肝未分化胚胎肉瘤检出TP53和CHEK2双重杂合胚系致病变异,相互作用导致肿瘤进展
创始人
2024-12-26 19:28:17
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肝未分化胚胎肉瘤是一种罕见的间叶性恶性肿瘤,主要发生在儿童中。这种实体肿瘤与胚系致病变异(PV)之间的关系仍不明确。本文介绍了一名被诊断为肝未分化胚胎肉瘤的男性病例。使用下一代测序(NGS)在肿瘤组织中,检出TP53(NM_000546.5):c.532del p.(His178Thrfs*69)和CHEK2(NM_007194.4):c.85C>T p.(Gln29*)致病变异,并确认两者都是胚系来源。拷贝数分析表明肿瘤中野生型TP53等位基因缺失,与“二次打击”一致;肿瘤中CHEK2等位基因缺失。本文数据表明,TP53胚系PV是报告病例中肿瘤发生的驱动因素,并支持胚系TP53和CHEK2 PV之间存在复杂的相互作用。该病例凸显了遗传变异在肿瘤发生中的动态相互作用,并强调需要继续研究TP53和CHEK2 PV之间的复杂相互作用以及肝未分化胚胎肉瘤与李法美尼综合征(LFS)之间的关联。

背 景

人们逐渐认识到儿童和青少年癌症患者的遗传易感性。为了识别出罹患潜在癌症易感综合征(CPS)概率较高的患者,人们开发了各种问卷和移动应用程序。这些工具整合了临床特征、治疗毒性、癌症亚型、体细胞突变频谱和家族(癌症)史的数据。肉瘤可能在CPS环境中发生。据报道,7-33% 患有各种类型软组织肉瘤的儿童、青少年和成人存在癌症易感基因(CPG)的致病变异(PV)。肉瘤患者中最常见的突变基因是细胞周期/细胞死亡调节剂肿瘤抑制因子TP53,其次是Ras/MAPK通路抑制剂神经纤维蛋白1(NF1),以及DNA修复调节剂BRCA1和BRCA2。TP53胚系变异与李法美尼综合征(LFS)有关,该综合征的特点是罹患癌症风险高和易罹患早发性癌症。其涵盖的肿瘤类型广泛,包括软组织肉瘤和骨肿瘤、脑肿瘤、血液系统恶性肿瘤、乳腺癌和肾上腺皮质癌等。

BRCA1/2的PV与成人癌症有关,最显著的是遗传性乳腺癌-卵巢癌综合征(HBOC)。BRCA1和BRCA2是同源重组修复(HRR)通路的重要调节因子,它们的失活会导致DNA双链断裂修复受损和HRR缺陷(HRD)。参与HRR通路的其他基因,例如ATM、ATR、CHEK1和CHEK2、BRCA2负载因子PALB2、重组酶RAD51和FANC蛋白家族的DNA链间交联修复调节因子也参与了HRR通路。最近,在被诊断患有癌症的儿童和青少年中反复发现HRR基因胚系PV,这些PV在儿童癌症背景下的临床意义开始显现。

此类儿童癌症的一个显著例子是肝未分化胚胎肉瘤,这是一种罕见的间叶来源的肝肿瘤,主要发生在儿童中。该肿瘤的治疗方式包括多种策略,包括化疗、手术、放疗和肝移植(视情况而定)。然而,关于该肿瘤与CPS之间潜在关联的数据有限。本病例报告以未分化胚胎肉瘤为例,阐述了李法美尼综合征背景下不同基因PV的复杂功能相互作用。本文同时旨在提高人们对全面基因检测必要性的认识,并全面了解儿童癌症的基因频谱。

病 例

患者男,18 岁,患有复发性肝脏未分化胚胎肉瘤。患者最初在 9.1 岁时出现左上腹部肿胀、呕吐和复发性腹痛。诊断后(图1),患者根据软组织肉瘤协作委员会(CWS)指导进行治疗。经过 3 个疗程的新辅助化疗(I2VA:异环磷酰胺 3000 mg/m2,每个疗程第 1、2 天;长春新碱 1.5 mg/m2,第 1、2 个疗程的第 1、8 和 15 天,其它疗程在第 1 天给药;放线菌素D 1.5 mg/m2,所有疗程第 1 天均给药,除第 7 和第 8 疗程外)后,进行了左半肝切除术(包括完全肿瘤切除),随后进行了 6 个疗程的辅助化疗。对肿瘤床进行的放疗剂量高达 41.4 Gy。

