Nat Medicine丨从临床病例中发现黑色素瘤潜在新靶点

来源：BioArt

撰文丨Neo 

在生物医学研究领域，基础研究和临床应用密不可分。“From bench to bed”(从实验台到病床)就生动诠释了基础研究造福临床应用的过程。随着测序技术的突飞猛进，在临床病例中，往往又能通过基因分析发现新的靶点，从而指导新的研究方向，“Frombed to bench”，相辅相成。

近日，美国St.Jude儿童研究医院计算生物系Jinghui Zhang课题组和病理系Armita Bahrami课题组在Nature Medicine上发表题为Clinical genome sequencing uncovers potentially targetable truncations and fusions of MAP3K8 in spitzoid and other melanomas的文章，报到了从临床病例结合测序分析，发现的黑色素瘤新致病基因MAP3K8，并通过临床干预手段，证明了其具有潜在治疗靶点价值。

美国St.Jude儿童研究医院收治了一位11岁的男性黑色素瘤患者。他在接受肿瘤切除手术七个月后，出现了复发。随后的抗癌药物治疗均告失败，病情持续发展。这名患者在业内被称为“儿童恶性肿瘤最后希望”的St.Jude儿童研究医院参加了“儿童基因组”治疗项目，他的病理样本被进行了30X全基因组、100X外显子和转录组测序。

全基因组测序和RNA-seq结果显示，该病例并不存在在黑色素瘤中较为常见的诸如ALK、RET、ROS1、MET等突变【1,2】，却发现MAP3K8基因的8号外显子与GNG2的3号外显子发生“框架融合”（in-frame fusion），MAP3K8的终末（9号）外显子RNA表达下降。生物化学实验显示了MAP3K8-GNG2蛋白的存在，并发现在MAPK信号通路中被MAP3K8激活的MEK1/2磷酸化（MEK1/2磷酸化仅出现在肿瘤组织中，在正常皮肤组织中不存在）【3】。

考虑到并没有检测到其他异常，研究者怀疑检测到的融合基因具有致癌风险。科研人员选择了MEK1/2小分子抑制剂trametinib进行治疗，病患病情得到控制，病灶明显缩小。

随后研究人员对来自49名黑色素瘤患者的51个肿瘤样本进行了RNA-seq分析，发现有11名患者（22%）存在MAP3K8的融合，5名患者（10%）存在MAP3K8的截短(truncation)。这些基因异常包括各种外显子的异位和重排。作者随后在体外实验中将这些基因异常的共同点，缺失MAP3K8的终末外显子，引入NIH 3T3细胞，发现这波操作能使细胞获得癌细胞属性。作者随后检索了美国国立肿瘤研究所TCGA数据库中的黑色素瘤数据，发现上述提到的MAP3K8基因异常的存在（7/472）。作者猜测该基因异常主要出现在儿童和青少年病患中，故统计数据并不是特别高。

然而不幸的是，trametinib具有心血管毒性，并在持续治疗中逐渐失效。在随后的治疗方案中，患者在疾病继续发展的同时又患上了自体免疫性肝炎，在疾病的不断反复后最终不治。在最后收集的复发样本中，MAP3K8-GNG2的拷贝数增加，基因表达量更是近三倍增加。除此而外并没有发现其他基因异常。这提示我们，所发现的基因异常和黑色素瘤的反复有关。

这项研究生动地展示出全面的基因分析在肿瘤“精准治疗”和研究中的巨大佳值，同时也反映出恶性肿瘤治疗的不易与曲折。目前学界并没有把MAP3K8表述为在肿瘤中常见的突变基因，但是生物数据分析显示它在其他肿瘤中存在。所以尽管这一基因异常可能有害，但是亟待进一步的功能性实验予以证明。

美国St.Jude儿童研究医院是全球最顶尖的生物医学研究机构之一，更是基础研究和临床转化应用的杰出典范。该院具有GMP生产车间，能够生产各类生物制品进行临床治疗。同时该院在大量临床病例中，结合强大的生物信息分析资源，揭示出很多疾病新的致病机理，甚至重新定义疾病分型。

St.Jude的GMP生产车间（来源：St.Jude org.）

据悉，该研究中所涉及的原始基因数据可以在St.Jude向全球科研人员无偿提供的St.Jude Cloud中查询。

原文链接

https://www.nature.com/articles/s41591-019-0373-y

制版人：子阳

参考文献

1. Lu,C. et al. Thegenomic landscape of childhood and adolescent melanoma. J. Invest. Dermatol.135,816-823(2015).

2. Wiesner, T. etal. Kinase fusion are frequent in Spitz tumours and spitzoid melanomas. Nat. Commun. 5,3116(2014)

3. Johannessen, C.M.et al. COT drives resistance to RAF inhibition through MAP kinase pathwayreactivation. Nature 468,968-972(2010).