云平臺助力解析單側(cè)眼組織缺損和視網(wǎng)膜裂癥的家族遺傳原因

雜志：?Scientific?Reports?

影響因子：4.259

PMID:28831107

研究背景：

眼組織缺損（OC）是一種常見的發(fā)育結(jié)構(gòu)性缺陷，因視神經(jīng)不完全閉合發(fā)展而成。通常在虹膜、脈絡(luò)膜視網(wǎng)膜或視盤組織部分發(fā)生眼組織缺損。這一疾病進程由多種基因突變引起，具有遺傳異質(zhì)性和復(fù)雜性。理解OC發(fā)病分子機制及基因型與表型相關(guān)性，對于OC的分子診斷具有重要意義。

近期云平臺助力溫州醫(yī)科大學(xué)黃秀峰老師在Scientific?Reports發(fā)表了一篇關(guān)于眼組織缺損致病性突變的研究，通過對OC患者及其家族成員進行了全外顯子組測序（WES），純合子定位分析、全面變異分析，找到了血緣家族中單側(cè)眼組織缺損與視網(wǎng)膜裂癥的遺傳原因，闡述了OC基因型表型相關(guān)性。跟隨小編去看看吧。

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材料和方法：

材料：采集患者及其家族成員血液，提取DNA

測序平臺：Illumina?HiSeq?2000

分析平臺：BMKCloud，具體分析如下：

1.全基因組測序結(jié)果與人參考基因組進行比對（SOAPaligner），篩選SNV和Indel（SOAPaligner、GATK?）

2.SNP陣列分析純合子定位

3.變異型分析

根據(jù)ExAC、NHLBI?ESP、1000 Genome、dbSNP137數(shù)據(jù)庫檢索，對致病變異型進行初始篩選，并進行Sanger測序驗證。評估候選變異型作用。分析錯義突變體（SIFT、Polyphen-2、MutationTaster）。預(yù)測每個候選變異型多肽的拓?fù)淠Ｐ停⊿MART、RaptorX、PyMol）另外進行序列比對（Clustal?Omega），確定核苷酸保守性程度（PhyloP）

研究結(jié)果：

1.表型檢測

患者是一名14歲男性，攜帶常染色體隱性遺傳病，生于近緣家族，全面眼科檢查顯示其最近左眼視力逐漸喪失，雙眼出現(xiàn)輕微白內(nèi)障癥狀。眼前段裂隙燈檢查顯示右眼正常（圖1A），但左眼6點鐘方向虹膜缺損（圖1D）。眼底檢查右眼視神經(jīng)盤缺損（圖1B），左眼脈絡(luò)膜缺損（圖1E）。在視覺范圍上，右眼生理盲區(qū)擴大（圖1C），雙眼視覺對比敏感度低（圖1C，F(xiàn)）。其他家庭成員沒有OC或眼部畸形。除OC表型外，眼底熒光血管造影（FFA）和光學(xué)相干斷層掃描（OCT）結(jié)果提示患雙側(cè)視網(wǎng)膜血管炎和繼發(fā)性視網(wǎng)膜劈裂癥（圖1G，H，K和L）。接受2個月激素治療后，雙眼黃斑水腫逐漸消失（圖1I和J）。

圖1?RAX基因突變患者臨床特征

2.WES及純合子定位分析表明RAX發(fā)生了突變

WES平均測序深度30X,平均覆蓋率＞95%.

變異型分析的詳細過程（圖2A）。變體數(shù)據(jù)庫中排除次要等位基因頻率（MAF）>0.005的變異型。純合子分析顯示有12個大于2?Mb的純合子位點（圖2B）。在使用逐步篩選策略后，發(fā)現(xiàn)在純合子區(qū)域有3個候選變異型（RAX、TRPM5、PCDH17）。在家族成員中擴大檢測后篩選得到一個RAX錯義突變（c.113?T>?C，p.I38T）。且在dbSNP137、1000 Genome、ESP6500、內(nèi)部數(shù)據(jù)庫、ExAC數(shù)據(jù)庫中沒有此錯義突變（圖3A-B）。

