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异质性批量肿瘤样本中的克隆和单倍型特异性拷贝数变异推断

首页 » 产业 » 快讯 2023-05-05 NanoporeTechnologies 赞(2)

导读	通过全基因组纳米孔测序，表征异质性肿瘤中的单倍型特异性大规模拷贝数变异(CNV)和新型低/高甲基化。

通过全基因组纳米孔测序，表征异质性肿瘤中的单倍型特异性大规模拷贝数变异(CNV)和新型低/高甲基化。

癌症进程中基因组变异的累积

图1 癌细胞克隆进展和体细胞突变累积的图示

癌症疾病很复杂，可视为一种体细胞进化过程，伴随克隆细胞增殖和克隆清除（驱动因素是有益于生存/逃逸的基因组突变发生累积），同时选择性压力不断变化（图1a）。在癌症进程中，大量体细胞基因组CNV会沿着体细胞系统树的分支累积。所得肿瘤由具有不同CNV谱的克隆组成（图1b）。CNV可扩增或删除基因组片段、染色体臂甚至整个染色体的一个或两个种系等位基因。通过全基因组测序（图1c）解析和量化肿瘤内异质性，可以为癌症治疗提供有用信息。

从批量肿瘤WGS样本推断CNV谱的工作流程

图2 CNV检测生物信息学工作流程

对bin片段参考基因组进行等位基因特异性CNV检测，其中主要信号为(1)给定 bin处的观察和预期测序深度之间的测序深度比(RDR)，以及(2)给定bin的两个等位基因之一的读长序列占bin比对读长序列总数的B等位基因频率(BAF)（图2a）。对于匹配的正常细胞样本和一份或多份混合肿瘤细胞样本，我们的工作流程预计都可获得>30x的全基因组测序(WGS)读长序列。通过对单倍型标记的肿瘤读长序列计数，可获得肿瘤样本中的RDR和BAF值（在匹配的正常细胞样本中推断和定相HET SNP）。然后将RDR和BAF肿瘤值用作HATCHet方法的输入，得出所需的CNV谱（图2b）。

人体细胞中的异质性和拷贝数变异分析

图3 COLO829细胞系中的CNV区域分析

我们研究了COLO829(BL) 肿瘤（或正常）黑色素瘤细胞系。根据先前文献描述，这种细胞系具有高度非整倍体和细胞系生长异质性。我们研究了两份细胞生长平行样：使用我们的连接测序试剂盒，对从中提取DNA进行文库制备，然后在PromethION^TM平台上测序，达到>100x覆盖度。在两份平行样中，我们均获得一个2克隆描述，所得CNV和克隆分数得到了以下证据的支持：先前发表的COLO829表征结果，以及整个异质性CNV区域 HET SNP和RDR/BAF值的等位基因频率。我们观察到，在较低测序覆盖度水平下，克隆和单倍型特异性CNV推断结果具有稳定性，降至30x 肿瘤覆盖度时，CNV仍保持一致性（图3）。

肿瘤样本中的单倍型特异性甲基化变化

图4 在 COLO829中观察到单倍型特异性甲基化

肿瘤抑制基因启动子内的（高）甲基化导致其沉默，基因本身内的甲基化可诱导突变事件。此处我们展示了纳米孔测序如何对肿瘤样本中的单倍型特异性CNV进行联合观察，包括杂合性缺失(LOH)，同时识别单倍型解析差异甲基化区域。我们展示了受新型单倍型特异性（图4a）和二倍体（图4b）高甲基化影响的COLO829中的癌症相关基因区域的示例，以及在异常（图4c）和拷贝数中等（图4d）环境中单倍型特异性甲基化损失的示例。CNV和甲基化变化的组合表征有助于解读在癌症中观察到的基因表达改变。