上海交通大學領銜的系統生物醫學協同創新中心聯合來自我國血液/腫瘤臨床多中心研究機構(M-HOPES)的17家醫院,最近在淋巴瘤發病原理和臨床預后研究方面獲得了重要的標志性成果,充分體現了多中心多學科協同創新、造福患者的宗旨。
自然殺傷/T細胞淋巴瘤(natural killer T-cell lymphoma,NKTCL)是一種CD56+/cytoCD3+淋巴細胞惡性增殖的特殊類型淋巴瘤。該病與EB病毒(Epstein-Barr virus)感染密切相關,在亞洲地區人群中相對高發,發病兇險,預后很差。但由于此病發病機制一直未能闡明,給尋找疾病特異的生物學標志和治療手段,切實改善該型淋巴瘤的療效帶來重大挑戰。來自系統生物醫學協同創新中心的上海血液學研究所聯合全國17家醫院協同合作,對NKTCL這一具有獨特地域性和臨床特征的血液腫瘤進行了基因組學、分子病理學和臨床預后相關性研究,取得了精準醫學領域的突破性成果。
圖1、NKTCL病理切片
系統生物醫學協同創新中心陳賽娟院士、陳竺院士和趙維蒞教授帶領的研究團隊利用第二代測序技術對25例NKTCL患者進行了全外顯子組測序,解讀了基因組中基因編碼區域的信息,并通過多中心研究機構平臺,在擴大的80例NKTCL患者樣本中進行了全面驗證。
圖2、研究小組利用全外顯子測序和目標基因測序對NKTCL病例進行突變篩查
研究結果發現,細胞中調控RNA結構和功能的一個重要基因-RNA解旋酶DDX3X基因在NKTCL中存在高頻突變,且其突變率居于各基因突變的首位,抑癌基因TP53突變頻率次之,兩種基因突變率相加占全部基因突變的32.4%;而DDX3X與TP53基因突變存在互相排斥作用,提示兩者的致病機理有高度相關性。蛋白和細胞功能研究顯示,野生型DDX3X蛋白具有下調核RelB表達和降低細胞ERK磷酸化水平的作用,使細胞增殖受抑,具有抑癌基因產物的特征,而DDX3X突變則導致其編碼的蛋白功能失活,引起細胞過度增殖。
圖3 NKTCL病例中DDX3X基因的突變 (a) DDX3X基因突變位點圖譜;(b) DDX3X蛋白在不同種屬中的序列比對結果
該研究還在大組病例中證實DDX3X基因突變是患者預后不良的分子標志,同時,結合TP53突變以及淋巴瘤國際預后指數(International Prognostic Index , IPI)情況,可進一步將NKTCL患者分為三組:低危組(IPI指數0-1且DDX3X及TP53為野生型)、中危組(IPI指數0-1且DDX3X及TP53為突變型;IPI指數2-5且DDX3X及TP53為野生型)及高危組(IPI指數2-5且DDX3X及TP53為突變型)。這些結果使NKTCL臨床預后判斷分層更為清晰和嚴謹,并為該病的分層精準治療提供潛在的靶點。
2015年7月20日《自然-遺傳學(Nature Genetics)》雜志報道了這項研究結果,這是迄今為止NKTCL最全面系統的基因組學圖譜,也是對相關突變基因致病原理及其臨床意義進行的深入系統闡述,表明中國科學家在淋巴瘤研究領域已經躋身于世界一流行列,并為推動淋巴瘤轉化醫學的發展做出重要貢獻。
技術評論:
二代測序和其相關技術的發展極大的推動了腫瘤基因組學的研究,這為解析腫瘤發生機制、制定臨床診斷和治療方法提供了堅實的理論基礎。由于腫瘤組織具有很強的異質性,對測序有較高的深度要求,外顯子組測序和目標基因測序可以解決這一問題。在本項研究中,研究小組先用外顯子組測序進行小范圍篩查(25例),發現DDX3X、TP53等一系列較高突變頻率的基因,然后用目標基因測序在較大樣本量中(80例)驗證這些基因的突變。這一技術路線是目前較為通行的做法,既節約了實驗成本、簡化了數據分析流程又保證了樣本量和測序深度。
通常,目標基因測序的手工建庫是非常繁瑣的,該研究中使用的Access Array(Fluidigm)微流控平臺大大簡化了目標基因的建庫工作。一張48.48 Access Array芯片具有2304個PCR反應倉,每個反應倉可以進行1~10重的PCR反應。利用它,研究者可以同時對48個樣本進行48~480個目標序列的擴增和建庫。在此基礎上,2015年Fluidigm公司即將推出Orion-Juno多功能微流控建庫平臺以滿足研究者們不同研究項目的需求。應用于此平臺的192.24 芯片可同時針對192個樣本的1000~2500個目標序列進行擴增和建庫,能夠使研究者們在一次測序反應中完成更多的樣本測序,而一張48.48芯片可針對每個樣本完成高達約5000個目標序列的建庫,滿足研究者高覆蓋度的研究需求。
可以預見,隨著相關技術的不斷進步,未來測序和建庫的實驗成本和人力成本將進一步降低。無論對于基礎研究還是臨床研究,這都將產生更加深遠的影響。
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(本報道來源:新華網/上海交通大學醫學院附屬瑞金醫院血液學研究所網站新聞資訊)