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客观的病理Wnt通路激活是结直肠癌的守恒的标志。Wnt-activating突变可分为:我)ligand-independent(李)改变细胞内的信号转导蛋白(腺瘤息肉病杆菌β-catenin),造成本构途径激活和ii) ligand-dependent (LD)突变影响协同R-Spondin轴(RNF43,棕榈油融合)通过放大内生Wnt信号的跨膜转导作用。我们的目的是利用微分Wnt目标基因表达来生成一个mutation-agnostic LD肿瘤生物标志物。
设计我们进行了统一multi-omic分析发现(n = 684)和验证组(n = 578)的结直肠肿瘤从公开数据整理和结肠直肠癌的分层财团。我们使用突变数据建立分子地面实况和细分病变到李/ LD肿瘤子集。我们对比了转录、甲基化、形态和组织之间的临床特点。
结果Wnt扰乱突变是互斥的。多见的upregulation棕榈油可以弥补缺乏上皮突变stromal-rich肿瘤的一个子集。关键Wnt负调节基因差异表达LD /李肿瘤之间,与目标基因的甲基化(AXIN2,NKD1即使在CIMP-negative LD癌症)发生。AXIN2信使rna表达被用作歧视性的分子生物标志物来区分LD /李肿瘤(曲线下的面积> 0.93)。
结论表观遗传适当抑制Wnt负面反馈循环是LD肿瘤和微分选择性有利AXIN2表达在LD /李病变可以利用分子生物标志物。李LD /肿瘤类型之间的区别是非常重要的;LD肿瘤患者保留敏感抑制Wnt配体,可以分层诊断豪猪抑制剂的临床试验。
- 结肠直肠癌
- Wnt信号
- 分层
- AXIN2
- 分子生物标志物
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本研究的意义
已知在这个问题上是什么?
精密医学需要简单和准确的分层患者的治疗决策。
Wnt通路可以激活通过本构激活下游信号转导(ligand-independent(李)突变)或中断的协同R-Spondin轴(ligand-dependent (LD)突变)。
的临床前模型LD配体抑制肿瘤保留治疗的敏感性,和小分子豪猪抑制剂在早期阶段的临床试验。
有什么新发现吗?
Wnt ligand-dependent ligand-independent肿瘤组表现出重叠转录,表观遗传、形态及临床特点。
我们确定了一种罕见的肿瘤子集,称为棕榈油与Wnt -破坏主要由多R-Spondin配体的表达。
微分之间的一些Wnt负调节基因的表达肿瘤组与有针对性的启动子甲基化在LD肿瘤有关。
这些差异表达负面的监管机构之一,AXIN2,可以用作一个歧视性的LD肿瘤的分子生物标志物曲线下面积> 0.93。
本研究的意义
它会如何影响临床实践在可预见的未来吗?
目前,固体肿瘤病人的识别与LD突变子组需要multi-omic分析这是不切实际的常规临床使用。
使用AXIN2作为一个单一的基因,mutation-agnostic生物标志物在诊断性活检可以帮助分层患者可能受益于抑制Wnt配体。
介绍
Wnt通路是肠道发育的关键和成年组织细胞命运的决心。1符合这个关键的自我平衡的角色,上皮Wnt信号严格管制,活动主要局限于肠道隐窝的底部一半的成人肠道干细胞利基和增殖的细胞。2
规范化Wnt配体所表达的主要是干细胞利基成分包括telocytes,3Gli1+ ve成纤维细胞4和Paneth细胞。5这些旁分泌形态因子分泌膜结合O-acyltransferase棕榈酰化后的豪猪6这需要翻译修饰Wnt配体的活性。Wnt激活的结果绑定同源的配体卷曲的(FZD),脂蛋白受体相关蛋白在细胞表面受体。最近,R-Spondin信号通路已经成为关键,Wnt放大通路密切相关。在缺乏R-Spondin配体,细胞表面WntFZD受体退化E3泛素连接酶的活动43 (RNF43无名指蛋白质),锌和无名指3 (ZNRF3)。绑定跨膜的分泌R-Spondin形态因子富亮氨酸repeat-containing受体4 - 6 G蛋白耦合抑制RNF43 / ZNRF3,放纵Fzd受体和有力地放大Wnt信号活动而不影响内源性规范Wnt配体的基调。7