純合子分析表明RAX基因位于18號染色體上較大的純合子區(qū)域（18.19?Mb）（圖2B）。?c.113?T>?C變異使疏水性異亮氨酸轉(zhuǎn)變?yōu)橛H水性蘇氨酸。該家族中基因型與表型分離（圖3A，B）：患者父母是雜合子攜帶者，其健康的姐妹無此突變。在38位的異亮氨酸高度保守（圖3C），核苷酸位點c.113T>?C的PhyloP得分為2.986。表明RAX基因的純合子突變?c.113?T>?C是OC的病因。

圖2?變異分析流程及純合子分析圖譜

圖3?RAX突變鑒定（A.譜系遺傳;B.Sanger驗證;C.RAX基因?Ile38?氨基酸殘基進化保守性）

3.RAX突變比較分析和結(jié)構(gòu)分析

患者在RAX基因的兩個等位基因的exon1內(nèi)有突變（圖4A）。RAX?c.113?T?>?C突變導(dǎo)致38位的氨基酸錯義突變，氨基酸I38位于八肽模體中，生信分析預(yù)測顯示I38T錯義突變具有破壞性（SIFT得分：0;?MutationTaster得分：1），可能對蛋白質(zhì)，視網(wǎng)膜和前神經(jīng)折疊同源序列造成損害（PolyPhen2得分：0.873）。子域識別結(jié)果表明這個突變不在同源序列、配對序列中（SMART）。對RAX進行潛在功能分析（RaptorX，PyMol），構(gòu)建結(jié)構(gòu)模型（圖4B），結(jié)合遺傳分析及結(jié)構(gòu)分析結(jié)果，我們推測序列改變增加了I38殘基的螺旋構(gòu)象，從而使RAX蛋白空間結(jié)構(gòu)改變。

圖4?RAX基因突變結(jié)構(gòu)分析

結(jié)果：

在本研究中，我們對UC和視網(wǎng)膜裂癥患者及其家庭成員進行了分子遺傳學(xué)檢測。利用全外顯子組測序和純合性定位組合方法，篩選后得到唯一候選致病基因RAX致病突變（c.113?T>?C，p.I38T）。結(jié)果得到臨床、功能模型數(shù)據(jù)的支持。本研究擴大了對RAX突變表型變異性的理解，有利于進一步理解OC發(fā)病分子機制及基因型表型相關(guān)性。

創(chuàng)新點：

本研究不僅證明了WES和純合子繪圖是解析遺傳異質(zhì)性疾病患者致病性突變的有用工具，也有助于進一步闡明OC疾病發(fā)病分子機制及基因型表型相關(guān)性。

參考文獻：Huang?X?F,?Huang?Z?Q,?Lin?D,?et?al.?Unraveling?the?genetic?cause?of?a?consanguineous?family?with?unilateral?coloboma?and?retinoschisis:?expanding?the?phenotypic?variability?of?RAX?mutations.[J].?Sci?Rep,?2017,?7(1).

???????????????????????????????????惡性癌組織研究多了不如研究下良性病變組織

文獻：Ye L, Zhou X, Huang F, et al. The genetic landscape of benign thyroid nodules revealed by whole exome and transcriptome sequencing[J]. Nature Communications, 2017, 8.

?研究背景：

乳頭狀甲狀腺癌（papillary thyroid carcinoma，PTC）：是最常見的甲狀腺癌，其發(fā)病率約占甲狀腺癌發(fā)病率的70-80%， 每10萬人中有5.7個人患有PTC，女性約為8.8人，男性約為2.7人，屬于低度惡性腫瘤，分化程度高，預(yù)后良好。甲狀腺癌發(fā)病的第一癥狀是在頸部的甲狀腺區(qū)出現(xiàn)結(jié)節(jié)，結(jié)節(jié)常為無痛性，甲狀腺結(jié)節(jié)發(fā)生率很高，這些結(jié)節(jié)中約有5%的結(jié)節(jié)可能會出現(xiàn)癌變。已經(jīng)有諸如TCGA等研究機構(gòu)對PTC的腫瘤相關(guān)變異進行了鑒定（BRAF和RAS基因突變等），但是對于良性結(jié)節(jié)的基因組特征所知甚少。良性增生性甲狀腺結(jié)節(jié)，尤其是腺瘤樣結(jié)節(jié)，尚未研究過。

