《Frontiers in Genetics》：Identification of potentially deleterious mutations in gastric cancer using patient-derived xenograft models
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本研究通过建立胃癌患者源性异种移植（PDX）模型，结合全外显子组测序（WES）和生物信息学分析，系统鉴定了在原发性肿瘤和PDX传代过程中保守存在的有害突变，揭示了PTPRK、PIK3CB、LRP1B和IGF2R等基因突变在蛋白稳定性和信号通路中的潜在作用，为胃癌靶向治疗提供了新候选靶点。
背景
胃癌是全球常见的恶性肿瘤，年新增病例超过百万，2020年导致768,793例死亡。晚期胃癌因肿瘤异质性和化疗耐药性面临治疗挑战，目前仅HER2阳性患者可从曲妥珠单抗靶向治疗中获益，但耐药性频发。患者源性异种移植（PDX）模型能忠实模拟原发肿瘤的组织学、基因组和治疗反应，是研究胃癌异质性的理想临床前工具。本研究通过建立胃癌PDX模型，结合全外显子组测序（WES），旨在鉴定跨代保守的有害突变，为靶向治疗开发提供新见解。
材料与方法
研究收集20例山西肿瘤医院手术切除的新鲜胃癌组织（F0），植入NOD-SCID小鼠皮下建立PDX模型，成功培育9例F1代、8例F2代和7例F3代模型，初始植入成功率为45%。肿瘤潜伏期随传代显著缩短，F1代为28~65天，F3代缩短至10~25天。组织学评估显示PDX模型与原发肿瘤在组织结构、细胞形态和核异型性方面高度相似（评分2~3分）。从模型中选取3例（GC002、GC005、GC006）进行纵向WES分析，靶向559个癌症相关基因。使用SIFT、Polyphen2_HVAR、Polyphen2_HDIV和Mutation Taster预测有害突变，I-Mutant和MUpro评估蛋白稳定性。数据分析包括小鼠 reads 去除、GRCh37比对、变异调用和KEGG通路富集分析。
结果
PDX模型建立与组织学特征
PDX模型成功传代至F3，植入成功率逐代提高（F1→F2：88.9%；F2→F3：87.5%）。H&E染色证实PDX模型保留原发肿瘤的不规则腺体结构、分支管腔和核异型性，如GC002和GC006案例中F1和F3代均显示高组织学相似性。
体细胞突变谱分析
WES检测发现原发肿瘤（F0）共有64个体细胞突变，涉及53个基因，以错义突变和C>T转换为主。高频突变基因包括IRS2、BLM、PDE4DIP、NUMA1、MYH9、TP53、PIK3CD、ERCC5和ASXL1。KEGG富集分析显示40个基因显著富集于89条通路，其中13个基因属于PI3K–Akt信号通路（如PDGFRA、PIK3CD、MTOR）。突变负荷随传代增加（F0：64；F1：81；F3：121），但28个突变在所有三代中保守存在，保守率达43.75%。热图分析显示ARID1B、IRS2、PIK3CB、PTPRK和TAL1等基因的变异等位基因频率（VAF）从F0到F3持续上升，提示克隆扩增；而ABCC4、ERBB2、PIK3CG等F0特有突变在传代中丢失。
有害突变鉴定与功能预测
28个保守突变中，10个被四种算法一致预测为有害。其中，LRP1B p.A1912T、PDGFRA p.H425Y、NUMA1 p.R1667C和UGT1A3 p.R45W在dbSNP和COSMIC中有记录；6个新发有害突变为MTOR p.K1606Q、NOTCH2 p.C772Y、PTPRK p.L988S、IGF2R p.G2052R、ERBB3 p.R1213W和PIK3CB p.F934L。TCGA-STAD数据库查询显示80%的基因在胃癌中突变率≥5%。蛋白稳定性预测表明，PTPRK p.L988S（ΔΔG=-3.44/-1.95）、PIK3CB p.F934L（ΔΔG=-2.70/-1.21）、LRP1B p.A1912T（ΔΔG=-1.41/-1.38）和IGF2R p.G2052R（ΔΔG=-1.34/-0.76）显著降低蛋白稳定性。
ARID1A/ARID1B突变动态
ARID1A和ARID1B突变在传代中显著富集，ARID1A在F0无突变，F3出现6个突变；ARID1B从F0的1个突变增至F3的20个。这些突变聚集于N端内在无序区域（IDR），可能通过调控SWI/SNF（cBAF）染色质重塑复合物功能促进肿瘤适应。
讨论
本研究PDX模型植入成功率（35%）高于既往报道（15.1%~24.4%），且潜伏期缩短反映克隆选择。纵向WES成功区分保守驱动突变（如PIK3CB、PTPRK）与适应性突变（如ARID1A/B）。有害突变PTPRK p.L988S（位于D1催化结构域）和PIK3CB p.F934L（激酶结构域）可能分别损害去磷酸化功能和增强PI3Kβ活性；LRP1B p.A1912T和IGF2R p.G2052R可能影响肿瘤抑制功能。ARID1A/B的IDR突变虽被预测为良性，但VAF增加提示其通过调控染色质可塑性促进适应。研究局限性包括样本量小（n=3）和KEGG富集分析可能过拟合，但为靶向治疗提供了候选靶点。
结论
胃癌PDX模型能稳定保留原发肿瘤特性，纵向基因组分析可识别核心驱动事件。PTPRK、PIK3CB、LRP1B和IGF2R有害突变具有靶向价值，ARID1A/B IDR突变可能精细调控表观遗传适应，为精准治疗开发奠定基础。