的关键细胞内信号传感器规范Wnt通路β-catenin,编码Catenin-Beta1(CTNNB1)。在缺乏Wnt配体,胞质β-catenin由多针对降解破坏复杂组成的腺瘤息肉病杆菌(APC), Axin-like蛋白质(轴蛋白1/2),糖原合酶激酶(GSK3β),酪蛋白激酶(CK1α)。中的绑定块破坏复杂的激活,释放β-catenin细胞溶质的积累,把原子核和一个转录复杂形式,激活大量的Wnt目标基因。
在成人肠道内稳态,精确控制Wnt信号极化梯度的活动是至关重要的,允许自我平衡的细胞功能,同时避免中断的重要的病理后果Wnt活动。自动调整的控制途径施加负面反馈循环,这些控制和调整生理Wnt变阻器。这些循环迅速激活Wnt通路刺激后,在不同层次和行动的信号级联,包括:分泌拮抗剂(如FZD-related分泌蛋白配位体palmitoleoylate化水解酶,如动物的背部palmitoleoyl-protein羧酸酯酶(动物的背部)、受体抑制剂,如Dickkopf-related蛋白质(总价值),腺上皮增生息肉病杆菌表达下调1(APCDD1)和信号传导抑制剂,如AXIN1/2,裸体角质层1 (NKD1))。动物模型显示不同的发育和病理的后果Wnt抑制剂淘汰赛,反映Wnt信号函数的上下文依赖在不同的细胞类型。8这是进化的复杂性Wnt监管网络,允许上下文相关的放大或衰减Wnt信号的活动。
失去控制的严格管制途径与病理学在许多器官。肠,病理Wnt激活是一个保守的标志肠癌激活的光谱变化出现在绝大多数直肠癌(CRC)。9这些包括功能丧失的突变APC和RNF43和功能的突变棕榈油(由基因融合特征)CTNNB1。9 - 11而APC和CTNNB1改变驱动下游的Wnt通路激活Wnt配体是独立于绑定(ligand-independent(李)),棕榈油和RNF43改变扰乱协同R-Spondin轴和放大内生Wnt配体信号(ligand-dependent (LD))。这些突变在CRC几乎总是相互排斥,这是符合以前的工作证明最优但不过度Wnt激活水平被认为是有利于tumourigenesis-the“恰到好处”的理论。12
有趣的是,不同的Wnt通路突变是在不同的息肉亚型选择性和优先获得。因此,传统的管式和tubulovillous腺瘤的特点是APC或者,一般较少,CTNNB1突变而无柄锯齿等锯齿状息肉病变(SSL)和传统的锯齿状腺瘤(TSA)一般选择RNF43突变或棕榈油融合,这表明这些突变的肿瘤遵循不同的进化轨迹。13积极分子分层LD和李Wnt驱动突变可能是临床上重要;肿瘤由LD Wnt驱动突变保持敏感性通过豪猪Wnt抑制抑制剂或anti-RSPO抗体。14然而,没有简单的生物标志物可用于识别LD病人群体目前需要进行有针对性的面板/外显子组测序,与RNA序列棕榈油融合。在这里,我们表明,微分Wnt负面反馈目标基因表达之间的LD和李肿瘤可以被利用来生成一个mutation-agnostic,简单,单分子生物标记区分肿瘤,这可能是临床用来识别可能敏感的癌症患者术前豪猪抑制剂治疗。
结果
司机Wnt通路改变互斥在结直肠息肉,结直肠肿瘤和non-colorectal肿瘤
在CRC描述Wnt-altering事件的景观和其他肿瘤,我们进行了multi-omic分析分层的军团在结直肠癌(CORT):研究和公开数据(方法)。目的是隔离肿瘤分为两个集群:李肿瘤的突变APC或CTNNB1和LD病变RSPO2/3融合或RNF43改变。APC,RNF43和CTNNB1突变被DNA测序鉴定。RSPO2和RSPO3基因融合被确定的特定融合断点在RNA序列测序读。
