一提起肺癌，我们的第一反应通常是：老烟民了吧？但事实上，大约有10%-20%的肺癌患者是从不吸烟的，具体的病因也尚不清楚。同吸烟肺癌患者相比，他们的基因组特征有什么不同呢？九月份，nature genetics(IF= 38.33)杂志上发表的一篇文章就回答了这一问题。

该研究包含232名诊断为NSCLC且无吸烟史的患者（LCINS），其中189个腺癌，36个鳞癌和7个其他各种类型的肿瘤，都未接受治疗，作者对他们的肿瘤/正常组织配对样本做了DNA WGS。

LCINS的基因组特征

作者发现，同吸烟者相比，LCINS的中位TMB要低7倍多（），TMB与肿瘤分期、组织学和年龄显著相关，但与肿瘤纯度无关。

LCINS主要的基因组特征如所示，在RTK–Ras通路中，EGFR的突变频率最高，其次是KRAS，ALK，MET，ERBB2，ROS1和RET，这七个基因的突变分布表现出强烈的互斥性。RTK–Ras+和 RTK–Ras−也具有显著不同的突变模式，前者SNVs/indels，SCNAs，SVs，WGD以及BRCA2杂合性缺失等变异的发生率更高，但tumor/normal的端粒长度比更低。此外，TP53突变与MDM2 扩增具有互斥性，SVs富集在MDM2、TERT、6p21、MYC、CDKN2A等热点区域。

SCNAs亚型

通过对arm-level SCNAs的无监督聚类，将样本分为三种亚型（.a），亚型1（即Piano，这命名让我有理由怀疑作者是个音乐爱好者~）占所有肿瘤的49.6%，表现为SCNA缺乏，肿瘤生长缓慢；亚型2(Mezzo-forte)富含染色体臂水平的扩增，主要发生在1q、5p、7p、7q和 8q；亚型3(Forte)以富集全基因组加倍（WGD）为特征。结合吸烟的LUAD患者的CNV数据，作者发现他们主要落在了Forte亚型。

在这三种亚型中，LCINS的其他几个基因组特征也表现出了不同(.b)。相较而言，piano的TMB更低；在25个突变频率较高的基因中，虽然24个都被认定为TCGA泛癌的驱动基因，但他们的突变频率在三个亚型中也存在着差异，如TP53突变主要富集在forte亚型。此外，研究还识别出了一个新的潜在驱动基因UBA1。在mezzo-forte亚型中，有一半的肿瘤样本具有EGFR突变，但很少有KRAS突变；piano亚型中的鳞癌样本富集染色质重塑相关基因的突变，总的来说，piano亚型具有较低的SNVs/indels，SCNAs，SVs，WGD负荷，以及较高的T/N:TL和亚克隆突变比。

LCINS的突变特征

作者利用SigProfiler，通过对单碱基替换(SBS)的突变特征反卷积分析，识别出了14个之前COSMIC报道的突变特征。其中，与活性氧损伤相关的SBS18在近一半的样本中存在，尤其是forte和mezzo-forte亚型；与核苷酸切除修复缺陷有关的SBS8，出现在13%的样本中，特别是鳞癌。

大约58% 的样本有大于100个SNVs，主要是亚克隆，包含APOBEC突变特征SBS2和SBS13，具有显著的肿瘤间异质性()。显著富集APOBEC特征的肿瘤样本也表现出TP53缺失和RTK–Ras+。研究还发现，在所有肿瘤样本中，内源性突变特征占据主体。研究并没有观察到与吸烟相关的突变特征SBS4，即使在62例接触二手烟的病例(被动吸烟)中也没有。

被动和非被动吸烟者之间肿瘤纯度的差异并不是造成这一特征缺失的原因，而且这两组的突变模式也有很强的相似性（）。

基因组不稳定性

总体而言，36.2%的肿瘤样本有WGD突变，在forte亚型中更为普遍。在piano亚型的基因组突变中，SCNAs所占的比例远低于forte和mezzo-forte。

Kataegis突变类型（基因组非常接近的位置上出现大量置换突变, 且经常与大型重排同时出现）在49.6%的肿瘤中被检测到，同其他两个亚型相比，在piano亚型中的频率较低。Kataegis事件中的突变在APOBEC3A和APOBEC3B-like肿瘤中都具有 APOBEC相关的特征，Kataegis常发生在MDM2基因座内，且倾向与SV共定位。

此外，研究发现TL与年龄呈负相关，并且与肿瘤纯度无关。 值得注意的是，LCINS 中肺腺癌患者的TL显著长于吸烟者肺腺癌患者的TL，9q、9p和22q的缺失以及HLA LOH与TL缩短显著相关。在forte亚型中，肿瘤样本的端粒显著短于配对的正常样本，mezzo-forte为表现出差异，而piano亚型中，肿瘤的端粒则显著长于正常组织。

LCINS的进化史

对LUAD中的每个亚型，研究重建了包括SCNAs，WGD和常见驱动基因在内的基因组异常的可能时序（）。在三种亚型中，驱动基因TP53、RBM10、KRAS和EGFR 的突变通常发生在早期。在mezzo-forte亚型的拷贝数变异中，gains和LOH相对平衡，而forte亚型中，大多为LOH突变事件。同mezzo-forte相比，forte亚型中的WGD 通常发生在其他关键SCNAs之后。

作者利用一个验证的模型来推测最近共同祖先（MRCA）出现的时间（.a），根据常见驱动事件对肿瘤样本进行分组，可以预估个体中这些事件发生的时间。例如，在携带ERBB2 、CDKN2A 或 TP53 突变，以及chr22q SCNA等的肿瘤中，MRCA出现在临床诊断前十多年；具有MDM2扩增或MET、RBM10、HUWE1、KRAS 突变的肿瘤具有更短的潜伏期。作者发现，piano的潜伏期显著长于forte 亚型（.b），且MRCA出现的年龄较低。

分子通路对生存的影响

TP53突变或MDM2 扩增的病例生存率较差，与MDM2扩增相比，TP53 突变的影响更大。此外，EGFR突变、CHEK2 LOH、22q缺失和15q缺失也与较差的生存率相关（）。

虽然总生存率与RTK–Ras通路的状态没有显著关联，但跟该通路中的基因却有关系，比如，携带ERBB2突变的患者生存较差，具有MET突变的患者总生存较好。最后，piano亚型的患者生存期最好，尤其是鳞癌患者。

这篇文章着眼于无吸烟史的肺癌患者，识别出三种亚型，并分析了他们各自的分子特征和进化过程，发现了内源性突变的累积在疾病发生中的作用，对这一群体后期治疗方案的选择有着重要意义。今天的文章就分享到这了，have a nice day!