脊索瘤診斷、治療和預(yù)后的基因組學(xué)研究-國際脊索瘤教授福教授團隊發(fā)表
發(fā)布時間:2024-03-13 11:39:12 | 閱讀:次| 關(guān)鍵詞:脊索瘤診斷、治療和預(yù)后
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“我們擁有國際上較大的脊索瘤患者群,對于脊索瘤,有很多關(guān)于發(fā)病機制的研究和了解方面的進展。在過去的10-15年里,我們的主要發(fā)現(xiàn)是,沒有單一類型的脊索瘤,全部的脊索瘤在特定的患者中的表現(xiàn)都是不同的。我們現(xiàn)在在法國有多種生物標(biāo)記物來識別我們將來要面對的脊索瘤,并且已經(jīng)開始應(yīng)用,根據(jù)特定患者調(diào)整治療方案的性。我們需要找到治療復(fù)發(fā)脊索瘤的方法,脊索瘤對化療反應(yīng)不佳,所以需找到治療她的新靶點、新方法,這樣可以使脊索瘤通過手術(shù)和放療治愈,然而直到現(xiàn)在我們沒有太多選擇。但是有很多研究正在進行,我們正在這個領(lǐng)域做一些研究,試圖為這些患者找到一些新的治療方法。”
——INC法國福洛里希教授
脊索瘤是一種少見的低度腫瘤(低度腫瘤是指腫瘤細胞分化程度較高,異型性較小,惡性程度相對較低的一種腫瘤。)源自脊索胚胎殘留物,這解釋了它們?yōu)楹屋^常見發(fā)現(xiàn)于中線位置。脊索瘤通常是偶發(fā)的;然而,已經(jīng)出現(xiàn)了少見的家族性脊索瘤病例。事實上,編碼brachyury(一種用作脊索瘤診斷標(biāo)記的轉(zhuǎn)錄因子)的TBXT基因重復(fù)已被描述為家族性脊索瘤的易感性機制。此外,TBXT中常見的等位基因變異(rs2305089)與家族性和散發(fā)性脊索瘤的風(fēng)險增加相關(guān)。
盡管手術(shù)和放射治療(RT)技術(shù)取得了進步,但這些腫瘤的長期預(yù)后仍然很差,5年和10年無進展生存率(PFS)估計分別為65%和32%。然而,脊索瘤患者的臨床結(jié)果各不相同,疾病進展可能由術(shù)前放射學(xué)特征、臨床特征、手術(shù)結(jié)果和少數(shù)生物標(biāo)志物決定。
如今,還沒有經(jīng)過驗證的分子預(yù)后或治療脊索瘤的生物標(biāo)志物??紤]到手術(shù)和輔助放療的潛在并發(fā)癥率,評估和指導(dǎo)臨床決策的能力是脊索瘤的重要因素??紤]到二代基因測序(NGS),目前對脊索瘤分子生物標(biāo)志物與脊索瘤預(yù)后不良的關(guān)聯(lián)因素的研究有限,例如純合CDKN2A缺失、染色體22q缺失、PBRM1突變和SMARCB1丟失。
脊索瘤復(fù)發(fā)率高,并且迄今為止任何批準(zhǔn)的藥物治療都沒有很好的益處。對于手術(shù)和放療無法控制的復(fù)發(fā)性脊索瘤,迫切需要系統(tǒng)治療。脊索瘤基因分子改變的研究對于評估、指導(dǎo)臨床決策和識別治療診斷生物標(biāo)志物至關(guān)重要。
因此,基因測序的廣泛應(yīng)用促進了治療診斷生物標(biāo)志物的發(fā)現(xiàn)識別和新療法的開發(fā)。然而,很少有大型研究描述了脊索瘤的全基因組學(xué)描述,而目前不少相關(guān)研究要么受到使用全外顯子組測序(WES)分析的腫瘤數(shù)量較少或脊索瘤本身異質(zhì)性較高的限制。
國際顱底教授福教授
關(guān)于脊索瘤的新發(fā)現(xiàn)
2023年4月7日,福教授等相關(guān)研究人員在JNS上公布了他們關(guān)于脊索瘤的研究結(jié)果。在這項研究中,福教授等通過使用WES、靶向NGS和RNA測序(RNAseq)分析,提供了64個同類系列顱底和脊髓脊索瘤樣本的詳細基因組圖譜,揭示了脊索瘤發(fā)展?jié)撛诘尿?qū)動事件、治療診斷標(biāo)記和結(jié)果相關(guān)的基因組特征。