发现组包括一个选定的癌前息肉组(n = 54 S: CORT),故意将息肉组织学对面光谱(临床病理的特性总结在线补充表2)。突变分析确定激活Wnt改变41/54息肉(76%)(图1一个,在线辅助表3和图4)。13个病变没有检测到突变non-dysplastic SSLs-this是一致的证据表明,ssl收购Wnt改变在一个高级阶段,发展为发育不良的一部分。15Wnt改变标识都是相互排斥的。符合之前的发现,16LD改变只有在tsa和ssl,而李改变被认为在所有组织学息肉类型。
Wnt基因突变和RSPO-high肿瘤负担。(一)Oncoprint识别Wnt扰乱突变分布在结肠直肠癌的分层(CORT) S:息肉组,TCGA CRC TCGA队列和固体癌症人群。只有肿瘤检测显示Wnt改变。(B)的比较transcriptome-based癌症相关的纤维母细胞分数RSPO-fusion和RSPO-high肿瘤。(C)共识RSPO-high肿瘤的分子亚型(CMS)。(D) RSPO3原位杂交(棕色斑点)专门从正常的人类结肠的粘膜肌层,与异常上皮表达RSPO3-fusion RSPO3-high肿瘤肿瘤和调节基质表达。
我们应用相同的严格的突变分析两组CRC发现(发现队列从TCGA和发现队列B基因泰克)将684年结直肠肿瘤。功能相关的,激活Wnt改变被确定在431/684(63%)的肿瘤(图1一个,在线辅助表3和图4)。在这个庞大的肿瘤,我们确定只有14/431(3%)的肿瘤与多个探测Wnt司机改变。
评估的光谱Wnt司机肿瘤与其他主要网站,我们进行了突变分析整个TCGA pan-cancer群542 non-colorectal肿瘤17和Wnt基因突变在542年203/10(2%)的肿瘤(图1一个,在线辅助表3和图4)。最常见的主要网站和Wnt肿瘤破坏子宫内膜变化,肝脏和胃。一致的结果在我们的结直肠军团,只有4/203(2%)的non-CRC肿瘤包含多个Wnt司机。在一起,这种相互排他性表明强大的选择压力对获得多个Wnt司机突变。
基质过度R-Spondin作为小说在结直肠癌司机改变
内部验证融合召唤我们决定正常化RSPO2/3表达在有和没有样品棕榈油融合。息肉组中,我们发现息肉离群值棕榈油表达式(定义为z分数≥2)检测棕榈油融合(在线补充图1)。相比之下,在发现人群中,我们确定了肿瘤(称为的一个子集棕榈油- n = 16/684)的异常表达RSPO2/3尽管没有可检测融合基因突变(在线补充图1)。大多数的这些样本(10/16)没有其他可识别的Wnt变化。自我平衡地,棕榈油表达式只从粘膜肌层成纤维细胞保持肠道隐窝干细胞利基市场,所以我们认为,肿瘤微环境棕榈油表达式可以弥补缺乏上皮Wnt突变棕榈油-肿瘤。与基质R-Spondin来源一致,基因表达谱的分析棕榈油-与棕榈油融合前表现出显著的upregulation肿瘤显示一个癌症相关的纤维母细胞基因签名进行验证18(图1 b,p = 9.04×10−8),10/12棕榈油,高肿瘤与可用共识分子亚型(CMS)分类CMS4间质肿瘤亚型(图1 c)。此外,盲法专家组织病理学检查数字幻灯片识别趋势形成腺肿瘤初露头角的增加和减少棕榈油-与棕榈油融合病变(在线补充图1 b)。
