中国西南地区肺癌患者基因突变特点及其与临床特征的相关性分析

Characteristics of Gene Mutations in Lung Cancer Patients in Southwest China and Analysis of Their Correlation with Clinical Features

摘要: 目的：探究中国西南地区肺癌患者肿瘤易感基因胚系突变与体细胞突变特点及其临床病理特征。方法：回顾性分析重庆医科大学附属第一医院2019年1月至2022年12月收治的1198例肺癌患者的胚系基因测序数据，根据美国医学遗传学与基因组学学会遗传突变分类标准指南、Clinvar数据库和Intervar数据库评估突变的致病性。比较携带基因致病性或可能致病性胚系突变(pathogenic/likely pathogenic, P/LP)患者与未携带基因致病性或可能致病性胚系突变患者的临床病理特征及体细胞突变特点。结果：1198例肺癌患者中，108例(9.02%)患者纳入P/LP+组，其中BRCA2基因突变10例，ATM基因突变8例，NOTCH3基因突变6例，FANCM基因突变5例，有56例患者伴发有EGFR体细胞突变，5例患者伴发有ALK体细胞突变；1090例(90.98%)患者纳入P/LP−组。与P/LP−组比较，P/LP+组患者临床分期多处于晚期(P < 0.05)，而在年龄、性别、吸烟史、饮酒史、既往肿瘤史、多原发肿瘤史、家族肿瘤史方面未发现明显的差异(均 P > 0.05)。P/LP+组与P/LP−组在体细胞突变上差异无统计学意义(P > 0.05)。结论：中国西南地区肺癌患者中致病性或可能致病性胚系突变发生率约为9%，携带有P/LP胚系突变的患者临床分期多为晚期，肺癌中P/LP胚系突变与驱动基因突变间未发现相关性。

Abstract: Objective: To examine the characteristics of germline and somatic mutations in tumor susceptibility genes among lung cancer patients in Southwest China, and to analyze their associations with clinicopathological features. Methods: This retrospective study analyzed germline gene sequencing data from 1198 lung cancer patients treated at The First Affiliated Hospital of Chongqing Medical University between January 2019 and December 2022. The pathogenicity of mutations was assessed according to the guidelines of the American College of Medical Genetics and Genomics (ACMG), as well as data from the Clinvar and Intervar databases. Clinicopathological characteristics and somatic mutation profiles were compared between patients with pathogenic or likely pathogenic germline mutations (P/LP group) and those without such mutations (non-P/LP group). Results: Of the 1198 lung cancer patients, 108 (9.02%) were classified into the P/LP+ group, with mutations identified in BRCA2 (10 cases), ATM (8 cases), NOTCH3 (6 cases), and FANCM (5 cases). Additionally, 56 patients in the P/LP+ group harbored concurrent EGFR somatic mutations, and 5 had concurrent ALK somatic mutations. The remaining 1090 patients (90.98%) were categorized into the non-P/LP− group. Compared with the non-P/LP− group, patients in the P/LP+ group were more likely to be diagnosed at an advanced clinical stage (P < 0.05). However, no significant differences were observed between the two groups regarding age, sex, smoking history, alcohol consumption, prior cancer history, multiple primary tumor history, or family history of cancer (all P > 0.05). Somatic mutation profiles did not differ significantly between the P/LP+ and non-P/LP− groups (P > 0.05). Conclusion: The prevalence of pathogenic or likely pathogenic germline mutations in lung cancer patients in Southwest China is approximately 9%. Patients with P/LP germline mutations are more likely to present at advanced stages. No significant correlation was observed between P/LP germline mutations and driver gene mutations in lung cancer.

1. 引言

胚系基因突变，也称为种系基因突变，是指发生在生物体的生殖细胞(卵子或精子)中的基因突变，具有遗传性，可能会导致各种疾病的发生，例如肿瘤。目前已发现100多个基因与遗传性肿瘤的发生密切相关，其中大部分基因为肿瘤抑制基因[1]。例如BRCA1和BRCA2基因的胚系突变会显著增加乳腺癌/卵巢癌的发病风险，是目前发现的最重要的乳腺癌易感基因[2]。此外，这些发生胚系突变的患者可能具有不同的生物学和临床特征，治疗方法也不同。例如奥拉帕利(Olaparib)药物对发生了BRCA1和BRCA2基因胚系突变的乳腺癌患者的疗效显著提升[3]。然而，目前临床上的研究主要集中在遗传性肿瘤中，如乳腺癌、卵巢癌、结肠癌等[4]，还有很大部分肿瘤易感基因突变是未知的。