新穎點/研究目的：1.甲狀腺癌組織研究的很多，良性結(jié)節(jié)的遺傳和表達景觀如何？

• 傳統(tǒng)認(rèn)為PTC和良性結(jié)節(jié)具有獨立起源，是否可以提供基因組層面證據(jù)？
• 傳統(tǒng)的基因檢測技術(shù)通過檢測惡性癌組織相關(guān)突變標(biāo)志提供納入標(biāo)準(zhǔn)（rule-in）輔助診斷，是否可以鑒定良性組織相關(guān)突變標(biāo)志提供排除標(biāo)準(zhǔn)（rule-out）？

實驗材料：共計28例患者的經(jīng)過手術(shù)獲得的127個樣本的癌組織（PTC）或結(jié)節(jié)組織、正常組織及配對的germline外周血液樣本。患者根據(jù)有無PTC癌組織分成2組，TB和SB（只有良性結(jié)節(jié)，且持續(xù)2年）。

研究結(jié)果：

1.良性腺瘤樣甲狀腺結(jié)節(jié)相比于乳頭狀甲狀腺癌具有獨特的變異

外顯子組測序（平均161X）結(jié)果顯示，相比于外周血，在正常組織、良性結(jié)節(jié)組織和乳頭狀甲狀腺癌組織中共計檢測到了528個基因中的688個體細胞突變，腫瘤組織和結(jié)節(jié)組織中體細胞突變數(shù)目（/Mb）明顯高于正常組織，但腫瘤組織和結(jié)節(jié)組織的突變特征（6種類型的堿基替換及其上下文）卻明顯不同。

經(jīng)過高頻突變基因（significantly mutated genes,SMGs）分析，乳頭狀甲狀腺癌中以BRAF突變?yōu)橹鳎?0%樣本中攜帶），最主要的是BRAFV600E突變，這與TCGA的研究是一致的。而良性結(jié)節(jié)（TB和SB兩組）組織中與癌組織中完全不同，檢測到了互相排斥的ZNF148 (21.4%)、SPOP (14.3%) 和EZH1 (10.7%)。

高頻突變基因頻譜

在額外的231例良性結(jié)節(jié)中對上述三個基因中主要的體細胞突變進行了驗證，ZNF148基因突變頻率有所下降（5.4%），其他2個基因突變保持相似水平（SPOP P94R 11.2%，EZH1 Q571R 9.3%）。55例濾泡狀甲狀腺癌（follicular thyroid carcinomas，F(xiàn)TC）中未檢測到上述3個基因突變，表明特異存在于良性結(jié)節(jié)中。

SPOP，EZH1和ZNF148體細胞突變示意圖

利用人正常甲狀腺細胞系Nthy，構(gòu)建突變體進行功能實驗發(fā)現(xiàn)，EZH1 Q571R突變細胞系相比于野生型細胞系，細胞增殖能力輕微增加，侵襲能力降低。EZH1體細胞突變可能是甲狀腺腫的早期刺激因素之一。

細胞增殖和侵襲實驗

對外顯子數(shù)據(jù)進行CNV分析，只在癌組織中檢測到了已知的PTC相關(guān)的22號染色體長臂arm水平拷貝數(shù)缺失，而良性結(jié)節(jié)中沒有發(fā)現(xiàn)重現(xiàn)性的CNV。轉(zhuǎn)錄組數(shù)據(jù)分析后，也沒有發(fā)現(xiàn)重現(xiàn)性或者功能性的基因融合。

