骨肉瘤是最常見的原發(fā)性惡性骨腫瘤，多好發(fā)于青少年。過去40年里骨肉瘤一線治療依然以手術(shù)聯(lián)合化療為主，該方案可以治愈50-70%的初治非轉(zhuǎn)移患者。然而，在表現(xiàn)出化療耐藥或伴發(fā)轉(zhuǎn)移性疾病的患者中，這一比例不足20%[1,2]。因此，亟需開發(fā)一種臨床患者分層方法，準(zhǔn)確評(píng)估化療預(yù)后并采取針對(duì)性措施，進(jìn)而有效延長(zhǎng)患者生存期。
本研究入組了110例骨肉瘤患者，并按照患者是否實(shí)現(xiàn)五年無病生存（Disease-free survival，DFS）分為預(yù)后好組（28例）與預(yù)后差組（82例）。
選用允英公司AllNGS Panel-315實(shí)體瘤分子管家套餐，完成入組患者體內(nèi)腫瘤發(fā)生及發(fā)展相關(guān)的總計(jì)315個(gè)基因的全部外顯子與部分內(nèi)含子區(qū)段測(cè)序。測(cè)序數(shù)據(jù)經(jīng)嚴(yán)格質(zhì)控與比對(duì)注釋后，發(fā)現(xiàn)不同隊(duì)列里突變分布特征并不一致，其中有16個(gè)基因突變僅存在于預(yù)后好組中，而另有35個(gè)基因突變只分布于預(yù)后差組中。
借助于機(jī)器學(xué)習(xí)隨機(jī)森林（Random forest，RF）算法與支持向量機(jī)（Support Vector Machine，SVM）算法，本研究對(duì)所有檢測(cè)到的點(diǎn)突變（Single nucleotide variants，SNV）進(jìn)行了篩選與建模，發(fā)現(xiàn)位于29個(gè)基因上的總計(jì)40個(gè)SNVs可以區(qū)分骨肉瘤患者化療預(yù)后。
值得注意的是，我們?cè)谘S中國人基因頻率數(shù)據(jù)庫（Chinese Millionome Database，CMDB）中將這40個(gè)SNVs的頻率與骨肉瘤患者進(jìn)行了對(duì)比，證實(shí)其中21個(gè)SNVs的頻率與健康人群存在顯著性差異（P＜0.05），提示這些SNVs可能與骨肉瘤發(fā)生風(fēng)險(xiǎn)高度相關(guān)。
進(jìn)一步地，本研究濾除了40個(gè)SNVs中的全部同義突變，只保留位于15個(gè)基因上的17個(gè)非同義SNVs。有趣的是，患者攜帶這17個(gè)非同義SNVs的數(shù)量與患者化療預(yù)后顯著相關(guān)（P＜0.05，OR=0.799），尤其是攜帶FAT1或MSH2基因上兩個(gè)SNV位點(diǎn)的患者，相比于非攜帶者而言更易于獲得良好的化療預(yù)后。
為了驗(yàn)證這一結(jié)論，我們后續(xù)又新募集了一個(gè)總共包含26名骨肉瘤患者的驗(yàn)證隊(duì)列（8例預(yù)后好，18例預(yù)后差），并證實(shí)了攜帶這兩個(gè)非同義SNVs將對(duì)化療預(yù)后提供有益貢獻(xiàn)。
此外，本研究通過生物信息學(xué)分析調(diào)查了上述FAT1與MSH2兩個(gè)基因之間的關(guān)系，并構(gòu)建了調(diào)控網(wǎng)絡(luò)。我們首次發(fā)現(xiàn)，中國人群中存在MSH2-TP53-FAT1這一調(diào)控軸，可能對(duì)骨肉瘤患者的化療藥物響應(yīng)具有重要意義。
綜上，本研究首次報(bào)道了兩個(gè)對(duì)中國骨肉瘤患者化療預(yù)后具有重要意義的生物標(biāo)志物，同時(shí)分析了其背后可能存在的潛在的分子機(jī)制。研究成果拓展了骨肉瘤的伴隨診斷與精準(zhǔn)分子醫(yī)療領(lǐng)域，并為指導(dǎo)骨肉瘤患者化療后生存預(yù)測(cè)及臨床分層治療提供了重要參考與理論依據(jù)。
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