神經(jīng)內(nèi)分泌腫瘤（NENs）是一組起源于肽能神經(jīng)元和神經(jīng)內(nèi)分泌細(xì)胞的腫瘤，可發(fā)生在全身多個器官和組織，胃腸道是最常見的發(fā)病部位之一。其中，分化差的胃腸道神經(jīng)內(nèi)分泌腫瘤（GI-NEC)，可進(jìn)一步分為小細(xì)胞神經(jīng)內(nèi)分泌癌（GI-SCNEC）和大細(xì)胞神經(jīng)內(nèi)分泌癌（GI-LCNEC）。近30年以來，胃腸道神經(jīng)內(nèi)分泌癌（GI-NEC）仍然是一種預(yù)后嚴(yán)峻的疾病，治療選擇有限，且它們的分子特征仍未確定。這迫切需要一套為GI-NEC量身定制的預(yù)后分層系統(tǒng)和治療策略來協(xié)助解決這些問題。


在此背景下，由吉因加攜手北京協(xié)和醫(yī)院病理科、河北醫(yī)科大學(xué)第四醫(yī)院病理科、中國醫(yī)學(xué)科學(xué)院腫瘤醫(yī)院病理科、首都醫(yī)科大學(xué)宣武醫(yī)院病理科、蘇州大學(xué)附屬第一醫(yī)院病理科、南方醫(yī)科大學(xué)南方醫(yī)院病理科、華中科技大學(xué)同濟(jì)醫(yī)學(xué)院附屬協(xié)和醫(yī)院病理科、浙江省腫瘤醫(yī)院病理科等多家知名醫(yī)院開展了一項(xiàng)名為“基于國產(chǎn)測序儀的中國人群常見消化道惡性腫瘤大數(shù)據(jù)研究計劃”的多中心項(xiàng)目。近日，基于項(xiàng)目合作探究胃腸道神經(jīng)內(nèi)分泌癌（GI-NEC）基因組特征和異質(zhì)性的相關(guān)學(xué)術(shù)成果Genomic characterization reveals distinct mutation landscapes and therapeutic implications in neuroendocrine carcinomas of the gastrointestinal tract在線發(fā)表于Cancer Communications期刊（IF=15.283）。





項(xiàng)目采用吉因加NGS全流程產(chǎn)品中的國產(chǎn)Gene+Seq-2000測序儀進(jìn)行全外顯子測序，配合吉因加整合實(shí)驗(yàn)室設(shè)計與布局、流程規(guī)劃、質(zhì)量管理體系搭建、人員培訓(xùn)、技術(shù)支持的一體化流程、一站式服務(wù)方案，成功實(shí)現(xiàn)標(biāo)準(zhǔn)化、合規(guī)化的國產(chǎn)NGS一體化解決方案入院應(yīng)用落地、成功運(yùn)行，助力研究順利開展。
此次研究招募了被確診為純GI-NEC、尚未接受新輔助治療的患者，并收集胃腸道不同解剖部位的NEC組織和鄰近正常組織樣本，通過NGS平臺進(jìn)行全外顯子組測序，以此表征GI-NEC的基因組特征及其異質(zhì)性。


研究成果
1.GI-NEC與非NEC的體細(xì)胞突變
在2008年10月至2019年12月期間，有8家醫(yī)療中心回顧性納入符合要求的GI-NEC手術(shù)切除樣本143例。依據(jù)不同的胃腸道切除部位，可分為：胃（87，60.8%）、食道（29，20.3%）、結(jié)直腸（20，14.0%）和小腸（7，4.9%）。同時，83例（58.0%）被組織學(xué)分類為GI-SCNEC，而其他60例（42.0%）被診斷為GI-LCNEC。


在體細(xì)胞突變上，所有GI-NEC中最常見的突變基因?yàn)門P53（127/143，88.8%），其次是RB1，APC，LRP1B和FAT4（圖1A）。胃腸道不同部位NEC共享發(fā)生突變的7個基因（TP53，RB1，APC，PCLO，MUC4，MAP3K13和CSMD3）。胃腸道不同部位的NEC存在基因突變頻率的組間差異，表現(xiàn)出不同部位NEC的突變偏好性。如在食管NEC中的RB1和NOTCH1高突變，在胃NEC中的LRP1B高突變，在結(jié)直腸NEC中的APC高突變等（圖1B-C）。此外，類似的結(jié)果也出現(xiàn)在GI-LCNEC和GI-SCNEC之間的比較分析上。



圖1：143個GI-NECs的突變景觀


鑒于潛在的遺傳相似性，使用GI-NEC中不同解剖部位（胃、食道、結(jié)直腸和小腸）對應(yīng)的非NEC腫瘤（胃腺癌、食管癌、結(jié)腸癌和直腸腺癌）的TCGA數(shù)據(jù)進(jìn)行比較分析。結(jié)果發(fā)現(xiàn)，食管NEC和食管癌都出現(xiàn)極高的TP53突變頻率，組內(nèi)突變頻率前三的APC、TP53和KRAS在結(jié)直腸NEC和結(jié)腸癌間無組間差異，但也存在突變頻率出現(xiàn)組間差異的部分基因，這表明同一部位的GI-NEC和非NEC之間呈現(xiàn)不同的基因突變景觀（圖1D-F）。此外，鑒于GI-NEC的組織學(xué)標(biāo)準(zhǔn)參考肺部腫瘤，故將GI-SCNEC和GI-LCNEC的突變譜分別與SCLC和L-LCNEC進(jìn)行了比較分析，也觀察到類似的結(jié)果。