肺癌是我国发病率和死亡率最高的恶性肿瘤，在世界范围内发病率都非常高，全世界每年因肺癌死亡人数约160万人[5] [6]。尽管吸烟与环境污染是肺癌发生发展的主要因素，但多种遗传因素在肺癌变中都起了重要作用[7]。有研究表明，肺癌具有家族遗传倾向，肺癌患者的亲属更易患肺癌，这表明肺癌的发展有潜在的遗传易感性[8]。最近有泛癌症研究表明，3.5%~8.5%的肺癌可能存在致病性种系突变，其中有几个常见的易感基因变异包括BRCA2和CHEK2已被证实会显著增加肺癌患病风险[9]-[13]。然而，这些先驱性研究的样本几乎完全来自西方人群，亚洲肺癌患者的胚系突变情况仍留有大部分空白，其中开展的一些研究也都是集中在特定的基因或途径上[14]-[18]。

本研究回顾性分析了重庆医科大学附属第一医院1198例肺癌患者胚系突变数据，以期了解中国西南地区肺癌患者胚系突变特点及其临床特征，为中国肺癌患者的分子检测与临床管理提供数据支持与理论帮助。

2. 对象与方法

2.1. 对象来源

回顾性分析1198例2019至2022年在重庆医科大学附属第一医院确诊为原发性肺癌的患者的胚系测序数据。1198例患者中，携带有致病性或可能致病性基因突变者纳入P/LP+组，未携带致病性或可能致病性胚系突变者纳入P/LP−组。临床资料来自随访以及医院电子病历记录系统。通过电子病历系统查阅临床病历和病理报告获得肺癌患者的临床病理参数，包括发病年龄、性别、饮酒史、吸烟史、多原发史、个人其他肿瘤史、家族肿瘤史、病理诊断、TNM分期。本研究方案通过重庆医科大学附属第一医院伦理道德委员会审查(050432-4-1911D)。

2.2. 高通量测序检测基因突变

通过基于目标基因区域捕获方法的二代测序技术平台Illumina Novaseq 5000检测患者基因突变情况。提取患者外周血中的白细胞DNA后进行基因测序，检测520个与癌症机理及靶向治疗密切相关的基因，利用探针杂交捕获检测310个基因的全外显子区，210个基因的热点突变区域(外显子、内含子或启动子区域)，覆盖目标基因捕获外显子及±20 bp范围内的单核苷酸变异(SNV)、短片段插入或缺失变异(INDEL)、基因拷贝数变异(CNV)以及断点发生在捕获范围内的基因重排(rearrangement/fusion)，并评估微卫星不稳定(MSI)状态及肿瘤突变负荷(TMB)。

2.3. 生物信息学方法分析突变基因的致病性

根据美国医学遗传学与基因组学学会(American College of Medical Genetics and Genomics, ACMG)遗传分类标准判断胚系突变的致病性[19]。该标准将突变分为5类：① 良性(benign, LB)；② 可能良性(likely benign, LB)；③ 意义术明(variant of uneertain significance, VUS)；④ 可能致病性(likely pathogenic, LP)；⑤ 致病性(pathogenic, P)。

2.4. 统计学方法

采用SPSS 25.0软件进行统计分析。对于连续型变量，采用均值 ± 标准差、中位数和数据范围进行描述，应用t检验分析组间差异。对于分类型变量，采用例数和率(%)描述，应用卡方检验或Fisher精确检验分析组间差异。本研究采用双侧检验，检验水准α = 0.05。以P < 0.05为差异具有统计学意义。

3. 结果

3.1. 胚系突变与临床特征间的相关性分析

1198例肺癌患者的人口统计学、临床和病理特征以及胚系突变的患病率如表1所示。与非P/LP胚系突变组比较，具有P/LP胚系突变组患者临床分期多为晚期(III、IV期) (P = 0.032)，而在年龄、性别、饮酒史、吸烟史、病理类型等方面两组差异无统计学意义(均P > 0.05)。此外，我们还分析了P/LP胚系突变对重点肺癌患者(具有既往肿瘤史、多原发史、家族肿瘤史)的影响，结果并未发现差异有统计性意义。上述结果提示P/LP胚系突可能会导致病情进展加快。

Table 1. Comparison of clinical characteristics of lung cancer patients with P/LP+ and P/LP− germ line mutation

