神经纤维瘤病患者脑胶质瘤的分子景观



NatMed

IF：27.

November15

Abstract

神经纤维瘤病1型（NF1）是一种常见的肿瘤易感综合征，其中胶质瘤是常见的肿瘤之一。NF1中的胶质瘤形成导致在患者整个生命周期中发生的低至高级别肿瘤的不均匀谱。NF1患者胶质瘤的遗传和表观遗传改变模式以及与散发性胶质瘤的相似性尚不清楚。NF1是一种常见的常染色体显性遗传病，导致最常见的肿瘤易感综合征。与普通人群相比，NF1患者因恶性和非恶性疾病风险增加而出现多种临床表现.NF1是由NF1抑癌基因的种系突变引起的。最近的全基因组测序研究表明，包括散发性胶质瘤（低级别胶质瘤和胶质母细胞瘤，GBM）在内的散发性恶性肿瘤中NF1的单倍或零倍缺失，表明NF1在一般人群中作为一种体细胞肿瘤抑制因子发挥作用。

Results

队列特征概述

本研究分析的肿瘤队列由56名符合NF1临床标准的患者（33名女性，23名男性）的59个胶质瘤样本组成。肿瘤样本来自22名儿童（2-15岁）和33名成人（18-63岁），加上1名缺乏年龄信息的患者，分为低级别（I级和II级，n=35，59%）和高级别（III级和IV级，n=24，41%；）。对59个NF1胶质瘤样本和匹配的血液DNA（43名患者提供）进行全外显子组测序（WES），并将其称为种系和体细胞单核苷酸变异（SNV）、小插入和缺（INDEL），和之前描述的拷贝数变化（CNV）14–20（图1）。

胶质瘤患者生殖系NF1基因突变的研究。

在分析的56例患者中，我们发现51例（91%）的种系突变使NF1基因失活（通常是截断和移码）。在已鉴定的NF1种系突变中，先前在NF1患者中报告了32个变异，而19个是新的致病性变异。NF1的频谱脑胶质瘤患者的突变没有聚集到NF1蛋白的特定区域，突变的分布与患者年龄或肿瘤分级无关。

体细胞基因组改变与NF1协同促进胶质瘤发生的前景

NFI胶质瘤的突变克隆性在患者的年龄和肿瘤分级上是一致的。

异柠檬酸脱氢酶1（IDH1）基因在散发性低级别胶质瘤和胶质母细胞瘤CpG岛甲基化表型（G-CIMP）组中频繁突变，在所有59例NF1胶质瘤中均为野生型，不分级别和年龄。尽管缺乏IDH1突变，但高级别NF1胶质瘤常含有TRX的失活突变（24例中的9例，38%）。相反，这种改变在低级别肿瘤中非常罕见（32例中的1例或3.1%）。TRX突变与TERT基因拷贝数增加互斥，与CDKN2A/CDKN2B的拷贝数丢失同时发生，与低级别肿瘤（19%）和TP53突变相比，高级别肿瘤（58%）更频繁。低级别NF1胶质瘤中没有TP53突变。结合TP53突变和CDKN2A拷贝数丢失，A-TRX突变是NF1患者高级别胶质瘤的特征，而不是低级别胶质瘤。纤毛/中心体的遗传改变发生在NF1胶质瘤的显著部分，但在高级别和低级别NF1胶质瘤中分布相似（扩展数据图。9和10）。

（扩展数据图。9

。在NF1-胶质瘤中PI3K和转录/染色质调控途径的体细胞改变）

NF1-胶质瘤剪接、MAPK和纤毛/中心体通路的体细胞改变。

ATRX在高级别NF1胶质瘤中失活的验证及功能特点

根据老年患者高级别肿瘤发生率的增加，我们还发现NF1胶质瘤中的TRX突变主要发生在成人。相反，TRX突变在儿童中很少见，因为在22例儿童NF1胶质瘤中只有1例（4.5%）有TRX突变。由于在NF1胶质瘤中发生的TRX突变被预测会严重影响TRX蛋白的表达，我们试图在一个独立的数据集中验证我们的测序结果，23例NF1胶质瘤（16例高级别，7例低级别）采用福尔马林固定、石蜡包埋和TRX免疫组化方法。7例（%）低级别肿瘤中有7例检测到TRX蛋白表达，16例（50%）高级别NF1胶质瘤中有8例检测不到TRX蛋白表达。因此，免疫组化数据与测序结果一致，证实NF1患者中大约一半的高级别胶质瘤失去TRX，而TRX保留在低级别肿瘤中。

