2020年3月16日,上海交通大学瑞金医院赵维莅、陈赛娟以及黄金艳课题组合作取得一项新成果,并于Cancer CellIF=26.602上发表文章《Genomic and Transcriptomic Characterization of Natural Killer T Cell Lymphoma》。

这是首次对大量NKTCL样本进行多组学研究,并揭示其不同的分子亚型,包括 TSIM、MB和HEA亚型。这三种亚型在起源细胞、EBV基因表达、转录特征,以及对基于天冬酰胺酶的治疗方案和靶向治疗应答方面都不相同。该团队的研究提出了NKTCL逐步发病机制模型(0),并且NKTCL的临床治疗提供参考价值

 

0 NKTCL逐步发病机制模型

 

Affinity的三支抗体有幸参与到该研究中:

产品

货号

来源

Rabbit polyclonal E-cadherin Antibody   ★

AF0131

Rabbit

Rabbit polyclonal Fibronectin 1 Antibody ★

AF5335

Rabbit

Rabbit polyclonal Vimentin Antibody    ★

AF7013

Rabbit

 

本文亮点

1 综合性分析对NKTCL分子分型提供参考  

2 EBV裂解基因在NKTCL发病机制中起到重要作用  

3 基于基因组突变的分子分型与临床结果有关联  

4 MYC、组蛋白乙酰化和PD-L1/2是NKTCL潜在的治疗靶点


研究背景

1 NKTCL,是一种特异性的原发于结外组织的非霍奇金淋巴瘤,以CD56+/未分化CD3+淋巴瘤细胞的恶性增殖和高侵略性的临床学为特征。该病主要存在于亚洲和南美洲,与EBV感染有密切关系。但是,裂解基因EBV相关癌症,特别是NKTCL中的作用从未被证实过。 

2 如今,基于ASP的治疗方案使病人的治疗结果得到显著改善。DDX3XTP53的突变被认为是CHOP治疗的NKTCL病人的不良预后指标。在基于ASP方案的最新治疗,与临床结果相关的分子分类需要被定义。

3 团队通过对全基因组测序WGS)全外显子测序(WES)、基于数组的拷贝数变化(CNV)分析和RNA测序(RNA-seq)结果进行多组学分析,从而对NKTCL中的人类基因突变和EBV特点有了一个宏图,并且根据生物学特征和临床结果发现不同的分子亚型。此外,还发现针对NKTCL每种分子亚型缺陷的提出潜在的治疗方案


研究内容

1 基于起源细胞的遗传特征

SNV是最主要的突变类型,其在整个外显子中的累积通常与NKTCL的发病机制有关。该团队发现缺失突变和G/C>A/T变异的倾向明显(图1A),这可能是对编码蛋白的功能或结构的选择。

团队检测到58个已预测与癌症功能选择性相关的候选基因,包括SNVsINDELs和CNVs,这些突变基因包括RNA解旋酶家族肿瘤抑制因子JAK-STAT通路分子表观遗传修饰和RAS-MAPK通路分子。所有患者都含有上述五种突变,这证明了基因组突变在NKTCL致病机理中的作用。此外,该团队还对94名患者的CNV进行调查,如图1B。染色体6q21中的突变是最常见的突变,染色体片段反复突变和杂合性缺失(LOH)也被检测到。

 

1 NKTCL中遗传变异和细胞的起源

TCR重排常被用来区分NK细胞和T细胞。该团队通过对102名患者进行RNA测序分析,起源的细胞通过基因表达模式被进一步确定。团队建立一种关于NK细胞和T细胞相关基因的定量基因表达指标,并且据此指标将病人分为NK细胞源n=53)T细胞源(n=49)(图1C)。

  2 基因组突变相关的分子亚型

团队通过对RNA测序结果进行分类聚焦分析,将NKTCL的分子亚型分为3类,包括TSIM亚型MB 亚型和HEA亚型,这些亚型与基因组突变有关。

从起源细胞和分子亚型关系来看,TMSI亚型病人的NK细胞表达水平显著高于MB和HEA亚型。HEA亚型病人的T细胞表达水平显著高于TMSI和MB亚型。不同突变在不同亚型中的趋势如图2。这些结果表明NKTCL的分子亚型与起源细胞有关。

 

2 NKTCL中细胞的起源和分子亚型关系

3 NKTCL分子亚型的EBV模式

NKTCL肿瘤突变数为每兆位碱基对有3.3个突变,这与EBV相关的NPC和GC中突变数相当。这表明EBV在NKTCL疾病进展中的作用。团队收集了来自不同区域和不同疾病类型的126个EBV菌株的完整基因组,通过系统发育分析(图3A)和比较EBV序列覆盖面/SNVs,结果显示NKTCL中EBV序列存在高覆盖面和低SNVs的相似处。同时,这些数据为NKTCL在亚洲人群流行和鼻咽区域共同参与提供遗传学证据。EBV基因组中SNVs与疾病发病机制密切相关。

