全外显子组测序探寻早发及家族性结直肠癌候选易感基因及突变研究

【摘要】研究背景及研究目的结直肠癌是一种遗传倾向比较突出的恶性肿瘤，大约30%的结直肠癌有遗传背景，其中符合孟德尔遗传规律的结直肠癌易感综合征约占全部结直肠癌的5%-10%，包括HNPCC、FAP、MAP、JPS等，其发病与致病基因种系突变有关，对结直肠癌家系进行基因检测可筛选出携带已知致病基因突变的家系，但至今仍有部分结直肠癌家系的遗传学机制尚不明确，在这部分家系中可能存在新的结直肠癌易感基因。发病年龄较早或有相关结直肠癌家族史的结直肠癌特别提示遗传性肿瘤易感的可能，对此类患者进行遗传相关研究有助于寻找并鉴定新的结直肠癌易感基因及突变。因此，为了探寻与结直肠癌发病相关的候选易感基因及突变，我们以一组中国汉族早发及家族性结直肠癌患者作为研究对象进行全外显子组测序研究。研究方法1.选取来自于21个家系的23个患者，这些患者的首次发病年龄低于40岁，或者确诊年龄低于55岁，但至少有一名一级亲属也患有结直肠癌。提取患者样本的基因组DNA，使用人全外显子组序列捕获试剂盒SureSelectHumanAllExonKitversion2，基因组DNA被随机片段化并与探针杂交捕获、富集，然后采用IlluminaHiSeq2000高通量测序平台进行测序。2.在分析处理全外显子组测序信息的过程中，通过DiBayes算法识别单核苷酸变异，小片段插入/缺失应用BWA软件识别。对所有变异进行注释，将dbSNPv138、ESP等数据库中已报道的变异剔除，筛选出可导致蛋白截短的变异、剪接区突变以及高度保守序列区域内的错义突变。然后应用Alamut2.0软件分析变异，并联合应用GVDV、SIFT和Polyphen-2三种软件进行变异预测，对于剪接区域的变异，应用NNSplice和ESEfinder软件进行预测，对于基因编码区的变异，应用projectHOPE分析基因变异可能对蛋白结构产生的影响。3.按照优选策略及流程筛选结直肠癌已知致病基因的突变，以及与结直肠癌发病相关的候选易感基因及突变，采用Sanger测序法验证，并对相关基因突变进行正常对照筛检及共分离分析。研究结果在这21个家系中，共检测到6个家系分别存在MLH1、MSH2、MSH6、MUTYH四个基因的8种突变，其中5种突变为已报道的致病性突变，另外3种错配修复基因突变为未报道的新突变。另外筛检出存在于19个候选基因上的24种少见突变，包括7种截短突变、16种位于高度保守序列区域的非同义错义突变和一种框架内插入。19个候选易感基因分别属于已知的癌基因、DNA修复基因、WNT通路相关基因、PI3K/AKT通路相关基因、体细胞突变基因、“SleepingBeauty”转座子研究以及GWAS研究鉴定的结直肠癌相关基因等。其中，四个基因BUB1、LRP5、RPS6KB2和RYR2均在两个或三个样本中检出多种潜在有害变异。此外，我们还发现一个EIF2AK4基因的插入突变，在本组结直肠癌患者中的检出率明显高于100名结肠镜检查正常的对照组，该突变也是首次报道的新突变，进一步的研究工作还需在更大样本量的早发结直肠癌患者及正常对照人群中进行验证。研究结论全外显子组测序是一种极具潜力的基因诊断和筛查工具，本研究对严格筛选的早发及家族性结直肠癌患者进行全外显子组测序，筛选结直肠癌已知致病基因的突变以及可能与结直肠癌相关的候选易感基因及变异，共筛选出19个基因作为继续深入研究的候选基因，并检测出多种未报道过的少见变异，拓展了结直肠癌致病基因突变谱，为研究结直肠癌的发病机制提供更多有价值的遗传学信息。
【作者】付蕾；
【导师】盛剑秋；
【作者基本信息】第三军医大学，内科学，2014，博士
【关键词】全外显子组测序；结直肠癌；易感基因；基因突变；

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