低级别NF1胶质瘤的一个亚群具有丰富的免疫转录体，含有大量的溶细胞T淋巴细胞浸润和肿瘤新抗原

我们使用最近描述的稳健、双面、单样本MWW基因集测试（MWW-GST）对高级别和低级别NF1胶质瘤样本中差异富集的基因表达类别进行了功能分析，以告知基因本体富集图谱网络的构建（q0.，绝对标准化富集分数（NES）0.6）。该网络揭示了高级别NF1胶质瘤中富集的基因属于细胞周期和有丝分裂、染色体组织、RNA代谢和神经发生的范畴，而低级别NF1胶质瘤中激活的生物学功能则构成了一个相互关联的免疫反应范畴网络，显著地富集了与肿瘤相关的免疫反应范畴淋巴细胞效应器功能。

NFl-gliomas低免疫组高甲基化探针对应基因的功能基因本体分析确定了丰富的免疫系统类别。我们通过对基因表达和DNA甲基化的综合分析进一步证实了这一发现，从中我们发现，在低和高免疫NFl胶质瘤中，共有68个富含免疫类别的基因出现显著的高甲基化和下调。这些基因中至少有八个与重要的T淋巴细胞功能有关。

NF1胶质瘤类似于散发性胶质瘤的LGm6亚群

我们在个胶质瘤特异性甲基化探针上将NFl-gliomas与TCGA-pan胶质瘤队列（n=）整合在一起，并使用在散发性胶质瘤上训练的最近邻分类器对NFl胶质瘤进行监督分类。我们还进行了无监督的聚类，合并零星的TCGA胶质瘤和NFl胶质瘤。监督和非监督分析均表明，所有NFl胶质瘤样本均属于胶质瘤的LGm6组，其特征是II级和III级肿瘤（类似毛细胞性星形细胞瘤）和IV级肿瘤10（LGm6-GBM）的生存率不同。

我们发现NF1基因的体细胞突变在LGm6肿瘤中很常见（25%）。我们还发现，在LGm6亚群中，高级别NFl-gliomas的关键改变（ATRX和TP53突变以及CDKN2A拷贝数丢失）在LGm6Ⅲ级和Ⅳ级肿瘤中也高度复发。对TRX状态的重新评估显示，该基因突变在该组中比散发性IDH野生型胶质瘤的其他亚型更为频繁。这与二级肿瘤相反，二级肿瘤缺乏TRX突变，突变频率大大降低。此外，我们发现，尽管LGm6GBM的临床结果较差，而不管A-TRX状态如何，A-TRX突变对III级LGm6患者的预后影响显著（P=0.03），其存活率与LGm6GBM相当。相反，TRX野生型III级LGm6胶质瘤患者的存活率与II级LGm6胶质瘤患者相似。

Discussion

我们发现大量活化的T淋巴细胞浸润和突变衍生的新抗原是低级别胶质瘤的特征，然而，高级别的肿瘤表现出频繁的TRX突变，通常与TP53和CDKN2A的改变同时发生。我们还将NF1综合征背景下发生的胶质瘤分为一个特定的甲基化亚组，即LGm6，它概括了NF1胶质瘤的突变和表观遗传特征。NF1肿瘤易感综合征与儿童和成人胶质瘤的异质性模式有关。我们观察到一些鉴别低度胶质瘤的特征，这些特征在儿童中相对较常见，而在成人中以NF1为主。与高级别肿瘤相比，儿童低级别NF1-gliomas的总体突变率非常低，很少有复发性体细胞突变。我们发现，与高级别肿瘤相比，低级别NF1胶质瘤的基因表达特征更为强烈，这是一种包括几个效应淋巴细胞类别的免疫特征。综上所述，我们的研究结果表明，低级别NF1胶质瘤很少进展为高级别疾病的漫长的惰性过程可能通过一些低级别肿瘤获得的适应性免疫的检查而得以保留。

Reference：ThemolecularlandscapeofgliomainpatientswithNeurofibromatosis1

doi:10./s---8.

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