腫瘤具有相似的突變模式，核心突變(如H3F3A)有共同的改變黎做，但這些表觀遺傳和表達模式的顯著差異可能表明腫瘤微環(huán)境的不同來源或影響叉跛，需要進一步研究。這些發(fā)現(xiàn)表明甲基化狀態(tài)可能改善腦干膠質(zhì)瘤的分類引几，并指導臨床決策昧互。
還利用全基因組測序數(shù)據(jù)建立腦干膠質(zhì)瘤的突變格局，發(fā)現(xiàn)甲基化模式與突變格局密切匹配伟桅。在這些基因簇中發(fā)現(xiàn)了幾個頻繁突變的基因敞掘，包括H3F3A、HIST1H3B楣铁、IDH1玖雁、TP53、PPM1D盖腕、ATM赫冬、ATRX、FGFR1溃列、PIK3CA劲厌、NF1、PTEN听隐、PDGFRA和TCF12补鼻。
利用來自不同解剖位置的100多個腦干膠質(zhì)瘤的整合基因組分析，本文展示了腦干腫瘤的分子圖譜，以改進腫瘤分類和了解其分子基礎(chǔ)风范，并識別新的潛在治療靶點咨跌，所有這些都是為了改善這些患者的預(yù)后。