▲图1 HE染色和病理结果

作为随访护理的一部分,以及病史监测,超声和MRI扫描均作为预防性检查进行。自发病以来,患者共接受了 41 次超声扫描,所有扫描均覆盖腹部。每年至少进行两次超声扫描,通常每两到三个月进行一次。在 15 岁之前,大约每 6 个月进行共 11 次MRI扫描。在进一步随访中,每年进行全身MRI检查。患者 11 岁时,在常规超声检查中发现肝脏5/6段有可疑病变。随后进行了超声下肝活检和部分非典型肝切除术。组织病理学评估显示存在再生结节。患者 13 岁时,在一次常规超声检查中发现肝脏第7段又出现了一个新病变。由于病变增大,随后通过部分肝切除术切除了病变。组织病理学评估具有挑战性,鉴别诊断包括间叶性错构瘤、已知肉瘤的窦内播散和其它类型的肉瘤。最终,经过全面审查,三位病理学家达成共识,将病变诊断为间叶性错构瘤,伴有轻微多形性。患者 15 岁时,常规超声检查中发现6/7节段有病变。活检显示黏液样病变,增殖率为 5-15%,与之前诊断的未分化胚胎肉瘤的窦内扩散相符(图2)。免疫组化显示CD56阳性,但不表达hepar1和glypican,证实病变很可能不是原发性肝肿瘤。系统治疗按CWS指导的VACA-2方案开始,包括长春新碱 1.5 mg/m2 d1每疗程,放线菌素D(未给药),环磷酰胺 1200 mg/m2 d1每疗程,多柔比星 20 mg/m2 第1、2疗程第 1-3 天。经过 2 个疗程的系统化疗后,在诊断复发后 4 个月进行原位肝移植。此后患者一直使用环孢素和依维莫司进行免疫抑制治疗。

▲图2 15岁时肝脏复发未分化胚胎肉瘤的HE染色

三年后,在 18 岁时,常规全身磁共振成像(MRI)显示多个椎骨中有多处不明确的骨病变。三个月后的随访MRI显示病情进展,怀疑未分化胚胎肉瘤存在远端转移(图3)。为了进一步确定这些病变的特征,进行了FDG PET/CT,显示病变中度摄取。随后的CT引导下活检证实了二次(转移性)复发,显示与预先诊断的未分化肉瘤相符的未分类肿瘤的小局部突出梭形细胞浸润。在免疫组织化学中,肿瘤组织显示p53完全缺失并保留Rb1表达。此外,该肿瘤大多数免疫组织化学标志物(CKAE1/AE3、p63、CD23、CD21、MUC4、NUT、CDK4、Pan-TRK、STAT6、SS18、MDM2、Desmin、S100、ERG、TLE1、Fli)呈阴性,仅显示CD99、CD56和CD34的弱表达,并且很可能是非特异性的。图4展示了患者的临床病程。

▲图3 患者18岁时颈椎/胸椎(a)和腰椎/骶骨(b - d)的MRI扫描

▲图4 患者临床病程

为了确定治疗靶点,对首次复发的肿瘤组织进行了全面的基因检测。DNA甲基化分析表明,与肉瘤分类器中已建立的甲基化类别不一致,其中最高分数对应于“高/去分化脂肪肉瘤”。在拷贝数变异分析中观察到大量染色体的增加和缺失。p-Akt和p-S6的免疫组织化学分析表明mTOR信号通路被激活(H score ≥100),构成潜在的治疗药物靶点。在肿瘤组织中发现了TP53和CHEK2中的PV,胚系来源。

为了进一步了解病变的遗传频谱,对第一次复发的肿瘤组织进行了额外的下一代测序检测(NGS)。使用TSO 500 HRD检测的NGS证实了先前基因分析中确定的TP53和CHEK2的PV 。具体而言,在肿瘤组织中,TP53 PV(NM_000546.5):c.532del p.(His178Thrfs*69)(11 个外显子中的 5 号外显子)的变异丰度(VAF)为 78%,CHEK2 PV ( NM_007194.4 ):c.85C>T p.(Gln29*)(15 个外显子中的 2 号外显子)的VAF为 25%。针对肿瘤细胞含量进行调整的拷贝数分析表明,肿瘤样本中TP53和CHEK2基因的绝对拷贝数均为 3 ,此外还有进一步的拷贝数变异。未检测到归类为致癌或可能致癌的其它驱动突变。肿瘤突变负荷低(TMB,8.8 muts/Mb),微卫星状态稳定(0.96%)。基因组不稳定性评分(GIS)为 36,似乎偏高;然而,目前尚无针对这一特定实体瘤的既定截断值。

使用患者外周血进行的胚系基因检测证实了李法美尼综合征和HBOC的诊断,两种变异[TP53 (NM_000546.5):c.532del p.(His178Thrfs*69),杂合子,以及CHEK2 (NM_007194.4):c.85C>T p.(Gln29*),杂合子]均为胚系来源。此后,根据LFS监测建议对患者进行随访。三代以来,父母双方均无可疑家族史。到目前为止,父母双方均拒绝接受基因检测。