TB組來自相同PTC患者配對的癌組織和良性結(jié)節(jié)間相同的突變很少

PTC癌組織-良性結(jié)節(jié)pairs間的共有突變頻率展示

PTC癌組織和良性結(jié)節(jié)的重疊突變頻率最低（0-21.4％，中位數(shù)7.7％）。 當(dāng)考慮匹配的正常組織時，只有9個PTC癌組織和良性結(jié)節(jié)對顯示重疊的突變（1.7-7.4％）。共有突變少與純度沒有顯著相關(guān)性。TB組20個PTC患者的配對組織間體細胞突變變異等位基因頻率（variant allele frequency,VAF）進行相關(guān)性分析，癌組織-良性結(jié)節(jié)間的相關(guān)性最差。

配對樣本間體細胞突變VAF相關(guān)性熱圖

良性結(jié)節(jié)與PTC癌組織間具有不同的基因表達模式

對9個患者（5個TB和4個SB）的26個組織進行轉(zhuǎn)錄組測序，相比于正常甲狀腺組織共計檢測到21441個差異表達基因，只有8％的上調(diào)和3.1％的下調(diào)基因在PTC和良性結(jié)節(jié)之間重疊。

差異表達基因Venn圖

經(jīng)過層次聚類分析，惡性癌組織聚類在一起，和良性結(jié)節(jié)/正常組織分開，且TB和SB的良性結(jié)節(jié)組織聚類在一起，表明二者間相似的功能。

差異表達基因?qū)哟尉垲悷釄D

采用3種已知的甲狀腺分化和信號傳導(dǎo)特征分類器均發(fā)現(xiàn)良性結(jié)節(jié)和PTC癌組織明顯分離。3個分類器分別為：甲狀腺分化評分（TDS，16個與甲狀腺代謝和功能相關(guān)的基因）、ERK活性評分（EAS，用于MEK / ERK活性測定的52個基因）和BRAF-RAS突變特征相關(guān)的71個基因集。

甲狀腺分化評分TDS和ERK活性評分熱圖

良性結(jié)節(jié)和PTC癌組織獨立進化

對20名患者構(gòu)建了系統(tǒng)發(fā)育樹，以說明PTCs、良性結(jié)節(jié)和正常甲狀腺組織之間的進化關(guān)系。大多數(shù)患者（15/20例）在良性結(jié)節(jié)和PTC之間早期即處于不同分支進化，特別是在正常甲狀腺組織納入分析時，表明PTC癌組織與良性結(jié)節(jié)間早期分離和不同的進化模式。

基于突變的系統(tǒng)發(fā)育樹

研究結(jié)論

本研究提供強有力的證據(jù)表明良性甲狀腺結(jié)節(jié)具有與PTC癌組織不同的遺傳和轉(zhuǎn)錄組景觀，證實了良性結(jié)節(jié)發(fā)育與PTC腫瘤形成不同。 良性甲狀腺結(jié)節(jié)不同于癌前病變，例如存在復(fù)發(fā)性BRAF突變的黑素細胞痣或具有惡性轉(zhuǎn)化風(fēng)險的良性病變。作者認(rèn)為，將SPOP，ZNF148和EZH1作為良性結(jié)節(jié)相關(guān)基因的納入，通過提供“排除”信息，有可能提高基于DNA的突變檢測的診斷效能。在目前的甲狀腺分子診斷中添加良性相關(guān)突變標(biāo)志，從而提供“排除”信息，可能會增加其診斷功效。

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立即體驗

近日，一群來自德國綜合納米科技研究所（Institute?for?Integrative?Nanosciences）的“瘋子”科學(xué)家腦洞大開，發(fā)明了一種全新的藥物遞送系統(tǒng)—用精子遞送藥物，治療婦科癌癥。

眾所周知，癌癥是全球性的醫(yī)學(xué)難題。很多號稱癌癥治療的“神藥”在使用過程中，都會因為進入腫瘤細胞的有效藥物濃度不足，造成藥效差強人意。如何讓藥物精準(zhǔn)、無損失的抵達腫瘤細胞，無數(shù)的科研工作者絞盡腦汁。

