空有配对样本不知怎么“变现”发高分？看过来！

Hi~大家好呀。近来常有读者在后台留言，手上有宝贵的临床疾病配对样本，该如何利用起来构思课题发表高分文章呢?今天小编给大家带来一篇今年11月发表在Cancer Discov.（中科院JCR分区1区，IF: 39.397）的高分文章，该文章通过对配对原发肿瘤和早期转移的乳腺癌样本进行多组学分析来研究转移性乳腺癌的复发过程，快来学习吧！

摘要：

乳腺癌是女性癌症相关死亡的主要原因之一，而转移更是乳腺癌患者死亡的主要原因，这表明了需要采取有效的治疗策略以避免患者转移性复发和改善转移性乳腺癌患者的预后。目前临床上主要基于乳腺癌的分子亚型，即HR+/HER2−、HER2+或三阴性乳腺癌(TNBC)，对患者进行治疗，这些治疗方法一定程度上改善了患者的预后，同时也增加了治疗成本。而转录组测序（RNA-seq），靶向基因测序（targeted gene sequencing, TGS）以及细胞游离DNA（cell-free DNA, cfDNA）分析等新技术有助于我们进一步认识乳腺癌分子学，遗传学和免疫学的复杂性，从而有助于临床治疗策略的提出。

本研究通过对配对原发肿瘤和早期转移的乳腺癌样本进行多组学分析来研究转移性乳腺癌的复发过程，旨在：(i)识别乳腺癌早期转移阶段的分子改变；(ii)描述乳腺癌原发样本及其配对转移样本之间的基因表达差异；(iii)将基因组和转录组的分子标志物与结果相关联；(iv)评估分子图谱分析对转移性乳腺癌患者临床治疗的贡献

结果：

驱动乳腺癌转移性复发和进展的基因组改变

作者收集的原发/转移配对样本来自的患者大部分未接受任何治疗，小部分患者仅接受一线治疗，这使得作者的研究能够最大程度上排除药物治疗带来的分子改变影响。作者对这些样本进行了免疫组化分析，靶向基因测序分析，RNA-seq分析以及SNP分析并收集了相对应的临床信息。

共21个基因在原发肿瘤和/或在转移样本中突变，其中有14个基因与作者团队先前的研究结果重叠，而ERBB3, ESR1, FBXW7, GATA1, KRAS, MEN1, NF1这7个基因为本次队列中新发现的显著突变；

乳腺癌转移样本的肿瘤突变负荷（TMB）高于原发样本，也再次验证了体细胞突变积累是一个连续的过程这个事实；

以下基因的点突变在乳腺癌转移样本中富集：ESR1、PTEN、CDH1、PIK3CA和RB1；

以下基因的拷贝数增加在乳腺癌转移样本中更常见：MDM4、MYC、NSD3、FGFR1、AXIN1、TSC2、FLT4、NTRK1和N4BP2；

以下基因的拷贝数减少在乳腺癌转移样本中更常见：ARHGEF10L、CASP9、RB1、ARID1A和PBRM1；

. 乳腺癌原发肿瘤及其转移样本基因组改变瀑布图

. 驱动乳腺癌转移性复发的突变位点

乳腺癌原发肿瘤及其转移样本的克隆演变

在所有的样本中，点突变的癌细胞中分位数在转移样本中增加，这表明转移性样本与原发性样本相比的克隆性总体上增加，该结果在HR+/HER2−和HER2+亚型的样本中有统计学意义，而在TNBC型样本中无统计学意义；

ESR1、SMAD4、RB1和LRP1B这几个基因的点突变的癌细胞中位数增幅最多；

在考虑不同的转移部位时，如胸壁，肝，肺，淋巴结等活检样本，原发肿瘤及其转移样本的克隆演变方向是一致的；

. 乳腺癌原发肿瘤及其转移样本的克隆演变

乳腺癌原发肿瘤及其转移样本的转录组改变

驱动基因ESR1和ERBB2突变的样本，其ESR1和ERBB2的表达水平更高；

不管是基于IHC的亚型分类，还是基于RNA-seq 的PAM50亚型分类，原发肿瘤样本的亚型在转移样本中可发生改变；

作者关注了原发样本分子亚型为Luminal A或B，而配对转移样本分子亚型转变为HER2-E的病例，与亚型未改变的样本相比，亚型改变的样本TP53和/或PIK3CA的突变率更高；

与其他亚型相比，HR+/ HER2−亚型的原发和转移样本间的基因表达差异最大，而复发时间也最长，这表明辅助内分泌治疗对原发肿瘤和配对转移之间的这些基因表达差异有主要影响，提示了与内分泌抵抗相关的适应性转录重编程。另一种解释是相比于其他亚型，HR+/ HER2−亚型复发前的时间更长，有更多的突变积累。

乳腺癌原发肿瘤及其转移样本的免疫改变

作者按部位研究了配对原发肿瘤和转移部位的免疫特征，以及配对原发肿瘤和转移部位之间的免疫组成的差异。

免疫模块评分在转移性样本中表达降低，但在淋巴结转移瘤中没有降低；

皮肤转移部位的免疫特征表达高于其他转移部位，而肝转移部位的表达最低；

免疫评分的表达与转移部位的免疫细胞组成之间具有相关性，在转移样本中，肥大细胞，髓样树突状细胞，自然杀伤细胞，调节T细胞，巨噬细胞M1和巨噬细胞M2等免疫细胞数量增多，而CD4+ T细胞和Tfh细胞数量减少；

. 乳腺癌原发肿瘤及其转移样本的转录组改变和免疫特征改变

预测转移性乳腺癌患者预后的基因组指标

高TMB的原发肿瘤患者复发时间TTR更短，同时总生存期OS也更短，在HR+/ HER2−亚型患者中该结果更显著。在控制其他协变量，如原发肿瘤大小、淋巴结状态和肿瘤分级的多变量分析中，HR+/HER2−亚型原发肿瘤的高TMB仍然是短TTR和OS的独立预测因子。

高TMB与HR+/HER2−亚型原发肿瘤中驱动突变数量显著增加相关，HR+/HER2−亚型原发肿瘤中较多的驱动突变与较短的TTR相关；

TP53和LPR1B的突变和转移性乳腺癌病人的较差预后相关；

. 预测转移性乳腺癌患者预后的基因组指标

小编总结：

该研究通过比较乳腺癌原发肿瘤样本及其配对复发性转移样本，基于靶向基因测序分析，RNA-seq分析以及SNP分析等多组学分析，挖掘乳腺癌转移性复发的驱动基因组改变和转录组特征。该研究从样本收集流程，实验思路设计到完成Meta分析，环环相扣，井然有序。作者向我们展示了如果利用配对样本来完成一项丰富而有临床意义的研究，值得我们研读学习！

Aftimos P, Oliveira M, Irrthum A, Fumagalli D, Sotiriou C, Gal-Yam EN, et al. Genomic and Transcriptomic Analyses of Breast Cancer Primaries and Matched Metastases in AURORA, the Breast International Group (BIG) Molecular Screening Initiative. Cancer discovery. 2021;11:2796-811.