表1. P/LP+与P/LP−胚系突变肺癌患者临床特征比较

临床特征	P/LP+		P/LP−		P
	n	%	n	%
总例数	108	9.02	1090	90.98
诊断时年龄(岁)					0.27
均值 ± SD	59.04 ± 11.78		59.59 ± 11.02
中位数(范围)	59 (27~89)		59 (25~84)
性别					0.45
男	58	53.7	538	49.4
女	50	46.3	552	50.6
病理类型					0.49
腺癌	88	81.5	907	83.2
鳞癌	7	6.5	88	8.1
小细胞癌	2	2	11	1
其他	6	5.5	27	2.5
无法分类	5	4.6	57	5.2
分期					0.032
早期(0, I, II)	62	57.4	740	67.9
晚期(III, IV)	46	42.6	350	32.1
吸烟史					0.55
有	44	40.7	407	37.3
无	64	59.3	683	62.7
饮酒史					0.098
有	40	37	315	28.9
无	68	63	775	71.1
其他肿瘤史					0.63
有	17	15.7	148	13.6
无	91	84.3	942	86.4
多原发肿瘤史					0.94
有	11	15.7	119	10.9
无	97	84.3	971	89.1
肿瘤家族史					0.96
有	16	10.2	169	15.5
无	92	89.8	921	84.5

其他病理类型包括：大细胞神经内分泌癌、腺鳞癌、肉瘤样癌、多形性癌、低分化癌、粘液表皮样癌、淋巴上皮样癌等。

3.2. 胚系突变基因检测结果

本研究在108名患者(9.02%)中检出了108个致病/可能致病(P/LP)胚系突变，其中包含53个已知肿瘤易感性基因。队列中最常见的突变是BRCA2，总共有10例。此外，在8名患者中发现了ATM胚系突变(图1)。在13种BRCA1/2突变中有12种已在公共数据库(Clinvar [20]或BRCA Share17)或之前的乳腺癌研究中被报告。一种新的移码突变BRCA2：c.8865_8866delinsCT(p.Ala2955*)被鉴定并定义为基于ACMG指南的P/LP突变。其他常见的突变基因包括6名患者的NOTCH3基因、5名患者的FANCM基因、5名病人的WRN基因等。

(a) 图表示P/LP胚系突变的发生率(深色)。(b) 图中显示了突变基因、患者数量和每个基因的突变频率。只有一例突变的基因(ASXL1, BAP1, BARD1, CBFB, CHEK2, EGFR, ERCC1, ERCC2, ERCC4, ERCC5, FANCC, FANCD2, FANCL, JAK2, KDM5C, LATS1, LRP1B, MAP2K1, MAX, MEN1, MSH2, MUTYH, NTHL1, NTRK1, PIK3R2, PLCG2, PTPRT, RAD51B, SPTA1, TOP2A, XRCC2)被分类为其他组。

Figure 1. Distribution of P/LP germline mutations

图1. P/LP胚系突变的分布

3.3. P/LP+肺癌患者体细胞突变特点

除了胚系突变，体细胞突变也是导致肺癌发生的重要因素之一，例如表皮生长因子受体(EGFR)突变和间变性淋巴瘤激酶(ALK)重排都是经典的肺癌的体细胞致癌改变[21]。108例拥有致病性或可能致病性胚系突变肺癌患者的病理类型、胚系突变基因类型、体细胞EGFR/ALK突变类型如表2所示。在这108例患者当中，有51.85% (n = 56)的患者伴发有体细胞EGFR驱动突变，在88例肺腺癌患者中的比例则为57.95% (n = 51)，这与中国总人口的患病率相当[22]。其中突变类型最多的是L858R突变，有33例。而有4.63% (n = 5)的患者伴发有体细胞ALK驱动突变，其中EML4-ALK突变有4例，LINC01250-ALK突变有1例。

3.4. 体细胞突变与胚系突变的关系

具有P/LP胚系突变的肺癌患者可能会拥有不同的体细胞突变景观。为了验证这一结论，本研究绘制了体细胞突变基因组图谱(见图2(a))，发现具有P/LP胚系突变患者与非胚系突变患者的频繁突变基因和肿瘤突变负荷相似。本研究重点还分析了9种常见突变基因(包括TP53、EGFR、KRAS、MET、ALK、ROS-1、HER2、RET、BRAF)在具有与不具有P/LP胚系突变的患者中体细胞突变的情况(见图2(b))。遗憾的是，本研究并没有发现统计学差异。

(a) P/LP+胚系突变患者体细胞突变的基因组图谱。堆叠图(顶部)显示了每个肿瘤样本中体细胞突变(SNV/indels，CNV和SV)的数量(列)。性别、组织学亚型和临床分期显示在底部。(b) 标准化柱状图显示了9种常见突变基因的频率。开放图表示有致病性胚系变异的患者，条形图表示无致病性胚系变异患者。

Figure 2. Commonly somatic cancer gene mutations in lung cancer patients with and without germline variants

