基于WGS数据探寻同一例胃腺癌患者的低分化和高分化癌灶的起源

作     者：李锦程 

作者单位：华中科技大学 

学位级别：硕士

导师姓名：何西淼

授予年度：2020年

学科分类：1002[医学-临床医学] 100214[医学-肿瘤学] 10[医学] 

主      题：全基因组测序 胃腺癌 癌症起源 驱动基因 表观遗传学 

摘      要：背景:胃癌(Gastric Cancer,GC),是全球第五大癌症类型,是全世界癌症相关死亡率中第三大最常见原因。我国的胃癌疾病负担尤其严重。由于肿瘤与微环境的异质性是影响治疗成功的主要障碍,越来越多的研究聚焦于肿瘤的异质性和演化。目的:通过对一例同时具有低分化癌灶和高分化癌灶的胃腺癌患者癌组织进行全基因组测序(Whole Genome Sequencing,WGS),研究该患者两个不同恶性程度的癌症病灶是否具有同源性;结合表观遗传学数据,进一步探索可能促进胃癌发生发展的机制。方法:本研究中我们收集了一例胃腺癌患者的低分化胃腺癌(Poorly-Differentiated Gastric Adenocarcinomas,PDGA)、高分化胃腺癌(Well-Differentiated Gastric Adenocarcinomas,WDGA)和胃癌旁组织(Paracancerous Tissue,PCT),使用Illunima平台进行全基因组测序,获得全基因组DNA序列信息。对于测序的数据,利用生物信息学方法对胃腺癌样本中突变信息进行统计分析。首先,我们绘制单核苷酸变异(Single Nucleotide Variation,SNV)频谱,并检验这些新鉴定的SNV标签是否符合已发布的数据库中的胃癌突变标签。然后,我们利用db NSFP数据库对非同义突变进行注释,分析WDGA和PDGA的致病性突变的相似性和差异性。使用Oncodrive FML软件预测胃癌样本中不同基因组功能区域的驱动基因,并将找到的驱动基因与文献报道的胃癌驱动基因进行对比分析。为了解胃癌的表观调控机制,结合胃癌ATAC-seq数据和Cp G岛数据,统计本研究寻找的突变在这些区域的数量。利用TCGA中胃癌的DNA甲基化450K芯片数据和ENCODE数据库中正常胃组织的全基因组重亚硫酸盐测序(Whole Genome Bisulfite Sequencing,WGBS)的数据,对基因组上二者的DNA甲基化情况进行比较。利用MEME\MAST软件在甲基化水平有所变化的突变前后40-bps范围的DNA序列内搜寻TFBS变化(丢失或获得)。结果:1、PDGA和WDGA突变在各个基因功能区域内分布情况相似,但PDGA总突变数是WDGA的两倍。2、WDGA的致病性突变所在基因(69个)与PDGA的致病性突变所在基因(93个)仅有9个基因相同。3、三组数据预测的驱动基因中,PDGA的驱动基因(32个)和WDGA的驱动基因(13个)间只有一个基因(ZNF365)相同,并且该基因的突变是不同的位置的不同突变。4、MUC6基因的rs148640037突变和ITPR2基因rs950707828突变均有DNA甲基化水平升高和TFBS的改变。结论:本研究中患者的高分化胃腺癌与低分化胃腺癌尽管有一些共同的背景突变,但预测显示两种不同分化肿瘤灶是由不同的驱动基因或者同一驱动基因的不同突变造成的。该结果提示两种肿瘤有不同的演化路径,很可能是属于不同的癌症起源,更支持癌症起源和演化的中性学说。