《Biomedicines》：Whole-Exome Sequencing Identifies Recurrent Germline-Associated and Somatic Variants in Oral Squamous Cell Carcinoma from Southwest India
编辑推荐：
背景：口腔鳞状细胞癌（OSCC）仍然是主要的公共卫生挑战，特别是在南亚人群中，环境暴露如烟草和槟榔的消费显著增加了疾病负担。尽管基因组研究增进了对口腔癌生物学的理解，但来自高危印度人群的人群特异性基因组数据仍然有限。本研究旨在使用全外显子组测序（WES）对来自
背景：口腔鳞状细胞癌（OSCC）仍然是主要的公共卫生挑战，特别是在南亚人群中，环境暴露如烟草和槟榔的消费显著增加了疾病负担。尽管基因组研究增进了对口腔癌生物学的理解，但来自高危印度人群的人群特异性基因组数据仍然有限。本研究旨在使用全外显子组测序（WES）对来自印度卡纳塔克邦西南海岸患者的活组织检查标本进行基因组景观表征。方法：对来自十例OSCC样本的配对肿瘤和相邻正常组织（总计n=20样本）进行WES，以鉴定体细胞和种系相关变异。进行了匹配肿瘤-正常比较分析、变异注释以及使用已建立的基因组数据库（包括基因组聚合数据库（gnomAD））进行人群频率评估，以表征突变谱。这些发现进一步与先前分析的一个包含66例OSCC患者的区域性队列进行比较，以评估复发模式和人群相关性。结果：分析识别出广泛的复发性种系相关变异背景，同时伴有相对有限数量的肿瘤特异性体细胞突变，这与肿瘤样本中相对于获得性编码改变的构成性遗传变异的预期主导地位一致。在与DNA修复、免疫信号传导、炎症反应和药物基因组学通路相关的基因中观察到复发性变异，包括X射线修复交叉互补蛋白1（XRCC1）、肌醇三磷酸激酶B（ITPKB）、ATP结合盒B亚家族成员1（ABCB1）和μ阿片受体1（OPRM1），而体细胞改变主要检测于已确立的癌症相关基因中，如肿瘤蛋白p53（TP53）、细胞周期蛋白依赖性激酶抑制剂2A（CDKN2A）和端粒酶逆转录酶（TERT）。结论：几个复发性变异在南亚人群中显示出高频率，表明它们可能代表具有潜在生物学或药物基因组学相关性的复发性人群相关变异，需要在更大队列中进行验证。京都基因与基因组百科全书（KEGG）通路富集分析识别出与癌症、化学致癌作用、代谢调节和外源物反应相关的通路。总体而言，这些发现为这一区域性队列中OSCC的人群特异性基因组特征提供了初步认识，并强调了需要更大规模的验证研究来确定这些发现的生物学意义和可重复性。
口腔鳞状细胞癌（OSCC）是全球口腔最常见的恶性肿瘤，尤其在东南亚地区，烟草和槟榔等环境暴露导致疾病负担沉重。尽管基因组研究揭示了细胞周期调控、DNA损伤修复等通路的改变，但多数数据来自西方人群，高危印度人群特异性基因组数据匮乏。先前基于福尔马林固定石蜡包埋（FFPE）样本的全外显子组测序（WES）虽揭示了免疫相关、药物基因组学等基因的突变景观，但甲醛诱导的DNA碎片化和序列假象可能限制检测精度。为克服这一局限，研究人员采用新鲜活检样本进行WES，以更精确地解析OSCC基因组变异，并评估种系和体细胞变异的相对贡献，旨在理解人群特异性疾病生物学。
研究人员对10例印度西南海岸OSCC患者的配对肿瘤和相邻正常组织（共20份样本）进行WES，鉴定出208个种系变异和16个体细胞变异，其中6个基因共享。种系变异负担（中位数约160-170个/个体）显著高于体细胞突变（中位数约3-5个/肿瘤）。复发性种系基因包括XRCC1、CDKN2B-AS1、ABCB1、OPRM1、ITPKB等，在所有10例患者中均存在；体细胞突变主要见于TERT（50%）、TP53、CDKN2A和NF2。与先前66例区域性队列比较，ITPKB的rs708776（98.48%）和XRCC1的rs25487（83.33%）等高频率变异与南亚人群数据集一致，而OPRM1的rs650245、IGSF3的rs61730489等罕见变异在队列中复发。KEGG通路富集显示癌症、化学致癌、代谢调节和外源物反应通路。本研究已发表在《Biomedicines》。
