全外显子组测序可以预测哪些膀胱癌和细胞系对顺铂有反应

许多基础癌症研究都是基于对培养癌细胞的研究。然而，这些研究的实用性在很大程度上取决于这些在培养皿中生长的癌细胞代表人类肿瘤的精确程度。科罗拉多大学癌症中心的一项研究发表在杂志上致癌基因使用下一代测序技术对25个常用的膀胱癌细胞系进行了最详细的基于dna的分析，使研究人员能够将患者的肿瘤与最接近的基因细胞系匹配，并证明了基因改变可能使细胞对常见治疗方法更敏感或更不敏感。

“这个想法非常简单，但非常重要，”加州大学癌症中心主任丹·西奥多雷斯库(Dan Theodorescu)说。“通过我们的测序和转录数据，我们可以找出这些细胞系中哪些与人类肿瘤最接近。一旦我们知道哪些是匹配的，我们应该只在我们的实验中使用它们，以便有最好的机会将我们的实验结果应用于患者和他们的肿瘤。”

该研究使用全外显子组测序来表征25个常用作膀胱癌模型的细胞系中所有基因在单核苷酸水平上发生的遗传改变。人类基因组包含大约30亿个碱基对，但其中只有2%的碱基对代表编码蛋白质的基因，这意味着全外显子组测序测量的是基因组中一个很小但非常重要的部分的基因改变(与全基因组测序技术相反，该技术测量整个基因组中的每个核苷酸，无论这些基因是否表达或沉默)。

结合另一种测量基因表达程度的技术，研究人员随后通过这些膀胱癌细胞系的表达水平确定了突变或功能改变的基因。总之，这项研究发现并验证了细胞系中与癌症相关基因的76个改变，其中许多与激活已知的致癌基因有关，包括TERT、TP53和PIK3CA。重要的是，这些信息可以用来比较细胞系和人类肿瘤样本的遗传畸变。

然而，并非所有25个细胞系中的76个基因都被改变了，这导致了不同细胞系之间基因变化的“特征”。和这些细胞系一样，并非所有人类膀胱癌都有相同的基因变化。当研究人员将这些细胞系与存储在癌症基因组图谱(TCGA)中的人类肿瘤数据进行比较时，他们发现一些细胞系可以更好地模拟某些人类肿瘤。

西奥多雷斯库说:“我们不是说‘这些细胞看起来像橙子，这些病人看起来像橙子，所以它们一定是相似的’，而是一个从功能上展示这些人类肿瘤与这些细胞系在分子水平上有多相似或不相似的实验。”

除了基因改变的差异外，膀胱癌患者对某些疗法的反应也存在差异。在这种情况下，研究人员想知道描述的签名是否基因改变在这25个细胞系中，可以预测接受常见膀胱癌化疗顺铂治疗的患者的预后。

“换句话说，我们想要确保这些特征在真实的人类肿瘤中是有意义的，而不仅仅是在培养皿中生长的人工产物，”詹姆斯·科斯特洛博士说，他是哥伦比亚大学癌症中心的研究员，也是哥伦比亚大学医学院药理学助理教授。

结果表明，根据在这25个细胞系中发现的变化与在患者肿瘤中发现的变化进行比较，研究人员可以预测哪些人对顺铂治疗反应良好，哪些人对顺铂治疗没有反应。

“我们不建议将其作为当前的诊断或预后工具，”科斯特洛说，“但表明这些改变对人类肿瘤有实际影响，使我们能够探索肿瘤用来抵抗顺铂等疗法的机制。”

例如，CDK家族中的基因调节细胞周期，在许多癌症中通常发生突变或删除。与CDK基因CDKN2A和CDKN2B并排的是MTAP基因。因为癌症通常会删除CDKN2A/2B基因，所以附近的MTAP也会被删除。问题是MTAP的缺失是否在膀胱癌中起作用，还是只是CDKN2A/2B缺失的一个过客。在这项研究中，Theodorescu、Costello和同事们能够探索没有CDKN2A/2B缺失、只有CDKN2A/2B缺失以及配对CDKN2A/2B和MTAP缺失的膀胱癌。结果表明，独立于CDKN2A/2B缺失，mtap缺失细胞的行为与仅CDNK2A/2B缺失的细胞不同。这一观察结果最近得到了独立研究的支持，该研究表明MTAP/CDKN2A/2B缺失的肿瘤可以被靶向治疗。

科斯特洛说:“MTAP最近才在癌症的背景下被描述，我们的工作进一步支持该基因参与疾病的发展和进展。”

该研究描述了膀胱癌的突变景观细胞系．研究表明，这些细胞系的变化确实与人类膀胱癌样本的变化相匹配。它展示了基因和基因途径可能与膀胱癌抵抗治疗的能力有关。

“从哲学上讲，我们想要提供膀胱癌绘制反映人类肿瘤的细胞图谱，这样我们的集体实验就能与患者最相关。这项研究还增加了我们对疾病发展和治疗耐药性的了解，”theodorrescu说。

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