寫在前面

你現(xiàn)在看到的是文獻俱樂部2019年筆記分享第一彈，我將會在春節(jié)7天連續(xù)分享，目錄如下：

• 2019年1月份第1周（總第49周）單細胞轉(zhuǎn)錄組探索CAFs的功能和空間異質(zhì)性

• 2019年1月份第2周（總第50周）異常CRC病人的突變時空異質(zhì)性與免疫

• 2019年1月份第3周（總第51周）探索PDAC癌前病變

• 2019年1月份第4周（總第52周）TCGA計劃的ATAC-seq數(shù)據(jù)發(fā)布

• 2019年2月份第1周（總第53周）胃癌類器官

• 2019年2月份第2周（總第54周）測173個成年人的大腦的102個基因

• 2019年2月份第3周（總第55周）2.5萬漢族人的GWAS乳腺癌風險基因

因為學業(yè)需要，我閱讀的大量文獻都是NGS組學相關(guān)，所以會涉及到很多數(shù)據(jù)處理，而這些文獻基于的生物信息學數(shù)據(jù)處理技巧，我都在過去的5年里以各種形式分享講解過，也有系列視頻，希望你可以在方便的時候再次學習一遍，查漏補缺。也歡迎推薦給有需要的朋友

如果，你不僅僅是對NGS組學應用文獻感興趣，也歡迎加入我們文獻閱讀小組分享自己的主頁領域文獻。

逆向收費讀文獻社群（第二年通知）

今天是大年初三，給大家?guī)淼氖?strong>探索PDAC癌前病變，希望你能學到知識。

文獻概要

本研究測序量不大，但是發(fā)表在nature雜志， Published: 03 September 2018 ，題目是；Precancerous neoplastic cells can move through the pancreatic ductal system 應該是因為研究者試圖解決的生物學問題很精彩，同樣的摸索，有一個單細胞轉(zhuǎn)錄組研究也做過，發(fā)在CCR上面，跟這個差的有點遠。

背景知識

胰腺癌，胰腺導管內(nèi)腺癌pancreatic ductal adenocarcinoma (PDAC)

上皮內(nèi)瘤變是一個用于描述“細胞或結(jié)構(gòu)發(fā)生改變的一系列疾病”的術(shù)語，它被認為反映了潛在的分子生物學異常，此種分子生物學的異常可導致上皮內(nèi)瘤變進展為浸潤癌。

關(guān)于胰腺上皮內(nèi)瘤變 pancreatic intraepithelial neoplasia (PanIN) 分類：

• low-grade PanINs (LG-PanIN, PanIN-1 and PanIN-2)

• higher-grade PanINs (HG-PanIN, PanIN-3)

通常PanIN都是有KRAS突變，而高級別的HG-PanIN是有TP53, CDKN2A, and SMAD4這些重要基因的突變，而且PanINs and neighbouring PDACs非常類似，所以主流認為PDACs arises from adjacent PanINs

疾病發(fā)展的3個假設

同一患者胰腺的PanIN和PDAC之間存在3種可能的發(fā)生發(fā)展關(guān)系:

• 假設1：PanIN和PDAC不存在共同的體細胞基因突變，正常胰腺細胞在不同的驅(qū)動基因突變D1和D2作用下分別發(fā)展為PanIN和PDAC。

• 假設2：正常胰腺細胞經(jīng)歷了一組共同的突變（包括驅(qū)動基因突變和乘客基因突變，即D1）形成MRCA，在此基礎上MRCA發(fā)生基因突變D2發(fā)展為PDAC，而未發(fā)生基因突變D2的演變?yōu)镻anIN。

• 假設3：PanIN和PDAC共同經(jīng)歷了成為惡性腫瘤所需的所有的基因突變，包括所有的驅(qū)動基因突變和一些乘客基因突變（即D1、D2），卻分別發(fā)展為PanIN和PDAC。

