《Endocrine-Related Cancer》:The genetic changes in 11p15.5-related pheochromocytomas and paragangliomas
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為探究嗜鉻細胞瘤和副神經節瘤(PPGLs)中 11p15.5 區域遺傳變化,研究人員分析 150 例腫瘤樣本。發現 40% 病例該區域有變化,pUPD 為第二常見變化,且 11p15.5 區域變化在不同基因簇頻率不同,為 PPGLs 發病機制研究提供新依據。
在醫學研究的神秘領域中,嗜鉻細胞瘤和副神經節瘤(PPGLs)就像隱藏在暗處的 “神秘敵人”,一直困擾著科研人員和臨床醫生。PPGLs 是源于胚胎神經嵴細胞的神經內分泌腫瘤,每百萬人中約有 2 - 8 人患病,而且 30 - 40% 的患者存在已知易感基因的種系致病性變異。它的發生與 20 多個基因的突變相關,這些基因被分為假缺氧簇、激酶信號簇和 Wnt 信號簇。
此前研究發現,假缺氧簇與 DNA 甲基化變化有關,尤其是 11p15.5 區域的改變,并且該區域變化在假缺氧簇相關腫瘤中較為常見,像部分研究指出在特定基因相關的 PPGLs 中存在 11 號染色體整體或 11p15.5 區域的缺失。11p15.5 區域包含眾多印記基因,如 H19 印記母源表達轉錄本(H19)、胰島素樣生長因子 2(IGF2)、鉀電壓門控通道亞家族 Q 成員 1(KCNQ1)、KCNQ1 反義轉錄本 1(KCNQ1OT1)和細胞周期蛋白依賴性激酶抑制劑 1C(CDKN1C) ,這些基因在細胞生長、分化等過程中發揮著關鍵作用,其異常與多種癌癥相關。此外,11p15.5 區域還與貝克威思 - 威德曼綜合征(BWS)相關,不過罕見情況下 PPGLs 才會在 BWS 患者中出現。
盡管之前對 11p15.5 區域與 PPGLs 的關系有了一定認識,但仍存在諸多疑問。比如,除了已知的母源等位基因缺失,11p15.5 區域還有哪些變化?這些變化在不同基因簇的 PPGLs 中頻率如何?是否能將 11p15.5 區域的變化作為某一基因簇的標記?為了解開這些謎團,來自國外的研究人員開展了深入研究,相關成果發表在《Endocrine - Related Cancer》上。
研究人員從 Motol 大學醫院和布拉格綜合大學醫院招募了 150 例確診為 PPGLs 的患者(85 名女性和 65 名男性,平均年齡 48.6 歲) ,獲取了他們的冷凍組織樣本。研究用到了以下幾種主要關鍵技術方法:一是通過下一代測序(NGS)面板來識別種系和體細胞致病性基因變異;二是運用 SALSA MS - MLPA Probemix ME030 BWS/RSS 檢測方法,檢測 11p15 BWS/RSS 區域內 IC2(KvDMR)和 IC1(H19DMR)結構域中一個或多個序列的異常甲基化,以及該區域的缺失 / 重復情況;三是采用 SNP 微陣列研究,使用 Illumina 的相關芯片進行檢測,并通過特定軟件分析數據。
研究結果
- 11p15.5 區域變化的總體情況:對 150 個樣本進行 MS - MLPA 和 SNP 陣列分析后發現,90 例(60%)樣本的 11p15.5 區域無變化。最常見的變化是 11p15.5 區域母源等位基因缺失,有 45 例(30%) ;其次是父源單親二體(pUPD),有 5 例(3.33%) ,其特點是檢測區域無缺失,但不同甲基化區域有改變,如 H19 基因高甲基化、KCNQ1OT1 基因低甲基化;第三是父源等位基因獲得,有 4 例(2.67%)。此外,還發現了其他幾種較少見的變化。
- 不同性別、腫瘤類型及基因變異狀態下的變化差異:統計分析顯示,11p15.5 區域遺傳變化的頻率在男性和女性之間(P 值 = 0.7402)、嗜鉻細胞瘤和副神經節瘤之間(P 值 = 1)均無統計學差異。在有和無種系或體細胞致病性改變的樣本之間,11p15.5 區域遺傳變化頻率也無統計學差異(P 值 = 0.868) 。不過,在母源等位基因缺失的樣本中,種系或體細胞致病性改變的頻率更高。
- 不同基因簇中 11p15.5 區域變化的差異:假缺氧簇 1 中有 14/18(77.77%)的樣本在 11p15.5 區域存在改變,激酶信號簇 2 中則有 17/64(26.56%)的樣本有改變,兩者差異具有統計學意義(P 值 = 0.000008558)。簇 2 中觀察到的變化更具異質性,與未發現種系或體細胞致病性變異的 PPGLs 組類似。這表明 11p15.5 區域在簇 2 的 PPGLs 發展中可能也有作用,但程度小于簇 1。
研究結論和討論
這項研究意義重大。一方面,研究人員首次發現了體細胞 pUPD 在 PPGLs 中的存在,且它是第二常見的變化,這為 PPGLs 的發病機制研究提供了新的視角。另一方面,研究表明 PPGLs 的發展不僅與 CDKN1C 表達降低有關,還與 IGF2 表達增加有關,進一步揭示了 PPGLs 發病的復雜機制。
從基因簇的角度來看,雖然 11p15.5 區域變化在簇 1 中的頻率高于簇 2,但簇 2 中也存在該區域的變化,這說明之前認為 11p15.5 區域變化僅存在于簇 1 的假設是錯誤的,不能將 11p15.5 區域變化作為簇 1 的標記。
研究過程中還發現了 MS - MLPA 和 SNP 陣列兩種檢測技術存在差異。部分樣本中,SNP 陣列檢測到缺失而 MS - MLPA 未檢測到,這些樣本多為多倍體,可能是多倍體影響了 MS - MLPA 的檢測結果;還有部分樣本 MS - MLPA 檢測到變化而 SNP 陣列未檢測到,推測是這些變化太小,超出了 SNP 陣列的檢測范圍。因此,研究人員建議如果條件允許,最好同時使用這兩種技術;若只能選擇一種,MS - MLPA 能檢測更廣泛的變化,包括 DNA 甲基化改變,是更好的選擇。
總的來說,該研究為深入理解 PPGLs 的發病機制奠定了更堅實的基礎,但 11p15.5 區域在 PPGLs 腫瘤發生中的具體作用仍需進一步研究確認。未來,隨著研究的不斷深入,有望基于這些發現開發出更精準的診斷和治療方法,為 PPGLs 患者帶來新的希望。