这些发现集是来自公开的数据集,我们没有组织访问检查滑动棕榈油隔室的表情。因此,我们整理了一个队列可用的肿瘤组织部分来自直肠肿瘤的临床应用组(n = 63,表1)和验证组(n = 348)。肿瘤与离群值RSPO3表达式是描述使用的目标RSPO3RNA序列识别融合基因和伊什想象的起源RSPO3在这些样本信号。我们确定了六个肿瘤离群值RSPO3表情,四个检测RSPO3融合。的棕榈油融合表达与上皮肿瘤表现出组织区划的转变本地化的成绩单,而棕榈油-肿瘤标志着upregulation展出RSPO3从多见间质表达(图1 d,在线辅助图2)。最后,伊什与non-outlier肿瘤的一个子集RSPO3表达式(n = 20)定性表达之间的相关性和基质染色,表明RSPO3基质表达棕榈油反映了一个极端的摄动本构基质-肿瘤RSPO3表达式(在线辅助图2)。
总之,棕榈油-肿瘤特征子集罕见肿瘤,Wnt破坏主要由多R-Spondin配体的超表达。我们把这个肿瘤的子集LD集群进行进一步分析。包括这后棕榈油-队列作为潜在LD肿瘤,肿瘤可检测到LD的总数变化是75/684 (11.3%)。
不同的内生监管Wnt负面反馈循环ligand-dependent肿瘤
建立了分子地面真理,我们种族隔离的肿瘤样本发现队列LD (棕榈油融合,棕榈油-和RNF43突变,n = 64)和李(APC或CTNNB1突变,n = 347)的子集。样品并发LD和李改变(n = 9)被排除在外,减少潜在的错误分类(图2一个)。根据特定的息肉类型偏好和相互排他性不同的Wnt在结直肠tumourigenesis突变,我们提出,而不是可互换,LD和李改变驱动不同的Wnt通路的激活模式。评估这个问题,我们进行了LD和李病变之间的差异基因表达分析在我们发现军团(在线辅助图3),并进行了基因片段的富集分析,结合四个策划Wnt目标基因的子集(全球Wnt响应、干细胞增殖和消极监管机构(NR)基因,详细在线辅助表5)。虽然没有任何证据表明全球重要的浓缩或增生性Wnt目标人群,有显著的富集关系(正常化浓缩分数(NES) > 2.02, p < 0.003)和(在较小程度上,干细胞目标(NES > 1.53, p < 0.04)在李肿瘤(图2一个,在线辅助图3 b)。前沿分析基因在NR签名确认5共识在两组发现差异表达关系,都表示对李在更高层面上对LD肿瘤-AXIN2、NKD1 APCDD1,动物的背部和DKK4(图2 b)。
微分Wnt目标基因的表达。(A)基因集富集分析(GSEA)进行发现队列(TCGA)来评估我的微分表达式)全球Wnt响应基因2)干细胞Wnt地下室基础柱状目标3)增殖细胞Wnt目标(四)Wnt负调节基因,ligand-independent之间(李)和ligand-dependent (LD)肿瘤。5 (B)基因表达前缘负监管机构(NR) LD和李肿瘤之间的基因组合发现军团(log-CPM)。NES,正常化浓缩的分数。
甲基化的内生- ligand-dependent肿瘤的监管机构
先前的研究已经发现的证据的Wnt NRs,甲基化等AXIN2和DKK1锯齿状的病灶。19结果,我们提出的微分表达式Wnt关系,可能是由微分甲基化。研究这个问题,我们进行了甲基化分析肿瘤的发现组(n = 440)——只有发现队列可用的甲基化数据。我们确定了26个不同的甲基化探针(纯数字)注释4的5个差异表达Wnt NR基因(AXIN2、NKD1 APCDD1,动物的背部)(在线辅助表6);这些探测器的25/26明显hypermethylated (在线辅助表6),显著升高意味着β值的四个NR基因LD和李肿瘤(图3一,在线辅助图4)。理解这个信号是否完全来自异常甲基化在CpG岛methylator表型(CIMP)肿瘤,我们决定意味着每个NRβ值CIMP + ve和CIMP−ve LD和李肿瘤子集。有趣的是,尽管甲基化动物的背部和APCDD1与CIMP积极性(在线辅助图4),没有显著差异的甲基化AXIN2和NKD1CIMP + ve和CIMP−肿瘤,指示CIMP-independent选择性甲基化的基因(图3 b)。甲基化符合功能的影响,AXIN2和NKD1表现出显著的和近似线性anticorrelation之间的甲基化和正常基因表达(图3 c,r = 0.68和r =−−0.72分别在线辅助表7)。相比之下,动物的背部和APCDD1表现出双峰分布的甲基化β值,暗示一个角色选择监管机制(在线辅助图4)。这些数据表明,甲基化的内生Wnt NRs,特别是AXIN2和NKD1,协同的方式可能与LD Wnt扰乱突变。
