腹水细胞的全基因组分析确定了鳞状胃癌的治疗目标

难以获得和分析标本，致癌机制和基因组异常基本不清楚

国家癌症中心(NCNC)8月17日宣布，通过使用腹膜传播的腹水细胞进行全基因组分析，阐明了骨骼型胃癌的基因组异常特征。 这项研究由庆应义塾大学研究所细胞信息学部主任Hiroyuki Mano博士、基础临床研究核心中心药物发现目标和种子部研究员Hiroki Sasaki博士和庆应义塾大学医学院病理学系教授Yaei Kanai博士领导的研究小组进行。 该研究结果已在线发表在《自然-癌症》上。

骨骼型胃癌是一种恶性肿瘤，癌细胞广泛侵入粘膜下层，诊断时常引起腹膜扩散和腹水，与胰腺癌一起被认为预后最差。 在骨骼型胃癌中，肿瘤细胞采取分化不良或环状细胞的形式，侵入粘膜下层并引起周围基质的明显纤维化。 尽管对胃癌整体和弥漫性胃癌的基因组分析已有报道，但由于外科手术不多，即使有标本，也是高纤维化和低癌细胞含量，所以骨骼型胃癌的基因组畸变和致癌机制在很大程度上仍是未知数。

利用胃癌患者腹膜传播的腹水细胞建立细胞系，并对98例进行分析

为了获得高度纯化的样本，研究小组对胃癌腹膜播散引起的癌性腹水患者的腹水进行了癌细胞纯化并建立了癌细胞系，并对这些样本进行了全面的多组学分析，包括全基因组分析，以阐明骨骼型胃癌的发病机制并确定治疗目标。

在这项研究中，我们从一名因胃癌腹膜播散而出现腹水的患者身上收集了腹水液，并纯化了癌细胞，建立了细胞系。 结果，获得了98份腹水衍生的癌症样本：39份来自只接受纯化癌细胞的患者，22份来自只接受癌细胞系的患者，37份来自同时接受两者的患者。

这些样本和同一患者的配对外周血一起被用来制备全基因组分析的基因组DNA。 对于纯化的癌细胞和细胞系，还准备了RNA并使用下一代测序仪进行测序。 对于那些有细胞系的病例，进行了表观基因组分析，包括综合甲基化分析和综合增强子分析，以进行综合解释。 这些病例中约有90%具有分化不良的癌细胞、环状细胞阳性、弥漫性侵袭和腹膜首发转移等综合特征，被认为是所谓的骨骼型胃癌。

受体酪氨酸激酶-RAS-MAPK通路中致癌突变的高发率

有趣的是，全基因组分析显示，受体型酪氨酸激酶-RAS-MAPK通路中的致癌突变(扩增)频率很高，该通路是细胞增殖的关键调节器。 在这些基因中，KRAS(占所有病例的19.4%)、FGFR2(11.2%)、MET(7.1%)、ERBB2(5.1%)和EGFR(4.1%)被发现高度扩增(>10拷贝)。 此外，在两个病例中发现了肺癌中的EML4-ALK融合基因，在一个病例中发现了甲状腺癌中的AGK-BRAF融合基因。 这些基因的扩增和融合占所有病例的50%，表明染色体异常在骨骼型胃癌的发病机制中起主要作用。 此外，在11.2%的病例中还观察到KRAS基因被点突变(氨基酸替换)激活，并与上述基因的高扩增相互排斥。

针对其中许多异常情况的分子靶向疗法已经被开发出来并实现商业化。 在这项研究中，我们将含有EML4-ALK、MET和FGFR2基因异常扩增的细胞系接种到小鼠腹腔，并分别用ALK抑制剂(alectinib)、MET抑制剂(capmatinib)和FGFR2抑制剂(infigratinib)口服治疗。 观察到腹膜传播的迅速消失。

以TEAD抑制剂为模型的小鼠腹膜传播可抑制癌细胞生长

另一方面，根据综合RNA分析得到的基因表达谱，对样本进行分层聚类，将整个样本分为两大组。 对区分两组的基因进行搜索发现，参与EMT的基因是两组之间最明显的。 事实上，在EMT中发挥重要作用的TGF-β途径的基因在 "EMT组 "中被发现上调，而在 "非EMT组 "中没有。

有趣的是，TEAD1和WWTR1(TAZ)是Hippo途径的转录因子，调节细胞增殖和器官大小，在EMT组也被特异性地上调。 为了研究TEAD抑制的治疗效果，我们使用EMT组的细胞系建立了小鼠腹膜扩散模型，并口服TEAD1-4抑制剂，抑制了癌细胞的生长。 同时使用TEAD抑制剂和MAPK通路抑制剂能诱导更强的癌细胞死亡。

期待在癌症基因小组测试和分子靶向治疗的发展中得到实施

研究结果揭示了骨骼型胃癌的详细基因组异常。 特别是，受体酪氨酸激酶-RAS-MAPK途径中的基因高度扩增是其特点。 小鼠实验还证实了一些分子靶向药物的疗效，这可能导致在类似患者中实施癌症基因小组测试，并开发分子靶向疗法。 该研究小组说："抑制TEAD途径也可能被开发为治疗骨骼型胃癌的一种全新的治疗剂。