方法:福教授等對2006年12月至2020年9月期間收集的64例顱底和脊髓脊索瘤樣本進行了全外顯子組測序(WES)、靶向二代測序和RNA測序,對臨床、組織學(xué)和放射學(xué)數(shù)據(jù)進行回顧性分析。
患者特征:福教授團隊,收集分析了62名原發(fā)性脊索瘤患者的臨床、放射學(xué)和組織學(xué)特征。全部納入的患者均為白人。平均隨訪時間為32.7個月(范圍3.0-134.7個月,中位26.9個月)。19名患者(30.6%)之前曾接受過治療,并因復(fù)發(fā)、未全切后或因腫瘤殘留較大而不建議進行放療而被咨詢??傮w而言,21名患者(33.9%)觀察到腫瘤復(fù)發(fā)。無進展生存期(PFS)范圍為2.3至99.3個月(平均23.1±16.8個月,中位19.4個月)。12名患者(19.4%)死亡??偵嫫冢∣S)范圍為3.0至134.7個月(平均30.2±23.5個月,中位26.1個月)。
研究結(jié)果
福教授等確定了以下基因的純合缺失CDKN2A/2B的純合缺失、PIK3CA突變以及影響SWI/SNF復(fù)合物改變(PBRM1和ARID1A)基因改變確定為潛在的治療診斷生物標(biāo)志物。使用匹配的種系WES,他們觀察到與普通人群中的分布相比,TBXT中常見遺傳變異(rs2305089;p.(Gly177Asp))的出現(xiàn)頻率更高(97.8%,p<0.001)。PIK3CA突變被確定為短期無進展生存期的獨自生物標(biāo)志物(HR 10.68,p=0.0008)。CDKN2A/2B缺失在脊柱腫瘤和復(fù)發(fā)性腫瘤中更常見。
1、與其他已發(fā)表研究的結(jié)果一致,PBRM1突變和CDKN2A/2B純合缺失是我們研究隊列中觀察到的較常見驅(qū)動事件。
2、PBRM1突變被描述為中國顱底脊索瘤人群的一個不良預(yù)后因素。在我們的研究中,未發(fā)現(xiàn)PBRM1與不良無進展生存期PFS或OS之間存在相關(guān)性。
3、SMARCB1或PBRM1等亞基的丟失會損害SWI/SNF復(fù)合物的穩(wěn)定性,導(dǎo)致EZH2過度表達,EZH2是PRC2復(fù)合物的酶催化亞基,可通過組蛋白3(H3K27me3)賴氨酸的甲基化修飾。因此,通過他澤司他靶向脊索瘤表觀遺傳改變,是EZH2,似乎是一種有前途的治療策略。此外,由于免疫刺激基因的富集,PBRM1失活似乎增強了對免疫治療的反應(yīng),這表明免疫檢查點控制劑(ICIs)的潛在影響。
4、在60例不同脊索瘤患者中,觀察到影響SWI/SNF復(fù)合物和CDKN2A/2B缺失的突變的相互排斥性(p=0.001),導(dǎo)致將這兩種改變視為脊索瘤的主要致癌機制。CDKN2A/2B缺失會導(dǎo)致CDK4/6過度激活。palbociclib(一種特定的CDK4/6控制劑)在脊索瘤細胞系和異種移植物中顯示出有希望的抗腫瘤作用,強化了這種改變作為潛在的治療診斷生物標(biāo)志物。
5、該研究還觀察到影響PI3K/AKT/mTOR信號通路基因的驅(qū)動事件頻率相對較高,這在脊索瘤中已有報道,因此為繼續(xù)探索靶向PI3K信號傳導(dǎo)在脊索瘤治療中的效用提供了理論依據(jù)。PI3K/AKT/mTOR通路是參與細胞生長、腫瘤發(fā)生、細胞侵襲和藥物反應(yīng)的重要細胞通路,已被認為是脊索瘤的潛在治療靶點。一些mTOR控制劑已在臨床前模型或晚期脊索瘤患者中進行了試驗研究,但腫瘤緩解反應(yīng)較差。近期,雙重mTORC1/2控制劑AZD8055在臨床前脊索瘤細胞系模型上顯示出良好的體內(nèi)抗腫瘤活性。此外,通過AZD8055控制mTOR增加了EGFR控制的功效,表明聯(lián)合治療策略在PI3K突變脊索瘤中具有良好的效果。
總而言之,數(shù)據(jù)表明,三分之一的脊索瘤的臨床可成藥物基因都觀察到基因組學(xué)方面的改變。(our analysis revealed that one-third of chordomas(20/60)have genomic alterations in clinically druggable genes.)
