背景
CRC 是全球第三大常见癌症。之前的 CRC 测序工作范围有限，仅关注几百例病例，主要使用全外显子组或基因组测序，因此基因组变异的全部范围和临床关联尚不明确。需要进一步研究以探索新发现的驱动突变的功能意义，并针对不同的 CRC 亚组开发靶向疗法。
关于研究
本研究的样本采集遵循了详细的方案，首先要获得英格兰东部健康研究管理局 (HRA) 委员会 - 剑桥南部研究伦理委员会的伦理批准。100,000 基因组计划 (100kGP) 癌症项目是一项针对国家医疗服务 (NHS) 癌症患者的高通量肿瘤测序计划，它促进了 NHS 和 100kGP 建立的 13 个基因组医学中心 (GMC) 的样本采集。
专科护士和其他工作人员确定了计划进行 CRC 切除术的患者，所有参与者均提供了书面知情同意书。采集血液样本，并在组织病理学切片中评估肿瘤样本，并从健康记录中检索相关临床病理学数据。
冷冻肿瘤子样本经过纯度和其他组织学特征评估，之后通过质量控制的血液和肿瘤样本被送往地区遗传学实验室进行脱氧核糖核酸(DNA) 提取。提取的 DNA 被转移到 100kGP 中央国家生物库，Illumina 在那里对成对的肿瘤组成 DNA 进行全基因组测序 (WGS)。
处理后的二进制比对/图谱 (BAM) 文件随后被传输至 Genomics England 进行质量检查、额外处理和数据存储。所有测序和临床病理数据随后被传输至结直肠癌领域 (GECIP) 进行进一步的质量控制和数据分析，确保本研究中使用的基因组数据的完整性和完整性。
研究结果
CRC 被分为三种已确定的亚型，例如 DNA 聚合酶 ε 校对缺陷型 (POL)、微卫星不稳定性阳性 (MSI)（错配修复缺陷型）和微卫星稳定型 (MSS)。在所分析的 2,023 个样本中，18 个为 POL，364 个为 MSI，1,641 个为 MSS，几乎所有转移样本都属于 MSS 类别。虽然 MSI 和 POL 癌症表现出近二倍体的基因组，但 MSS 癌症表现出高度多变的倍性。
单碱基替换 (SBS)、双碱基替换 (DBS) 和小插入/缺失 (indel) 的突变特征活动与现有研究基本一致，但也出现了一些新模式。值得注意的是，SBS93 是一种与食管癌和胃癌相关的特征，在约 40% 的 MSS 原发性肿瘤中发现，但在 MSI 病例中几乎不存在。
分别对 MSI、MSS 原发性、POL 和 MSS 转移性 CRC 进行了驱动基因鉴定，发现了 193 个推定的 CRC 驱动基因。其中，89 个在 MSS 原发性中鉴定，49 个在 POL 中鉴定，96 个在 MSI 中鉴定，39 个在 MSS 转移性组中鉴定。共发现 57 个驱动基因跨越多个亚型，其余 136 个为亚型特异性。几个新鉴定的候选驱动基因以前未在癌症中报道过，包括参与核糖核酸 (RNA) 调控和转录控制的基因。
该研究还强调了次要大鼠肉瘤 (RAS)（参与在细胞内传递信号的相关蛋白质家族）和丝裂原活化蛋白 (MAP) 激酶通路基因的新作用，它们似乎作为主要 RAS 驱动因素的修饰剂而不是替代品发挥作用。
MSS 肿瘤通常含有 4 种致病驱动突变，而原发性 MSI 肿瘤有 23 种，POL 肿瘤有 30 种。该研究确定了 MSS 和 MSI 癌症之间 30 种共同的驱动基因，强调了共同的通路，如无翅相关整合位点 (WNT)、RAS–快速加速纤维肉瘤 (RAF)（丝氨酸/苏氨酸特异性蛋白激酶家族）–丝裂原活化蛋白激酶 (MEK)–细胞外信号调节激酶 (ERK)、磷酸肌醇 3-激酶 (PI3K) 和转化生长因子 β (TGFβ)–骨形态发生蛋白 (BMP)。然而，MSS 和 MSI 肿瘤之间存在明显的功能差异，特别是在免疫逃逸机制和对驱动通路中多种或非典型变化的耐受性方面。
驱动突变的识别仍是一个挑战，尤其是在高突变癌症和低质量样本中。这项研究仅重复了近 1,000 个之前报告的 CRC 驱动突变中的 7%。还分析了结构变异 (SV) 和拷贝数变异 (CNA)，揭示了整个队列中的九个 SV 特征，包括之前未报告的不平衡倒位和易位。
研究发现 MSS 原发性肿瘤中有 45 个非脆性 SV 热点，MSI 肿瘤中有 3 个非脆性 SV 热点，确定了几个候选驱动变化和复发性 SV 热点。此外，染色体外 DNA (ecDNA) 在 MSS 原发性肿瘤中更为普遍，与其他癌症类型相比，其在致癌基因扩增中的作用较小。
结论
总而言之，本研究对 CRC 的基因组图谱进行了全面分析，确定了许多新的驱动突变、SV 和 CNA，并强调了 MSI、MSS 和 POL 亚型的独特分子特征。这些发现为 CRC 的复杂生物学和靶向治疗的潜在途径提供了宝贵的见解。
