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伯基特淋巴瘤（Burkitt lymphoma，BL）是一種來源于濾泡生發(fā)中心細胞的高度侵襲性B細胞非霍奇金淋巴瘤，發(fā)病率較低，表現(xiàn)為彌漫的中等大小、單一形態(tài)B淋巴細胞浸潤，核分裂多見，增殖極度活躍。隨著測序費用的降低和技術(shù)的飛速發(fā)展，大家對BL分子特征的認識也在逐步加深，然而在患者年齡與BL分子特征間關(guān)聯(lián)這一領(lǐng)域的研究仍然處于半空白階段。今天小編想和大家的分享的便是一篇系統(tǒng)分析不同年齡BL患者分子特征與臨床相關(guān)性的文章，該工作于今年7月初發(fā)表在Nature Communications（17+）上。
Clinical relevance of molecular characteristics in Burkitt lymphoma differs according to age
不同年齡伯基特淋巴瘤的分子特征與臨床相關(guān)性差異
BL患者多伴有第8號染色體上MYC基因的易位、失調(diào)。然而，除MYC基因外，兒童BL和成年BL患者在治療方式，分子特征，臨床特征等諸多方面存在差異。比如，ID3-TCF3-CCND3通路的體細胞單核苷酸變異、插入和缺失是兒童BL患者中最為常見的遺傳事件，但在成人BL中頻率明顯較低。隨著治療手段的提升與進步，Burkitt淋巴瘤患者的生存率有所提高，但復(fù)發(fā)后生存率仍然較差，且對兒童和成人患者預(yù)后的潛在差異仍不清楚。因此，研究者通過對191例兒童BL患者，134個基因組成的突變panel和72個樣本的拷貝數(shù)變異（SCNAs）進行全面分析，并與97例成年BL患者的分子特征進行系統(tǒng)比較，以揭示與青少年病例預(yù)后相關(guān)的遺傳病變，并提出BL未來治療發(fā)展的潛在靶點。
1.BL患者的臨床特征
研究者首先對288例確診為BL的患者進行過濾，僅保留非11q變異（被認為是不同于伯基特淋巴瘤的一種淋巴瘤類型）的BL患者。最終研究隊列由191例兒童病例（診斷時的中位年齡為9歲），以及97例成人BL患者（診斷時的中位年齡為52歲）組成。
2.兒童BL和成人BL的突變landscape比較
研究者首先分別基于新一代測序分析和Sanger測序識別并驗證樣本中的分子突變。在整個隊列中(包括兒童和成人樣本)，MYC基因被檢測到發(fā)生SNV/indels的頻率最高，其次是ID3。有趣的是，與兒童相比，MYC在成人中突變頻率更高。大部分發(fā)生高頻突變的基因參與調(diào)控過程，與轉(zhuǎn)錄因子結(jié)合、轉(zhuǎn)錄過程激活功能相關(guān)。在兒童樣本中，14個基因的突變頻率超過10%(圖1A)；在成人樣本中，17個基因的突變頻率超過10%(圖1B)。兩組患者的高頻突變基因存在顯著差異，YY1AP1、BCL2、BTG2和CREBBP在成人BL樣本中改變頻率較高，GNA13在兒童樣本中改變頻率較高(圖1B)。在兒童隊列中， ID3、MYC、TP53、CCND3、SMARCA4等8個基因在超過20%的患者樣本中發(fā)生改變，而在成人隊列中，只有5個基因(MYC、TP53、CCND3、ID3和SMARCA4)在20%以上的病例中發(fā)生突變。
圖1. 兒童BL和成人BL的突變landscape
3.兒童BL和成人BL的拷貝數(shù)改變landscape比較