人類和細菌的寄生、共生關(guān)系歷史悠久。一個多世紀(jì)以前，就有人提出，利用細菌來對抗癌癥。早在1891年，美國醫(yī)生William?B.?Coley就已經(jīng)使用鏈球菌來治療當(dāng)時被認(rèn)為只剩下幾周壽命的晚期肉瘤“癮君子”患者。不得不說，這位患者是幸運的，他的癌癥得到了緩解，又繼續(xù)生活了八年。但是這種方法并不總是奏效。有時腫瘤會得到控制，甚至消退，但有時患者會發(fā)生感染并失控導(dǎo)致死亡，因為當(dāng)時青霉素還沒有問世。隨著基因工程的出現(xiàn)，科學(xué)家們看到了產(chǎn)生更有效、低毒的鏈球菌的希望?，F(xiàn)在，幾個細菌菌株已被開發(fā)成癌癥治療劑，且它們在動物模型上效果顯著。2016年，Din等人利用合成生物學(xué)的方法改造細菌，實現(xiàn)了治療疾病的目的【1】。這些細菌在抵達目標(biāo)位置時，會同步自發(fā)地裂解自殺，釋放藥物。細菌遞送藥物的方法，對于治療腸道腫瘤具有較大優(yōu)勢。因為生活在腸道的細菌喜歡那里的環(huán)境—低氧。而某些實體瘤，比如腸道腫瘤也因為腫瘤細胞的過快增殖，導(dǎo)致內(nèi)部缺氧。腫瘤的低氧區(qū)域相對免受免疫系統(tǒng)的攻擊，適宜細菌定植和生長。#?細菌和腫瘤細胞共培養(yǎng)體系?

2011年，牛津大學(xué)的物理學(xué)家和分子神經(jīng)學(xué)家合作，開發(fā)出一種由DNA制造的分子“籠子”，能進入活細胞內(nèi)部并在其中生存，由此可能帶來一種有效的藥物遞送新方法【2】。這種DNA“分子籠”由4條人工合成的DNA短鏈構(gòu)成，在一定的環(huán)境下，這些短鏈能自行組裝成一個約7納米高的四面體（由4個三角面組成的金字塔形）。#?人工合成的DNA短鏈能夠形成納米尺度的“分子籠”研究證實，這些短鏈能圍繞特定的蛋白質(zhì)分子進行組裝，從而形成一個包裹著蛋白質(zhì)的“分子籠”。關(guān)鍵的是，通過事前設(shè)計的程序，“分子籠”能夠在遇到胞內(nèi)特定的“激發(fā)”分子時再度打開，從而釋放出內(nèi)容物（比如攜帶的靶向藥物）。用人類胚胎腎臟細胞所做的實驗證實，這些經(jīng)熒光標(biāo)記的DNA“分子籠”能夠進入細胞，而且大部分“分子籠”保持完好，至少能抵抗細胞內(nèi)各種酶的攻擊達48小時之久。這種較強的生存能力對于藥物遞送工具而言非常關(guān)鍵，因為這些DNA“分子籠”要成為有效的遞送工具，他們必須能有效進入細胞并生存下來，直到找到合適的藥物作用位點，并在合適的時間釋放出內(nèi)部所攜帶的藥物。?

精子長度只有約55微米，但是卻能夠每分鐘游動4毫米。而且，精子不會引起免疫反應(yīng)。那如果利用精子做“快遞員”，將藥物包裹送到目標(biāo)位置，效果會如何？德國綜合納米科技研究所的研究人員對這個神奇的想法進行了測試【3】。他們將精子泡在化療藥物多柔比星（doxorubicin）溶液中，讓它們吸足這些藥物。然后，他們利用納米技術(shù)，給精子的頭部裝上了一個小型“導(dǎo)航儀”。接著，再讓這些精子去處理癌癥細胞。48小時后，攜帶有化療藥物的精子展現(xiàn)出了與多柔比星溶劑類似的細胞殺傷效果，而未攜帶化療藥物的精子則沒有出現(xiàn)這一效果。#裝有磁性導(dǎo)航儀的精子在水平和垂直磁場作用下運動?