该团队发现,EBV转录本在三种亚型间有不同的模式。如图3B所示,MB亚型含有较低水平的潜在基因LMP1HEA亚型表现为潜伏Ⅱ期和更高水平的裂解基因BNRF1,这是一种EBV感染潜伏期所必需的DAXX互作蛋白。TSIM亚型则是潜伏Ⅱ期和更高水平的BALF3裂解基因。为了进一步验证LMP1BNRF1 BALF3三种基因和细胞亚型之间的联系,团队对102名患者进行RT-PCR验证,如图3C。目前,BALF3基因的功能还不明确。该团队将基因组中不含EBV序列的BALF3野生株转染到NK-92细胞中,免疫荧光结果显示,BALF3的异位表达导致γH2AX和53BP1核水平的增加,这是DNA损伤的标志。但与载体对照相比,在LMP1BNRF1基因过表达的细胞中没有这种现象(图3D)。与低水平基因组不稳定性相比,高水平和中水平基因组不稳定性的患者体内BALF3基因水平增高(图3E)。这些结果表明BALF3基因的过表达会导致DNA损伤,并且会导致NKTCL中的基因组不稳定性。

 

3 NKTCL中EBV基因结构和表达

4 NKTCL分子亚型的临床意义

团队通过对基于ASP治疗方案的患者进行跟踪分析,发现三种分子亚型在无进展生存期和总生存数存在显著差异。MB亚型患者预后不良(图4A),Ⅰ期和Ⅱ期患者在PFS和OS无显著差异(图4B),MB亚型患者在Ⅲ期和Ⅳ期表现预后差(图4C)。当 IPIPINK和PINK-E受控时,分子分类是影响PFS和OS的唯一预后因素,如图4D。

 

4 NKTCL中分子亚型的临床结果

5 基于NKTCL分子亚型的靶向治疗

团队通过对RNA测序结果分析发现,3种分子亚型在致癌信号、免疫调制和细胞过程的基因表达标志不同,如图5A。图5B则揭示3种亚型参与的信号通路概况。TSIM主要参与致癌信号通路JAK-STAT 的激活NK细胞免疫相关通路抗原摄取和呈递以及PD-L1/2过表达和基因组不稳定性,MB亚型参与原癌基因MYC的过表达和多种致癌信号通路的上调,HEA亚型则是在组蛋白乙酰化时参与组蛋白伴侣DAXX和转录因子MEF2C的过表达。

 

5 根据NKTCL的分子亚型的基因组特征和靶向药物

MGA突变和BRDT LOH是MB亚型的两个关键组成部分。MGA沉默,MGA表达显著降低(图6A左),MYC表达显著增加(图6A右),细胞集落形成增强(图6B),细胞侵袭增强(图6C)。EMT在MGA shRNA转染细胞中被激活,下调上皮标志物质 E-cadherin和上调间充质标志纤维连接蛋白和波形蛋白(图6D)。BRDT转录异位表达诱导MYC的表达(图6E和6F)和增强EMT(图6G)。这些都可以说明MGA突变和BRDT LOH可能参与肿瘤的传播,以及和不良的临床结果有关。

 

6 MGABRDT的生物学功能

此外,团队还对RNA测序数据和用免疫组化法93例患者进行分析发现,PD-L1阳性表达在TSIM亚型中的发生率最高,MYCMB亚型中最高,DAXXHEA亚型中最高。这表明 PD-L1MYCDAXX可能是分子亚型的标志。

最后,该团队构建模拟三种分子亚型的临床前模型,以研究潜在的靶向治疗方案。TSIM模型中,NK-92细胞与外周血单个核细胞共培养,用PD-1 抗体pembrolizumab处理,TP53突变细胞诱导CD3+/CD8+ T细胞中Ki-67表达的显著增加,但NK-92细胞增长下降(图5C)。MB模型中,转染MGA shRNA的SNK-6和NK-92细胞对MYC抑制剂高三尖杉酯碱(HHT)的敏感性增强,斑马鱼体内模型也得到相同结果(图5D)HEA模型中,SNK-6和NK-92细胞表达的EP300对组蛋白去乙酰化酶抑制剂奇酰胺更敏感,斑马鱼体内模型也得到相同结果(图5E)。


小结

本文阐述了NKTCL的三种亚型,揭示了三种亚型主要参与的致癌机制的分子网络。根据这三种亚型的特征,寻找出可能的靶向治疗方案。这些发现对于NKTCL的临床治疗提供非常重要参考价值。


抗体推荐

本文中用到3中来自我们Affinity的抗体,感谢团队对我们的信任。下面我们将来自Affinity的抗体标,推荐给各位,希望可以给大家的科研工作带来帮助!

Antibody

Source

Identifier

Rabbit polyclonal Anti-gamma H2A.X (phospho S139) antibody

Abcam

ab2893

 

Rabbit polyclonal Anti-53BP1 antibody

Abcam

ab36823

Rabbit polyclonal E-cadherin Antibody   ★

Affinity

AF0131

Rabbit polyclonal Fibronectin 1 Antibody ★

Affinity

AF5335

Rabbit polyclonal Vimentin Antibody    ★

Affinity

AF7013

Rabbit monoclonal c-myc antibody (EP121)

ZSGB-BIO

za-0555

Rabbit monoclonal Anti-Daxx antibody (E94)

Abcam

ab32140

Monoclonal Mouse Anti-Human PD-L1, Clone 22C3

Dako

M3653

 

文献链接:

Xiong J et al. Genomic and Transcriptomic Characterization of Natural Killer T Cell Lymphoma. Cancer Cell 2020 Mar 16;37(3):403-419(PubMed: 32183952) [IF=26.602]  

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