利用综合性基因组测序平台分析超过500,000例实体肿瘤样本中MTAP缺失的基因组学

《JCO Precision Oncology》：Genomics of MTAP Loss in >500,000 Solid Tumor Specimens Profiled Using Comprehensive Genomic Profiling Platforms

目的：甲基硫代腺苷磷酸化酶（MTAP）基因缺失是基于合成致死原理的PRMT5和MAT2A抑制剂的新兴生物标志物。MTAP基因位于染色体9p21.3，靠近CDKN2A/B。本研究评估了不同肿瘤类型中MTAP纯合缺失的频率、具体缺失的外显子、MTAP表达情况以及共突变（coalteration）图谱。 方法：使用基于杂交捕获的新一代测序（NGS）（FoundationOne CDx 或 FoundationOne Liquid CDx）对409,755例组织活检（TBx）和85,801例液体活检（LBx）样本进行了测序，评估了所有类别的基因组改变和循环肿瘤DNA（ctDNA）肿瘤分数（TF）。此外，对6,740例TBx样本同时进行了RNA和DNA测序，以比较MTAP基因表达与基因组MTAPloss的相关性。 结果：基于TBx检测，泛肿瘤MTAPloss的流行率为11.4%，其中在间皮瘤（32.8%）、胶质瘤（32.7%）、胰腺癌（28.9%）和膀胱癌（26.4%）中观察到最高流行率。当ctDNA TF ≥ 20%时，LBx检测到的MTAPloss流行率接近TBx（阳性百分比一致性[PPA] = 86.2%）。CDKN2Aloss并非MTAPloss的可靠替代指标；33.7%的CDKN2Aloss病例并未发生MTAPloss。泛肿瘤中，MTAPloss与CDKN2A/B缺失、非小细胞肺癌（NSCLC）中的EGFR、结直肠癌（CRC）中的ERBB2以及前列腺癌中的PTEN富集相关；而MTAPno_loss则与泛肿瘤中的RB1、结直肠癌中的APC、乳腺癌和卵巢癌中的CCNE1以及前列腺癌中的SPOP富集相关。82.9%的病例观察到完全缺失（外显子1-8），16.5%为多外显子缺失，仅外显子8缺失的比例<1%。MTAPloss，特别是缺失的外显子数量，与RNA表达水平降低相关。 结论：MTAPloss是一种常见的泛肿瘤改变，可预测对PRMT5或MAT2A抑制剂的潜在敏感性。尽管大多数肿瘤表现出完全的MTAPloss，但仍有16.5%表现为部分MTAPloss，其临床获益尚不确定。本文报道的基因组共突变图谱可能为未来PRMT5或MAT2A抑制剂的临床试验设计提供信息，并可能指导与其他药物的联合治疗。

研究背景、问题与动机

甲基硫代腺苷磷酸化酶（MTAP）基因是位于染色体9p21.3的一个代谢相关基因，与肿瘤抑制基因CDKN2A和CDKN2B相邻。该位点的纯合缺失是癌症中最常见的体细胞改变之一，常导致MTAP与CDKN2A/B的共同缺失。MTAP功能丧失会导致代谢产物MTA积累，后者可部分抑制蛋白质精氨酸甲基转移酶5（PRMT5）。这创造了肿瘤细胞对PRMT5和甲硫氨酸腺苷转移酶2A（MAT2A）的代谢依赖性，通过合成致死机制使其对这两种酶的抑制高度敏感。因此，MTAP纯合缺失已成为PRMT5和MAT2A抑制剂一个有前景的生物标志物。然而，尽管既往有一些研究，但对于MTAP_loss在大型真实世界临床样本队列中的发生频率、基因组特征、检测方法的一致性以及对基因表达的影响等方面，仍需更全面和深入的分析。为解决这些问题，研究人员基于大规模综合性基因组分析数据，对超过50万例实体肿瘤样本进行了深入研究，旨在描绘MTAP_loss的分子图谱，为药物开发和临床决策提供依据。本项研究发表在《JCO Precision Oncology》杂志。

关键研究方法

本研究利用了来自临床常规诊疗中接受综合性基因组分析（CGP）的实体瘤患者样本。研究队列包括409,755例组织活检（TBx）和85,801例液体活检（LBx）的DNA测序数据，以及7,047例TBx样本的DNA和RNA同步测序数据，所有检测均在经CLIA认证和CAP认证的实验室（Foundation Medicine）完成。对于TBx样本，使用FoundationOne CDx检测平台对324个癌症相关基因进行靶向测序，涵盖点突变、插入缺失、拷贝数变异和基因重排。对于LBx样本，使用FoundationOne Liquid CDx平台对血浆游离DNA进行类似分析，并计算循环肿瘤DNA肿瘤分数（TF）。此外，研究人员对其中一部分TBx样本进行了RNA测序，以评估MTAP基因表达水平与基因组缺失状态的相关性。