研究者通過單核苷酸多態(tài)性陣列分析和GISTIC 2.0確定72例兒童樣本的SCNAs變化（圖2）。染色體1q(4%)、12p(4%)、12q(4%)和13q(4%)主要受染色體臂擴增的影響（圖2B），缺失頻率較低（圖2A）。此外，研究者在只包含蛋白質(zhì)編碼基因GPC5的特定區(qū)域(chr13:91398619-92867237)發(fā)現(xiàn)大約18%的患者發(fā)生拷貝數(shù)gains或者amplification (圖2)。進一步對該位點進行詳細研究發(fā)現(xiàn)，位于其前面的miR17-92 cluster同樣受到拷貝gains或者amplification的影響(圖2B)。研究者還在1號染色體上檢測到一個在8%的兒童樣本中發(fā)生缺失的區(qū)域（包括E2F2和ID3）。此外，只在B細胞中表達的BLK (8p23.1)和CLECL1 (12p13.31)在10%的兒童隊列中發(fā)生拷貝數(shù)缺失（圖2A）。
圖2. 兒童患者的體細胞拷貝數(shù)改變(SCNAs)。
4.年齡依賴的突變比較
ID3的SNV/indel突變在兒童樣本中更常見：ID3在兒童患者中的突變頻率為76%，成人樣本中突變頻率僅為40% (圖1，3A)，ID3在兒童BL中發(fā)揮關(guān)鍵作用。進一步分析表明與成人患者相比，ID3-TCF3-CCND3通路的SNV/indel在兒童患者中更為常見。ID3 L64F為ID3的熱點突變，在21%的兒童樣本中被發(fā)現(xiàn)，在12%的成人病例中發(fā)現(xiàn)；其次是P56S，在10%的兒童患者和4%的成年人中發(fā)現(xiàn)。兩者都被認為是功能缺失突變體，可以導(dǎo)致TCF3表達增加以及隨后的CCND3激活。
SWI/SNF復(fù)合物ARID1A/SMARCA4在兒童BL中頻繁突變： ARID1A和SMARCA4在基因調(diào)控過程中發(fā)揮關(guān)鍵作用，在兩組樣本中都發(fā)生高頻突變。然而，與成人組相比，兒童組中ARID1A和SMARCA4的突變率明顯更高(圖3A)。SMARCA4的SNV/indels多為missense SNV/indels(84/ 89,94%)，位于DEAD-box或解旋酶區(qū)域，在轉(zhuǎn)錄調(diào)控過程中對染色質(zhì)結(jié)構(gòu)產(chǎn)生影響。在兒童和成人患者中，ARID1A和SMARCA4均發(fā)生互斥突變。
DDX3X SNV/indels在兒童BL中頻繁突變：DDX3X負責(zé)轉(zhuǎn)錄激活和翻譯過程，在34%的兒童患者樣本存在該基因突變，而在成人隊列中這一比例僅為15%(圖3A)。大多數(shù)SNV/indels位于解旋酶結(jié)構(gòu)域，這可能會導(dǎo)致功能缺失表型。
GNA13 SNV/indels在兒童BL中更為常見：與成人隊列相比，兒童隊列中GNA13改變的頻率更高(圖3A)，其中48%的SNV/indels為無義突變。沒有觀察到GNA13和P2RY8間存在互斥突變現(xiàn)象。
YY1AP1主要在成人BL中發(fā)生突變：YY1AP1負責(zé)轉(zhuǎn)錄激活、DNA修復(fù)和復(fù)制過程。16%的成人患者攜帶YY1AP1的SNV/indels，遠超過兒童樣本的突變頻率（2%）。其中，3個相鄰的熱點突變(G23R, V24G, S25A)只存在于成人樣本中。BCL2基因突變也更傾向于發(fā)生在成人BL患者中，成人BL患者突變頻率為11%，在兒童隊列中未檢測到其發(fā)生SNV/indel(圖3A)。此外， PIM1、CREBBP、CARD11、SOCS1和DTX1等基因也更傾向于在成人患者中發(fā)生突變(圖3A)。綜上所述，以上分析揭示兒童和成人BL在基因突變層面存在顯著差異。
圖3.年齡依賴的突變譜
5.突變特征的過渡
研究者進一步基于fisher精確檢驗，以無cutoff的方式評估突變在不同年齡階段的富集程度。隨年齡變化的基因突變密度顯示，突變特征的生物學(xué)過渡主要發(fā)生在25歲至40歲之間（圖3B）。在此過渡期間，ID3突變頻率顯著下降，并且開始出現(xiàn)BCL2突變。此外，在7歲以下的兒童中SMARCA4、FBXO11和PCBP1等基因突變頻率較低；MYC和TP53等基因在突變密度方面不存在年齡偏倚。