6、即使在很大一部分人群中觀察到rs2305089單核苷酸多態(tài)性(SNP),大多數(shù)人也不會發(fā)展為脊索瘤,這表明該SNP具有腫瘤細胞優(yōu)勢,并且需要其他分子機制來驅(qū)動脊索瘤發(fā)生。對脊索瘤細胞模型研究的觀察也強化了TBXT在脊索瘤發(fā)生中的原始作用,在脊索瘤細胞模型中,TBXT控制可控制腫瘤生長。盡管初期的結(jié)果令人沮喪,但脊索瘤中brachyury的過度表達已成為活性疫苗的一個有吸引力的目標(biāo)。然而,與疫苗無關(guān),brachyury特異性T細胞的存在表明存在抗癌免疫力,這對于評估brachyury靶向疫苗與ICI藥物之間的關(guān)聯(lián)是令人鼓舞的。
7、考慮到脊索瘤在生長概況和侵襲性方面的異質(zhì)性,其對腫瘤的綜合治療管理具有挑戰(zhàn)性。鑒于其復(fù)發(fā)率較高,在初次切除后關(guān)于術(shù)后放療的決定,應(yīng)考慮進一步進行治療的必要性。事實上,在反復(fù)復(fù)發(fā)的情況下,反復(fù)的手術(shù)或放療,并不總是能實現(xiàn)的,或者具有挑戰(zhàn)性。此外,考慮到潛在的手術(shù)和放療并發(fā)癥風(fēng)險,醫(yī)生難以平衡治療導(dǎo)致的并發(fā)癥風(fēng)險和生活質(zhì)量的獲益。盡管已經(jīng)描述了許多臨床、放射學(xué)或免疫組織學(xué)的相關(guān)預(yù)后因素,但對于治療方面的分層尚難以予以明確的臨床指導(dǎo)意見。因此,生物分子預(yù)后標(biāo)志物對于判斷不同類型的脊索瘤的治療性至關(guān)重要。在我們的單因素分析中,除了ki-67生長指數(shù)、脊柱位置和既往治療等經(jīng)典預(yù)后因素外,11 PIK3CA突變和CDKN2A/2B缺失與較差的無進展生存期PFS相關(guān)(分別為p=0.003和p=0.01)。在我們的多因素分析中,PIK3CA突變是脊索瘤復(fù)發(fā)的獨自不良預(yù)后因素(p=0.0008)、也與高轉(zhuǎn)移率相關(guān)(p=0.02)。
詳細研究數(shù)據(jù)分析
反復(fù)突變的基因:通過使用WES或靶向NGS分析60名不同的脊索瘤患者,獲得了脊索瘤的全基因組學(xué)情況,并將致病性變異(PV)作為驅(qū)動事件進行管理(圖1A)。
圖示:通過WES或NGS分析60個脊索瘤樣本的分子結(jié)果(A),代表脊索瘤的基因驅(qū)動事件。在每個腫瘤中,驅(qū)動事件由基因(行)和突變類型指示(參見關(guān)鍵字)。使用WES分析的46個脊索瘤的等位基因特異性拷貝數(shù)的編譯基因組圖譜(B)。該圖表示在整個基因組中觀察到的拷貝數(shù)增加或減少的比例(紅色表示增加,藍色表示雜合性損失)。CNV<-50%表示丟失2個等位基因拷貝(純合缺失)。
原發(fā)性和復(fù)發(fā)性脊索瘤比較:對腫瘤(同一患者的原發(fā)腫瘤和局部復(fù)發(fā)腫瘤)進行WES。有趣的是,與原發(fā)腫瘤相反,這兩個復(fù)發(fā)腫瘤具有CDKN2A和CDKN2B的純合缺失(圖2)。這一結(jié)果表明CDKN2A/2B缺失可能是腫瘤侵襲性的標(biāo)志物,因為CDKN2A/2B缺失是CDK4/CDK6控制劑反應(yīng)的已知生物標(biāo)志物。
圖示:骶骨原發(fā)性(A)與其局部復(fù)發(fā)(B)脊索瘤CNV特征之間的比較。我們在復(fù)發(fā)脊索瘤中觀察到CDKN2A/2B的純合缺失(紅色箭頭)。黃色星星表示脊索瘤。
與患者特征和預(yù)后相關(guān)的驅(qū)動基因事件:在使用WES或靶向NGS分析的60名患者中,我們分析了4種較常見的基因組改變與臨床特征之間的相關(guān)性。脊柱位置比顱底位置更常與CDKN2A/2B丟失相關(guān)(p=0.008)。女性患者比男性患者更頻繁地發(fā)生TBXT事件(增益或SNV)(p=0.003)。CDKN2A/2B損失與Ki-67生長指數(shù)≥6%之間存在相關(guān)性(p=0.01)。