主要关键技术方法：研究人员采用全外显子组测序（WES）技术，使用Twist Exome 2.0试剂盒构建文库，经Illumina NovaSeq 6000平台进行150bp双端测序，产出高质量序列数据。原始读段经接头修剪和质量过滤后，通过Burrows-Wheeler Aligner（BWA）比对至人类参考基因组GRCh37，并使用基因组分析工具包（GATK）最佳实践流程进行变异检测。变异注释通过Ensembl变异效应预测器（VEP）进行，并利用dbSNP、ClinVar、gnomAD及PolyPhen-2等数据库和预测工具评估功能影响和群体频率。样本队列来自印度西南海岸卡纳塔克邦的10例OSCC患者，另整合了先前分析的56例区域性OSCC患者（共66例）进行比较。
3.1 整体变异分布与重叠：通过UpSet分析显示，208个种系变异和16个体细胞变异中，大部分变异为种系特有，仅6个基因共享，表明种系变异负担远高于体细胞突变。
3.2 每位患者的变异负担：箱线图显示种系变异（中位数约160-170个/个体）显著多于体细胞变异（中位数约3-5个/肿瘤），且个体间种系变异存在中等差异，但体细胞突变数一致较低。
3.3 频繁突变的种系基因：复发性种系变异出现在XRCC1、CDKN2B-AS1、ABCB1、OPRM1、SLC2A9、MAPKAPK3、SCN1A、ITPKB、CHI3L1、PADI2和MGST3等基因中，部分在所有10例患者中检测到。热图显示种系基因统一分布，而肿瘤抑制基因TP53和CDKN2A等形成体细胞富集群。
3.4 复发性体细胞突变：体细胞分析显示TERT（50%患者）、TP53、CDKN2A和NF2为最常见突变基因，其他如PRKDC、PEX1等频率较低（1-3例）。TERT改变为WES捕获区域内的外显子编码区变异，非典型启动子突变。
3.5 种系与体细胞改变的比较景观：种系变异数量远超过体细胞编码改变，体细胞突变主要限于细胞周期调控、端粒维持和基因组稳定性相关的经典癌症基因，且两者重叠有限，提示不同分布特征。
3.6 与66例OSCC患者的比较突变景观分析：与先前66例区域性队列比较，ITPKB的rs708776（98.48%）、XRCC1的rs25487（83.33%）等在南亚人群中高频出现，而OPRM1的rs650245、IGSF3的rs61730489等在南亚和全球人群中极低频率的变异在队列中复发超过40%。KEGG分析显示这些基因富集于DNA修复、免疫信号、代谢调节和细胞应激通路，且与TCGA数据集重叠有限，提示区域性基因组特征。
讨论部分总结：本研究通过新鲜活检组织的WES揭示了OSCC中种系变异负担显著高于体细胞突变，复发性种系基因（XRCC1、ITPKB、ABCB1、OPRM1、CHI3L1、MAPKAPK3）集中于DNA修复、免疫信号、炎症反应和外源物代谢通路。与先前FFPE数据的一致性验证了这些遗传变异的稳健性。新鲜组织避免了福尔马林固定引起的假象，提高了检测精度。但研究存在局限性：WES队列较小（10例），限制了统计学普适性；肿瘤纯度未估计；低频体细胞变异可能未检测；非编码区未被覆盖。结论部分翻译：总之，本研究通过对配对肿瘤和相邻正常组织进行全外显子组测序，提供了印度西南海岸OSCC的初步人群特异性基因组特征。研究结果表明存在复发性种系相关变异，以及涉及TP53、CDKN2A和TERT等基因的有限经典体细胞改变。在一个独立区域性队列中也观察到多个复发性变异，并富集于DNA修复、免疫信号、致癌物反应和药物基因组学调控通路。值得注意的是，在OPRM1、IGSF3、CTBP2、CNN2和CDC27中，部分复发性种系相关变异在南亚和全球人群频率极低，尽管在队列中复发，提示可能需要更大规模区域研究进一步评估。鉴于样本量有限、使用相邻正常组织作为对照以及缺乏功能验证，这些发现应被视为探索性和假说生成性的。需要更大规模的多中心研究和功能分析来确定这些变异在OSCC中的生物学和临床相关性。
