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目的:肺癌在不同患者之间的基因组和表型特征是不同的,是一种异质性疾病,肿瘤间异质性反映了不同肺癌患者不同的遗传背景和不同的致癌物暴露。目前尚不清楚在肿瘤进化过程中是否以及如何限制基因组异质性。本课题拟通过对10例多原发性肺癌(multiple primary lung cancers,MPLC)进行全外显子基因测序(whole-exome sequencing,WES),以确定在相同种系和环境背景下遗传驱动因素的相对多样性和一致性,为更好的鉴别多原发性肺癌与肺内转移癌(intrapulmonary metastases,IM)提供理论依据并协助指导治疗及预后判断。方法:对2008年1月至2018年12月期间于吉林大学第一医院胸外科就诊、经手术切除后病理证实为多发性肺癌的患者进行筛查。共收集了10例经病理科考虑为多原发性肺癌的患者。其中包括女性6名,男性4名。年龄范围在50~72岁,2名患者有吸烟史,9名患者是在同一时期手术切除的同时性多原发性肺癌,1名患者是3个不同时间切除的多原发性肺癌。8名患者有2个病灶,2名患者有3个病灶。7名患者的2个病灶均是浸润性腺癌,1名患者的3个病灶分别是浸润性腺癌、微浸润性腺癌、不典型腺瘤样增生、1名患者的2个病灶分别是浸润性腺癌和浸润性鳞癌,1名患者的3个病灶分别是浸润性腺癌、微浸润性腺癌、浸润性腺癌。将10名患者的22个肿瘤病灶及癌旁病灶的病理标本送检行WES分析。结果:1.通过WES技术检测10名患者的22个肿瘤病灶,结果显示,病灶间体细胞突变的平均相似性为2.09%(0%~4.73%),提示同一患者的肺内肿瘤之间有显著的异质性。2.在所有基因突变中,鉴定了5个高频突变基因(significantly mutated gene,SMG),分别为EGFR(72.73%)、TP53(36.36%)、NBPF1(27.27%)、MUC19(27.27%)和BAGE2(22.73%)。3.突变频谱分析提示,在无吸烟史的患者中C>T替换发生的频率最高(17/18)。4.对信号通路进行富集分析,确定了18种有统计学意义(P<0.05)突变富集的信号通路,其中富集最显著的前5个信号通路是Glioma信号通路、Chronic myeloid leukemia信号通路、Endocrine resistance信号通路、Glutamatergic synapse信号通路、Focal adhesion信号通路。在分析Focal adhesion的细胞内调控通路时发现,3例患者的2个肺腺癌病灶分别带有EGFR基因19号外显子缺失突变和EGFR基因21号外显子L858R突变,19-del突变病灶富集到PI3K-Akt信号通路的活化,但有L858R突变的病灶却富集到PI3K-Akt信号通路抑制性激酶PTEN的活化。5.在同一患者中,肺鳞癌的肿瘤突变负荷显著高于肺腺癌的肿瘤突变负荷。而在肿瘤的不同演变阶段,不典型腺瘤样增生、微浸润性腺癌和浸润性腺癌的突变负荷呈递增状态。结论:1.MPLC患者的不同病灶在基因组水平上存在较大的异质性。2.应对MPLC手术切除的各个病灶分别行基因检测来了解靶点基因的突变状态,为患者制定更合理的诊疗方案。3.二代测序的方法对于鉴别MPLC及IM提供了一种可靠的方法,同时也为揭示多原发性肺癌的发生发展以及预测潜在的治疗靶点提供了一种技术手段。