相比較于細菌和納米分子充當(dāng)“快遞員”，精子快遞顯然更加令人振奮和期待。但是，在臨床使用之前，還有一系列問題需要解決，包括技術(shù)上和倫理上。首先，精子本身也是個體化的，如何衡量這些“快遞員”攜帶了足夠的“藥物包裹”以保證療效；其次，精子在漫長的征途中，是否會發(fā)生藥物的泄露，導(dǎo)致藥物總量減少，從而使到達目的地的藥物濃度不足；還有最關(guān)鍵的問題，這一系統(tǒng)的倫理性會受到挑戰(zhàn)。誰的精子能夠被用來遞送藥物？它們會不會引起意外懷孕？

據(jù)統(tǒng)計，全球每年有數(shù)十萬婦科癌癥患者。如果該系統(tǒng)能夠成功，或許能夠?qū)δ壳暗哪[瘤治療帶來裨益。

參考文獻

1.?Din?MO,?Danino?T,?Prindle?A,?Skalak?M,?Selimkhanov?J,?Allen?K,?Julio?E,?Atolia?E,?Tsimring?LS,?Bhatia?SN,?Hasty?J.?Synchronized?cycles?of?bacterial?lysis?for?in?vivo?delivery.?Nature.?2016,?536(7614):81-5.

2.Walsh?AS,?Yin?H,?Erben?CM,?Wood?MJ,?Turberfield?AJ.?DNA?cage?delivery?to?mammalian?cells.?ACS?Nano.?2011,?5(7):5427-32.

3.Haifeng?Xu,?Mariana?Medina?Sanchez,?Veronika?Magdanz,?Lukas?Schwarz,?Franziska?Hebenstreit,?Oliver?G.?Schmidt.?Sperm-hybrid?micromotor?for?drug?delivery?in?the?female?reproductive?tract.?arXiv.org>physics>arXiv:1703.08510.

?通過對數(shù)千人進行基因組篩查，一個由來自馬克斯普朗克心理語言學(xué)研究所，布里斯托大學(xué)，Broad研究所和iPSYCH聯(lián)盟研究人員組成的國際科學(xué)團隊最新研究為學(xué)界對基因互作在自閉癥和精神分裂癥領(lǐng)域的認(rèn)識提供了新的見解。同時，該研究創(chuàng)造性地發(fā)現(xiàn)了基因?qū)τ谖覀冊诔砷L過程中溝通能力發(fā)展產(chǎn)生的巨大影響。

研究人員對人們兒童期到青春期這段時間內(nèi)精神障礙風(fēng)險與社會交際能力水平之間的遺傳重疊進行了深入研究。他們發(fā)現(xiàn)影響兒童期社會交際的基因與引起自閉癥發(fā)生的基因之間存在大量的重疊，而當(dāng)人們進入青春期，這種重疊關(guān)系則會逐漸消失。相比之下，影響精神分裂癥發(fā)生的基因則更多地影響到人們后青春期的社會交際能力，符合疾病的自然史。相關(guān)研究對應(yīng)的論文發(fā)表于最新上線的Molecular Psychiatry雜志。

基因在不同成長階段會帶來不同的精神影響

“研究結(jié)果表明，類似自閉癥和精神分裂等精神狀況的發(fā)病風(fēng)險與幾個特別的基因密切相關(guān)。同時，這些與精神疾病密切相關(guān)的基因也會對人們的社會交際能力產(chǎn)生巨大的影響。在人們的不同發(fā)展階段，這些基因發(fā)揮著強大的影響力”，文章的主要作者，PIM高級研究員Beate St Pourcain解釋說。

對于自閉癥和精神分裂癥患者來說，與他人進行交互和溝通通常都會成為難題。他們不能輕松地開始一段交談，也很難對于別人的搭訕給予恰當(dāng)?shù)幕貞?yīng)。另一方面，自閉癥和精神分裂癥通常會以非常不同的方式發(fā)展。 孤獨癥譜系障礙（ASD，Autism Spectrum Disorder ），的第一癥狀通常發(fā)生在嬰兒期或兒童早期，而精神分裂癥的癥狀則通常直到成年早期才會出現(xiàn)。