6. SNV/indels與BL臨床特征的關(guān)系
與年齡更小的兒童相比，在10 - 18歲的青少年中TP53和SMARCA4的SNV/indels頻率略有升高(圖4A)。在兒童患者中，DDX3X突變更傾向于在男性中發(fā)生（46% vs 4%，圖4B)。CCND3 SNV/indels在BL累及骨髓(BM)或伯基特白血病(B-AL)患者中顯著增加；GNA13突變則與之相反，更傾向于發(fā)生在非累及骨髓或BL患者中(圖4C-D)。此外，GNA13突變的病例在診斷時累及中樞神經(jīng)系統(tǒng)的可能性較小(圖4E)。由于有關(guān)成年患者的臨床信息有限，此處分析僅限于按性別區(qū)分。與兒童樣本一致，DDX3X突變患者主要以男性為主；但與兒童樣本相比其突變頻率顯著降低 (圖4F)。
圖4. 與臨床特征相關(guān)的突變頻率
7.在兒童樣本中，突變與BL生存時間和疾病復(fù)發(fā)顯著相關(guān)
與TP53野生型患兒相比，突變患兒的預(yù)后更差，生存時間更短(圖5A, 6A)。此外，TP53突變與疾病進展和BL復(fù)發(fā)顯著相關(guān)（圖5B）。
PCBP1的突變狀態(tài)也與復(fù)發(fā)率增加相關(guān)(圖5C)。有趣的是，所有復(fù)發(fā)的PCBP1突變患者均顯示MYC改變(圖5D)。由于PCBP1與MYC相互作用并調(diào)控其內(nèi)部核糖體進入位點依賴的表達，因此研究者認為7個復(fù)發(fā)病例攜帶PCBP1的Y183*截斷突變可能對MYC表達產(chǎn)生影響(圖6B)。
此外，GPC5/ MIR17HG的拷貝數(shù)gains和amplifications也與復(fù)發(fā)風(fēng)險增加相關(guān)(圖5E)。
此外，研究者還觀察到除TP53野生樣本外，攜帶FOXO1/FBXO11突變的患者同樣復(fù)發(fā)率較低(圖5F，6C，D)。
圖5.分子改變與BL臨床特征的關(guān)系
圖6. TP53、PCBP1、FBXO11和FOXO1在成人(上)和兒童(下)隊列突變概況
總之， ID3、DDX3、ARID1A和SMARCA4在兒童患者中的突變頻率更高，而BCL2和YY1AP1等幾個基因幾乎只在成人患者中發(fā)生突變；此外，隨年齡變化的基因突變密度顯示，突變特征的生物學(xué)過渡主要發(fā)生在25歲至40歲之間。生存分析進一步證實TP53突變與預(yù)后較差和復(fù)發(fā)率較高顯著相關(guān)。該研究通過系統(tǒng)分析不同年齡段BL患者的分子特征，進一步加深對不同亞型BL生物學(xué)和未來治療方案的認識與了解。
該工作的研究思路比較簡單，貴在數(shù)據(jù)資源豐富，包含對不同年齡樣本隊列的測序分析。樣本資源豐富但是還沒確定分析流程的同學(xué)不妨學(xué)習(xí)一下。另外，基于年齡相關(guān)的分子特征分析思路也很值得大家參考。針對每個年齡段病人的分子特征，正確選擇和精確應(yīng)用適宜的診療方法，實現(xiàn)病患獲益最大化，不就是我們精準(zhǔn)醫(yī)學(xué)追求的目標(biāo)之一嗎？除年齡外，其他臨床特征或相關(guān)疾病，比如纖維化，病毒感染，結(jié)節(jié)等與癌癥的關(guān)系仍值得我們進一步探索。感興趣的同學(xué)不妨思考下如何在越來越卷的癌癥生物信息分析中，通過與臨床特征或相關(guān)疾病分析的結(jié)合為自己的研究“錦上添花”。
好啦，今天的分享到這里就結(jié)束啦，我們下次再見哦~
參考文獻：
Clinical relevance of molecular characteristics in Burkitt lymphoma differs according to age.
