RNA——肿瘤融合基因检测利器

2022-05-19 求臻医学企宣

臻话RNA | 第二期

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近年来,肿瘤精准医疗飞速发展,尤其是ALK、ROS1、RET、NTRK、FGFR等以结构变异为主的靶向药物陆续上市,越来越多患者从中获益。目前,基于DNA变化分析为主的精准医疗正在被临床广泛应用,实际上,基于RNA的NGS检测(RNA-NGS)在结构变异检测上展现出更加优越的性能,已被《NCCN 非小细胞肺癌临床实践指南》、《NCCN 结肠癌临床实践指南》、《骨与软组织肿瘤二代测序中国专家共识》等指南及专家共识收录。同时,RNA种类繁多、功能复杂,RNA-NGS应用也更为广泛。第一期“精准医疗+RNA,会碰撞出怎样火花?”介绍了RNA的种类、不同检测方法对比,以及在肿瘤治疗临床实践中的应用,想必大家已对RNA有了初步了解,今天我们深入学习RNA融合基因检测在临床中的作用


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融合基因是如何产生的?


基因融合是两个独立基因结合在一起产生新基因的过程,产生的新基因就是融合基因。基因融合不仅可以在基因组水平上发生,也可以通过选择性剪接在RNA水平上发生。

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图1.融合基因示例


具体来说融合基因可由7种机制产生,包括基因组水平的相互易位(Reciprocal translocation)、插入(Insertion)、缺失(Deletion)、串联重复(Tandem duplication)、倒置(Inversion)、染色体水平的染色体碎裂(Chromothripsis)以及RNA水平的选择性剪接(Alternative splicing)。这些融合基因可能产生嵌合蛋白,嵌合蛋白通过多种机制参与肿瘤的发生和发展。

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图2.融合基因的产生机制  


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融合基因有哪些?


融合基因在多种肿瘤中都能检出,比如非小细胞肺癌、软组织肉瘤、脑肿瘤等,在NGS技术的推动下,特别是RNA panel的应用,各种癌症中发现了大量新的融合基因。

表1. 常见癌种中的融合基因

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融合基因为什么需要RNA层面检测?


遗传信息是由DNA转录给RNA,再从RNA翻译成蛋白质,蛋白质是生物功能的执行者。DNA存在内含子,内含子序列可能较长,DNA探针难以全面覆盖,或者内含子区域存在重复序列,测序数据比对困难,对生信算法要求高,同时肿瘤患者DNA层面还可能存在复杂的结构变异,后续捕获测序均会受到影响,导致融合基因检测失败。而转录后的RNA不含内含子,相关的检测问题就可以避免,复杂的结构变异也需要转录表达成蛋白质才能发挥生物学功能。针对RNA水平的选择性剪接,RNA可直接检测是否发生了外显子跳读。

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图3. RNA检测能够弥补DNA检测的不足


当然RNA比DNA更容易降解,也存在其自身的局限性,所以DNA+RNA“双重测序”才是融合基因最优检测方案。


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融合基因检测的临床应用有哪些?


自从在慢性髓性白血病(CML)中发现第一个基因融合BCR-ABL1以来,基因融合在越来越多的肿瘤中发现。融合基因与肿瘤的发生和发展密切相关,是不同类型癌症的特异事件,其已经成为癌症诊断和预后的生物标志物,可以作为诊断和预后判断的工具。同时融合基因也是癌症治疗的理想靶点,针对基因融合为患者带来长久的生存获益。


4.1 临床诊断

在软组织肉瘤中,几种罕见的组织学亚型具有特定的融合基因,可以作为重要诊断特征,包括透明细胞肉瘤(EWSR1-ATF1)、滑膜肉瘤(SS18-SSX)、肺泡横纹肌肉瘤(PAX3、PAX7-FOXO1)等。

表2. 软组织肉瘤亚型和特征融合基因

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4.2 靶向用药

目前肺癌患者的融合基因检测是关注最多的,MSKCC研究通过对2522例肺腺癌进行全面的DNA和RNA测序,发现223个可靶向治疗的基因融合。

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图4. 肺腺癌的基因融合景观


检出的融合基因包括NRG1(0.32%)和以下激酶基因:ALK (3.44%), ROS1(2.26%), RET (1.78%), BRAF (0.28%), FGFR3 (0.20%), NTRK1 (0.16%), NTRK3(0.08%), FGFR2 (0.08%), FGFR1 (0.04%), NTRK2 (0.04%), PIK3CA (0.04%), MET(0.04%) and EGFR (0.04%)。针对这些检出融合基因的患者,后续可以使用对应的靶向药,获得更长的生存获益。

表3. 肺癌融合基因和靶向药

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4.3 预后评估

基因融合作为多种癌症的驱动突变,是患者预后不良的重要因素。一些患者在治疗过程中也会发生基因融合,产生的融合基因导致患者耐药,预后差。乳腺癌中ESR1、DYRK4、ETV6等融合基因的检测可以提示患者预后,根据检测结果调整用药方案,患者能够得到更好的临床结果。

表4.乳腺癌融合基因指导预后

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求臻医学采用DNA+RNA“双重测序”,助力肿瘤融合基因的检测,可以最大程度地提高融合基因的检出率,同时针对FFPE样本优化提取建库方法,保证FFPE样本中的RNA融合基因的检出。


在接下来的几期文章中,小编将详细介绍关于RNA-NGS在肿瘤领域的临床应用及相关进展,敬请期待。


参考文献:

1.Gene fusions in tumourigenesis with particular reference to ovarian cancer.

2.Gene Duplication and Gene Fusion Are Important Drivers of Tumourigenesis during Cancer Evolution.

3.High yield of RNA sequencing for targetable kinase fusions in lung adenocarcinomas with no mitogenic driver alteration detected by DNA sequencing and low tumor mutation burden.  

4.Fusion gene-oriented precision medicine in soft tissue sarcoma.

5.Fusion-Associated Carcinomas of the Breast: Diagnostic, Prognostic, and Therapeutic Significance.

6.Wake Up and Smell the Fusions: Single-Modality Molecular Testing Misses Drivers.