生信文章解析（第六篇）揭示MuBC的分子结构

通过研究MuBC和IDC样本之间基因表达，拷贝数和突变水平的差异，揭示MuBC的分子结构，表明MUC2基因的DNA甲基化异常可能是MuBC胞外粘蛋白产生的原因。

浸润性导管乳腺癌（IDC）是乳腺癌最常见的组织学类型。纯粘液性乳腺癌（MuBC）是一种特殊的乳腺癌组织学亚型，占所有浸润性乳腺肿瘤的约2％。MuBC的特征在于细胞外粘蛋白的存在，通常表达雌激素（ER）和黄体酮（PgR）受体，缺乏HER2扩增。MuBC患者通常年龄较大并且预后良好。为大家介绍一篇：Genomic, transcriptomic, epigenetic, and immune profiling of mucinous breast cancer发在Journal of the national cancer institute 杂志上的关于免疫的文献【 2019.02.14 IF：10.211 通讯作者：Christine Desmedt 通讯作者单位：鲁汶大学邮箱： christine.desmedt@kuleuven.be】

浸润性导管乳腺癌（IDC）是乳腺癌最常见的组织学类型。纯粘液性乳腺癌（MuBC）是一种特殊的乳腺癌组织学亚型，占所有浸润性乳腺肿瘤的约2％。MuBC的特征在于细胞外粘蛋白的存在，通常表达雌激素（ER）和黄体酮（PgR）受体，缺乏HER2扩增。 MuBC患者通常年龄较大并且预后良好。尽管有早期研究揭示MuBC和IDC样本之间基因表达，拷贝数和突变水平的差异，但受限于样本数量或技术水平。为了揭示MuBC的分子结构，本文对30位MuBC患者进行回顾性队列研究：对基质肿瘤浸润淋巴细胞进行低通量全基因组测序和显微镜评估。随后进一步分析了来自国际癌症基因组联盟（ICGC）和癌症基因组图谱（TCGA）的两个独立数据集。分析数据包括基因组数据（n = 26 MuBC，n = 535雌激素受体[ER]阳性/ HER2阴性IDC），甲基化数据（n = 28 MuBC，n = 529 ER阳性/ HER2阴性IDC）和转录组数据（n=27 MuBC，n = 467 ER阳性/ HER2阴性IDC）。得到的结果如下：（1）MuBC的特征是低肿瘤浸润淋巴细胞水平（中位数= 0.0％，平均值=3.4％，95％置信区间=1.9％至4.9％）；（2）与IDC相比，MuBC具有较低的基因组不稳定性（P = .01，双侧Mann-Whitney U检验）和较低的PIK3CA突变率（ICGC数据集中，PIK3CA突变率为IDC 39.7% vs MuBC 6.7%，p=.01；TCGA数据集中，PIK3CA突变率为IDC 34.8% vs MuBC 0.0%, p=.02, 双边fisher精确检验）。本文研究表明：MUC2基因上异常的DNA甲基化可能是MuBC胞外粘蛋白产生的原因。

1. 样本信息：1989年1月至2015年12月期间在Institut Jules Bordet（IJB）（布鲁塞尔，比利时）被诊断为MuBC的103位患者，接受中心病理学检查和DNA提取后，筛选得到30个纯MuBCs可用于低通量全基因组测序和肿瘤浸润淋巴细胞（TIL）评估。

2. 甲基化芯片：HumanMethylation450K arrays (Illumina, San Diego, CA)

3. 数据统计：所有统计检验都是双侧的，P< 0.05被认为具有统计学意义。

（1）MuBC通常显示低TIL水平（中位数= 0％，平均值= 3.4％，95％置信区间= 1.9％至4.9％），30个肿瘤中仅有5个(16.7%)具有超过10.0％的TIL。

（2）在26个具有多个原发肿瘤块的病例中，观察到5个TIL分布的空间瘤内异质性（即，来自相同原发肿瘤的不同区域之间的差异大于等于15.0％）。

（3）测序显示除了两个肿瘤之外的所有肿瘤都是二倍体，并且几乎没有体细胞拷贝数变异（图1A），与之前的报道一致。最频繁缺失的癌症基因是RB1（38.1％），CDH1（23.8％），BRCA2（38.1％），TP53（23.8％），MAP2K4（23.8％），EGFR（28.6％）和PGR（23.8％）。至于扩增，仅观察到ZNF217（19.4％）和FGFR1 / ZNF703（9.5％）（图1A）。虽然有报道称这些扩增在复发的MuBC患者中富集，但是本文的队列患者中，没有一个具有任何上述扩增的患者复发。我们进一步比较了ICGC和TCGA中ER+/ HER2- IDC与MuBC的基因组改变。在ICGC数据中，两种组织学之间未观察到临床病理学特征的统计学显着差异。