负调节基因甲基化的关键。(一)甲基化(意思是β值)AXIN2和NKD1微分Wnt NR基因的甲基化之间的LD和李肿瘤。(B)甲基化(意思是β值)AXIN2和NKD1 CpG岛methylator表现型之间没有显著差异(CIMP)正(蓝色),和消极的(红色)LD和李肿瘤。(C)重要anticorrelation AXIN2和NKD1之间正常基因表达(log-counts每百万/ CPM)和基因甲基化(平均β值)。所有的数据发现队列(TCGA)。
的应用AXIN2作为ligand-dependent肿瘤临床生物标志物
有了一致的,微分表达式Wnt NRs,我们提出,我们可以利用这些歧视性的差异来识别和验证一个简单,mutation-agnostic生物标志物识别患者可能受益于豪猪抑制LD肿瘤。首先,我们应用接受者操作特征(ROC)曲线分析LD (n = 64)和李(n = 347)子集内发现队列来确定每一个共识的诊断效用NR (在线辅助表8)。这一分析显示,AXIN2展现优越的诊断性能和曲线下的面积(AUC)为0.93 (95% CI 0.89至0.97,图4一)。使用一个AXIN2表达式阈值最大化敏感性和特异性的总和,这翻译的敏感性和特异性为94.5%和78.5%,分别(阈值= 5.75 log-counts每百万/ CPM)。
AXIN2作为临床歧视性的生物标志物。(A)结合发现军团(TCGA和Genentech)。(B)验证队列(CORT):。(C)验证组B (CORT):。我)流程图显示排除标准。(二)LD和李肿瘤之间的微分AXIN2 mRNA的表达。3)接受者操作特征(ROC)曲线评估诊断AXIN2表达式的性能。AXIN2阈值红线所示在发现人群相结合,验证队列和验证B 5.75 log-CPM,分别为5.58 log-arbitrary单位和5.57 log-arbitrary单位。
接下来,验证的准确性AXIN2作为一个可行的LD的识别肿瘤生物标志物,我们求助于两组验证(Val-A / Val-B)来源于S: CORT研究(表1)。使用分子地面实况数据,每个群体分层分为三个子集:LD,李或非保密(称为排除(交货),图4 b, C)。在这两个军团,微分AXIN2表达之间的歧视性LD和李肿瘤而例肿瘤表现出变量AXIN2表达式(图4 b, C)。ROC曲线分析这些验证集证实了LD /李歧视性的能力AXIN2表达AUC为0.95 (95% CI 0.89 - 1.00)在Val-A (图4 b)和0.97 (95% CI 0.93 - 1.00)在Val-B (图4 c)。使用一个AXIN2表达式阈值最大化敏感性和特异性的总和,这翻译92.2%和90.4%的敏感性和特异性Val-A(阈值= 5.58 log-arbitrary单位)和86.1%和100% Val-B(阈值= 5.57 log-arbitrary单位)。
为了进一步评估AXIN2肿瘤生物标志物,我们想评估中存在和免疫组织化学(包含IHC)作为得分的替代方法AXIN2表达在一个现实的临床设置。我们提取RNA从一个formalin-fixed石蜡包埋(FFPE)每节病变临床应用程序队列(n = 63)、和免疫组织化学染色AXIN2蛋白的后续部分。RNA是使用3 'rna-sequencing和化验中存在使用Fluidigm平台。在我们的手中,只有31/63的FFPE样品通过了严格的质量控制3 'rna-sequencing(对齐读取> 75%)与62/63样品中存在。