图2. 有或无胚系突变的肺癌患者中常见的体细胞癌基因突变

Table 2. Somatic mutations information for patients carrying P/LP germline mutations

表2. P/LP+患者体细胞突变特点

	n	%
P/LP+患者	108	100
伴有EGFR突变	56	51.85
突变类型
L858R	33	30.56
E746_A750del	12	11.11
G719S	2	1.85
L747_A750del	2	1.85
其他	7	6.48
伴有ALK突变	5	4.63
突变类型
EML4-ALK	4	3.7
LINC01250-ALK	1	0.93

其他突变类型包括：A763_Y764insFQEA、A767_V769dup、D770_N771insGF、E746_T751delinsA、G719A、P772_H773insHNP、S752_I759del。

4. 讨论

肺癌的发生发展是一个非常复杂的过程，不仅受到环境因素的影响，还与多种癌基因及抑癌基因突变密切相关。本研究队列中的1198例肺癌患者有108例患者存在P/LP胚系突变，包括53个肿瘤易感基因，其中数量最多的基因为BRCA2，有10例，这与其他中国肺癌患者胚系突变研究的结果一致[1] [23]。BRCA2基因除了与遗传性乳腺癌和卵巢癌密切相关外，还与许多癌症类型有关，但它与肺癌的相关性仍需要探讨[24]。其余基因中MSH6、PALB2、TP53、ATM、CHEK2都是与遗传性卵巢癌、乳腺癌或胃癌相关的基因[25]。有研究表明TP53胚系突变与一种罕见但高渗透的家族性癌症综合征Li-Fraumeni综合征有关，该综合征可能会提高多种类型癌症的发生率，包括乳腺癌和肺癌[25]。比较P/LP+与P/LP−肺癌患者的临床特征可以发现，P/LP+患者相较于P/LP−患者分期多为晚期(III, IV)，两者间的差异具有统计学意义，可能说明P/LP胚系突变会导致病情快速进展。这一结论在其他类似的研究中并未出现，其意义还需进一步研究。肺癌可以分为非小细胞肺癌(Non-small cell lung cancer, NSCLC)与小细胞肺癌(small cell lung cancer, SCLC)，其中NSCLC占75%~85%，初诊并发现转移的患者5年生存期约为5%，生存率较低[26] [27]。随着基因检测技术及分子病理学的发展，NSCLC驱动基因异常被相继发现，肺癌靶向治疗逐渐成为晚期NSCLC的规范治疗之一[28]-[30]。在晚期肺腺癌中常见的驱动基因突变包括EGFR突变、ALK融合、ROS1重排等，其在中国晚期肺癌患者中的发生率分别为48.4%、6.4%、3.14% [31]。本队列108名P/LP+组患者当中，伴发有体细胞EGFR驱动突变的发生率为51.85%，而其中88名肺腺癌患者中的发生率为57.95%，这与中国总人口的患病率相当。中华医学会肺癌诊疗指南2023版推荐所有含腺癌成分的非小细胞肺癌都应进行驱动基因检测，其中NSCLC驱动基因检测靶点必须包括EGFR、ALK、ROS1、RET、BRAFV600、MET14外显子跳跃突变、KRAS、NTRK。另外，若患者经济条件允许、组织标本量足够等条件下可扩展行MET扩增或过表达、HER-2等基因的检测[32]。本研究比较了P/LP+患者与P/LP−患者的上述9种基因突变数据，结果并未发现差异。以上结果表明肺癌患者胚系突变与体细胞突变间并不存在相关性。

本研究仍存在一些不足：首先本研究样本量不够大，后续应纳入更多肺癌患者数据来保证研究结果的准确性；其次本研究为单中心研究，无法全面描绘中国肺癌人群基因突变谱，仅能作为区域性特征的研究，因此需要多中心研究积累中国人群数据库；最后作为一项回顾性队列研究，本研究未能收集到患者的治疗反应和长期生存数据，这导致无法探索P/LP种系突变对肺癌患者治疗反应和预后的影响。

综上所述，本研究结果提示中国西南地区肺癌患者的P/LP胚系突变率约为9.02%，在中国人口基础上这是一个数量庞大的群体，P/LP胚系突变可能会导致病情快速进展，胚系突变与体细胞突变间无明确的相关性；丰富了中国人群中肺癌基因的突变数据库，有助于对中国肺癌患者遗传易感性进行更深入地研究；新发现的BRCA2基因胚系突变的致病意义需要在后续的实验中进行功能学验证，明确其在致病过程中的机制，进一步指导肺癌的临床诊疗和遗传咨询。

NOTES

^*通讯作者。