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【导读】胃肠道间质瘤(GIST)在临床上具有异质性,在个体患者中表现出不同程度的疾病侵袭性。团队全面描述了117例GIST队列的基因组和转录组学景观,包括来自105例患者的31例低风险、18例中危、29例高风险、34例转移性和5例新辅助GIST。

2024年11月3日, 中国科学院上海营养与健康研究所王跃祥、上海交通大学医学院附属仁济医院曹晖等团队在期刊《Nature Communications》上发表了题为“Genomic and transcriptomic landscape of human gastrointestinal stromal tumors”的研究论文。在这项研究中,团队提出了4种具有不同基因组特征、表达谱、免疫特征、临床特征和亚型特异性治疗策略的突出亚型这项大规模分析描述了情况,并提供了对GIST发病机制和精确治疗的进一步见解。

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https://www.nature.com/articles/s41467-024-53821-1#Sec1

关于胃肠道间质瘤

01

胃肠道间质瘤(GIST)是最常见的肉瘤,通常起源于胃或小肠。大多数GIST是通过激活KIT(75-80%) 或PDGFRA(5-10%)中的突变而触发的。GIST在临床上具有异质性,在个体患者中表现出不同程度的疾病侵袭性,一些低风险病灶保持稳定数年,而另一些病灶则迅速进展为广泛的转移性疾病。

TKI抑制KIT/PDGFRA是唯一确定的GIST全身治疗策略。在晚期情况下,TKI耐药突变的演变是不可阻挡的,导致患者预后不良。

在这项研究中,通过对全基因组测序(WGS)、WES和全转录组测序(WTS)的综合分析,团队获得了GIST的综合基因组和转录组景观,并提出了具有不同基因组特征、表达谱、免疫特征、临床特征和亚型特异性治疗策略的4种突出亚型。此外,团队在GIST中发现了一个反复突变的基因YLPM1,并进行了功能验证。

克隆进化

02

TKI治疗后,对伊马替尼敏感的KIT原发突变仍位于病例85的躯干上,并且许多不同的KIT继发突变发生在分支上。在这些突变中,V654A和Y823D是平行进化过程中的克隆突变,而D816G、Y646C和Y823N对单个病灶具有特异性,反映了TKI治疗引起的肿瘤异质性。GIST的KIT原发突变是基于癌细胞分数评分的克隆性突变,进一步证明了KIT作为早期驱动因素的作用。除了KIT,几种具有功能突变的癌症基因,也可能在分支进化中发挥作用,例如,ERBB2(R678Q)、SETD2(E119X)和KMT2C(K2797fs)。此外,主干和分支之间6个碱基突变的相对贡献显示出显著差异,表明不同的突变过程参与GIST进展。

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GIST的转移演变描述。

GIST的分子亚型

03

结合基因组变异、表达谱、免疫特征和临床信息,团队总结了4种mRNA亚型的关键特征,并提出了有关治疗策略的假设。C1(基因组稳定亚型),主要由低风险或中等风险的胃GIST组成,主要为KIT外显子11突变,单独完全手术切除后预后良好。C2(CD8 发炎亚型)主要由高危/转移性肠道GIST组成,最终可能对TKI联合免疫疗法产生潜在反应。C3(免疫沙漠亚型)几乎是高风险/转移性的胃GIST,主要为KIT外显子11突变,可能无法从免疫治疗中受益,但可能是CDK4/6抑制剂和TKI治疗的潜在候选者。C4(PDGFRA驱动的亚型),所有PDGFRA突变的GIST,应考虑使用PDGFRA抑制剂avapritinib治疗。

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GIST的分子亚型。

总结

04

1. 基因组与转录组特征:GIST含有非常少的编码突变,是迄今为止在人类癌症中观察到的最低体细胞编码突变率之一。随着GIST的进展,体细胞编码突变、拷贝数变异(CNV)和结构变异(SV)的总数增加。

2. 基因组重排事件:染色体分裂和kataegis主要发生在侵袭性GIST中,这两个大规模的基因组重排事件在塑造侵袭性GIST基因组的结构中起着重要作用。

3. 肿瘤异质性:转移性GIST中的肿瘤异质性非常复杂,可能与TKI治疗的失败和GIST的持续适应性演变有关。

4. 分子亚型与治疗策略:多组学研究展示了GIST的不同分子亚型,并且这些亚型对不同的治疗策略敏感。C2亚型(CD8发炎亚型、肠道GISTs)可能对免疫治疗有潜在反应,而C3亚型(免疫沙漠亚型)显示频繁的CDKN2A畸变,可能对KIT抑制剂和CDK4/6抑制剂的联合治疗有反应。

5. 风险分类与分子亚型:已建立的风险分类与C1-C4分类之间存在高度重叠,C1亚型描述低风险和中风险GIST,C4亚型包含PDGFRA突变。

6. YLPM1作为肿瘤抑制因子:GIST携带频繁的YLPM1突变,YLPM1是一种潜在的GIST特异性肿瘤抑制因子,其失活有助于GIST维持增殖信号传导。

7. 治疗潜力:针对YLPM1缺陷的分子干预,可能具有GIST的治疗潜力。

8. 研究意义:GIST的多组学综合分析,提供了对GIST发病机制的补充和更全面的理解,并为加速基础研究向临床更精确治疗,提供了机会。

参考资料:

1Hirota, S. et al. Gain-of-function mutations of c-kit in human gastrointestinal stromal tumors. Science 279, 577–580 (1998).

2.Heinrich, M. C. et al. PDGFRA activating mutations in gastrointestinal stromal tumors. Science 299, 708–710 (2003).

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