有健壮的相关性AXIN2得分存在和3 'rna-sequencing (n = 31, r = 0.75, p = 1.73×10−6,在线辅助图5)。接下来,我们得分AXIN2包含IHC染色对可用部分(n = 53)使用两种互补的方法:使用光环数字病理平台自动评分和手动评分由专家histopathologist随机子集的肿瘤(n = 27)。穿过人群,我们发现存在弱相关性度量的AXIN2信使rna表达和手动分数AXIN2包含IHC (r = 0.35, p = 0.077,在线辅助图5),而没有显著相关性与自动评分的AXIN2包含IHC (p > 0.29)。然而,这四个肿瘤与已知的LD状态(棕榈油,融合n = 3,棕榈油- n = 1)得分相对较低的手动AXIN2蛋白表达(在线辅助图5)。总之,存在AXIN2是一个可行的方法来分析吗AXIN2表达式的情况组织有限的可用性,而包含IHC染色一致地反映差异不够敏感AXIN2转录组表达。
Ligand-dependent疾病定位在结肠直肠癌
根据证据表明LD肿瘤来源于不同的前体病变和Wnt通路不同动力学,我们提出将守恒的LD和李肿瘤临床病理的差异,并与不同的LD改变可检测子集之间的差异。研究这个问题,我们可用池肿瘤临床病理的注释(发现队列和验证组,n = 635)。然后对比人口特征(年龄、性别、肿瘤位置),分子病理学(BRAF /喀斯特突变状态、微卫星不稳定性,CMS亚型),计算得分组织病理学(粘蛋白、基质、肿瘤和腺区每张幻灯片)和预后(总体生存,无病生存期(DFS))为每个子类型指标。
李LD肿瘤相比,肿瘤明显丰富的左半球肿瘤(乙状结肠和直肠),喀斯特突变和CMS2(规范)分类,符合传统的损伤分子通路(图5 a, B,在线辅助表9)。预后分析数据趋势不是发现了一个更糟糕的DFS在李肿瘤(HR = 1.42, p = 0.0594)。LD肿瘤也substratified棕榈油融合,棕榈油-和RNF43突变的子集。减少肿瘤的误分类,样本与局外人RSPO2/3表达和RNF43突变(n = 6)被排除在外离开68肿瘤。RNF43突变的肿瘤明显右结肠分布丰富,BRAF突变,微卫星不稳定和CMS1 (MSI免疫)分类,符合主要固着锯齿状病变病因学(在线辅助表10)。相反,50%的棕榈油融合肿瘤位于乙状结肠远来,CMS1频率较低,表明富集肿瘤进展从传统的锯齿状腺瘤前体(在线辅助图5 c)。
临床疾病的定位ligand-dependent和独立的肿瘤。(一)结肠分布比例的ligand-dependent (LD)(红色线)和ligand-independent(李)(蓝线)肿瘤。(B)共识LD和李的分子亚型(CMS)肿瘤。从数字病理图像(C)代表监督图像分割的侵入性癌症组织隔间。(D)手册和计算得分LD和李的粘蛋白区域肿瘤分子地面实况数据隔离。
出人意料地,使用自动分割可用的扫描肿瘤部分(n = 194)我们发现计算得分粘蛋白区域在LD肿瘤显著增加(p = 2.02×10−5,图5 c)。验证这一发现,我们提取的出版20.手动分粘蛋白区域数据的一个子集肿瘤在哥伦比亚特区(n = 246)和确认这个指标也明显增加了LD肿瘤(p = 2.40×10−5,图5 d)。评估的程度粘蛋白区域可以区分LD和李肿瘤,为每个粘蛋白指标我们ROC曲线进行分析。这演示了AUC为0.78 (95% CI 0.70 - 0.85)计算粘蛋白和AUC得分为0.75 (95% CI 0.66 - 0.83)手动粘蛋白。
讨论
