PacBio SMRT 测序助力发现PIK3CA基因中的顺式双突变增加肿瘤对PI3Ka激酶抑制剂的敏感性

来源: 安诺基因   2019-11-18   访问量:328评论(0)

来自纪念斯隆·凯特琳癌症中心、威尔·康奈尔医学院、西奈山医学院、Genentech、礼来公司、哥伦比亚大学、Sema4和ORIC Pharmaceuticals的研究团队,最近在《科学》杂志上发表了一篇重要研究论文- Double PIK3CA mutations in cis increase oncogenicity and sensitivity to PI3Kα inhibitorsPacBio SMRT 测序为这项研究中PIK3CA基因中双突变的检测和分相(Phasing,区分两个突变位点的顺式和反式关系)提供了重要支持


PIK3CA为什么重要?

PIK3CA是一种蛋白激酶的编码基因,它负责编码PI3K蛋白的一个亚基,而PI3K是涉及控制生长,存活,细胞运动和结构的信号传导通路的重要组成部分。PIK3CA基因的突变会导致其信号过度激活,从而导致了肿瘤的发生发展。PIK3CA是人类癌症中突变度最高的致癌基因。PIK3CA基因中的激活突变与多种癌症类型相关,包括乳腺癌,结肠癌,卵巢癌,子宫内膜癌,头颈癌,肝癌和黑素瘤。现有研究表明,PIK3CA基因突变的癌症患者预后较差。

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PIK3CA通路示意图


PIK3CA在乳腺癌中的研究

 

 

PIK3CA是HR + / HER2-乳腺癌中最常见的突变基因,约40%的HR + / HER2-乳腺癌患者具有PIK3CA突变。2019年5月,FDA批准了诺华公司的PI3Ka抑制剂alpelisib (Piqray®) 上市,与内分泌疗法氟维司群连用,治疗接受过内分泌治疗后疾病进展、携带有PIK3CA基因突变的HR + / HER2- 晚期或转移性乳腺癌患者。

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发现更好的生物标志物

在PIK3CA抑制剂的早期临床试验中,作者观察到PIK3CA突变患者的亚群显示对alpelisib具有“持续且良好的临床获益”。通过对该亚组的基因测序结果进行分析,鉴定出具有双重PIK3CA突变的携带者能够更好,更持久的从靶向治疗中获益。从而促使作者寻找其它癌症中的双PIK3CA突变。


挑战–当前技术方法的不足

 

该研究的一个关键发现是,当PIK3CA双突变在同一等位基因上(顺式)时。会产生一个带有两个突变的蛋白,而当PIK3CA双突变在不同等位基因上(反式)时。会产生两个带有单独突变的蛋白质。而这可能会导致不同的功能结果。

 

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最常见的双PIK3CA突变位于基因组DNA上相距甚远,而传统的FFPE样本会产生片段化的DNA和RNA,从而无法对两个PIK3CA进行分相,研究人员通过使用新鲜的冷冻肿瘤样本克服了这一问题。然而目前广泛使用的NGS 短读长测序方法再次将测序读长限制在了300 bp,还是无法对PIK3CA双突变进行分相(Phasing)。

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短读长测序不能对相距较远的两个突变进行分相(Phasing)


 

PacBio SMRT测序的必要性

研究人员最终使用PacBio SMRT测序直接对PIK3CA基因上相距很远的双突变体的等位基因构型进行了成功测序并定相(Phasing)。在检测的6份乳腺癌新鲜组织样本中,PIK3CA突变都是顺式的。他们得出结论:“ SMRT测序可用于对PIK3CA突变的等位基因构型进行分相(Phasing),并可以通过检测其它已知突变的乳腺癌细胞系重复这一结果。”SMRT测序对肿瘤组织和细胞系的检测结果。

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SMRT测序对肿瘤组织和细胞系的检测结果


展望

 

PacBio SMRT测序以其长读长同时兼具高准确性,无GC偏好,能够直接检测碱基修饰等特点已经广泛应用于动植物基因组组装,全长转录组研究和宏基因组研究等科研领域。今年随着PacBio Sequel II平台的发布,以及HiFi测序模式的推出,越来越多的知名医学研究中心如Broad Institute、梅奥诊所和西奈山医学院也开始使用PacBio Sequel II测序仪。PacBio SMRT测序技术在医学研究领域有以下应用:

 

  • 全基因组测序研究结构变异

  • 全长转录组测序探索疾病相关的可变剪切体

  • 靶向测序,对疾病相关突变进行检测并定相(Phasing)

  • 基于CRISPER/Cas9的无扩增靶向测序,研究基因组上和疾病相关的难测区域

  • 全基因组或靶向区域的甲基化分析


自2017年推出三代测序服务以来,安诺优达先后引进了10台PacBio Sequel和4台Sequel II测序仪,产品服务类型涵盖三代基因组组装、三代人重测序、动植物重测序、全长转录组测序等,累计完成三代项目超800+。2019年7月,安诺优达测序实验室又荣获PacBio官方认证测序服务商证书。安诺优达将秉承客户至上的服务理念为合作伙伴提供更快速、更优质的三代测序服务。

 

参考文献:

Vasan, N. 2019. Double PIK3CA mutations in cis increase oncogenicity and sensitivity to PI3Kα inhibitors.  Science 366: 714-723

 

 

 

https://science.sciencemag.org/content/366/6466/714.full



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