同時在腫瘤突變負(fù)荷（TMB）上，胃腸道不同部位或不同組織學(xué)亞型的NEC中未出現(xiàn)組間差異。值得注意的是，相比沒有出現(xiàn)LRP1B突變，出現(xiàn)LRP1B突變的GI-NEC的TMB顯著更高，類似的結(jié)果也在出現(xiàn)微衛(wèi)星高度不穩(wěn)定（MSI-H）的GI-NEC中觀察到。同時，MSI-H狀態(tài)與錯配修復(fù)系統(tǒng)（MMR）基因突變之間存在顯著關(guān)聯(lián)，攜帶MMR基因體細(xì)胞突變的GI-NEC患者TMB明顯高于野生型（圖1G）。



圖1：143個GI-NECs的突變景觀


2.不同部位NEC體細(xì)胞突變的通路富集
對胃腸道不同部位NEC的突變基因進(jìn)行通路富集分析，結(jié)果表明，WNT-β-連環(huán)蛋白通路基因突變出現(xiàn)在58.6%胃NEC中，NOTCH通路基因突變出現(xiàn)在51.7%食管NEC中，ERBB信號通路基因突變則出現(xiàn)在在75%結(jié)直腸NEC中。可見，基因組改變的關(guān)鍵信號通路呈現(xiàn)出NEC腫瘤部位的異質(zhì)性（圖2A-D）。



圖2：GI-NECs中腫瘤位置的關(guān)鍵信號通路反復(fù)突變


3.體細(xì)胞拷貝數(shù)變異（CNV）存在部位異質(zhì)性
在體細(xì)胞 CNV 的分析上，染色體19q12（CCNE1）在胃和食管NEC中顯著擴(kuò)增， 17q12（ERBB2）在胃和結(jié)直腸NEC中顯著擴(kuò)增，8q24.21（MYC） 在胃、食道和結(jié)直腸 NEC 中顯著擴(kuò)增。同時，胃腸道不同部位的NEC也存在較多具備部位獨(dú)特性的CNV擴(kuò)增和缺失特征，這進(jìn)一步表明胃腸道不同部位的NEC在CNV特征上存在一定的共享性，但也存在較大的異質(zhì)性（圖3A-B）。



此外，不同部位NEC間存在CNV負(fù)荷的組間差異，而在GI-LCNEC和GI-SCNEC之間觀察到相似或相差不大的CNV負(fù)荷，這表明NEC的CNV負(fù)荷受不同部位的影響，而受組織學(xué)亞型的影響有限（圖3C-D）。



圖3：GI-NECs中體細(xì)胞CNV顯著改變的景觀


4.體細(xì)胞突變潛在的治療價值
對靶基因或相關(guān)重要基因的突變檢測，在針對腫瘤患者的靶向治療中起到越來越重要的作用。結(jié)果表明，絕大部分GI-NEC檢測到臨床治療相關(guān)基因的驅(qū)動突變，但不同部位的NEC表現(xiàn)出多樣性，其主要的潛在治療收益來源于不同類型的靶向藥物。可見，鑒于不同腫瘤部位的基因突變差異，依據(jù)NEC主要起源部位量身定制相應(yīng)的靶向治療方案是很有必要的（圖4A-E）。




圖4：使用PHIAL軟件對143個GI-NECs的臨床相關(guān)體細(xì)胞改變的揭示


5.全基因組倍增（WGD）和克隆突變分析
進(jìn)一步地計算了體細(xì)胞突變的癌細(xì)胞分?jǐn)?shù)，以此模擬和識別GI-NEC分子發(fā)病機(jī)制中突變克隆和WGD的演變。結(jié)果表明，NEC出現(xiàn)WGD的頻率因不同部位而異，但在GI-LCNECs和GI-SCNECs間未見組間差異。超過50%的癌驅(qū)動基因（如TP53等）突變被鑒定為克隆突變，而亞克隆突變則包括ARID3A，PCLO和CSMD3等基因（圖5A）。
依據(jù)突變克隆性和與WGD相關(guān)的潛在時間順序，以此進(jìn)行分組的比較分析，得出的結(jié)果支持一個理論的產(chǎn)生：GI-NEC腫瘤細(xì)胞首先在TP53，RB1、NOTCH1和APC出現(xiàn)克隆突變，隨后在出現(xiàn)WGD前后，癌癥相關(guān)基因（LRP1B、CSMD3、FAT4和ERBB4等）出現(xiàn)克隆突變，最后在RELN、PCLO、MKL1等基因中發(fā)展出亞克隆突變（圖5B-D）。






圖5：GI-NEC的WGD和克隆結(jié)構(gòu)分析


6.關(guān)聯(lián)GI-NEC的預(yù)后因素
最后，探究關(guān)聯(lián)預(yù)后的因素。結(jié)果表明，發(fā)生NEC的胃腸道不同部位、出現(xiàn)CNV且攜帶RB1雙等位基因失活均為與患者總生存期顯著相關(guān)的獨(dú)立預(yù)后因素。其中，與其他部位NEC相比，胃NEC患者總生存期顯著更長（圖6A-F）。



圖6：143個GI-NEC的OS和PFS的Kaplan-Meier曲線


研究結(jié)論
該研究通過對基因組特征的分析，發(fā)現(xiàn)GI-NEC顯示出顯著的腫瘤部位異質(zhì)性，而非組織學(xué)亞型異質(zhì)性，且在同一部位具有與非NEC和肺癌不同的遺傳特征，這極大地豐富了GI-NEC的基因組特征研究，給當(dāng)前GI-NEC預(yù)后分層和治療方案的優(yōu)化提供證據(jù)，具有重要的預(yù)后和治療意義，能更大程度幫助患者獲益。