讨 论

本报告介绍了一个特殊病例,一名儿童患有一种非常罕见的肝癌,携带TP53和CHEK2基因双重杂合胚系PV。此前已有记录显示,CHEK2胚系PV与其它主要高外显率的CPG同时存在。在HBOC患者中,双重或(更普遍的)多重杂合通常涉及BRCA1或BRCA2的PV,较少涉及ATM、CHEK2和其它中等风险CPG中的PV。相比之下,TP53携带者中的双重杂合变异极为罕见,并涉及PALB2和ATM等基因致病变异。据研究人员所知,这是第一份关于儿童癌症患者中TP53和CHEK2同时发生PV的报告。两个基因的双杂合PV在成人中极为罕见,但之前曾有报道,例如在乳腺癌患者中。

TP53基因编码p53,它通过调节DNA修复、细胞凋亡和生长停滞,在调节细胞对DNA损伤的反应中起着关键作用。基因组受损后,p53通过翻译后修饰被激活,包括被DNA损伤活化蛋白激酶(包括ATM、ATR、CHEK1和CHEK2)在特定位点磷酸化。DNA损伤后,CHEK2对第 20 位丝氨酸进行磷酸化,通过抑制负调节因子MDM2的失活来稳定p53。虽然一些实验研究表明CHEK2在激活p53对基因毒性应激的凋亡反应中起着关键作用,但其它研究表明,CHEK2可能对与细胞凋亡和生长停滞有关的p53激活并非必不可少。由于p53还可以通过调节DNA修复来抑制致癌作用,这可能为CHEK2介导的对p53的影响提供额外的解释。

TP53和CHEK2均被归类为肿瘤抑制基因。鉴于该患者的TP53 PV是移码变异,因此预计它不会表现出显性负效应。根据Knudson提出的二次打击假说,肿瘤发生需要肿瘤抑制基因的两个等位基因均失活。由一个等位基因缺失引起的杂合性缺失(LOH)代表了这种二次打击的一种成熟机制。LOH事件之后可能会发生保留等位基因的重复,从而导致拷贝中性丢失LOH或者在过度补偿时导致拷贝获得性LOH。本文报道的患者肿瘤分析支持拷贝获得性LOH机制,提示肿瘤细胞可能含有三个突变的TP53等位基因,而突变的CHEK2等位基因缺失(图5)。因此,功能性TP53等位基因的缺失和由此导致的TP53功能缺失被认为是该患者癌症发展的重要驱动因素。

▲图5 肿瘤组织中的拷贝数变异和合成致死相互作用:儿童未分化胚胎肉瘤中变异CHEK2等位基因的丢失和突变TP53等位基因的获得

尽管存在胚系PV,但CHEK2等位基因缺失令人震惊。这一观察结果与一个模型相符,该模型表明CHEK2功能缺失和TP53功能缺失同时发生可能建立合成致死相互作用。合成致死是指一种基因相互作用概念,其中两个基因同时丧失功能会导致细胞死亡,而单独缺失任一基因则可使细胞存活。合成致死的结果是,只能观察到缺失TP53或CHEK2(或保留两个基因功能活性)的细胞。在此框架内,有人提出CHEK2突变与TP53突变结合表现出合成致死。

本文所述患者体内TP53和CHEK2之间的相互作用强调了对儿童癌症遗传频谱进行细致了解的必要性。多种遗传变异的存在可导致复杂的相互作用,从而显著影响肿瘤行为。因此,进一步研究这些PV的功能后果及其相互作用对于阐明它们在肿瘤发展和进展中的作用至关重要。该病例不仅将肝未分化胚胎肉瘤与李佛美尼综合征联系起来,还强调了包括肿瘤和胚系检测在内的全面遗传检测对于有效了解儿童癌症的重要性。

总之,本病例报告介绍了一名患有肝未分化胚胎肉瘤的儿童患者中检出TP53和CHEK2双重杂合致病变异。本文研究结果强调了TP53作为肿瘤发生的关键驱动因素的潜在作用,而CHEK2共缺失可能通过合成致死机制促进肿瘤发展。该病例为儿童肝肉瘤中遗传因素的复杂相互作用提供了宝贵的见解,提倡进一步研究TP53和CHEK2突变之间的相互作用。它强调了对儿童癌症患者进行全面基因筛查的必要性,这可以改善风险分层、个性化监测和有针对性的治疗策略。

参考文献:

Kuhlen M, Schaller T, Dintner S, Stadler N, Hofmann TG, Schmutz M, Claus R, Frühwald MC, Golas MM. Double Heterozygous Pathogenic Variants in TP53 and CHEK2 in Boy with Undifferentiated Embryonal Sarcoma of the Liver. Int J Mol Sci. 2024 Oct 25;25(21):11489. doi: 10.3390/ijms252111489. PMID: 39519042; PMCID: PMC11545958.

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