自閉癥或精神分裂的特征存在于我們許多人中

自閉癥患者在交際和社會認(rèn)知方面存在嚴(yán)重的困難，他們通常會在成長的過程中逐漸成為習(xí)慣強迫性或頑固性思考的人。相反，精神分裂癥患者則相對更容易產(chǎn)生各種幻覺，妄想和嚴(yán)重的思維干擾。然而，最近的研究表明，許多這些與精神疾病相關(guān)的特征和經(jīng)驗通常都可以在發(fā)育過程中的兒童或正常成人中輕微體現(xiàn)。換句話說，正常人身上存在著正常和異常精神行為之間的連續(xù)性漸變狀態(tài)。

全基因組分析的最新進展可以幫助科學(xué)家更為準(zhǔn)確地了解精神障礙及其相關(guān)癥狀在未受影響人群中的遺傳結(jié)構(gòu)。人群中存在著大量的精神問題風(fēng)險，但源于多基因效應(yīng)的輕微癥狀則更為普遍。對于社會交際行為，這些精神問題相關(guān)遺傳因素帶來的影響卻并沒有那么穩(wěn)定，尤其是在人們成長的兒童和青春期階段。

精神問題的消除

“性狀和疾病之間遺傳關(guān)系的發(fā)育敏感分析可能有助于揭示精神病癥之間的明顯重疊現(xiàn)象。” St Pourcain說。

該研究的另一位主要作者，英國布里斯托大學(xué)臨床流行病學(xué)教授George Davey Smith則表示：“不同精神疾病和社會交際差異的遺傳預(yù)測因素為這些現(xiàn)象的深入研究以及臨床精神病患者的治療打開了一扇全新的大門?！?/p>

倫敦大學(xué)學(xué)院行為和腦科學(xué)教授David Skuse補充說：“這項研究清楚地揭示了兒童社會交際能力水平對于精神問題遺傳風(fēng)險評估的重要意義。我們現(xiàn)在面臨的最大挑戰(zhàn)是如何確定遺傳變異影響大腦發(fā)展變化的具體方式?！?/p>

來源：Molecular Psychiatry, DOI: 10.1038/mp.2016.198

文章轉(zhuǎn)自轉(zhuǎn)化醫(yī)學(xué)網(wǎng)

微轉(zhuǎn)移是指存在于淋巴結(jié)、骨髓和血循環(huán)中，但常規(guī)臨床病理學(xué)和影像學(xué)方法不能檢出的非血液系統(tǒng)惡性腫瘤的轉(zhuǎn)移，一般定義為以單個細胞或微小細胞團形式存在的隱匿性轉(zhuǎn)移。骨髓中的微轉(zhuǎn)移細胞被稱為彌散性腫瘤細胞，對乳腺癌患者具有獨立的預(yù)后價值。

挪威奧斯陸大學(xué)醫(yī)院Bj?rn Naume帶領(lǐng)的國際研究小組使用單細胞測序分析了從乳腺癌患者骨髓中分離的、疑似存在微轉(zhuǎn)移（micro-metastases）的細胞。他們對來自6名乳腺癌患者骨髓中的63個單細胞進行基因組測序，將這些細胞中的拷貝數(shù)異常與來自患者原發(fā)性腫瘤的細胞進行比較，發(fā)現(xiàn)一小部分細胞是彌散性腫瘤細胞（disseminated tumor cell，DTC），這項研究結(jié)果發(fā)表在《Genome Biology》上。通過重建這些細胞的系統(tǒng)發(fā)生（phylogeny）過程，進一步分析了這些細胞是如何產(chǎn)生的。

文章共同第一作者，來自倫敦弗朗西斯·克里克研究所（Francis Crick Institute）的Jonas Demeulemeester表示，“彌散性腫瘤細胞在重新活化并產(chǎn)生新的腫瘤或轉(zhuǎn)移之前，可以潛伏多年不被發(fā)現(xiàn)，而且通常對治療具有抗性?！?/p>