能够隔离结直肠肿瘤患者在临床上有意义的子集一定要确定病人适合靶向治疗,并允许比较和相关性的分子,形态学和临床表型。通过选择Wnt通路中断(epi)基因突变是一种专性要求几乎所有的crc和许多其他类型的固体肿瘤中都很常见。然而,准确的分层和成功治疗的患者病理Wnt信号已被证明具有挑战性的操纵。大多数的结直肠肿瘤Wnt ligand-independent,激活通路结构上,通过突变的细胞内信号转导机制。然而,一个重要子集选择上皮突变影响协同R-Spondin轴,使他们更加敏感,治疗操作规范配体表达。在这里,我们也发现了一个小,但潜在的有趣的群缺乏上皮肿瘤Wnt驱动突变而不是去深刻地移植R-Spondin从肿瘤间质信号。这表明基质间的表达Wnt配体可以弥补缺乏选择上皮突变在这些主要咄咄逼人,mesenchymal-subtype (CMS4)”棕榈油-“肿瘤。识别患者收敛上皮和基质LD Wnt中断,我们展示变量Wnt响应基因的表达在CRC子集,并使用这个强调微分AXIN2作为一个简单的表达,歧视和mutation-agnostic分子生物标志物。
LD和李突变的相互排他性表明激活的R-Spondin或者下游典型轴tumourigenesis Wnt信号单独是充分的。多个Wnt驱动突变导致过度Wnt中断和选择“恰到好处”的假设。然而,尽管这种相互排他性,Wnt扰乱突变并不一定等同于对下游靶基因激活,Wnt响应基因的差异之间的浓缩LD和李肿瘤。Wnt响应基因设置显示最大散度是“关系”,与五LD和李之间的显著差异表达基因肿瘤。这些重要的自身调节的基因正在迅速地回应Wnt刺激和平行,在多个通路水平控制信号的强度和/或持续时间。表达差异在这些肿瘤子集可能部分解释为表观遗传调控,甲基化的关系,在某些LD肿瘤。基因甲基化与低转录表达,Aza-C脱甲基作用治疗恢复AXIN2剂量依赖性的方式表达在CRC细胞系。21有趣的是,表观遗传抑制Wnt评分量表(两个关键AXIN2,NKD1)在LD CpG岛methylator表型的肿瘤可单独发生,全球特异表达启动子甲基化在哪里。22这表明,有针对性的,而不是随机Wnt基因的甲基化可能发生在这些病变。这是生理上的。Wnt在LD激活肿瘤的结果增加通量原本完整的胞内信号通路。生理功能相关和负面反馈循环会限制病理LD Wnt信号,所以涉及NR基因的差别表观遗传对这些有利于病变进展LD的分子途径。相比之下,本构,细胞内激活Wnt信号通过APC或CTNNB1李肿瘤的突变,使上游Wnt NRs功能冗余和解开适当的反馈回路平衡(图6)。机械的解释这些观察需要进一步详细的功能研究,但关键的差异甲基化和表达Wnt目标基因在LD的光谱和李肿瘤应考虑在使用基因AXIN2作为替代措施的全球Wnt激活。
在ligand-dependent Wnt -监管模式(LD)和ligand-independent(李)肿瘤。在LD肿瘤突变协同轴上调Wnt信号通过一个完整的圆形标志规范Wnt信号通路。在这种情况下,适当的Wnt upregulation NRs形状(蓝色)可以抑制病理Wnt通路活动产生选择性甲基化和表观遗传的压力抑制Wnt NR的关键活动(红色边界)。李在肿瘤,下游APC和CTNNB1突变导致本构激活Wnt胞内信号通路呈现Wnt负反馈功能冗余和断开生理负调节平衡。
LD肿瘤保持敏感性与豪猪抑制剂抑制Wnt配体14或anti-RSPO3抗体治疗23导致回归和分化的人类棕榈油融合在patient-derived肿瘤异种移植模型。我们的分析在结直肠肿瘤类型发现LD Wnt改变(10%),胃(2%),子宫内膜(1%)和胰腺肿瘤(1%),最近的研究已经确定了肝细胞癌(1%)的一个子集RSPO2基因融合。24检测这些变化的诊断可能让这些病人受益于化疗抑制Wnt配体。使用当前技术,LD肿瘤歧视需要所有肿瘤的基因和转录组分析识别Wnt突变和中断棕榈油融合记录。这是不切实际的常规诊断评估。我们利用微分Wnt响应基因的表达在肿瘤谱识别的分子生物标志物,歧视LD /李病变在目标基因的水平。AXIN2是最判别单一生物标志物,AUC mRNA表达在三个独立的军团> 0.93。量化的评估AXIN2mRNA表达的影响类型的测序技术(玻利亚RNA seq,律3 'rna seq或存在),并可以从诊断评估歧视性的高收益率内镜活检样本验证队列。这支持生物标志物的潜在临床应用分层患者内镜样本的诊断、治疗和提前决定。有相关性差速器RNA表达和异构包含IHC染色AXIN2蛋白质的临床应用样本。这可能与组织处理变化或抗体不敏感,但被翻译后调控和退化AXIN2蛋白也可能改变。25这排除了使用包含IHC染色评估标准的诊断工具来识别LD患者亚组。