研究结果

MTAP_loss的流行率

在409,755例泛实体瘤TBx样本中，MTAP_loss的总体频率为11.4%。在不同肿瘤类型中，间皮瘤（32.8%）和胶质瘤（32.7%）的频率最高，其次是胰腺癌（28.9%）和膀胱癌（26.4%）。在LBx样本中，当TF ≥ 20%时，MTAP_loss的检测频率（7.3%）与TBx结果具有较高的一致性（阳性百分比一致性为86.2%）。

MTAP_loss样本的特征

与MTAP_{no_loss}样本相比，MTAP_loss样本在患者性别（男性比例更高：52.4% vs 45.4%）、中位年龄（68岁 vs 66岁）、遗传血统、微卫星高度不稳定（MSI-H）比例（0.4% vs 2.9%）、肿瘤突变负荷（TMB ≥20 mut/Mb 比例：5.0% vs 6.7%）以及PD-L1高表达比例（20.0% vs 14.2%）等方面存在显著差异。在共突变图谱分析中，MTAP_loss在泛肿瘤中显著富集了CDKN2A、CDKN2B和SMAD4的突变，而RB1突变则在MTAP_{no_loss}样本中富集。疾病特异性分析显示，MTAP_loss在结直肠癌中与ERBB2、在非小细胞肺癌中与EGFR、在前列腺癌中与PTEN的突变富集相关；而MTAP_{no_loss}则在乳腺癌和卵巢癌中与CCNE1、在乳腺癌中与CDH1、在结直肠癌中与APC、在前列腺癌中与BRCA2和SPOP的突变富集相关。

MTAP和CDKN2A的部分缺失注释

在绝大多数（82.9%）的MTAP_loss样本中，缺失涉及整个基因（外显子1-8）。多外显子缺失占16.5%，而仅外显子8缺失的比例小于1%。值得注意的是，99.7%的MTAP_loss样本同时伴有CDKN2A的缺失。然而，在泛肿瘤中，仅有66.3%的CDKN2A_loss样本同时伴有MTAP_loss，表明CDKN2A_loss并非MTAP_loss的可靠替代标志物。

组织与液体活检的一致性

液体活检检测MTAP_loss的性能高度依赖于ctDNA的肿瘤分数（TF）。在TF ≥ 0%的所有配对样本中，灵敏度仅为22.1%。但当TF阈值提高至≥20%时，检测灵敏度显著提升至86.2%，阴性预测值（NPV）达到98.3%。

MTAP_loss与RNA表达

RNA测序数据显示，MTAP_loss样本的MTAP基因表达中位数显著低于MTAP_{no_loss}样本（6.9 vs 8.8 log2[TPM+1]）。基因表达水平与缺失的外显子数量相关：缺失1-2个外显子时，表达水平与无缺失样本无显著差异；但当缺失≥3个外显子时，表达水平则显著降低。

讨论与结论总结

研究人员在讨论部分指出，本研究是目前关于泛癌种MTAP_loss最大规模的分析之一。关键发现包括：MTAP_loss与男性、年龄稍长、微卫星稳定（MSS）状态、特定遗传血统以及某些病毒和突变特征相关。液体活检检测MTAP_loss的性能受肿瘤分数影响显著，高TF时与组织活检有良好一致性。共突变图谱揭示了与MTAP_loss相关的特定基因改变模式，这可能影响联合治疗策略。MTAP_loss与TMB ≥20、同源重组缺陷信号（HRDsig）、MSI-H和PD-L1表达等免疫治疗和DNA修复生物标志物存在部分重叠，提示了其与肿瘤免疫微环境的潜在关联。此外，大多数MTAP_loss事件涉及整个基因缺失，但部分缺失（特别是仅外显子8缺失）可能不会导致表达完全丧失，这可能影响其对PRMT5抑制剂的预测敏感性。

研究结论部分总结道：MTAP_loss是一种常见的泛肿瘤改变，可预测对PRMT5或MAT2A抑制剂的潜在敏感性。尽管大多数肿瘤表现出完全的MTAP_loss，但仍有16.5%表现为部分MTAP_loss，其临床获益尚不确定。本文报道的基因组共突变图谱可能为未来PRMT5或MAT2A抑制剂的临床试验设计提供信息，并可能指导与其他药物的联合治疗。