脊柱位置(p=0.016)、既往治療史(p=0.0006)和Ki-67生長指數(shù)≥6%(p=0.009)與不良無進展生存期PFS具有統(tǒng)計學(xué)相關(guān)性。僅接受過既往治療的患者的OS低于未接受治療的患者(p=0.002)。CDKN2A/2B缺失和PIK3CA突變狀態(tài)與較短的PFS相關(guān)。
脊索瘤患者無進展生存期PFS和OS的單因素分析:
圖示:60個相應(yīng)脊索瘤樣本中CDKN2A/2B缺失(A)和PIK3CA突變狀態(tài)(B)對無進展生存期PFS的預(yù)后價值(單變量分析)。WT=野生型。
成對原發(fā)性和復(fù)發(fā)性比較:對2對腫瘤(同一患者的原發(fā)腫瘤和局部復(fù)發(fā)腫瘤)進行WES,測序深度相同。有趣的是,與原發(fā)腫瘤相反,這兩個復(fù)發(fā)腫瘤具有CDKN2A和CDKN2B的純合缺失(圖2)。這一結(jié)果表明CDKN2A/2B缺失可能是腫瘤侵襲性的標(biāo)志物,因為CDKN2A/2B缺失是CDK4/CDK6控制劑反應(yīng)的已知生物標(biāo)志物。
圖示:骶骨原發(fā)性脊索瘤(A)與其局部復(fù)發(fā)(B)的CNV特征之間的比較。我們在復(fù)發(fā)腫瘤中觀察到CDKN2A/2B的純合缺失(紅色箭頭)。黃色星星表示腫瘤。
與患者特征和預(yù)后相關(guān)的軀體驅(qū)動景觀:在使用WES或靶向NGS分析的60名患者中,我們分析了4種較常見的基因組改變與臨床特征之間的相關(guān)性。脊柱位置比顱底位置更常與CDKN2A/2B丟失相關(guān)(p=0.008)。女性患者比男性患者更頻繁地發(fā)生TBXT事件(增益或SNV)(p=0.003)。CDKN2A/2B損失與Ki-67標(biāo)記指數(shù)≥6%之間存在相關(guān)性(p=0.01)。
脊柱位置(p=0.016)、既往治療史(p=0.0006)和Ki-67標(biāo)記指數(shù)≥6%(p=0.009)與不良PFS具有統(tǒng)計學(xué)顯著相關(guān)性。僅接受過既往治療的患者的OS顯著低于未接受治療的患者(p=0.002)。CDKN2A/2B缺失和PIK3CA突變狀態(tài)與較短的PFS顯著相關(guān)。
脊索瘤患者PFS和OS的單因素分析
圖示:60個相應(yīng)脊索瘤樣本中CDKN2A/2B缺失(A)和PIK3CA突變狀態(tài)(B)對PFS的預(yù)后價值(單變量分析)。WT=野生型。
在我們的多變量分析中,只有PIK3CA突變狀態(tài)和既往治療是PFS的獨自評估因素?zé)o進展生存期生存分析。
RNA分析:根據(jù)基因表達圖譜觀察到2個聚類(A、B)。與B組(n=17)相比,A組(n=20)的脊髓脊索瘤比例較高,而B組的顱底脊索瘤比例較高(p=0.003)。兩組之間的無進展生存期PFS沒有差異(p=0.44)。在差異分析中,我們測試了Reactome數(shù)據(jù)庫(https://reactome.org)產(chǎn)生的一組基因的富集。正如預(yù)期的那樣,我們發(fā)現(xiàn)該組細胞周期基因富集,Ki-67生長指數(shù)≥6%(p=6.84e-09)。關(guān)于脊索瘤的位置、隨訪期間的復(fù)發(fā)以及之前的治療,沒有發(fā)現(xiàn)的富集。
熱圖表示2000個基因的聚類,每個基因具有較高方差。每列代表一個腫瘤,而每行代表一個基因。根據(jù)基因表達譜觀察到兩個大簇(A、B)。
結(jié)論
在當(dāng)前的研究中,福教授團隊確定了脊索瘤發(fā)生發(fā)展的驅(qū)動基因事件,如PBRM1突變、PIK3CA突變、TBXT改變或CDKN2A/2B的純合缺失,這些事件可能被認為是潛在的治療通路或靶點,并且可以確定具有較大潛力的新治療方法。在對脊索瘤預(yù)后方面,PIK3CA和CDKN2A/2B突變可被認為是預(yù)后不良的生物標(biāo)志物?! ?/p>

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