在肿瘤组在这项研究中,有大量的病变没有可识别的Wnt扰乱改变。这可能导致一定程度上错过了突变的回顾数据集,例如,RNF43热点突变很难捕捉,因为他们易受微卫星基因座滑动。然而,这并不排除这种可能性的罕见,小说上皮(epi)基因Wnt司机,或cell-extrinsic Wnt源微环境中看到棕榈油-病变。的范围AXIN2表达式出现在这里的前病变,建议AXIN2可以用来直接搜索新的LD或李司机。
Wnt信号仍然难以目标固体肿瘤,由于发育和自我平衡的重要性,途径的复杂性和行动的频率,信号转导突变。虽然罕见,Wnt抑制LD肿瘤代表一个治疗的机会和有效的小分子抑制剂在第一阶段试验一系列可靠的恶性肿瘤。26精确的靶向治疗依赖于合适的检测和不同的患者群体。在这里,我们已经证明了分子和表型之间的区别Wnt扰乱了CRC肿瘤人群,利用微分Wnt表达式来生成一个简单的目标,transcriptome-based生物标志物识别LD进入分层医学肿瘤患者的临床试验。
确认
作者要感谢格雷姆穆雷的条款下直肠癌活检从格兰扁biorepository执照,马特·西摩使用的重点试验样品和MRC审判管理集团的关注。
引用
脚注
贡献者SOK VHK, TM和SJL构思和设计项目。实验由SOK VHK、HJSJ EGV,高清,副总裁,MAJK TRML SLW和DW。数据提供和生物信息学分析是由亚洲开发银行,目前,RA和艾德。病理学支持,组织提供和知识输入来自VHK L-MW, JEE, CC, MBL PDD,。目前和SJL写的手稿。
资金这项工作是由威康信托基金会高级临床研究奖学金(206314 / Z / 17 / Z)和全球癌症研究SJL格兰特(16 - 0042),结肠直肠癌的分层(S: CORT)联盟,这是由英国医学研究理事会和癌症研究和国家卫生研究所(NIHR)牛津大学生物医学研究中心。VHK由瑞士国家科学基金会(P2SKP3_168322/1和P2SKP3_168322/2)。HJSJ支持了肠道疾病研究基金会(BDRF)研究基金会资助。亚洲开发银行是由英国癌症研究中心高级临床医师科学家奖(C31641 / A23923)和威康信托(102732 / Z / 13 / Z)。TRML SLW和支持的DW NHMRC,击败澳大利亚癌症SA和治愈癌症。JEE由国家卫生研究所(NIHR)牛津大学生物医学研究中心(BRC)。核心资助为人类遗传学是威康信托中心提供的威康信托基金会(090532 / Z / 09 / Z)。
相互竞争的利益从联合制药SJL已收到拨款收入。VHK是专利申请的参与者共有荷兰癌症研究所(NKI-AVL)和巴塞尔大学的癌症免疫疗法生物标记的评估数字病理,并担任邀请演讲者代表籼稻实验室。亚洲开发银行已收到从分子病理学研究InCyte赠款资金;演讲者immuno-oncology研究来自英国Illumina公司费用和旅行费用和咨询费用从百时美施贵宝公司immuno-oncology研究。所有其他作者没有披露。
病人同意出版不是必需的。
出处和同行评议不是委托;外部同行评议。
数据可用性声明数据与相关基因的转录组分析息肉组和验证组A / B网上(https://www.s-cort.org/exploiting-differential-wnt)。所有其他数据引用相关研究,包括在文章或作为补充信息上传。