病例報道:臨床外顯子測序發現癌癥遺傳易感綜合征家系新的致病突變

22 July 2020

[寶藤生物]

近日,寶藤生物與上海長征醫院、平頂山市第一人民醫院合作,通過對腫瘤患者的臨床外顯子測序,在一個癌癥遺傳易感綜合征家系中發現了一個新的可能遺傳致病突變,并采用一代測序在家系其他成員中進行了驗證。該研究成果《Clinical exome sequencing identified POLB c.C1002A as a possible genetic cause in a family with hereditary cancer-predisposing syndrome》于2020年6月份發表在Cancer Genetics上。


研究背景

癌癥是一個復雜的多基因疾病,其發病既受環境因素影響又受遺傳因素影響。前人的研究已經發現了大量的腫瘤(如乳腺癌卵巢癌綜合征、林奇綜合征等)遺傳易感基因,包括BRCA1/2、CHEK2、ATM、MSH6、MLH1、TP53等,這些基因多數屬于DNA損傷修復基因(DDR基因,DNA damage repair genes)。但是在臨床遺傳咨詢中,仍有大量的有家族史的腫瘤患者接受遺傳篩查后,仍不能找到數據庫注釋的已知致病突變,而是得到大量的臨床意義不明確的突變。

病例報道

我們的研究報道了一個腫瘤家系(圖1),其先證者是一名31歲的患淋巴瘤的男性,他的家族史顯示,在包含四代人的家族中,共有4人(來自三代人)患惡性腫瘤,且所患的腫瘤各不相同包括胃癌、結腸癌、肺癌和淋巴瘤。值得注意的是,II-1同時患有胃癌和結腸癌。這是一個典型的癌癥遺傳易感綜合征家系。

圖1 癌癥遺傳易感綜合征家系圖


為了發現該家系中的遺傳致病突變,我們對存活的三位腫瘤患者(II-1、II-6、III-5)進行了疾病相關的臨床外顯子測序(包含6110個基因,17.85Mb)。經過基礎數據分析,與參考基因組比對后,在II-1、II-6、III-5患者中分別得到23663、20892、19677個變異。但是數據庫(ClinVar、HGMD)比對結果顯示,并未發現已知的遺傳致病突變。這提示我們,這個家系的致病突變可能是一個未報道過的變異位點。

為了篩選獲得可能的致病突變位點,我們對三個患者的變異位點根據如下條件做了過濾篩選(圖2):

(1)僅保留外顯子區和剪切區域的突變;剔除同義突變和未知突變;剔除人群中等位基因頻率≥5%的變異位點(1000 g2012apr_all、esp6500si_all、ExAC_all)。

(2)僅保留同時發生在三位患者中的變異;剔除ClinVar數據庫中注釋為良性或可能良性的變異;僅保留軟件預測為有害的變異(SIFT_pred、PolyPhen2_HDIV_pred、PolyPhen2_HVAR_pred)。

(3)為了進一步縮小候選變異位點的范圍,僅保留CADD_pred score>15和ClinPred score>0.5的變異。

圖2 候選致病突變位點的篩選步驟和結果

經過上述步驟的過濾篩選,最終獲得三個候選位點包括POLB c.C1002A、PLD2 c.C1951T、RAB3GAP1 c.A701G。其中POLB (c.C1002A,p.S334R,rs200881222)在三位患者中都是雜合突變,且在人群中的等位基因突變頻率很低(表1)。POLB編碼DNA聚合酶,其功能為堿基切除修復,是DNA損傷修復(DDR)通路中的重要元素。DDR基因變異調節和影響其DNA修復能力,與患癌風險有關。圖3展示了該變異位點在其所編碼蛋白的位置,在DNA聚合酶β拇指功能區的末端,而另外兩個基因并未發現其與患癌風險相關的報道。所以后續的驗證工作圍繞POLB c.C1002A展開。

圖3 POLB蛋白結構及氨基酸突變位點所在位置

表1 三個候選突變位點的注釋信息

采用一代測序,在家系中7位健康人中,對POLB c.C1002A進行測序檢測。其中6位是野生型,而IV-5攜帶POLB c.C1002A雜合突變(圖1)。IV-5是一位5歲的男孩,他的直系親屬(父親、祖父、曾祖父)都是惡性腫瘤患者,結果提示該男孩成長過程中或成年后有很高的患癌風險,以后應做好腫瘤的早期篩查和預防。

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參考文獻

Z. Zhu, J. Wang and L. Jiang et al. Clinical exome sequencing identified POLB c.C1002A as a possible genetic cause in a family with hereditary cancer-predisposing syndrome. Cancer Genetics 245 (2020) 49–52.