Fig 1. MuBC的基因组特征. A) IJB样本34个拷贝数变异乳腺癌驱动基因的变异热图. B-E) ICGC数据中，比较IDC和MuBC在SNVs（B），插入缺失（C），重排（D），多倍性（E）方面的差异. F)ICGC数据中，IDC和MuBC乳腺癌替代信号的比例。根据生物学分组对信号着色：1和5与时间进程相关，2和13是载脂蛋白B mRNA编辑酶，催化多肽样相关，20和26与错配修复缺陷相关，3和8与同源重组缺陷相关. G-H）雷达图显示了来自ICGC研究的IDC（n = 239）和MuBC（n = 15）之间相应的驱动SNV（G）和驱动CNA（H）中至少有一个突变的患者的百分比.I-J）雷达图显示在TCGA数据中IDC（n = 296）和MuBC（n = 11）之间相应的驱动SNV（I）和驱动CNA（J）中至少有一个突变的患者的百分比. *表示与MuBC特异性相关的基因.

（4）ICGC数据表明，尽管没有统计学上的显著差异，但MuBCs倾向于更低的SNVs，InDels，重排和多倍体突变负荷（图1B-E）；在突变和重排方面，APOBEC相关信号2在MuBCs中显著降低（P = .01，Mann-Whitney U检验; Padj = 0.02，多变量检验;图1F）；关于癌症基因，MuBC中PIK3CA的突变频率明显低于IDC（6.7％vs 39.7％，P = .01，Fisher精确检验; Padj = 0.001，多变量检验）；MuBC中的MYC和ZNF703 / FGFR1扩增频率也偏低。尽管这些在多次检验校正后没有统计学意义（图1）。

（5）TCGA数据中，MuBC与IDC中PIK3CA突变的频率为0.0％对34.8％（P = 0.02，Fisher精确检验; Padj = 0.001，多变量检验），与ICGC数据结果一致（图1 I-J）。

（6）对ICGC与TCGA数据的DNA甲基化分析分别得到8013和16217个ER+/HER2- IDC与MuBC差异甲基化（1944个相同的，在统计学上显着高于偶然预期，P <.001）的CpGs（FDR<0.05，F检验）。且许多差异甲基化明显的CpGs位于MUC2（TCGC有14个，TCGA有18个，其中12个为两数据集共有的）基因上。

（7）在ICGC和TCGA数据中，与IDC相比，MuBC在mRNA水平上均观察到MUC2的过表达（两者的P <.001，图2，A和D）。

（8）本研究发现cg13228421位于MUC2 5'非翻译区的GC盒中，非常接近转录起始位点，是ICGC和TCGA中第一个和第二个统计学上显着差异甲基化的CpG。

（9）与IDC相比，位于启动子区的几个CpG和MUC2的5'-非翻译区在MuBC中被低甲基化（FDR <.05，F-test）。在这里观察到甲基化水平与MUC2表达之间的负相关。然而，在更下游的外显子（基因体）中，观察到相反的情况，与IDC相比，在MuBC中CpG被高度甲基化。对于这些CpG，我们观察到甲基化水平与MUC2表达之间的正相关。这些结果在两个队列中是一致的（图2，G和H）。

（10）总结：1.本研究受限于MuBC病例个数，但改进了以前关于MuBC较低基因组不稳定性的文献的结果。2.这些癌症的低免疫浸润，可能被细胞外粘蛋白作为免疫识别屏障而阻碍。3.本研究首次报道了MUC2的差异甲基化作为这些肿瘤中细胞外粘蛋白产生的可能机制。

Fig 2. MUC2的表观遗传调控是MuBC的一个驱动事件。A-C）ICGC数据中IDC与MuBC（n=132和13）的MUC2表达情况、Gel-MUC和Membrane-MUC的比较。D-E）TCGA数据中IDC与MuBC（n=336和14）的MUC2表达情况、Gel-MUC和Membrane-MUC的比较。G-H）在（G）ICGC和（H）TCGA中，IDC和MuBC之间位于MUC2中的统计学上显著差异甲基化的CpG（上方箱线图）与它们与MUC2表达（下方散点图）的关联的比较。 CpG根据其基因组位置进行排序;用星号（*）突出显示与MUC2表达统计学显着相关的CpG。ρ=斯皮尔曼秩

参考文献：

1.Nguyen B, Veys I, Leduc S, et al. Genomic, transcriptomic, epigenetic, and immune profiling of mucinous breast cancer[J]. JNCI: Journal of the National Cancer Institute, 2019, 111(7): 742-746.