單細胞全基因組測序發(fā)現(xiàn)彌散性腫瘤細胞

基于免疫細胞化學(xué)染色，研究者們從6名乳腺癌患者的7份骨髓抽吸物中分離出單個細胞，其中6份抽吸物樣本是在診斷時收集，1份是在診斷后3年獲取。同時，研究人員從抽吸物中收集了7份對照細胞，還從其中一名患者中收集了同步腋窩淋巴結(jié)轉(zhuǎn)移樣本。根據(jù)它們的形態(tài)特征，這些細胞被分成腫瘤細胞、疑似造血細胞、造血細胞，以及不確定的細胞群。

所有63個細胞的基因組經(jīng)過擴增后，進行全基因組測序，測序覆蓋深度為1.7X。其中11個細胞中檢測到的拷貝數(shù)變異模式，與患者原發(fā)性腫瘤或淋巴結(jié)轉(zhuǎn)移中的模式相似，這說明它們是真正的彌散性腫瘤細胞。研究人員指出，根據(jù)細胞形態(tài)特征也能判斷這11個細胞中大部分是腫瘤細胞。這些彌散性腫瘤細胞來自3名患者，她們后來都出現(xiàn)了腫瘤遠端轉(zhuǎn)移。

Demeulemeester說，“這些之前被認(rèn)為是癌癥細胞的細胞中，只有一部分是真的來自原發(fā)性腫瘤。因此，進一步細化指標(biāo)意味著更準(zhǔn)確的預(yù)后和更加定制化的治療，可避免過度治療或者治療不足?！?/p>

外顯子組測序分析彌散性腫瘤細胞是如何產(chǎn)生的

但是這些細胞的擴散方式仍然未知，關(guān)于細胞的擴散方式有兩種理論：一種認(rèn)為DTC很早就脫離腫瘤的起源位點并獨立進化，另一種則認(rèn)為這些細胞是比較晚的時候從亞克隆上脫離，因此具有與原發(fā)性腫瘤大致相似的基因組。

為了重建彌散性腫瘤細胞的可能擴散途徑，研究人員對患者的原發(fā)性腫瘤、相匹配的正常血細胞和一名患者的淋巴結(jié)轉(zhuǎn)移進行外顯子組測序，平均測序深度約35X。他們在7個腫瘤外顯子組中發(fā)現(xiàn)了239個體細胞替換突變，其中103個是非同義突變。利用這些突變作為指導(dǎo)，研究人員重建了3名患者腫瘤的系統(tǒng)發(fā)生過程。

在其中一名患者中，研究人員發(fā)現(xiàn)原發(fā)性腫瘤具有1q和17q DNA克隆增益（DNA gains），以及4號染色體丟失和一些片段缺失。該患者的腫瘤亞克隆還具有1q臂增益。同時，來自該患者的DTC雖然沒有亞克隆增益或者任何DTC特異性拷貝數(shù)變異，但具有所有克隆拷貝數(shù)變異（copy number aberrations，CNA）。在第二名患者中，DTC具有原發(fā)性腫瘤的所有克隆CNA以及亞克隆增益。

在第三名淋巴結(jié)轉(zhuǎn)移患者的DTC中，他們發(fā)現(xiàn)了更復(fù)雜的進展模式。該患者的DTC起源于淋巴結(jié)轉(zhuǎn)移的多個亞克隆。此外，診斷后3年獲得的DTC具有淋巴結(jié)轉(zhuǎn)移中發(fā)現(xiàn)的所有克隆變異，甚至更多。這說明它們起源于淋巴結(jié)轉(zhuǎn)移的亞克隆，在治療中得以存活并繼續(xù)進化。研究人員表示，這些結(jié)果支持乳腺癌細胞在較晚時候向骨髓擴散的理論。

作者們寫道，“雖然我們的樣本量較小，還需要進一步深入研究，但是這些結(jié)果說明，在這些轉(zhuǎn)移性克隆出現(xiàn)之前若能進行早期檢測，可以改善診斷和治療?！?/p>

參考文獻：Tracing the origin of disseminated tumor cells in breast cancer using single-cell sequencing. DOI:10.1186/s13059-016-1109-7

文章轉(zhuǎn)自測序中國