如下圖：

藍色細胞代表種系細胞（Germline），即正常胰腺細胞，橙色細胞代表PanIN和PDAC最近的共同祖細胞（most recent common ancestor, MRCA）。

實驗設計

篩選出100多個切除的胰腺，確定其中至少有一個LG-PanIN（低度PanIN，低到中度細胞異形，PanIN-2級別）或HG-PanIN（高度PanIN，嚴重細胞異形，PanIN-3級別）的樣本在解剖學上與PDAC不同且遠離PDAC的區(qū)域。

排除有PDAC個人或家族史的患者。最終確定了8名患者，使用LCM鐳射激光顯微切割取樣做WES研究，平均測序深度高達250X，12個PanINs和8個PDAC被用于當前研究。（這個LCM技術(shù)值得重點強調(diào)，其實它主要是應用于多位點取樣，這里之所以使用LCM，是因為胰腺癌的特殊性）

測序數(shù)據(jù)上傳到了EBI， EGAS00001002778， 需要申請才能下載。

對來自每個患者的病變和正常組織進行測序，通過比較病變和其匹配的正常DNA，鑒定出2886個體細胞SNV和INDEL，還從外顯子測序數(shù)據(jù)中分析了體細胞CNA。

PanIN 和PDAC進展模式結(jié)果

通過全外顯子測序獲得PanIN和PDAC體細胞的基因突變，如KRAS,CDKN2A, TP53, SMAD4, U2AF1，KMT2D，再通過Treeomics系統(tǒng)發(fā)育分析方法根據(jù)單核苷酸變異（single nucleotide variation，SNV）及插入和缺失（insertion or deletion，INDEL）推斷同一個體不同位置的PanIN和PDAC之間的發(fā)展關(guān)系，8名患者胰腺癌系統(tǒng)發(fā)育結(jié)果如圖2所示。

其中：

• 2名患者（PIN102和PIN105）結(jié)果支持假設1

• 4名患者（PIN101、PIN103、PIN104和PIN108）結(jié)果支持假設2

• 2名患者（PIN106和PIN107）結(jié)果支持假設3

具體如下：

從假設2的結(jié)果可以推測，解剖上不同區(qū)域的PanIN和PDAC各自的基因突變集存在交集，即存在共同的基因突變，這可能的解釋是正常胰腺細胞經(jīng)歷了一個共同突變克隆，并沿著胰腺導管系統(tǒng)擴散產(chǎn)生了共同的腫瘤病變，此共同的腫瘤病變再經(jīng)歷不同的基因突變發(fā)展成PanIN和PDAC，而不是既往研究所認為的由PanIN發(fā)展為PDAC。

拷貝數(shù)變異結(jié)果如下：

胰腺癌進展的時間模型

使用 treeomics 建立模型，推測疾病發(fā)生發(fā)展所需要時間。（這個部分其實是重點，但是算法上面很難理解）

研究亮點

關(guān)于惡性腫瘤進展模式，對比既往的研究結(jié)果，該研究指出，惡性腫瘤并不一定是由癌前病變發(fā)展而來，在胰腺癌的發(fā)展過程中，PanIN和PDAC不能認為是局部的病變，它們可以通過胰腺導管系統(tǒng)進行擴散和發(fā)展，這一結(jié)論更好地解釋了臨床上高級別PanIN或PDAC術(shù)后復發(fā)高風險的原因。

此外，該文章根據(jù)胰腺癌進展過程中發(fā)生的乘客基因突變，建立了一個胰腺癌進展的時間模型，通過該模型可以推斷出PanIN和PDAC的進展時間，這為研究胰腺癌進展提供了一個新的思路。

后記

如果你完全沒有看懂文章說了些什么，卻仍然堅持到了最后，說明你有可能對生物信息學感興趣，你缺乏的是一個入門的契機！

也歡迎推薦你身邊的朋友參與我們的線下培訓，如果有緣的話